來伊楠,陳 波,盧 山

(浙江理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,杭州 310018)

天南星科室內(nèi)觀賞植物對(duì)苯的凈化研究

來伊楠,陳 波,盧 山

(浙江理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,杭州 310018)

選用16種常見天南星科室內(nèi)觀賞植物,進(jìn)行苯熏蒸脅迫試驗(yàn),測(cè)定容器內(nèi)苯含量隨時(shí)間的變化情況以探討植物對(duì)苯吸收或?qū)諝獾膬艋芰?同時(shí)測(cè)定植物的葉面積,分析研究葉面積的大小與苯吸收能力的關(guān)系。研究表明,對(duì)苯的吸收總量依次是龜背竹、紅掌、廣東萬年青、黃金寶玉、銀皇后、金錢樹、觀音蓮、粉掌、金鉆蔓綠絨、白掌、合果芋、春羽、綠蘿、白蝶合果芋、斜紋粗肋草、海芋;單位葉面積吸收苯的能力依次為金鉆蔓綠絨、觀音蓮、海芋、龜背竹、粉掌、春羽、金錢樹、紅掌、白掌、合果芋、黃金寶玉、白蝶合果芋、銀皇后、廣東萬年青、綠蘿、斜紋粗肋草;綜合單位體積和單位葉面積認(rèn)為金鉆蔓綠絨、龜背竹、觀音蓮、粉掌、金錢樹、紅掌和海芋為吸收苯的優(yōu)等植物,其他綠蘿等為吸收苯的良好植物。

苯; 天南星科; 室內(nèi)空氣污染; 凈化

0 引 言

苯(Benzene,C6H6)是一種有機(jī)化合物,也是組成結(jié)構(gòu)最簡單的芳香烴,在常溫下為一種無色的透明液體,具強(qiáng)烈的芳香氣味,有毒,為IARC(國際癌癥研究機(jī)構(gòu),International Agency for Research on Cancer)認(rèn)定的第一類致癌物。多年來,人們?cè)谑覂?nèi)裝飾裝潢的同時(shí),由于膠黏劑、涂料和木器漆的應(yīng)用,通常會(huì)散發(fā)苯的香味導(dǎo)致室內(nèi)苯的污染,若人長期吸入將對(duì)身體造成嚴(yán)重的危害,可引發(fā)血液病、癌癥等[1]。研究發(fā)現(xiàn),采用室內(nèi)植物來清除室內(nèi)空氣污染是較簡單、環(huán)保的方法[2-5],然而有關(guān)植物凈化污染氣體的研究大多集中于甲醛和CO2,苯污染方面的研究較少[6-7]。天南星科(Araceae)植物種類繁多,栽培較易,許多為常見的室內(nèi)觀賞植物[8],為此選取天南星科16種室內(nèi)常見觀賞植物為研究對(duì)象進(jìn)行苯污染凈化的研究,為室內(nèi)優(yōu)良苯凈化植物選擇與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 植物材料

本試驗(yàn)所用材料均為天南星科室內(nèi)觀賞植物,選購于杭州鳳起花鳥城,共10屬12種,少數(shù)種有不同品種(共8個(gè))。分別為:黃金寶玉(Aglaonemacommutatum‘Golden Jewelry’)、 斜紋粗肋草(A.Commutatum‘San Remo’)、銀皇后(A.Commulatum‘Silver Queen’)、 廣東萬年青(A.Modestum)、觀音蓮(Alocasiaamazonica)、海芋(A.Macrorrhiza)、紅掌(Anthuriumandraeanum)、粉掌(A.Andraeanum)、龜背竹(Monsteradeliciosa)、白掌(Spathiphyllumfloribundum‘Clevelandii’)、金鉆蔓綠絨(Philodendroncon-go)、春羽(Philodenronselloum)、綠蘿(Scindapsusaureus)、合果芋(Syngoniumpodophylum)、白蝶合果芋(S.Podophyllum‘White Butterfly’)、金錢樹(Zamioculcaszamiifolia)。

為表述方便,上述16個(gè)不同植物材料均用中文表述;除綠蘿的應(yīng)用形式為觀葉垂吊盆栽,紅掌、粉掌和白掌為觀花盆栽,其余均為觀葉盆栽。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)裝置

一個(gè)長寬高均為70 cm的立方體鋼化玻璃密閉容器,上部開一小口接橡皮管用于苯容量測(cè)定,容器底部裝有一臺(tái)小型風(fēng)扇。容器接口處用密封膠帶封口,防止氣體漏出。

