8種室內(nèi)植物對(duì)苯污染的監(jiān)測(cè)能力研究

魯敏，丁珍，趙學(xué)明，劉順騰，景榮榮，高鵬

（1.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)編輯部，山東濟(jì)南250101；2.山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南250101）

8種室內(nèi)植物對(duì)苯污染的監(jiān)測(cè)能力研究

魯敏1，2，丁珍2，趙學(xué)明2，劉順騰2，景榮榮2，高鵬2

（1.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)編輯部，山東濟(jì)南250101；2.山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南250101）

苯作為室內(nèi)“三大隱形殺手”之一，已嚴(yán)重威脅到人們的生命安全及健康。植物監(jiān)測(cè)作為一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法已成為室內(nèi)苯化學(xué)污染監(jiān)測(cè)的有效途徑和重要手段。研究采用密閉熏氣法對(duì)8種室內(nèi)植物進(jìn)行不同濃度的苯脅迫試驗(yàn)，測(cè)定植物葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性的變化，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析及雙因素方差分析方法，綜合評(píng)定植物對(duì)室內(nèi)苯污染的監(jiān)測(cè)能力。結(jié)果表明：在20、40、80 mg/m3濃度的苯脅迫下，苯濃度與植物種類兩因素及其協(xié)同作用，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性變化的影響均達(dá)極顯著水平；就兩因素相比較而言，苯濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)植物的葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性變化的影響更為顯著；綜合三種濃度苯脅迫下實(shí)驗(yàn)植物三項(xiàng)指標(biāo)變化，對(duì)苯污染監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)的室內(nèi)植物有鳳仙花、玻璃海棠，監(jiān)測(cè)能力中等的有吸毒草、薄荷、吊蘭、綠蘿，監(jiān)測(cè)能力弱的有天竺葵、吊竹梅。

苯污染；室內(nèi)植物；密閉熏氣法；監(jiān)測(cè)能力

0 引言

當(dāng)今人類已經(jīng)進(jìn)入第三污染期——室內(nèi)化學(xué)污染期，苯作為室內(nèi)“三大隱形殺手”之一，具強(qiáng)致癌和致畸能力，嚴(yán)重威脅人們的生命安全及健康［1-3］。如何安全、有效、持久的監(jiān)測(cè)并運(yùn)用科學(xué)合理的方法控制室內(nèi)苯化學(xué)污染，已成為亟待解決的重大課題［4-5］。

室內(nèi)植物對(duì)室內(nèi)苯化學(xué)污染具有敏感的監(jiān)測(cè)能力［1-2，4-8］。植物監(jiān)測(cè)是利用受化學(xué)污染脅迫后的植物癥狀學(xué)表現(xiàn)和生理生化響應(yīng)來檢測(cè)污染物種類、含量以及環(huán)境受污染程度的一種生態(tài)監(jiān)測(cè)方法［9-10］。植物監(jiān)測(cè)作為一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法已成為室內(nèi)苯化學(xué)污染監(jiān)測(cè)的有效途徑和重要手段。

室內(nèi)苯污染脅迫下植物內(nèi)部生理特性的變化可有效反映室內(nèi)植物對(duì)苯污染的監(jiān)測(cè)能力［1，5，9］。室內(nèi)苯污染的植物監(jiān)測(cè)能力研究是室內(nèi)苯污染的監(jiān)測(cè)植物選擇及室內(nèi)植物監(jiān)測(cè)配置模式構(gòu)建的基礎(chǔ)理論依據(jù)［1，5］。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)空氣污染的植物監(jiān)測(cè)研究大多集中于園林植物對(duì)室外大氣污染的監(jiān)測(cè)上，對(duì)室內(nèi)苯污染的植物監(jiān)測(cè)研究相對(duì)較少［1，3，5，9-10］。研究采用密閉熏氣法對(duì)8種室內(nèi)植物進(jìn)行20、40、80 mg/m3三種濃度的苯脅迫試驗(yàn)，測(cè)定植物葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性的變化，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析及雙因素方差分析方法，綜合評(píng)定植物對(duì)室內(nèi)苯污染的監(jiān)測(cè)能力，從而為室內(nèi)苯化學(xué)污染的敏感監(jiān)測(cè)植物的選擇及室內(nèi)植物監(jiān)測(cè)配置模式的構(gòu)建提供基礎(chǔ)理論依據(jù)和指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)在山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。試驗(yàn)植物（見表1）為鳳仙花、玻璃海棠、天竺葵、薄荷、吊蘭、綠蘿、吸毒草、吊竹梅，按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，分批選購(gòu)于濟(jì)南市齊魯花卉市場(chǎng)。

