室內植物凈化空氣的研究進展

劉 鳳，高 澤，劉松奇，金仁杰，劉長明，汪 閱

(吉林師范大學環(huán)境科學與工程學院，吉林四平 136000)

現代建筑良好的密封性，以及各種新型裝飾裝修材料、家具的廣泛使用，使得室內外的環(huán)境差異更加明顯，室內污染日益嚴重［1］。室內空氣質量與人們的健康息息相關。據統(tǒng)計，我國城市居民每天在室內生活的時間占全天時間的90%［2－3］，室內空氣污染是繼煤煙型污染、光化學污染之后進入第三污染期的標志。因此，對室內空氣污染進行控制和治理是目前改善人類生存環(huán)境的有效途徑。針對室內空氣污染，目前已報道的有吸附、納米空氣濾料、等離子體、負離子、光催化等凈化技術［4－8］。但是，這些凈化裝置價格昂貴，且有些裝置對室內空氣造成二次污染。美國宇航局專門對室內空氣污染展開研究，發(fā)現室內觀葉植物的凈化能力最強［9］，且所需費用低，是最簡單、環(huán)保的方式［10－12］。近年來，針對室內植物種類和凈化功能的研究日益增多。筆者介紹植物凈化室內空氣污染的研究概況，為選擇室內綠化植物提供借鑒。

1 室內植物固碳釋氧能力研究

植物可以凈化室內空氣，其中最典型、最重要的功能是通過光合作用凈化空氣。通過測試室內植物的光合速率，計算固碳放氧的能力，一方面為室內綠化的生態(tài)效益提供了科學數據，另一方面也可以作為室內綠化植物選擇的參照。例如，有研究對比了7種室內植物的固碳釋氧量，發(fā)現在相當于全光照60% 的光環(huán)境中，鴨腳木日固碳釋氧量最高，鳳梨最低;在20%的光環(huán)境中，綠巨人的日固碳釋氧量最高，君子蘭最低;而在8% 的光環(huán)境中，龜背竹日固碳釋氧量較高，君子蘭最低［13］。

眾所周知，大部分植物在白天進行光合作用。然而，仙人掌、虎皮蘭、鳳梨、龍舌蘭等植物在晚上也吸收二氧化碳，釋放出氧氣，還能使負離子濃度增加，保持室內環(huán)境空氣的清新［14］。負離子被譽為“空氣維生素和生長素”，在凈化空氣、調節(jié)小氣候、人體保健、防病治病等方面效果顯著［15］。俄羅斯的Tikhonov等首次采用高壓電擊盆栽植物周圍土壤的方法，使室內空氣負離子含量顯著提高，并證明植物在對空氣負離子的改善方面有著巨大的潛力，激發(fā)出更大的研究空間［16］。

另外，植物葉片的吸熱和蒸發(fā)可使室內氣溫降低。在干燥季節(jié)，植物能提高室內相對濕度。例如，散尾葵每天可以蒸發(fā)1 dm3水，是很好的“增濕器”，經常噴水能清潔葉面的氣孔，持續(xù)增加室內濕度［17］。而在雨季，植物又具有吸濕性，可明顯降低室內相對濕度。資料表明，不同植物在不同室內光環(huán)境下的氣候調節(jié)能力有所不同，多肉植物仙人掌、長壽花、豆瓣綠等植物在光照強度為1 052～1 360 lx的環(huán)境中能發(fā)揮最大的生態(tài)效益;綠蘿、合果芋、橡皮樹、龍舌蘭、褐毛掌、伽藍菜、景天、蜘蛛抱蛋等植物的固碳釋氧能力均較強，虎尾蘭與其他植物搭配能更好地改善環(huán)境［18］。

