甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化

魯敏，盧佳歡，張凌方，羅曉楠，閆紅梅

（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）

0 引言

現(xiàn)代人有超過(guò)80%的時(shí)間在室內(nèi)環(huán)境下，室內(nèi)空氣狀況與人類(lèi)自身的安危緊密相關(guān)，然而“居室不再是安樂(lè)屋，辦公室可能是污染源”，室內(nèi)空氣污染的治理與修復(fù)至關(guān)重要［1-2］。在眾多室內(nèi)污染物中，甲醛對(duì)人體有很大的毒害效應(yīng)，成為威脅人類(lèi)身體健康乃至生命安全的“三大隱形殺手”之一。甲醛在人們的居住環(huán)境中被不斷檢出，如今，很多發(fā)達(dá)國(guó)家已把室內(nèi)空氣中甲醛的濃度作為室內(nèi)環(huán)境常規(guī)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容之一，并規(guī)定了嚴(yán)格的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而在國(guó)內(nèi)甲醛也位居有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單的第二位［3-4］。

甲醛的主要來(lái)源為室內(nèi)家具用品、裝修物品及建筑材料等化工產(chǎn)品。同時(shí)，一些粘合劑、化妝品、印刷油墨、紙張、消毒劑、清潔劑、防腐劑、殺蟲(chóng)劑等用品中也含有甲醛，對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成危害［5］。甲醛也稱蟻醛，常態(tài)下為無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的揮發(fā)性可燃?xì)怏w，易溶于水、醇和醚，有強(qiáng)致癌性，對(duì)人體的傷害極大［6］。室內(nèi)植物對(duì)空氣中甲醛污染的修復(fù)治理能力，與其抗性強(qiáng)弱有重要關(guān)系。葉綠素在植物光合作用中起著至關(guān)重要的作用，植物體內(nèi)葉綠素含量的變化是評(píng)價(jià)其光合作用強(qiáng)弱的重要指標(biāo)［7］。在甲醛脅迫下，植物光合作用的速率降低，植物葉片葉綠素含量下降速率與甲醛濃度及脅迫時(shí)間成正比［8-9］。

實(shí)驗(yàn)選取8種室內(nèi)植物，研究其在3種甲醛濃度梯度脅迫下葉綠素的含量變化，對(duì)8種室內(nèi)植物在甲醛污染脅迫下的抗性能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為治理室內(nèi)甲醛污染的植物選擇提供科學(xué)的依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取 幸 福 樹(shù) （Rɑdermɑcherɑsinicɑ）、紅 掌（Authuriumɑndrɑeɑnum）、綠蘿（Scindɑpsusɑureum）、白鶴 芋 （Spɑthiphyllum floribundum）、全 綠 吊 蘭（Chlorophytum comosum）、金邊吊蘭（Chlorophytum cɑpensevar.mɑrginɑtum）、長(zhǎng) 壽 花 （Kɑlɑnchoe blossfeldiɑnɑ）、金 邊 虎 尾 蘭 （Sɑnsevieriɑtrifɑsciɑtɑvar.lɑurentii）8種室內(nèi)植物為研究對(duì)象。實(shí)驗(yàn)植物植株大小基本一致、生長(zhǎng)狀態(tài)良好，分別裝在材質(zhì)、規(guī)格大小相同的花盆中，培養(yǎng)基質(zhì)相同。實(shí)驗(yàn)前用聚乙烯薄膜包裹供試植物的花盆和盆土，并保持植物葉片干凈、干燥，以排除外界因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考Wolverton研究中使用的密封艙裝置［10-11］。實(shí)驗(yàn)采用模擬艙密閉熏氣法處理植物，將厚度約8 mm的普通玻璃制作成尺寸為0.8 m ×0.8 m×0.8 m的玻璃箱，箱子內(nèi)部配置小型風(fēng)扇（220 V、80W）一部，將室內(nèi)溫度控制在25℃，并有適宜的光照和濕度。實(shí)驗(yàn)的甲醛濃度分別為國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的10、20和30倍，即1、2和3mg／m33個(gè)甲醛濃度梯度，將8種供試的室內(nèi)植物隨機(jī)分組，采集受試植物的葉片測(cè)定其中的葉綠素含量，要求選擇的葉片位置大體相同，且生長(zhǎng)良好，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。