要求植物生長(zhǎng)狀態(tài)良好且長(zhǎng)勢(shì)株型基本一致，置于同一環(huán)境下生長(zhǎng)；花盆材質(zhì)、大小完全一致；盆土性質(zhì)與用量相同。實(shí)驗(yàn)前將實(shí)驗(yàn)植物放置在實(shí)驗(yàn)室正常養(yǎng)護(hù)兩周，使其適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。

表1 植物選擇和編號(hào)

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

以Wolverton的實(shí)驗(yàn)裝置為參照［11］。利用6組規(guī)格為80 cm×80 cm×80 cm的玻璃熏氣箱，材質(zhì)厚度為8 mm的普通玻璃；為防止熏氣箱漏氣，放入實(shí)驗(yàn)植物和試劑后立即用海綿膠帶密封頂蓋與箱體的接口，箱體其他連接處用玻璃膠密封，并涂少許凡士林；熏氣箱內(nèi)預(yù)留小風(fēng)扇（220 V、80 W），加快污染物揮發(fā)速度；控制室內(nèi)溫度為25℃，適宜光照和濕度；放置干濕溫度計(jì)，觀測(cè)艙內(nèi)溫、濕度變化。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

設(shè)置20、40和80 mg/m3等3個(gè)苯濃度梯度，將8種實(shí)驗(yàn)植物隨機(jī)區(qū)組，分批次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采用模擬艙密閉熏氣法處理試驗(yàn)植物，熏氣前擦拭植物葉片并晾干，將其盆土用聚乙烯薄膜包扎。

（1）對(duì)照組 向A組3個(gè)熏氣箱內(nèi)各放置3盆同種植物，并密封箱體，不注入苯，使植物正常生長(zhǎng)。

（2）處理組 向B組3個(gè)熏氣箱內(nèi)各放置3盆同種植物，并密封箱體，向熏氣箱中注入純度為99.9%的分析純苯，使3個(gè)熏氣箱內(nèi)的苯濃度相同。除處理組用苯處理外，處理組與對(duì)照組的植物種類及其它實(shí)驗(yàn)條件均相同。

將上述對(duì)照組和處理組的植物熏氣24 h后，取出植物，可用對(duì)角線取樣方法采集生長(zhǎng)良好，沒有病蟲害且位置一致的葉片，用去離子水將葉片洗凈晾干，稱取所需剪碎葉片的重量，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，測(cè)定葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.4 生理指標(biāo)測(cè)定方法

葉綠素含量用浸提法測(cè)定［12-13］；丙二醛含量用巴比妥酸顯色法測(cè)定［14］；過氧化物酶活性用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定［15］。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析方法

將植物種類和苯濃度看作是影響植物生理指標(biāo)變化的兩個(gè)因素，利用Excel和SPSS17.0軟件進(jìn)行0.05水平的統(tǒng)計(jì)分析及雙因素方差分析［16-20］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度苯污染脅迫后植物葉綠素含量變化

受化學(xué)污染脅迫的植物，葉綠素含量會(huì)呈現(xiàn)一定程度的降低，進(jìn)而導(dǎo)致其葉片顏色發(fā)生改變，光合作用減弱，從而阻礙植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育［21］。處于相同空氣污染環(huán)境的抗性較強(qiáng)的植物會(huì)利用體內(nèi)的抗性機(jī)制抑制葉綠素含量的減少，導(dǎo)致植物葉綠素含量變化較小，說明其監(jiān)測(cè)能力及敏感性就越低［9］。因此，室內(nèi)化學(xué)污染脅迫下，能夠通過植物體內(nèi)葉綠素含量的變化差異來判斷比較不同植物種類的監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)弱［4］。

不同濃度苯污染脅迫24 h后，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物的葉綠素含量變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表2。

從表2看出，不同濃度苯脅迫24 h后，8種實(shí)驗(yàn)植物的葉綠素含量均呈現(xiàn)一定程度的降低。將苯濃度和植物種類看作是影響葉綠素含量變化的兩個(gè)因素，利用SPSS17.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果見表3。

表2 不同濃度苯脅迫后植物葉綠素含量變化

表3 葉綠素含量變化的雙因素方差分析

從表3可以看出，植物種類與苯濃度兩因素及其協(xié)同作用，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物葉綠素含量變化的影響均達(dá)極顯著水平；F值4835.131＞105.428，表明苯濃度對(duì)植物葉綠素含量變化的影響更為顯著。

得出20、40、80 mg/m3濃度苯脅迫24 h下，8種實(shí)驗(yàn)植物中鳳仙花的葉綠素含量變化均最大，分別降低15.70%、38.19%、55.48%，監(jiān)測(cè)能力最強(qiáng)；玻璃海棠葉綠素含量變化率分別為14.76%、35.46%、52.50%，監(jiān)測(cè)能力次之；吊竹梅的葉綠素含量變化均最小，分別降低8.45%、22.43%、42. 56%，監(jiān)測(cè)能力最弱。

