凈化室內(nèi)空氣植物的研究概況

曾 驥

（ 廈門市思明區(qū)園林綠化管理中心，福建 廈門 361000）

人的三分之二以上時間是在室內(nèi)渡過的，室內(nèi)空氣污染是繼煤煙型污染、光化學(xué)污染之后進入第三污染期的標志，室內(nèi)空氣污染是室內(nèi)外多種污染源共同作用的結(jié)果，包括裝飾材料釋放有害氣體、吸煙煙霧、廚房油煙、汽車尾氣、工業(yè)廢氣等。有人在室內(nèi)空氣中測得500多種有機物，其中致癌或突變物有20多種，如甲醛、苯、甲苯、三氯乙烯、臭氧、氡氣、PAH、NO2–PAH、酚等。

與室外大氣相比, 室內(nèi)有害因素不僅種類復(fù)雜而且有些濃度（強度）甚高，可較室外高出2-3倍甚至上百倍，空調(diào)器的迅速普及使其危害變本加厲，室內(nèi)空氣污染修復(fù)是構(gòu)建健康建筑的熱點和難點。

植物光合作用釋放氧氣, 吸收二氧化碳，而且很多植物還具有修復(fù)空氣中物理、化學(xué)、生物的多種有害的因素污染的神奇功效，隨著人們環(huán)保意識的提高，越來越多的人把綠色植物引入室內(nèi)。近年來，環(huán)保功能的室內(nèi)植物種類和凈化功能的方向、研究日益增多，本文介紹植物在凈化室內(nèi)空氣污染研究概況，為選擇室內(nèi)綠化植物提供借鑒。

一、室內(nèi)植物固碳釋氧能力研究

植物可以凈化室內(nèi)空氣，其中最典型、最重要的是通過光合作用吸收和同化CO2，同時釋放氧氣。室內(nèi)植物從野外引進室內(nèi)栽培，最大的障礙就是光照不足。生境改變, 植物會在一定程度上改變自身光合特性, 以適應(yīng)環(huán)境保持生長。

通過測試室內(nèi)植物的光合速率, 計算固碳放氧的能力可以看出：一方面為室內(nèi)綠化的生態(tài)效益提供了科學(xué)數(shù)據(jù), 另一方面也可以作為室內(nèi)綠化植物選擇的參照，這方面有比較細致的研究。劉娜對比8種植物固碳釋氧作用,在室內(nèi)光照強度945～13733 lx環(huán)境中,朱蕉（Cordyline terminalis）的日固碳量最大，天鵝絨竹芋（Calathea zebrine）最低，光照強度2112～27856 lx,五彩竹芋（Calathea picturata）最高 ,鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）最低。董麗麗對比7種室內(nèi)觀賞植物鴨腳木（Brassaia actinophylla）、鳳梨（Guzmania lingulata）、 綠 巨 人（Spathiphyllum floribundum）、君子蘭（Clivia miniata）龜背竹（Monstera deliciosa）、合果芋（Syngonium podophyllum）和廣東萬年青（Aglaonema modestum）的固碳釋氧量，在相當于全光照60%的光環(huán)境中，鴨腳木日固碳釋氧量最高，鳳梨最低，在相當于全光照20%的光環(huán)境中，綠巨人的日固碳釋氧量最高，君子蘭最低，在相當于全光照8%的光環(huán)境中，龜背竹較高，君子蘭最低。

建筑物內(nèi)一般光照不足，須擺放光補償點較低的陰生植物，而在完全黑暗的場所如臥室，一般植物（C3植物）由于呼吸作用吸收氧氣、釋放二氧化碳而降低空氣質(zhì)量。景天酸代謝（CAM）植物夜間氣孔開啟，固定大量二氧化碳形成蘋果酸，日間在光下脫羧成二氧化碳供光合作用，CAM植物幾無光呼吸，對氧氣消耗很少，而且日間一般氣孔關(guān)閉，呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳直接應(yīng)用于光合作用，生成的氧氣至晚間才釋放。它們具有在夜間順應(yīng)了人們呼吸需求的微妙作用，是臥室綠化裝飾的首選植物。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的CAM植物有30多個科，100多屬，1萬多種，主要分布于龍舌蘭科、鳳梨科、仙人掌科、景天科、大戟科、百合科、蘭科等中，常見的有青鎖龍屬（Crassula）、落地生根屬（Bryophyllun）、伽藍菜屬（Kalanchoe）、景天屬（Sedum）、鳳梨屬（Ananas）、仙人掌屬（Opuntia）、石蓮花屬（Echeveria）等。