1.2.2 測(cè)定方法

在室內(nèi)相同光照、溫度、通風(fēng)等環(huán)境條件下,3個(gè)容器各放入同種盆栽植物1盆。為減少盆栽基質(zhì)的影響,用黑色塑料袋把盆和盆土包裹。向密閉容器中放入5 μL的苯溶液,開啟風(fēng)扇,使苯溶液充分揮發(fā)后,處理24 h,采用Smat5000VOC氣體檢測(cè)報(bào)警儀,每隔4 h同時(shí)測(cè)定每個(gè)容器內(nèi)苯的濃度。葉面積采用LI-3000便攜式葉面積儀測(cè)定。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)方法

根據(jù)密閉容器體積0.343 m3測(cè)得的苯量換算成單位體積的苯量。根據(jù)相關(guān)系數(shù)(r)公式統(tǒng)計(jì)葉面積大小與苯吸收量的關(guān)系:

2 結(jié)果與分析

2.1 天南星科室內(nèi)觀賞植物對(duì)苯的吸收總量

從表1看出,每隔4 h,同科不同種觀賞植物對(duì)苯的吸收情況不同。不同植物對(duì)苯的吸收凈化情況存在著顯著差異。例如金鉆蔓綠絨24 h容器內(nèi)苯含量減少了10.45 mg·m-3,表明吸附或吸收苯的量為10.45 mg·m-3。

表1 不同時(shí)間點(diǎn)容器內(nèi)苯的剩余量 mg·m-3

雖各植物對(duì)苯的吸收量隨時(shí)間整體在下降,但是每個(gè)時(shí)間段存在一定的起伏波動(dòng),表明吸收的程度也不同。例如金錢樹、紅掌、白掌、黃金寶玉、銀皇后等5種植物容器內(nèi)苯含量呈現(xiàn)前期上升的態(tài)勢(shì),可能是由于起初苯溶液沒有完全揮發(fā)成氣態(tài)造成揮發(fā)量大于吸收量、而后呈逐漸下降或呈微波伏狀下降的趨勢(shì)。海芋、白蝶合果芋、春羽、粉掌、廣東萬年青、綠蘿等6種植物呈現(xiàn)先下降、后上升、然后再下降的波動(dòng)狀下降態(tài)勢(shì),可能由于這6種植物當(dāng)時(shí)吸收量超過揮發(fā)量,后當(dāng)吸收飽和時(shí)其揮發(fā)量大于吸收量,最后待環(huán)境適應(yīng)時(shí)再逐漸緩慢下降,伴隨著飽和、調(diào)整的適應(yīng)過程。金鉆蔓綠絨、觀音蓮、合果芋、龜背竹、斜紋粗肋草等5植物基本上呈持續(xù)下降態(tài)勢(shì),可能這5種植物隨著苯溶液的揮發(fā)不斷地吸收并在吸收過程中逐漸調(diào)整適應(yīng)環(huán)境而表現(xiàn)出持續(xù)吸收,特別是龜背竹和斜紋粗肋草在早期就呈現(xiàn)明顯的下降、繼后呈緩慢下降趨勢(shì)。

研究表明,16種天南星科植物對(duì)苯均具有一定的凈化功能,但不同的植物吸收苯的能力不盡相同。從24 h內(nèi)單位體積苯的吸收總量比較來看,植物對(duì)苯的總吸收量依次是龜背竹>紅掌>廣東萬年青>黃金寶玉>銀皇后>金錢樹>觀音蓮>粉掌>金鉆蔓綠絨>白掌>合果芋>春羽>綠蘿>白蝶合果芋>斜紋粗肋草>海芋。

2.2 單位葉面積苯吸收量

不同植物由于形態(tài)特征不同,吸收苯的能力也存在一定的差異(表2)。根據(jù)單位葉面積分析植物對(duì)苯的吸收能力表明,不同植物單位時(shí)間和單位葉面積對(duì)苯的吸收量大小依次為金鉆蔓綠絨>觀音蓮>海芋>龜背竹>粉掌>春羽>金錢樹>紅掌>白掌>合果芋>黃金寶玉>白蝶合果芋>銀皇后>廣東萬年青>綠蘿>斜紋粗肋草。