根據(jù)葉綠素含量的變化情況，8種實(shí)驗(yàn)植物在20、40、80 mg/m3濃度苯脅迫下的監(jiān)測(cè)能力排序由強(qiáng)到弱均為鳳仙花＞玻璃海棠＞吸毒草＞薄荷＞吊蘭＞綠蘿＞天竺葵＞吊竹梅。即對(duì)苯污染監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)的室內(nèi)植物有鳳仙花、玻璃海棠；監(jiān)測(cè)能力中等的有吸毒草、薄荷、吊蘭、綠蘿；監(jiān)測(cè)能力弱的有天竺葵、吊竹梅。

2.2 不同濃度苯污染脅迫后植物丙二醛含量變化

化學(xué)污染脅迫下的植物的組織或器官會(huì)發(fā)生膜脂質(zhì)過氧化作用，從而導(dǎo)致該植物體內(nèi)丙二醛含量上升，損傷核酸、蛋白質(zhì)等大分子，影響細(xì)胞穩(wěn)定［22-23］。處于相同空氣污染環(huán)境，抗性強(qiáng)的植物會(huì)通過體內(nèi)的抗性機(jī)制抑制丙二醛含量的增加，導(dǎo)致植物丙二醛含量變化較小，其監(jiān)測(cè)能力及敏感性就越低［4］。因此，室內(nèi)化學(xué)污染脅迫下植物體內(nèi)丙二醛含量的變化程度，能夠反映植物對(duì)化學(xué)污染的監(jiān)測(cè)能力［24］。

不同濃度苯脅迫24 h后，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物的丙二醛含量變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表4。

表4 不同濃度苯污染脅迫后植物的丙二醛含量變化

從表4看出，不同濃度苯脅迫24 h后，8種實(shí)驗(yàn)植物的丙二醛含量均呈現(xiàn)一定程度的升高。將苯濃度和植物種類看作是影響丙二醛含量變化的兩個(gè)因素，利用SPSS17.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果見表5。

表5 丙二醛含量變化的雙因素方差分析

從表5看出，植物種類與苯濃度兩因素及其協(xié)同作用，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物丙二醛含量變化的影響均達(dá)極顯著水平；F值17829.699＞254.583，表明苯濃度對(duì)植物丙二醛含量變化的影響更為顯著。

得出20、40、80 mg/m3濃度苯脅迫24 h下，鳳仙花的丙二醛含量變化均最大，分別升高19.35%、54.79%、83.71%，監(jiān)測(cè)能力最強(qiáng)；玻璃海棠丙二醛含量變化率分別為17.56%、48.74%、79.36%，監(jiān)測(cè)能力次之；吊竹梅丙二醛含量變化最小，分別升高11.06%、35.25%、63.34%，監(jiān)測(cè)能力最弱。

根據(jù)丙二醛含量變化情況，8種實(shí)驗(yàn)植物在20、40、80 mg/m3濃度苯脅迫下的監(jiān)測(cè)能力排序由強(qiáng)到弱均為：鳳仙花＞玻璃海棠＞吸毒草＞薄荷＞吊蘭＞綠蘿＞天竺葵＞吊竹梅。即對(duì)苯污染監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)的室內(nèi)植物有鳳仙花、玻璃海棠；監(jiān)測(cè)能力中等的有吸毒草、薄荷、吊蘭、綠蘿；監(jiān)測(cè)能力弱的有天竺葵、吊竹梅。

2.3 不同濃度苯污染脅迫后植物過氧化物酶活性變化的結(jié)果與分析

化學(xué)污染脅迫下的植物過氧化物酶活性會(huì)增加，促進(jìn)碳水化合物向木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化，使葉片萎焉、干枯［1，25］。在相同污染環(huán)境中，抗性強(qiáng)的植物會(huì)通過體內(nèi)的抗性機(jī)制抑制過氧化物酶活性的增加，導(dǎo)致植物過氧化物酶活性變化較小，其監(jiān)測(cè)能力及敏感性就越低［4，9］。因此，室內(nèi)化學(xué)污染脅迫下植物體內(nèi)過氧化物酶活性的變化程度，能夠反映植物對(duì)化學(xué)污染的監(jiān)測(cè)能力［26］。

不同濃度苯脅迫24 h后，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物的過氧化物酶活性變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表6。

從表6看出，不同濃度苯脅迫24 h后，8種實(shí)驗(yàn)植物的過氧化物酶活性均呈現(xiàn)一定程度的升高。將苯濃度和植物種類看作是影響過氧化物酶活性變化的兩個(gè)因素，利用SPSS17.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果見表7。