（1）對(duì)照組：在3個(gè)密閉箱內(nèi)分別放入1盆同種植物，不做熏氣處理，任植物正常生長(zhǎng)。

（2）處理組：在3個(gè)密閉箱中分別放入1盆同種植物，將相同濃度的甲醛依次注入到3個(gè)熏氣箱內(nèi)。

除熏氣外，上述兩組實(shí)驗(yàn)的其他條件均相同。熏氣24 h后，取出密閉箱中的植物，采集植物葉片，要求生長(zhǎng)良好且無(wú)病蟲(chóng)害，準(zhǔn)備3組，用去離子水將葉片沖洗干凈并晾干，測(cè)定其葉綠素含量。

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

（1）上清液的制備

將實(shí)驗(yàn)的植物葉片剪碎，并稱取0.5 g放于20 mL大比色管中，向其加入10 mL己醇丙酮混合提取液，將管口密封，3次重復(fù)，放置在避陰處36 h，取上清液即為樣品提取液。

（2）樣品測(cè)定

取5 mL上清液于比色皿中，用紫外分光光度計(jì)在A663、A645波長(zhǎng)下進(jìn)行比色測(cè)定，記錄吸光光度值，葉綠素含量由式（1）～（4）計(jì)算為

式中：C為葉片中總?cè)~綠素的含量；Ca為葉綠素a的質(zhì)量濃度，Cb為葉綠素b的質(zhì)量濃度，C（a+b）為葉片中總?cè)~綠素的質(zhì)量濃度，mg／L；V為提取液總體積，L；m為樣品質(zhì)量，mg。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

將植物種類(lèi)和甲醛濃度作為影響植物體內(nèi)葉綠素含量變化的2個(gè)因素，通過(guò)SPSS和Excel等軟件，對(duì)8種植物在3個(gè)濃度梯度的甲醛污染脅迫下的葉綠素含量變化率進(jìn)行方差分析和多重比較，綜合評(píng)定8種植物對(duì)甲醛的抗性［12-13］。

2 結(jié)果與分析

3種不同濃度甲醛污染脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同濃度甲醛污染下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化表

由表1可知，在不同濃度梯度的甲醛污染脅迫下，8種室內(nèi)植物體內(nèi)的葉綠素含量均降低。以植物種類(lèi)和甲醛濃度作為影響因子，用SPSS軟件對(duì)8種室內(nèi)植物的葉綠素含量變化率進(jìn)行雙因素方差分析，見(jiàn)表2。

表2 8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率的方差分析表

從表2可知，8種室內(nèi)植物的葉綠素含量變化受植物種類(lèi)、甲醛濃度以及二者交互作用的影響差異皆達(dá)極顯著水平。其中，甲醛濃度的F值40.751小于植物種類(lèi)的F值64.479，證明在甲醛濃度和植物種類(lèi)這兩大因素中，前者對(duì)8種植物葉綠素含量變化的影響更大。

2.1 1mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化

1mg／m3濃度甲醛脅迫下8種植物葉綠素含量變化率的單因素方差分析結(jié)果，見(jiàn)表3。

表3 1mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率方差分析結(jié)果表

從表3可以看出，在1mg／m3甲醛脅迫下，植物種類(lèi)的F值大于F0.05且小于F0.01，表明植物種類(lèi)對(duì)8種供試植物的葉綠素含量變化影響達(dá)到顯著水平。通過(guò)應(yīng)用SPSS軟件中的多重比較分析方法，分析8種植物的葉綠素含量變化率，結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可以看出，當(dāng)甲醛濃度為1mg／m3時(shí)，紅掌（X2）與長(zhǎng)壽花（X7）和金邊虎尾蘭（X8）之間及幸福樹(shù)（X1）與長(zhǎng)壽花（X7）之間的葉綠素含量變化差異皆達(dá)極顯著水平；紅掌（X2）與綠蘿（X3）、金邊吊蘭（X6）、全綠吊蘭（X5）三者之間及幸福樹(shù)（X1）與金邊虎尾蘭（X8）之間葉綠素含量變化差異均顯 著；其它植物之間差異均不顯著。

表4 1mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率多重比較結(jié)果表

1mg／m3濃度的甲醛污染脅迫24 h后，8種室內(nèi)植物的葉綠素含量均降低。葉綠素含量變化率最小的植物是長(zhǎng)壽花（X7），為6.54%，對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力最強(qiáng)；金邊虎尾蘭（X8）次之，為8.21%；紅掌（X2）的葉綠素含量變化率最大，為13.78%，對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力最弱，其次是幸福樹(shù)（X1），為 13.24%。

根據(jù)8種室內(nèi)植物在1mg／m3甲醛脅迫下的葉綠素含量變化情況，綜合評(píng)價(jià)植物對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力為：紅掌（X2）和幸福樹(shù)（X1）最弱，白鶴芋（X4）、綠蘿（X3）、金邊吊蘭（X6）、全綠吊蘭（X5）次之，金邊虎尾蘭（X8）、長(zhǎng)壽花（X7）最強(qiáng)。

