甲醛污染胁迫下室内植物POD活性变化分析

鲁敏，张凌方，闫红梅，卢佳欢

（1.山东建筑大学 学报编辑部，山东 济南250101；2.山东建筑大学 艺术学院，山东 济南250101）

甲醛污染胁迫下室内植物POD活性变化分析

鲁敏1，2，张凌方2，闫红梅2，卢佳欢2

（1.山东建筑大学 学报编辑部，山东 济南250101；2.山东建筑大学 艺术学院，山东 济南250101）

甲醛是室内化学污染的主要污染物，对人类的生命健康与安全产生着严重的威胁，寻找合理、安全的室内甲醛污染治理方法已经成为公众高度关注的问题。室内甲醛污染的植物生态修复凭借绿色、经济、可持续的优点逐渐成为室内甲醛污染治理的热点与前沿，而选择具有高甲醛污染抗性的植物是有效治理室内甲醛污染的重要前提，植物体内POD活性是判断植物对甲醛污染胁迫抗性能力强弱的重要依据。研究采用密闭熏气法对8种常见室内耐阴观叶植物进行了3种不同浓度梯度的甲醛污染胁迫实验，针对植物种类和甲醛胁迫浓度2种变量，对植物体内POD活性变化进行了研究，结果表明：植物种类和甲醛污染浓度及其二者的协同作用均对植物POD活性有显著影响，其中绿萝对甲醛污染胁迫抗性最强，红掌最弱。综合评定8种室内耐阴观叶植物的对甲醛污染胁迫抗性能力，绿萝、白鹤芋为抗性较强的植物，长寿花、金边吊兰、全绿吊兰次之，红掌和幸福树抗性能力最弱。

甲醛污染；耐阴观叶植物；POD；抗性能力

Abstract：Formaldehyde is the main pollutant of indoor chemical pollution，which is severely threatening the human-being's daily life.To find a reasonable and safetymethod to control the indoor formaldehyde pollution has become an urgent issue.To control the indoor formaldehyde pollution by plants for its environment-friendly，sustainability and economy has gradually become more and more popular in indoor formaldehyde pollution control.The choice of the plants resisting the indoor formaldehyde pollution stress is an important prerequisite to control the indoor formaldehyde pollution effectively.The activity of peroxidase in plants is an importantbasis of judging the resistance ability of plants to formaldehyde pollution stress.The study made 8 kinds of shade tolerant foliage-plants live under formaldehyde stress.The effect of plant species and formaldehydewere judged by the change of POD in plants.The results show that both of the formaldehyde and the plant species and the collaboration of them have an significant effect on plant POD activity.The resistance capability of eight species to formaldehyde pollution is listed as follows，the resistance capability of Scindapsus aureum and Kalanchoe blossfeldiana is the best，Spathiphyllum floribundum，Chlorophytum capense var.Marginatum，Chlorophytum comosum and Sansevieria trifasciata var.Laurentii comes second，with Radermachera sinica and Anthurium andraeanum least.

Key words：formaldehyde pollution；shade tolerant foliage-plant；peroxidase；resistance ability

0 引言

随着生产生活水平的不断提高，当代人开始越来越广泛地关注于室内环境，层出不穷的新材料和新设备在满足人们的审美需要的同时，也由于其自身所携带大量的化学制剂而影响着人类的健康。在20世纪70年代后期，随着人们对室内污染的关注逐渐提高，一些国外学者提出了“病态建筑综合征SBS（Sick Building Syndrome）”的概念，而室内空气中大量的化学污染物是病态建筑综合症的主要引发因子［1-2］。经调查研究发现，当今社会室内化学污染的形式已经十分严峻，室内化学污染物不仅种类多、浓度超标严重，而且已经极大程度地影响了当代人的健康，近68%的疾病的产生，不同程度地受到室内化学污染的影响；每年有近万人死于室内化学污染导致的疾病［3］；每天在人类身边时刻影响人类健康的室内化学污染物有近千种。全世界将近一半的人口处于严重室内化学污染的胁迫下，室内化学污染业已位列影响公众健康的五大环境因素之一。在煤烟型污染和光化学污染之后，室内化学污染已经成为人类社会的第三污染时期，并严重威胁着当代人的生活［4］。

当今室内装饰装修及建材中大量含有甲醛并已造成严重危害，国家先后出台了《室内环境国家标准》、《室内空气质量标准》来规定室内甲醛含量浓度的上限，如何检测、控制室内的甲醛污染日益成为人类社会高度关注并亟待解决的重要问题［5-6］。用植物来吸收、净化室内化学污染是一种绿色、经济、可持续且不会造成二次污染的修复净化手段，已成为室内甲醛污染治理的热点与前沿，逐渐被人们认可并成为对室内化学污染进行净化与修复的重要手段［7-9］。