但統(tǒng)計(jì)表明,葉面積與苯吸收量相關(guān)系數(shù)為0.114 26呈正相關(guān)卻達(dá)不到顯著水平,這可能還與植物的代謝,葉片的結(jié)構(gòu)、形態(tài)等有關(guān)。苯易溶于有機(jī)溶劑,而高等植物的葉片表面由表皮和蠟質(zhì)膜組成,蠟質(zhì)膜含有長鏈烴、醇、醛、酮和酯等有機(jī)物,有利于苯的吸附[9]。同時(shí),植物可以通過葉片表面的氣孔吸收苯,苯進(jìn)入植物體后,植物細(xì)胞對(duì)氣體進(jìn)行識(shí)別,通過釋放特異蛋白質(zhì)來同化或分解污染物。研究表明,氣孔密度越大,對(duì)苯的吸收率也就越高[10]。從形態(tài)上來看,葉革質(zhì),綠色,葉片寬、肥厚,有光澤,葉柄長而粗壯的,對(duì)苯的吸收能力就強(qiáng),如金鉆蔓綠絨。觀音蓮葉柄粗大、葉片革質(zhì),海芋葉片亞革質(zhì)、具有匍匐根莖、直立的地上根,龜背竹葉片厚、革質(zhì)、莖綠色,粗壯,對(duì)苯的整體吸收能力都較強(qiáng)。相反,綠蘿葉片屬于薄革質(zhì),廣東萬年青鱗葉草質(zhì)、葉片深綠色、略薄,銀皇后莖直立不分枝、葉狹長、淺綠色、葉面有灰綠條斑,白蝶合果芋葉面大部分為黃白色、邊緣具綠色斑塊及條紋,黃金寶玉葉片以黃色居多、邊緣具綠色斑塊,這些葉片較薄、葉片顏色淺或具斑紋特征的植物吸收苯的能力就較弱。

表2 供試材料苯吸收量比較

2.3 植物對(duì)苯吸收的優(yōu)良值

經(jīng)過24 h的苯封閉處理后,所有供試材料外觀均無受害現(xiàn)象,抗逆性較強(qiáng)?？梢?天南星科植物的確是凈化室內(nèi)苯系物的優(yōu)良選擇。

綜合上述不同植物對(duì)苯的吸收能力和葉面積大小對(duì)植物苯吸收關(guān)系分析可知,不同植物對(duì)苯吸收的能力存在一定的差異,盡管葉面積大小與苯吸收量并不顯著相關(guān),但仍顯示成正相關(guān),說明葉面積越大對(duì)苯的吸收能力相對(duì)較強(qiáng),由此在觀念選擇上,宜選擇具有較大葉面積和具較高苯吸收力并舉的優(yōu)良觀賞植物,其優(yōu)良值取24 h單位體積苯的吸收量與單位時(shí)間單位葉面積苯的吸收量的乘積(表2)。

從表2看出,植物對(duì)苯吸收的優(yōu)良值依次為金鉆蔓綠絨>龜背竹>觀音蓮>粉掌>金錢樹>紅掌>海芋>春羽>黃金寶玉>白掌>合果芋>銀皇后>廣東萬年青>白蝶合果芋>綠蘿>斜紋粗肋草,并將優(yōu)良值大于20的確定為優(yōu),即金鉆蔓綠絨、龜背竹、觀音蓮、粉掌、金錢樹、紅掌和海芋為吸收苯的優(yōu)等植物,其他均為良好植物。

張佩霞等[11]選用常春藤(Heferahekix‘Aureovariegata’)、虎尾蘭(Sansevieriatrifasciata)和綠蘿等7種室內(nèi)植物對(duì)苯凈化研究的效果表明,綠蘿去除二甲苯能力最強(qiáng),6 h可去除密閉箱內(nèi)30%以上的二甲苯,單位質(zhì)量葉片常春藤去除二甲苯能力最強(qiáng)。王彥靖等[12]以吉林省室內(nèi)常見觀賞植物白鶴芋(Spathiphyllumkochii)、吊蘭(Chlorophytumcomosum)和綠蘿等9種采用模擬脅迫試探討對(duì)苯吸收凈化能力,表明白鶴芋和綠蘿具有較強(qiáng)的苯吸收能力。本次研究表明綠蘿為凈化苯的良好室內(nèi)植物,與張佩霞等和王彥靖等的研究結(jié)果基本一致,同時(shí)還選擇了比綠蘿更多的天南星科苯吸收優(yōu)良室內(nèi)觀賞植物。

