四种室内观叶植物离体叶片吸收甲醛效果的研究

(杭州电子科技大学材料与环境工程学院，浙江 杭州310018)

0 引 言

室内观赏植物主要通过植物叶片，吸附甲醛和苯等有害气体，经其体内代谢等反应，最后将其净化。因此，叶片是植物与外界环境进行气体交换的主要场所，植物主要借助叶片与外界环境发生气体交换，并且植物叶片也是阻挡CO2和甲醛等气体进入其内部的第一要素[1-4]。因不同的植物，其生理特征和叶片结构也都不同，所以植物自身与外界交换物质的能力也有强弱之分[5-7]。在以前对植物净化空气的研究中，很少单独研究植物叶片。本论文对植物叶片吸附甲醛效果展开研究，不仅为以后研究整株植物吸收甲醛的效果提供理论依据，而且能够完善关于室内植物吸收甲醛的研究。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

实验中所用植物均按统一规格从花卉市场购买，要求每种植物生长状况一致。选用的植物有常春藤、绿萝、吊兰、万年青。实验中4种植物叶片面积大小均剪取为2×4 cm2。

1.2 实验设计

将剪取的2×4 cm2大小的4种植物离体叶片放入配制好的4 mmol/L、6 mmol/L、8 mmol/L的甲醛溶液中，每隔一段时间测定其对甲醛的吸收量，再配置一组不加植物叶片的相同浓度梯度的甲醛溶液作空白来对比。例如吊兰，当甲醛液浓度为4 mmol/L的条件下，剪取2×4 cm2的吊兰叶片，用去离子水进行反复清洗，清除叶片表面的粉尘等杂质，之后用专用擦镜纸将叶片擦拭干净。将剪取的大小相同的叶片来分组，每组叶片叶数相同，再将其放入已配好浓度的装有甲醛溶液的三角瓶中，瓶口封膜并进行标号。叶片浸泡12 h、24 h、36 h 将其拿出，借助用分光光度计来测定余下甲醛液的分光度，转换成甲醛浓度。同理，测试6 mmol/L和8 mmol/L 甲醛液浓度的情况，依然采用上述方法进行操作。

1.3 测试方法

1.3.1 甲醛浓度测试方法

依据国标HJ201-2011 乙酰丙酮法测试溶液中的甲醛浓度。

1.3.2 标准曲线的绘制

把每组标准液测得的吸光值Ar 减去空白试验得到的吸光值Ab，得校正吸光度At，将At 作为纵坐标，把25 mL 标准液的甲醛含量W 作为横坐标，绘制标准曲线:Ar=bW+a。其中，a代表截距，b代表斜率，甲醛含有量标准曲线如图1，甲醛含量标准曲线参数如表1。

图1 甲醛含量标准曲线

表1 甲醛含量标准曲线参数

经实验数据分析得，甲醛含量标准曲线方程为Ar=0.008 9W-0.002 9。

1.4 实验药品

硫代硫酸钠，甲醛;氢氧化钠;碘化钾;纯碘;浓硫酸;乙酰丙酮;均为分析纯。

1.5 数据分析

利用Excel、SPSS18.0 软件对所得数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 甲醛浓度为4 mmol/L时各植物离体叶片吸取甲醛量对比

甲醛浓度为4 mmol/L时，4种植物离体叶片都吸收甲醛。吸收能力比较如图2所示。甲醛溶液处理12 h 后，4种植物离体叶片对甲醛的吸收效果分别为绿萝(37.775 2 mg/L)、吊兰(28.337 0 mg/L)、常春藤(27.438 2mg/L)、万年青(24.966 2mg/L)。36 h 后，绿萝对甲醛的吸收速率明显下降，吸收量也降到最低，为35.303 4 mg/L，万年青的吸附量最大(65.640 4mg/L)，其次是吊兰(54.854 0 mg/L)，常春藤(44.292 0mg/L)。每种植物单位叶面积吸收能力不尽相同。当甲醛溶液浓度为4 mmol/L时，4种植物离体叶片均能使甲醛含量降低，且因种类不同，其叶片吸收甲醛的量也不同。处理36 h 后，吸收甲醛量排序为万年青(8.205 1mg/cm2)＞吊兰(6.856 8mg/cm2)＞常春藤(5.536 5 mg/cm2)＞绿萝(4.412 3mg/cm2)。