2.2 2mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化

2mg／m3濃度甲醛脅迫下8種植物葉綠素含量變化率的單因素方差分析結(jié)果，見(jiàn)表5。

表5 2mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率方差分析結(jié)果表

由表5可知，在2mg／m3甲醛脅迫下，植物種類(lèi)的F值13.734大于3.54，表明8種植物的葉綠素含量變化受植物種類(lèi)的影響差異達(dá)到極顯著水平。通過(guò)應(yīng)用SPSS軟件中的多重比較分析方法，將8種植物的葉綠素含量變化率進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 2mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率多重比較結(jié)果表

由表6可知，當(dāng)甲醛濃度為2mg／m3時(shí)，幸福樹(shù)（X1）與其他植物之間及紅掌（X2）與其他植物之間葉綠素含量變化差異皆極顯著；其它植物之間皆無(wú)顯著差異。

2mg／m3甲醛脅迫24 h后，8種室內(nèi)植物的葉綠素含量均降低，且不同植物的葉綠素含量變化率不同。金邊虎尾蘭（X8）葉綠素含量變化率最小，僅為9.29%，對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力最強(qiáng)；其次是長(zhǎng)壽花（X7），為9.65%；幸福樹(shù)（X1）的葉綠素含量變化率最大，為28.30%，對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力最弱。

根據(jù)8種室內(nèi)植物在2mg／m3甲醛脅迫下的葉綠素含量變化情況，綜合評(píng)價(jià)植物對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力由弱到強(qiáng)的排序依次為：幸福樹(shù)（X1）、紅掌（X2）、綠蘿（X3）、全綠吊蘭（X5）、白鶴芋（X4）、金邊吊蘭（X6）、長(zhǎng)壽花（X7）、金邊虎尾蘭（X8）。

2.3 3mg／m3甲醛脅下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化

3mg／m3濃度甲醛脅迫下8種植物葉綠素含量變化率的單因素方差分析結(jié)果，見(jiàn)表7。

表7 3mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率方差分析結(jié)果表

從表7可以看出，在3mg／m3甲醛脅迫下，8種植物的葉綠素含量變化受植物種類(lèi)的影響程度達(dá)到極顯著的水平。通過(guò)SPSS軟件中的多重比較分析方法，通過(guò)應(yīng)用SPSS軟件中的多重比較分析方法，將8種植物的葉綠素含量變化率進(jìn)行分析，見(jiàn)表8。

表8 3mg／m3甲醛脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化率多重比較結(jié)果表

從表8可以看出，當(dāng)甲醛濃度為3mg／m3時(shí)，除幸福樹(shù)（X1）與紅掌（X2）之間差異不顯著外，二者與其他植物之間葉綠素含量變化差異均達(dá)極顯著水平；其余植物之間皆無(wú)顯著差異。

3mg／m3甲醛脅迫下，8種室內(nèi)植物的葉綠素含量均降低。金邊虎尾蘭（X8）的葉綠素含量變化率最小，為13.26%，對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力最強(qiáng)；全綠吊蘭（X5）次之，為 14.10%；幸福樹(shù)（X1）的葉綠素含量變化率最大，為33.62%，對(duì)甲醛污染脅迫的抗性能力最弱。

根據(jù)8種室內(nèi)植物在3mg／m3甲醛脅迫下的葉綠素含量變化情況，綜合評(píng)價(jià)植物對(duì)甲醛污染的抗性能力由弱到強(qiáng)的排序依次為：幸福樹(shù)（X1）、紅掌（X2）、綠蘿（X3）、白鶴芋（X4）、金邊吊蘭（X6）、長(zhǎng)壽花（X7）、全綠吊蘭（X5）、金邊虎尾蘭（X8）。

3 結(jié)論

通過(guò)上述研究得出：

（1）8種室內(nèi)植物葉綠素含量變化受植物種類(lèi)和甲醛濃度的不同，以及兩因子之間的協(xié)同作用的影響皆極顯著；將二者的F值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)的葉綠素含量受甲醛濃度的影響更為顯著。

（2）8種室內(nèi)植物在3種濃度梯度的甲醛污染下，其葉綠素含量均有不同程度的降低。在濃度1mg／m3甲醛脅迫下，長(zhǎng)壽花（X7）葉綠素含量變化率最小，金邊虎尾蘭變化率次小，紅掌（X2）變化率最大；在2mg／m3甲醛脅迫下，金邊虎尾蘭（X8）葉綠素含量變化率最小，長(zhǎng)壽花（X7）變化率次小，幸福樹(shù)（X1）葉綠素含量變化率最大；在3mg／m3甲醛脅迫下，金邊虎尾蘭（X8）葉綠素含量變化率最小，全綠吊蘭（X5）變化率次小，幸福樹(shù)（X1）葉綠素含量變化率最大。