3 結(jié) 論

試驗(yàn)測(cè)定的16種天南星科室內(nèi)觀賞植物都具有吸收苯的效果,但是不同種類(品種)之間差異較大。24 h密封玻璃容器熏氣實(shí)驗(yàn)測(cè)得植物整株對(duì)苯的吸收總量依次是:龜背竹、紅掌、廣東萬年青、黃金寶玉、銀皇后、金錢樹、觀音蓮、粉掌、金鉆蔓綠絨、白掌、合果芋、春羽、綠蘿、白蝶合果芋、斜紋粗肋草、海芋,并表現(xiàn)出開始階段吸收苯的量大,繼后隨著時(shí)間的推移,吸收量逐漸降低。按單位葉面積吸收苯的能力來講依次為:金鉆蔓綠絨、觀音蓮、海芋、龜背竹、粉掌、春羽、金錢樹、紅掌、白掌、合果芋、黃金寶玉、白蝶合果芋、銀皇后、廣東萬年青、綠蘿、斜紋粗肋草。

試驗(yàn)還表明,經(jīng)過24 h的苯封閉處理后,所有植物在表觀上均無受害現(xiàn)象,說明天南星科植物是凈化室內(nèi)苯系物的優(yōu)良植物。研究認(rèn)為,影響植物對(duì)苯的吸收能力與植物葉片結(jié)構(gòu)、形態(tài)等有關(guān)。綜合單位體積和單位葉面積兩項(xiàng)指標(biāo)認(rèn)為金鉆蔓綠絨、龜背竹、觀音蓮、粉掌、金錢樹、紅掌和海芋為吸收苯的優(yōu)等植物,其他為吸收苯的良好植物。

本研究探索的天南星科室內(nèi)觀賞植物對(duì)苯污染的凈化能力,對(duì)優(yōu)良室內(nèi)凈化植物種類的選擇和應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。基于實(shí)驗(yàn)是在密封玻璃容器內(nèi)脅迫完成的,這與真實(shí)環(huán)境存在一定差異。在實(shí)驗(yàn)中由于控制條件的限制,導(dǎo)致不同植物初始時(shí)苯的初始濃度有所不同。如何設(shè)計(jì)、開展全真模擬實(shí)驗(yàn),增加測(cè)定時(shí)長,在今后的研究中有待改進(jìn)。

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(責(zé)任編輯：許惠兒)

Study on Purification of Benzene in Indoor Air by Araceae Ornamental Plants

LAIYi-nan,CHENBo,LUShan

(School of Civil Engineering and Architectural,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China)

16 species of Araceae plants were chosen for benzene fumigating experiment.The changes in benzene content in the container with time were measured to discuss the ability of Araceae plants to absorb benzene or purify air.Meanwhile,leaf area of plants was measured to analyze and research the relationship between leaf area and benzene absorption capacity.The studies show that in terms of total absorption of benzene,the ranking of plants is as follows:Monsteradeliciosa,Anthuriumandraeanum,Aglaonemamodestum,A.Commutatum‘Golden Jewelry’,A.Commulatum‘Silver Queen’,Zamioculcaszamiifolia,Alocasiaamazonica,AnthuriumAndraeanum,Philodendroncon-go,Spathiphyllumfloribundum‘Clevelandii’,Syngoniumpodophylum,Philodenronselloum,Scindapsusaureus,Synganiumpodophyllum‘White Butterfly’,AglaonemaCommutatum‘San Remo’,Alocasiamacrorrhiza; in terns of benzene absorption capacituy of unit leaf area,the ranking is as follows:Philodendroncon-go,Alocasiaamazonica,A.Macrorrhiza,Monsteradeliciosa,Anthuriumandraeanum,Philodenronselloum,Zamioculcaszamiifolia,Anthuriumandraeanum,Spathiphyllumfloribundum‘Clevelandii’,Syngoniumpodophylum,Aglaonemacommutatum‘Golden Jewelry’,Syngoniumpodophyllum‘White Butterfly’,Aglaonemacommulatum‘Silver Queen’,A.Modestum,Scindapsusaureus,Aglaonemacommutatum‘San Remo’; in combination of unit volume and unit leaf area,Philodendroncon-go,Monsteradeliciosa,Alocasiaamazonica,Anthuriumandraeanum,Zamioculcaszamiifolia,AnthuriumandraeanumandAlocasiamacrorrhiza;Scindapsusaureusare superior plants to absorb benzene,and scindapsus aureus and other plants are also good choices.

benzene; Araceae; indoor air pollution; purification

1673-3851 (2015) 02-0280-05

2014-04-19

浙江省花卉新品種選育重大科技專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(2012C12909-13)

來伊楠(1990-),女,浙江蕭山人,碩士研究生,主要從事植物景觀生態(tài)方面的研究。

盧 山,E-mail:lushan516@163.com

Q948.1

A