图2 4种观赏植物叶片对甲醛的吸收能力比较

将各离体叶片浸泡于浓度为4 mmol/L 甲醛液中，经过不同时间，测算其吸收甲醛量，然后采取方差分析。

由表2知，时间和植物种类均为影响植物吸收甲醛能力的因素。不同的处理时间，各种植物离体叶片对甲醛的吸收能力不同。

表2 植物种类和处理时间的双因素方差分析

2.2 甲醛浓度为6 mmol/L时各种植物离体叶片吸取甲醛量对比

4种观赏植物叶片对甲醛的吸收能力比较如图3所示。图3中，当甲醛溶液浓度为6 mmol/L，在36 h内，4种植物的吸收效果排序绿萝(77.116 mg/L)＞万年青(74.494 3mg/L)＞常春藤(75.618 0mg/L)＞吊兰(61.760 3mg/L)。各植物12 h 前与36 h 前的吸收速率差别不大。在甲醛浓度为6 mmol/L，植物单位面积离体叶片对甲醛的吸收量均不同。在12 h时绿萝和常春藤吸收甲醛的量比另两种植物明显较多，分别为(5.847 3mg/cm2)、(6.268 7 mg/cm2)。4种植物36 h 吸收的甲醛量明显多于12 h的吸收量。但吊兰的吸收量(7.720 0 mg/cm2)低于另3种植物，万年青、常春藤、绿萝在36 h的吸收量均差不多，分别为9.311 8 mg/cm2、9.452 3 mg/cm2、9.639 5mg/cm2，但相对于12 h 对甲醛的吸收量，万年青的吸收量增长的最为明显。

图3 4种观赏植物叶片对甲醛的吸收能力比较

将各离体叶片浸泡于浓度为6 mmol/L 甲醛液中，经过不同时间，测算其吸收甲醛量，然后采取方差分析。由表3知，当甲醛浓度为6 mmol/L时，离体叶片去除甲醛的能力，皆因植物种类和浸泡时间不同而存在较大差距。

表3 植物种类和处理时间的双因素方差分析

2.3 甲醛浓度为8 mmol/L时各种植物离体叶片吸取甲醛量对比

随着甲醛溶液浓度的增大，4种植物对甲醛的吸收量也表现不同程度的增加，如图4所示。经甲醛溶液处理36 h 后，吸收能力最明显的为万年青和吊兰，吸收量分别达到194.651 6 mg/L、191.505 6 mg/L，其次为常春藤(183.865 2 mg/L)，最差的为绿萝(159.146 mg/L)。如图4，经8 mmol/L的甲醛溶液处理，36 h内4种植物的吸收速率下降较小。4种植物离体叶片浸泡在浓度8 mmol/L的甲醛液中，12 h 后去除甲醛能力的强弱顺序:吊兰(15.231 0 mg/cm2)＞万年青(14.556 2 mg/cm2)＞常春藤(11.971 9 mg/cm2)＞绿萝(7.983 2 mg/cm2)，四者之间存在明显差距。在36 h时，吸收甲醛量的排序为万年青(24.331 5 mg/cm2)＞吊兰(23.938 2 mg/cm2)＞常春藤(22.983 2 mg/cm2)＞绿萝(19.893 3 mg/cm2)，对比12 h的吸收量都显著提高。

图4 4种观赏植物叶片对甲醛的吸收能力比较

将各离体叶片浸泡于浓度为8 mmol/L 甲醛液中，经过不同时间，测算其吸收甲醛量，然后采取方差分析。由表4知，植物离体叶片去除甲醛能力的强弱，被甲醛液浓度和处理时间影响。当甲醛液浓度增大，4种植物离体叶片对甲醛的吸收量均提高。离体叶片处理时间的延长也对其吸收甲醛能力有一定程度的影响。

表4 植物种类和处理时间的双因素方差分析

3 吸附动力学曲线分析

对吊兰吸附甲醛的过程进行吸附动力学分析，其吸收甲醛性能曲线如图5所示。在48 h 之前，吊兰的甲醛吸收量不断增加，48 h 后，吊兰的吸收量基本保持不变，趋于饱和。该过程属于一级动力学方程dQ/dt=K((Qe-Q0)，积分后得ln(Qe-Q0)/(Qe-Qt)=Kt，再以ln(Qe-Q0)/(Qe-Qt)对t 作图，通过线性回归，从直线斜率求得吸附速率常数Ka=2.26。

图5 吊兰吸收甲醛性能图

4 结束语

通过吸附甲醛效果实验，发现万年青、吊兰、常春藤和绿萝四种植物离体叶片对甲醛均有较好的吸收能力。对比后发现36 h 内4种植物离体叶片对甲醛的吸收量，万年青的吸收效果最好，达23.94 mg/cm2，吊兰和常春藤次之，绿萝效果最差，为4.72 mg/cm2。应用SPSS 进行数据分析，发现不同的处理时间，植物离体叶片吸附的甲醛量不同，且对甲醛的吸收能力随着植物种类而改变。对吊兰吸附甲醛的过程进行动力学分析，该吸附过程符合一级动力学方程。

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