2 室內植物凈化化學氣體污染研究

室內植物凈化空氣污染相關研究主要集中在對植物凈化有害氣體的能力比較和植物選擇上。國際上首次出現的相關報道可以追溯到1984年美國航天局Wolverton的密封艙實驗，此研究列出了對苯、甲醛、二氧化碳凈化效果最好的10種植物:夏威夷椰子、萬年青、白鶴芋、洋常春藤、非洲菊、菊花、富貴竹、千年木、鑲邊香龍血樹、銀邊朱蕉［19］。此后，國內外很多學者對室內植物凈化空氣進行了試驗探索。據測定，對二氧化硫耐受能力較強的有臭椿、垂柳、白蠟、旱柳、沙棗、絲綿木、檜柏、白皮松、云杉、側柏、蜀葵、金盞菊、野牛草、結縷草及羊胡子草等。桂花、臘梅、八仙花可以大量吸收汞蒸氣，萬壽菊、矮牽牛、菊花、金銀花、萱草能吸收氟化物，而山茶、石榴、夾竹桃、廣玉蘭對氯氣有一定的吸收和積累能力［20］。龍血樹、雛菊、萬年青可清除來源于復印機、激光打印機和存在于洗滌劑和黏合劑中的三氯乙烯［21］。

已發(fā)現去除甲醛效果較好的植物包括五加科、唇形科、菊科、秋海棠和蕨類等［22］。單從植株吸收甲醛來看，6 h后測量植株吸收甲醛量從大到小依次為闊葉麥冬＞杏葉梅＞君子蘭＞小天使＞刺黃果＞美人蕉＞虎尾蘭＞鳥巢蕨＞玉簪;8 h后吸收甲醛量從大到小依次為闊葉麥冬＞君子蘭＞美人蕉＞鳥巢蕨=小天使＞杏葉梅＞虎尾蘭＞玉簪［23］。Oyabu等研究了金綠蘿－土壤盆栽系統(tǒng)對甲醛的凈化效果，認為甲醛以分子擴散通過氣孔進入植物體內，當甲醛濃度為5 mg/m3時，金綠蘿的凈化能力是其分子量的函數，它們之間滿足指數關系;隨著甲醛濃度上升，植物的凈化能力也隨之上升;盆栽植物土壤的不同會導致金綠蘿凈化甲醛能力的不同［24］。

在苯的凈化研究方面，比利時根特大學學者利用杜鵑花葉子的生物放大效應降低室內空氣中甲苯的濃度，這是有關植物葉子的生物放大效應可以消除空氣中污染物的首次報道［25］。此后，Liu等通過試驗，從70種供試材料中選出7種對苯凈化效果較好的植物:燕子掌、八仙花、大花蕙蘭‘黃金小神童’、金錢榕、菊花、佛手、大王黛粉葉‘六月雪’［26］。另外，還有一些植物如山茶、臘梅、雛菊、萬壽菊、紫薇、鴨趾草、大葉黃楊等，可以有效分解室內令人不快的氣味如氨氣、硫化氫，從而改善居住環(huán)境［14］。

研究表明，24 h光照下，一盆吊蘭在8～10 m2的房間內可殺死80%的有害物質，在1 m3空氣中可吸收其中86% 的甲醛，有“空氣凈化器”的美稱［17］。此外，常青藤、蘆薈和虎尾蘭也有較強的空氣凈化能力。有研究指出，兩盆虎尾蘭基本上可使一般房間空氣完全凈化［27］。此外，室內植物數量的多少直接關系到凈化效果的好壞。有學者通過對甲醛濃度隨時間變化關系的曲線進行回歸分析，建立用于凈化室內空氣中甲醛的植物配置數學模型(橡皮樹、虎尾蘭、吊蘿、蘆薈、吊蘭)，為人們根據自己的居室情況選擇植物的種類和數量上提供了客觀依據［28］。

