室內(nèi)觀賞植物對甲醛的吸收及抗逆效果研究

賀輝 彭其安

摘 要：該研究采用密封艙法模擬室內(nèi)甲醛污染環(huán)境（熏蒸箱內(nèi)甲醛濃度設(shè)置為0.1～0.5 mg·m-3，熏氣時間12 h），對6種常見室內(nèi)觀賞植物進行甲醛熏蒸實驗，測定了植物對甲醛的吸收效率、葉面?zhèn)χ笖?shù)及過氧化物酶（POD）等指標(biāo)。結(jié)果表明：這6種常見觀賞植物對甲醛均具較好的凈化效果，甲醛熏蒸濃度為0.1～0.3 mg·m-3，白鶴芋對甲醛的凈化效果最好;熏蒸濃度0.5 mg·m-3，綠蘿和吊蘭具有較好的凈化和抗逆性能;鐵線蕨對甲醛的耐受力較弱，適合作為室內(nèi)甲醛污染的指示性植物。幾種受試植物的POD酶與甲醛吸收率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），表明植物POD活力變化是受甲醛脅迫后的主要抗逆應(yīng)答機制之一。

關(guān)鍵詞：觀賞植物， 室內(nèi)甲醛， 吸收， 過氧化物酶

中圖分類號：Q948

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-3142（2019）06-0737-06

Abstract：Six common indoor ornamental plants were tested for formaldehyde fumigation in a simulated indoor formaldehyde-polluted environment， where the concentration of formaldehyde in the fumigation box was set among 0.1-0.5 mg·m-3， and the removal efficiency， leaf injury index and peroxidase （POD） activity were measured after 12 h of formaldehyde fumigation. The results showed that all six indoor ornamental plants could purify formaldehyde， and the purifying effect of Spathiphyllum kochii was the best at the concentration of 0.1-0.3 mg·m-3 while Epipremnum aureum and Chlorophytum comosum had better purification and resistance at 0.5 mg·m-3 formaldehyde. However， the tolerance of Adiantum capillus to formaldehyde was quite weak， so that it can? be used as indicative plant for indoor formaldehyde pollution. The results also showed that the POD activity of the six plants was positively correlated with the removal rate of formaldehyde （P < 0.05）， which suggestes that the change of POD activity is the main resistance mechanism of plants under formaldehyde stressed-environment.

Key words：ornamental plants， indoor formaldehyde， absorption， peroxidase

甲醛是典型的揮發(fā)性有機物（VOCs）之一，存在于室內(nèi)各種裝潢材料中，具有污染來源廣、持續(xù)釋放時間長和強致毒致癌等特征。近年來，由于各類裝修、裝飾引起的室內(nèi)和公共場所的污染從而使甲醛受到民眾普遍關(guān)注。我國的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T18883-2002（簡稱國家標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，室內(nèi)空氣中甲醛濃度不高于0.1 mg·m-3。實際上，國內(nèi)大多數(shù)裝修后的居家和公共場所內(nèi)其甲醛濃度超過了國家標(biāo)準(zhǔn)（蘇玉紅等，2017）。因此，如何便捷、有效地吸收室內(nèi)甲醛是一個亟待解決的難題。當(dāng)前，吸收甲醛的方法主要有以下幾種：通風(fēng)是一種常見的方法，但此過程釋放較為緩慢，且容易受季節(jié)和室外空氣質(zhì)量的影響;活性碳吸附法容易吸附但飽和后導(dǎo)致吸附劑失效。根據(jù)室內(nèi)甲醛的緩慢釋放特征，近年來，利用植物吸收甲醛改善空氣品質(zhì)已成為一種經(jīng)濟有效的方法（黃欣等，2015）。