（3）綜合1、2和3mg／m3濃度甲醛污染脅迫下8種室內(nèi)植物葉綠素含量的變化得出結(jié)論：8種室內(nèi)植物中對(duì)甲醛污染脅迫抗性能力最強(qiáng)的是金邊虎尾蘭（X8），幸福樹(shù)（X1）抗性最弱，紅掌（X2）抗性次弱。

參考文獻(xiàn)：

［1］張寅平.中國(guó)室內(nèi)環(huán)境與健康研究進(jìn)展報(bào)告［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］魯敏，趙學(xué)明，趙潔，等.室內(nèi)苯污染脅迫下植物抗性的研究進(jìn)展［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，28（5）：457-463.

［3］羅曉紅，顧艷.室內(nèi)甲醛污染對(duì)人類(lèi)健康影響的研究進(jìn)展［J］.職業(yè)與健康，2011，27（21）：2501-2503.

［4］劉雅棋，李振海.城市住宅室內(nèi)化學(xué)污染情況調(diào)查與分析［J］.建筑節(jié)能，2013，41（1）：33-37.

［5］袁連寶.裝飾裝修材料對(duì)室內(nèi)空氣甲醛污染的研究與控制［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2013.

［6］閆紅梅.部分室內(nèi)植物受甲醛污染脅迫凈化能力和響應(yīng)機(jī)制的研究［D］.濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，2016.

［7］劉棟，史寶勝，魏文欣.甲醛氣體脅迫對(duì)3種觀賞植物的形態(tài)及部分生理指標(biāo)的影響［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（2）：66-70.

［8］魯敏，景榮榮，趙潔，等.苯污染脅迫下室內(nèi)植物葉綠素含量變化分析研究［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，31（1）：1-6.

［9］肖健，吳思政，聶東伶，等.甲醛脅迫對(duì)3種室內(nèi)觀賞植物的生理生化影響［J］.湖南林業(yè)科技，2012，39（2）：45-48.

［10］Wolverton B C，Mcdonald R C.Foliage plants for removing formaldehyde from contaminated air inside energy-efficient homes and future space stations［J］.National Aeronautics and Space Administration，1982，12（1）：1-14.

［11］Wolverton B C，Wolverton J D.Plants and soilmicroorganisms：removal of formal dehyde，xylene，and ammoniafrom the indoor environment［J］.Journal of the Mississippi Academy of Sciences，1993，38（2）：11-15.

［12］孟國(guó)忠，季孔庶.室內(nèi)空氣污染的植物凈化研究概述［J］.林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2013，27（4）：1-6.

［13］吳凱，周曉陽(yáng).環(huán)境脅迫對(duì)植物超微結(jié)構(gòu)的影響［J］.山東林業(yè)科技，2007（3）：80-83.

［14］王先叢.六種室內(nèi)觀葉植物凈化甲醛污染的研究［D］.南京：南京林業(yè)大學(xué)，2012.

［15］何勤勤，周俊輝.盆栽植物對(duì)室內(nèi)甲醛空氣污染的凈化研究進(jìn)展［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，26（2）：44-48.

［16］劉鳳，高澤，劉松奇，等.室內(nèi)植物凈化空氣的研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（10）：254-255，289.

［17］孟國(guó)忠，季孔庶.苯及甲醛脅迫對(duì)金邊虎尾蘭抗氧化系統(tǒng)的影響［J］.北方園藝，2013（20）：67-71.

［18］郝輝芳，冀瑞萍.3種室內(nèi)觀賞植物對(duì)甲醛污染的響應(yīng)［J］.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（8）：30-32.

［19］胡羨聰，張德強(qiáng)，孔國(guó)輝，等.大氣SO2、氟化物對(duì)植物生理生態(tài)指標(biāo)的影響［J］.熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2003，11（4）：372-378.

［20］Zhang S J，Huang Y T，Xie Z X.Screening of the indoor plants for removing formaldehyde［J］.Meteorological and Environmental Research，2013，4（Z1）：40-45.

［21］張劍峰.室內(nèi)黃金葛綠蘿植物對(duì)甲醛吸收能力的影響［J］.科技通報(bào)，2016，32（9）：211-215.

［22］倪菲菲，謝平凡，李金煒，等.綠色植物對(duì)室內(nèi)空氣污染的凈化作用［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，33（4）：91-97.