3 室內植物凈化物理性空氣污染研究

室內空氣中大部分病原體會在空氣中懸浮，隨空氣而移動，植物纖毛能吸附空氣中的煙塵和懸浮顆粒，能加速塵埃的沉降，植物吸附可以減小病原體的傳播，對空氣有很好的凈化作用，并且借助雨水的沖洗，植物的滯塵能力重新恢復［29］。賈彥等利用顯微鏡分析植物葉表的微觀結構，發(fā)現溝狀組織、突起等結構，增加了葉表面粗糙度，并增大了其與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，植物吸附的粉塵粒徑大部分為0～10 μm，即可吸入顆粒物，是加重霧霾天氣污染的罪魁禍首。近幾年來，室內空氣受大氣污染日益嚴重，植物的滯塵能力研究較多。例如，周杰良認為7種植物單位葉面積滯塵量大小依次是小天使＞燕子掌＞綠蘿＞發(fā)財樹＞吊蘭＞小葉榕＞虎尾蘭。有研究表明，常春藤、蘆薈、無花果、八仙花能吸收細微灰塵及打印機、復印機粉末塵［30］。還有一些植物如花葉芋、蘭花、紅背桂等也是優(yōu)良的除塵器［31］。

植物除了具有滯塵能力外，其減少噪聲和輻射污染的功能也得到了廣泛的關注。有研究報道，龍柏是很好的“噪聲吸收器”，將它擺放在房間窗口或陽臺處，能有效降低30%左右的噪聲［17］。有研究指出，紫苑屬、黃耆、含煙草和雞冠花等一類植物，能吸引大量的鈾等放射性核素;仙人掌、寶石花、景天等多肉植物能有效減少各種電子產品產生的電磁輻射污染［21］。另外，平時緊張的工作和生活容易讓人身心俱疲，丁香、茉莉、玫瑰、紫羅蘭、田菊、薄荷等植物可以讓人放松、精神愉快、有利于睡眠、提高工作效率［32］。

4 室內植物凈化生物性空氣污染研究

植物可以凈化室內生物性污染，一方面植物吸附灰塵，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。現已知具有一定殺菌作用的植物至少在200種以上。如1 hm2檜柏林24 h內可分泌出30 kg殺菌素，這些殺菌素擴散到空氣中能殺死大量的白喉、傷寒、肺結核、痢疾等病菌，松類、復葉槭等均有殺菌能力。常見的花卉紫薇、茉莉的殺菌能力也很強，被稱為“滅菌能手”［20，32］。

另外，有些植物如夜來香、錦紫蘇、驅蚊草等有驅蚊除蠅作用。蚊凈香草散發(fā)出檸檬香味，在室內有很好的驅蚊效果，對人體卻沒有毒副作用，且驅蚊效果與溫度呈正相關。據測試，一盆冠幅30 cm以上的蚊凈香草，可將面積為10 m2以上房間內的蚊蟲趕走。另外，一種名為除蟲菊的植物含有除蟲菊酯，也能有效驅除蚊蟲［33］。

5 展望

室內植物凈化與其他凈化方法相比，具有顯著的優(yōu)越性。但植物在凈化室內空氣等方面還存在著不足，單純采用植物達到的凈化效果并不盡如人意。目前，雖然科研人員開展了關于植物吸附氣體的大量研究，但在植物凈化室內空氣的機制，如何增強植物對有害氣體的抗性，聯(lián)合修復技術的開發(fā)研究等方面尚需繼續(xù)深入研究。一些試驗中還發(fā)現受試植物出現葉子變黃、枯萎等癥狀，這反映了植物吸收有害物質存在飽和點。測出植物吸收飽和點，確定植物對有害物去除作用的最佳范圍也是必要的。在實驗箱中有毒物質的量是有限的，而室內污染物則是由污染源持續(xù)不斷地釋放出來，這就需要更多的現場試驗論證。今后，應該采用更為廣泛的適合室內凈化的植物種類，克服以往適合凈化的室內植物種類不足的問題。同時，應重視篩選適合室內凈化用盆栽植物的培養(yǎng)基質，形成植物－土壤(基質)復合生物系統(tǒng)，重視室內栽培裝置的研究，有利于局部氣體交換而提高凈化效率。另外，要根據試驗結果建立植物配置模型，為利用植物凈化室內空氣中主要污染物提供參考數據，解決室內植物數量問題。倘若能解決上述難題，高效率開發(fā)利用植物凈化室內空氣污染物的能力，不但可以營造出干凈舒適的環(huán)境，并且具有良好的經濟、社會效益和廣闊的市場前景。

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