具體研究報道有，岳莉然報道球蘭（Hoya carnosa）、蟹爪（Zygocactus truncactus）、假曇花（Rhipsalidopsis gaertueri）、金邊虎尾蘭（S. trifasciatacv.laurentii）、葉仙人掌（Pereskia aculeate）、花蔓草（Aptenia cordifolia）、長壽花（Kalanchoe blossfeldiana‘Sensation’）、 玉 吊 鐘（K. fedtshenkoi‘Rosy dawn’）和豆瓣綠（Peperomia scandens‘Cariegata’） 九種多肉植物在室內(nèi)環(huán)境中的固碳能力，球蘭、蟹爪、假曇花和虎尾蘭在不同環(huán)境中夜間都有CO2凈吸收，夜間固碳量，在直射光區(qū)球蘭＞虎尾蘭＞假曇花＞蟹爪；玉吊鐘在光照強度低的陰暗區(qū)夜間幾乎無CO2凈吸收，葉仙人掌、花蔓草、長壽花和豆瓣綠則在不同環(huán)境中都表現(xiàn)為白天有CO2凈吸收，如直射光區(qū)葉仙人掌＞花蔓草＞長壽花，且CO2凈吸收速率隨光照強度的增加而增加，而日落后以暗呼吸為主。另有報道和其他植物相比仙人掌緋花 玉（ Gymnocalycium baldianum） 和巨人柱（ Carnegiea gigantea ） 、火祭（Crassula capitella ‘Campfire’） 在夜間吸收的二氧化碳最多。

二、室內(nèi)植物修復(fù)化學(xué)氣體污染研究

室內(nèi)有害化學(xué)氣體為當前室內(nèi)空氣污染治理研究的熱點，植物與有害氣體關(guān)系有敏感、忍受和消除（吸收）三種。雖然植物吸收空氣污染能力與植物抗性間并無明顯的相關(guān)性，在篩選有修復(fù)功能植物時，植物本身對有害氣體表現(xiàn)抗性是先決條件。目前對甲醛、苯、甲苯等氣體的凈化研究較多。

Wolverton等最早發(fā)現(xiàn)對甲醛、苯、二氧化碳吸收凈化效果最好的10種植物是夏威夷椰子（ Chamaedorea seifritzii） 、萬年青（Rohdea japonica ）、常 春 藤（ Hedera helix） 、 非 洲 菊（ Gerbera jamesonii ） 、 菊 花（Dendranthema morifolium） 、富貴竹（Dracaena sanderiana‘Virecens’） 、 千年木（C. fruticosa ）、鑲邊香龍血樹（ D.fragrans‘Massangeana’） 、金邊虎尾蘭、銀邊朱蕉（ C. terminalis）。黃愛葵報道對苯、甲醛吸收效果最好的是愛玉合果玉（ Syngonium podophyllum ‘Gold Allusion’），其次是黃金葛、金邊虎尾蘭，中斑吊蘭（ C. comosum‘Vittatum’）吸收效果最差。胡紅波測定50種植物的吸收作用，甲醛質(zhì)量濃度均有下降，24 h 單位葉面積植物凈化甲醛量最大的為皺葉薄荷（Mentha haplocalyx ），其次是迷迭香（Rosmarinus officinalis）、金枝玉葉（Portulacaria）、大麗花（Dahlia pinnata Cav）和扶桑（Hibiscus rosa-sinensis ）等，凈化率最大的為黃金葛綠蘿（Epipremnum aureum），其次是皂莢（Gleditsia sinensis）、螺紋鐵（Dracaenaderemensis compacta）、扶桑和大麗花等。

解嬌等報道的15 種植物均可以有效吸收甲醛，單位面積吸收量前3 位的為虎皮蘭（S. trifasciata）、綠蘿、櫻花吊蘭（Atenia cordifolia）, 各種觀賞植物對甲醛的耐受性均存在差異。

近年來，室內(nèi)植物吸收甲醛與其他生理指標的相關(guān)性也有一些研究，林麗仙等發(fā)現(xiàn)虎尾蘭、吊蘭（ Chlorophytum）、 袖 珍 椰 子（ C.elegans）、 白 鶴 芋（Spathiphyllum kochi）、常春藤，植物體內(nèi)甲醛含量8:00左右最高,隨后下降至12:00左右最低,隨后逐漸上升，體內(nèi)甲醛含量隨著凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度的提高而降低,隨著它們下降而上升。

隨著氣孔限制值的下降而降低,提高而上升，與水分利用效率的關(guān)系不明顯。鄭小青等在密閉環(huán)境中研究對虎尾蘭吸收甲醛能力的影響因素，作用大小排序為：光照時間＞虎尾蘭數(shù)量＞甲醛初始含量，最佳組合條件為光照時間9h/d、虎尾蘭6株、初始甲醛含量1.03mg.