对室内甲醛污染进行有效地修复与净化的过程中，植物对甲醛污染的抗性能力对净化、修复的效果具有重要影响［10-12］。过氧化物酶（POD）是一种氧化还原酶，其在植物体内的活性的变化可以作为植物自身代谢水平高低的指标。植物在逆境胁迫下，POD活性通常趋于一种先升高再降低的变化模式：当植物体的自身调节能够抵抗外界胁迫时，植物体内POD的活性提高来增强代谢水平，进而增强植物体对外界胁迫的抵抗力；但当外界胁迫超出植物体的可耐受范围时，植物体受害严重，POD活性低于正常水平［13-16］。植物体内POD活性的变化是研究植物对甲醛污染抗性能力强弱的重要依据［15-16］。研究选取了8种常见室内观叶植物，通过研究不同甲醛浓度梯度下不同室内观叶植物体内POD活性的变化来综合测评其抵抗室内甲醛污染的能力，为室内化学污染的植物生态修复技术的发展提供科学的依据和理论支撑。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验在山东建筑大学省级环境实验中心进行。选用8种常见室内耐阴观叶植物为实验材料，见表1。供试植物在培养基质的用量、种类及花盆材料、规格等方面相同，且同种供试植物规格一致，所有供试植物生长良好。实验施加甲醛污染胁迫过程中，用塑料薄膜将盆土、花盆与上部植株隔离，从而避免植物根系和培养基质对实验结果产生影响；每次实验前将供试植物的叶片清洗、晾晒干净。

表1 实验植物种类

1.2 实验设计与指标测定方法

（1）实验方法设计

实验以Wolverton设计的封闭舱装置为主要参照［17］，设计了3组熏气箱来完成密封熏气实验。熏气箱为立方体玻璃箱，长、宽、高均为80 cm，玻璃厚度为8 mm，顶盖可拆取。为确保实验准确性，在实验进行前将供试植物放入封闭舱装置一周左右来适应实验环境。实验过程中，先将供试植物和相应量的试剂放入熏气箱内，然后快速用海绵胶带将熏气箱顶盖密封在箱体上，确保不留缝隙后再在箱体与胶带间涂上适量凡士林以防气体泄出。箱内须事先安置好小风扇（220 V、80 W）来加速试剂挥发从而迅速形成甲醛污染胁迫环境；箱内设有干湿温度计来密切监测熏气箱内湿度与温度的变化，控制箱内温度保持在25℃，相对湿度60%。

实验共设置3组甲醛浓度梯度，分别为国家标准的10、20及30倍，即1.00、2.00和3.00 mg·m-3，实验过程中将8种实验植物每3个一组进行随机分组，并依次进行实验。每次实验熏气时间为24 h，熏气结束后对植株上位置相对一致且生长状态良好、未表现明显受害特征的叶片取样3份，用蒸馏水洗净晾干后测定植物在甲醛污染胁迫下的POD活性。

（2）指标测定方法

POD活性的测定采用愈创木酚法［18］，使用pH为6.0的磷酸盐溶液作为缓冲液。

1.3 统计分析方法

实验过程中讲植物种类和甲醛胁迫浓度的不同作为植物生理生化指标变化的两个影响因子，得到并记录实验数据后，利用Excel和SPSS通过方差分析法、多重比较分析法（LSD）以及隶属函数值综合评定法对实验数据进行分析，根据植物体内POD活性的变化来判断不同甲醛浓度下不同植物的抗甲醛污染胁迫能力。

2 结果与分析

在经过不同浓度的甲醛胁迫24 h后，8种室内耐阴观叶植物体内POD活性的变化，见表2。

表2 不同浓度甲醛胁迫下8种实验植物POD活性变化

由表2中数据得出：在经过24 h的不同浓度的甲醛污染胁迫后，8种室内耐阴观叶植物体内的POD活性均呈现增大的趋势。植物种类和甲醛胁迫浓度是实验设置的两个影响因子，根据双因子方差分析方法用SPSS分析植物体内的POD活性变化率，见表3。

表3 不同浓度甲醛胁迫下实验植物POD活性变化率方差分析结果

表3中的数据表明：8种耐阴观叶植物的POD活性变化同时受到植物种类和甲醛浓度以及两者的交互作用产生的影响，其中，甲醛浓度 F值为96.445，大于植物种类 F值的 57.900，表明相对于植物种类，甲醛浓度对8种耐阴观叶植物的POD活性变化的影响更大。

2.1 甲醛1 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化结果与分析

在浓度为1 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，植物体内POD活性的变化以植物种类为单一变量进行方差分析，见表4。

表4 甲醛1 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化分析结果

表4中数据表明：在浓度为1 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，植物种类的变化对实验选用的8种耐阴观叶植物体内的POD活性变化有着重大的影响。对植物体内的POD活性变化率进行SPSS的多重比较分析方法，见表5。