表6 不同濃度苯污染脅迫后植物的過氧化物酶活性變化

表7 過氧化物酶活性變化的雙因素方差分析

從表7可以看出，植物種類與苯濃度兩因素及其協(xié)同作用，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物過氧化物酶活性變化的影響均達(dá)極顯著水平；F值16819.627＞174.922，表明苯濃度對(duì)植物過氧化物酶活性變化的影響更為顯著。

得出20、40、80 mg/m3濃度苯脅迫24 h下，鳳仙花的過氧化物酶酶活性變化均最大，分別升高24.74%、57.76%、80.35%，監(jiān)測(cè)能力最強(qiáng)；玻璃海棠過氧化物酶活性變化率分別為22.83%、50.32%、77.86%，監(jiān)測(cè)能力次之；吊竹梅過氧化物酶活性變化均最小，分別升高14.17%、39.75%、66.49%，監(jiān)測(cè)能力最弱。

依據(jù)過氧化物酶活性的變化情況，8種實(shí)驗(yàn)植物在20、40、80 mg/m3濃度苯脅迫下的監(jiān)測(cè)能力排序由強(qiáng)到弱均為鳳仙花＞玻璃海棠＞吸毒草＞薄荷＞吊蘭＞綠蘿＞天竺葵＞吊竹梅。即對(duì)苯污染監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)的室內(nèi)植物有鳳仙花、玻璃海棠；監(jiān)測(cè)能力中等的有吸毒草、薄荷、吊蘭、綠蘿；監(jiān)測(cè)能力弱的有天竺葵、吊竹梅。

3 結(jié)論

通過上述研究可知：

（1）苯濃度與植物種類兩因素之間及其協(xié)同作用，對(duì)8種實(shí)驗(yàn)植物葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性變化的影響均達(dá)極顯著水平；就兩因素相比較而言，苯濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)植物葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性變化的影響更為顯著。

（2）綜合20、40、80 mg/m3三種不同濃度苯脅迫下植物葉綠素及丙二醛含量、過氧化物酶活性的變化，8種實(shí)驗(yàn)植物監(jiān)測(cè)能力排序由強(qiáng)到弱為鳳仙花＞玻璃海棠＞吸毒草＞薄荷＞吊蘭＞綠蘿＞天竺葵＞吊竹梅。即對(duì)苯污染監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)的室內(nèi)植物有鳳仙花、玻璃海棠；監(jiān)測(cè)能力中等的有吸毒草、薄荷、吊蘭、綠蘿；監(jiān)測(cè)能力弱的有天竺葵、吊竹梅。

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［26］魏梅紅，鄭晶晶，饒瑤，等.甲醛對(duì)蘆薈過氧化物酶酶活性的影響［J］.福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，23（4）：133-136.

Research on monitoring capacity of eight kinds of indoor plants to benzene pollution

Lu Min1，2，Ding Zhen2，Zhao Xueming2，et al.
（1.Editorial Departmentof Journalof Shandong Jianzhu University，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.School of Art，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

Benzene，one of the three indoor invisible killers，has badly threatened the safety and health of people.Plantmonitoring，as a green，economical and practical method，has become an effective way and importantmeans ofmonitoring chemical pollution of indoor benzene.The change of internal physiological characteristics of plants under indoor benzene pollution can effectively reflects themonitoring capability of indoor plants to benzene pollution.The research experimentswith different concentrations of benzene stress for eight kinds of indoor plants with airtight fumigation method，determines the change of chlorophyll and MDA content，peroxidase activity of plants，comprehensively evaluatesmonitoring capability of indoor plants to benzene pollution by using themethod of statistical analysis and two-factor analysis of variance.The result shows that two factors of benzene concentration and plant species and their synergy significantly affect the change of chlorophyll content and MDA content and peroxidase activity of eight kinds of experimental plants under benzene stress of concentrations of 20，40，80 mg/m3.In comparison to the two factors，the impact of benzene concentration to the change of chlorophyll content and MDA content and peroxidase activity of experimental plants ismore significant.Synthesizing the change of test plants’three indicators underthree concentrations of benzene stress，the indoor plantwith the strongmonitoring capacity to benzene pollution includes Impatiens balsamina and Begonia semperflorens；with the medium monitoring capacity to benzene pollution includes Melissa officinalis，Mentha haplocalyx，Chlorophytum comosum，Scindapsus aureum，with the weak monitoring capacity to benzene pollution includes：Pelargonium hortorum，Zebrina pendula.

benzene pollution；indoor plant；airtight fumigation method；monitoring capacity

X171.4，X173

A

1673-7644（2017）01-0001-06

2016-12-10

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（20337010）；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012-K6-5）；山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011YK046）

魯敏（1963-），女（滿族），教授，博士，主要從事室內(nèi)化學(xué)污染、污染大氣和污水的植物凈化和修復(fù)技術(shù)及吸污防污植物的選擇與應(yīng)用等方面的研究.E-mail：lumin＠sdjzu.edu.cn