植物吸收甲醛的主要機制是植物氣孔吸收甲醛分子后，利用體內(nèi)的各種酶對甲醛進行分解，將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。國內(nèi)外學(xué)者篩選了一些吸附甲醛能力較強的植物品種，具有一定的凈化效果（吳曉烽，2013;安雪等，2010），但關(guān)于植物的抗逆機制方面的文獻報道目前并不多見。魏梅紅等（2007）和Liang et al.（2018）的研究表明，過氧化物酶（POD）作為植物體內(nèi)的重要氧化酶，與超氧化歧化酶（SOD）等構(gòu)建了植物抗逆體系。植物POD酶對甲醛氣體的脅迫存在直接的應(yīng)激反應(yīng)和轉(zhuǎn)化效應(yīng)（令狐昱慰等，2011;Su & Liang，2015）。因此，本研究選用幾種典型的室內(nèi)觀賞植物POD活性作為研究目標(biāo)，設(shè)置5組不同濃度的甲醛進行熏蒸試驗，分析它們對甲醛的吸收效率以及植株的抗逆特性，以期篩選出較好的吸收室內(nèi)甲醛植物和指示性植物，為建立起甲醛的高效凈化植物篩選方法提供科學(xué)思路。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究選用的材料為綠蘿（Epipremnum aureum）、吊蘭（Chlorophytum comosum）、常春藤（Hedera nepalensis var. sinensis）、蘆薈（Aloe vera）、白鶴芋（Spathiphyllum kochii）和鐵線蕨（Adiantum capillus）等6類長勢良好的觀賞植物，購自于武漢市元寶山花卉市場。

1.2 試驗裝置

參考Su et al.（2015）的試驗裝置，本研究采用自制的有機玻璃熏蒸箱 （長 × 寬 × 高 = 0.4 m × 0.4 m × 0.5 m），箱體一邊打一個圓孔（直徑為1 cm）用于取樣分析，取樣前用透明膠帶密封，箱體各連接處用硅膠密封處理。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 （1）將甲醛溶液配制成一定濃度，放在蒸發(fā)皿上，在密閉艙內(nèi)讓甲醛完全揮發(fā)后測定密封艙內(nèi)空氣中甲醛含量。密閉艙內(nèi)甲醛濃度擬設(shè)定從0.1～0.5 mg·m-3 5個梯度，為國標(biāo)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002）上限值的1～5倍。（2）將花盆及盆土用保鮮膜密封包纏處理，以排除土壤和根際微生物的影響。（3）將植物迅速放入（1）的熏蒸箱。（4）對照實驗：同時，將放置等量甲醛且無植物的另一熏蒸箱作為對照處理。（5）試驗條件、取樣方法及數(shù)據(jù)處理：試驗溫度控制在恒溫25 ℃，12 h內(nèi)每小時用注射器通過采樣小孔取樣，測定不同熏蒸箱內(nèi)空氣中甲醛含量;試驗結(jié)束后立即測定植物相關(guān)的生理指標(biāo)（如葉片傷害指數(shù)和POD活力等）;重復(fù)測量3次，取平均值。

1.3.2 指標(biāo)測定方法 （1）甲醛濃度測定及吸收率：甲醛濃度測定方法參考國標(biāo)GB/T15516-1995乙酰丙酮分光光度法（張鈞等，2011）。

（2）相關(guān)生理指標(biāo)包括 ① 葉片過氧化物酶（POD）活性測定：參照愈創(chuàng)木酚法（劉萍等，2007），熏蒸前后計算單位面積POD活性。

過氧化物酶活性[U（g-1·min-1）]=ΔA470 × VT/W × VS × 0.01 × t。

式中，ΔA470為反應(yīng)時間內(nèi)OD變化值;VT為提取酶液總體積（mL）;W為植物鮮重（g）;Vs為測定時取用酶液體積（mL）;t為反應(yīng)時間（min）。

② 葉片傷害指數(shù)：傷害指數(shù)=葉片受害面積/葉片總面積。

葉片面積（S）的測定采用紙樣稱重法，即用尺量出坐標(biāo)紙邊長，算出全紙面積，稱出全紙重;剪下葉片平攤在坐標(biāo)紙上，用鉛筆在坐標(biāo)紙上繪出葉輪廓，剪下葉形，稱重，精度同上。計算公式：S（cm2）=全紙面積（cm2） × 葉形紙重（g）全紙重（g）

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 通過Origin 8.0和SPSS 17等軟件對試驗數(shù)據(jù)進行計算和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物吸收甲醛試驗