早先就有室內(nèi)空氣中測得500多種有機物的報道，除甲醛、苯等氣體之外的凈化研究，孫基哲介紹藤蘿（Wisteria villosa） 能夠有效地清除一氧化碳，白掌（ Spathiphyllum spp.） 和垂葉榕（ F. benjamina） 對二氧化氮的清除效果良好，白邊鐵樹（ D. deremensis-Longii ） 、白掌、非洲菊吸除三氯乙烯，白掌還是去除二氧化硫、丙酮。

也有報導(dǎo)龍舌蘭可吸收三氯乙烯，陰生植物小棕櫚吸收Pb、鴨趾草及常春藤吸收一氧化碳，Takashi 等報道橡皮樹對氨的凈化效果最好，同時建立了相關(guān)函數(shù)用來說明植物對氨的凈化特性。其他報道有幾種植物在無菌條件下能有效降解多種多氯聯(lián)苯（PCBs），通過同位素標記的實驗表明，植物中的酶可以直接降解三氯乙烯（TCE），先生成三氯乙醇，最后生成CO2和Cl2。

三、植物修復(fù)生物性空氣污染的研究

芳香植物在凈化室內(nèi)空氣上的開發(fā)應(yīng)用，室內(nèi)一般人群密度高，病原微生物無法象在室外空氣中充分稀釋。綠色植物可以修復(fù)生物性污染，一方面植物吸附空氣灰塵，從而減少了細菌，另一方面，許多植物（芳香植物）分泌的揮發(fā)性物質(zhì)具有殺菌作用，稱“植物殺菌素”，如丁香酚、桉油、肉桂油、檸檬油、松香等。

芳香植物的精油為代謝次生物質(zhì)，一般由幾十種成分組成，如萜烯、倍半萜烯、芳香族、脂肪族和脂環(huán)族等。此外芳香植物對人體還具有調(diào)節(jié)情緒、祛病健身、預(yù)防疾病上的特殊作用。

四、室內(nèi)植物植物滯塵能力研究

灰塵是人類健康的大敵，灰塵帶著許多細菌病毒到處飛揚，傳播疾病,工業(yè)粉塵、纖塵能使工人患上各種難以治愈的職業(yè)病，過多的灰塵還會造成環(huán)境污染，誘發(fā)人類的呼吸道疾病等。

賈彥等利用生物顯微鏡分析植物葉表的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)葉表的溝狀組織、突起，結(jié)構(gòu)等特征增加了葉表面粗糙度，并增大其與懸浮粉塵的有效接觸面積，使得植物的滯塵能力得到提高，通過研究進一步發(fā)現(xiàn)植物吸附滯留的粉塵粒徑范圍大部分分布在0-10μm，即人們熟悉的可吸入顆粒物，是加重霧霾天氣污染的罪魁禍首。

幾年來室內(nèi)空氣質(zhì)量受大氣污染日益嚴重，植物的滯塵能力研究幾乎都是露地植物，室內(nèi)植物滯塵能力研究筆者僅見周杰良報道7種供試植物單位葉面積滯塵量大小依次是小天 使（Philodendron cv Xanadu）＞燕子 掌（C. argentea）＞綠 蘿（S. aurens var. wilcoxii）＞發(fā) 財 樹 ＞吊 蘭（C.comosum）＞小葉榕（F. microcarpa var.pusillifolia）＞虎尾蘭，隨著時間的推移,植物的滯塵量有個緩慢的上升，葉片三維計盒維數(shù)是量化植物葉片粗糙度是一種可行的途徑，一般而言分形維數(shù)越大，葉面越粗糙，單位滯塵量越大。分形維數(shù)大小依次虎尾蘭＞小天使＞燕子掌＞綠蘿＞發(fā)財樹＞吊蘭＞小葉榕。

結(jié)語

由于建筑物裝修、裝飾新材料的不斷開發(fā)、應(yīng)用，室內(nèi)辦公、文化用品日益增多，化學(xué)性污染物的發(fā)現(xiàn)與危害也層出不窮，近年來汽車尾氣和霧霾也日益嚴重地污染室內(nèi)空氣，它們給健康建筑的構(gòu)建提出了新難題。室內(nèi)植物的凈化功能研究起步較晚，主要局限于蘆薈、吊蘭、虎尾蘭、綠蘿等少數(shù)幾個品種對甲醛、苯的吸收，由于新潮植物層出不窮，必須在較廣泛的室內(nèi)植物種類研究發(fā)現(xiàn)吸收更多害物質(zhì)的功能，以達到綠色建筑的要求，對植物凈化室內(nèi)空氣的細胞、生理機制還很少有深入的研究, 尤其對有害氣體的吸收同化的過程和原理，制約了凈化室內(nèi)空氣植物的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。要在室內(nèi)有限的空間內(nèi)發(fā)揮植物的凈化效能，應(yīng)充分利用植物兼具多種修復(fù)功能（廣譜吸收），如不少植物固碳釋氧的功能較強的植物也能有效吸收有害化學(xué)氣體，如橡皮樹、虎尾蘭、綠蘿等，月季、虎尾蘭能吸收多種有害化學(xué)氣體，前者是芳香植物，后者為CAM植物，這些凈化空氣污染的“多面手”提高了功能植物的環(huán)保效用。室內(nèi)空氣凈化植物的篩選能豐富室內(nèi)植物的內(nèi)涵，為科學(xué)構(gòu)建健康建筑提供“綠色菜單”，變革室內(nèi)植物產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，活躍室內(nèi)植物租、售市場，為確實改善人居環(huán)境作出重要貢獻。

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