在熏蒸箱內(nèi)分別注入0.1～0.4 mg·m-3濃度的甲醛，平衡后實測對照箱濃度分別為0.086、0.17、0.27、0.36 mg·m-3。分析認(rèn)為，可能是甲醛在熏蒸箱壁上的少量吸附使箱體中的初始甲醛濃度與理論值產(chǎn)生一定差異。

由圖1可知，12 h后6種植物對甲醛均表現(xiàn)出一定的吸收能力，且隨著熏蒸箱內(nèi)甲醛濃度的升高吸收率不斷增加。白鶴芋和綠蘿對甲醛的吸附能力較強，0.4 mg·m-3甲醛濃度下吸收率分別為72.52%和73.43%，吊蘭、常春藤和鐵線蕨對甲醛的吸收率分別為67.99%、65.72%和45.33%，而蘆薈對甲醛的吸收率僅為31.73%。

2.2 植物過氧化物酶（POD）酶活及傷害指數(shù)

2.3 植物POD活性與甲醛吸收率的相關(guān)性分析

統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，大多植物體內(nèi)的POD活性與其對甲醛的吸收率存在顯著相關(guān)性。如表4所示，所選用的吊蘭、常春藤、鐵線蕨和白鶴芋4種植株的POD活性與不同濃度甲醛熏蒸下的吸收率呈顯著正相關(guān) （P<0.05），且綠蘿POD活性與不同梯度的甲醛吸收率呈極顯著正相關(guān) （P<0.01）。

3 討論與結(jié)論

3.1 植物品種對甲醛的吸收影響

本研究中所選用的6種植物的葉面積存在一定差異，但統(tǒng)計分析未發(fā)現(xiàn)植物對甲醛的吸收率與總?cè)~面積或單位葉面積的甲醛吸收率之間存在相關(guān)性，與前人的研究結(jié)果（Soreanu et al.，2013）并不一致，可能與植物吸收氣體污染物的能力與其葉片的氣孔數(shù)量和尺寸有關(guān)。

3.2 植物抗逆特性與POD活性關(guān)系

當(dāng)植物受逆境脅迫時，體內(nèi)的POD、CAT 和 SOD等抗氧化酶活性會發(fā)生變化，說明其形成了防御體系并且存在著一定的耐受能力（蘇玉紅等，2017）。本研究的統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，所選用的植物體內(nèi)POD活性與甲醛吸收率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（蘆薈除外），表明大多數(shù)植物對甲醛均具備一定的抗逆效應(yīng)。從不同甲醛濃度下的吸收效率和傷害指數(shù)綜合考慮，白鶴芋適合于吸收較低濃度的室內(nèi)甲醛。

本研究統(tǒng)計結(jié)果表明，不同甲醛濃度（0.1 ～0.5 mg·m-3）熏蒸下綠蘿葉片POD活性與甲醛吸收率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與Tada & Kidu（2011）的研究結(jié)果非常接近。本研究中植物傷害指數(shù)也證實了綠蘿在較高甲醛濃度下抗性更強，適合于清除高濃度的空氣甲醛。

鐵線蕨在不同甲醛濃度下雖有吸收效果，但其葉面的傷害較為明顯，即便在0.1 mg·m-3甲醛濃度下（實際平衡后的測值與國標(biāo)規(guī)定的濃度上限值也較為接近）仍表現(xiàn)出葉片有明顯的壞死、褐斑或呈水漬狀等病癥。這說明鐵線蕨對甲醛的耐受能力較弱，可以考慮將其作為室內(nèi)甲醛濃度是否超標(biāo)的指示植物。進一步證實了植物葉片在抗逆環(huán)境中的保護機制可能與其葉片對應(yīng)POD密切相關(guān)，并且可能存在著一個耐受濃度的閾值范圍，該閾值不僅與其葉齡相關(guān)，還與植物品種相關(guān)。

綜上所述，本研究中涉及的6種常見觀賞植物品種對甲醛的吸收及抗逆效果存在較大的差異：綠蘿和吊蘭對室內(nèi)甲醛吸收具有較好的凈化效果，而鐵線蕨等植物對甲醛的耐受力較弱，適合作為受甲醛污染的指示植物，本研究為評定觀賞植物凈化室內(nèi)有毒有害氣體能力以及高效篩選高耐受植物品種提供了一定的理論依據(jù)。

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