表5 甲醛1 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化率多重比较结果

表5中数据表明：在浓度为1 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，实验植物金边虎尾兰（A8）、白鹤芋（A4）、长寿花（A7）、金边吊兰（A6）、绿萝（A3）、全绿吊兰（A5）与幸福树（A1）和红掌（A2）体内的POD活性变化呈现出明显的差异。8种耐阴观叶植物在甲醛胁迫下都发生了相应的生理生化变化：POD活性增加，代谢水平提高。8种耐阴观叶植物植物中，绿萝（A3）是POD活性变化率最小的，变化率仅有4.69%，表现出对甲醛污染胁迫的最强抗性；长寿花（A7）和白鹤芋（A4）也表现出较强的对甲醛污染胁迫的抗性，POD活性变化率为10.67%和12.83%；抗性弱的是红掌（A2），POD活性变化率为143.39%；其次是幸福树（A1），POD活性变化率为 139.38%。实验结果表明：在浓度为1 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，红掌（A2）对甲醛胁迫抗性最差。

在浓度为1 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，对8种室内耐阴观叶植物进行抗甲醛胁迫能力综合评定，绿萝（A3）、长寿花（A7）最强，白鹤芋（A4）、全绿吊兰（A5）、金边吊兰（A6）和金边虎尾兰（A8）次之，抗性最弱的为幸福树（A1）和红掌（A2）。

2.2 甲醛2 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化结果与分析

在浓度为2 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，植物体内POD活性的变化以植物种类为单一变量进行方差分析的分析结果，见表6。

表6 甲醛2 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化分析结果

表6中数据表明：在浓度为2 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，植物种类的变化对实验选用的8种耐阴观叶植物体内的POD活性变化有着重大的影响。对植物体内的POD活性变化率进行SPSS的多重比较分析方法，见表7。

表7 甲醛2 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化率多重比较结果

表7中数据可得出结论，2 mg·m-3的甲醛污染胁迫对金边虎尾兰（A8）和长寿花（A7）、金边吊兰（A6）、绿萝（A3）的POD活性有着极其显著的影响，与浓度为1 mg·m-3的甲醛胁迫下的POD活性变化相比，植物体内的POD含量都呈现出更为显著的变化趋势。实验数据表明：2 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，8种实验植物的POD活性都有所升高，其中，活性变化率最低的是绿萝（A3），POD变化率为21.87%，其次是长寿花（A7），POD变化率为25.02%，表 明 绿萝 （A3）和 长 寿 花 （A7）在2 mg·m-3的甲醛污染胁迫下依然保持着较强的抗性。幸福树（A1）的 POD变化率最大，达到245.42%；其 次为 红 掌 （A2），POD 变 化 率 为208.18%。表明红掌（A2）和幸福树（A1）受甲醛污染胁迫最严重，抗性最差。

在浓度为2 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，对8种室内耐阴观叶植物进行抗甲醛胁迫能力综合评定，获得植物对甲醛的抗性能力为绿萝（A3）、长寿花（A7）最强，白鹤芋（A4）、全绿吊兰（A5）、金边吊兰（A6）和金边虎尾兰（A8）次之，红掌（A2）和幸福树（A1）表现为抗甲醛胁迫能力最弱。

2.3 甲醛3 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化结果与分析

在浓度为3 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，植物体内POD活性的变化以植物种类为单一变量进行方差分析的分析结果，见表8。

表8 甲醛3 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化分析结果

表8中数据表明：在浓度为3 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，植物种类的变化对实验选用的8种耐阴观叶植物体内的POD活性变化有着重大的影响。对植物体内的POD活性变化率进行SPSS的多重比较分析方法，见表9。

表9 甲醛3 mg·m-3浓度胁迫下室内耐阴观叶植物POD活性变化率多重比较结果

依表9数据可得出结论，在浓度为3 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，绿萝（A3）和白鹤芋（A4）的POD活性变化率相对较小，金边虎尾兰（A8）与长寿花（A7）、全绿吊兰（A5）、绿萝（A3）之间的POD活性变化率的差异显著。8种实验植物都在3mg·m-3的甲醛污染胁迫下表现出POD活性增大、代谢增强。其中活性变化率最低，即抗性最强的植物为绿萝（A3），变化率显示为14.04%；其次为白鹤芋（A4），POD变化率为48.46%，两者均为3 mg·m-3浓度梯度下强甲醛抗性植物。POD活性变化最大的是幸福树（A1），变化率达到348.85%，对甲醛的抗性最弱，红掌（A2）次之。

在浓度为3 mg·m-3的甲醛污染胁迫下，对8种室内耐阴观叶植物进行抗甲醛胁迫能力综合评定，获得植物对甲醛的抗性能力为绿萝（A3）、白鹤芋（A4）最强，长寿花（A7）、全绿吊兰（A5）、金边吊兰（A6）和金边虎尾兰（A8）次之，抗性最弱的是红掌（A2）和幸福树（A1）。

上述实验结果表明：在3种不同浓度梯度的甲醛污染胁迫下，根据8种耐阴观叶植物的POD活性变化率分析得出，对甲醛污染胁迫抗性能力最强的是绿萝和长寿花，其次是白鹤芋、金边吊兰和全绿吊兰，抗性最差的是幸福树和红掌。

3 结论

通过系列实验与研究可以得出结论：

（1）植物种类、甲醛胁迫浓度及植物种类与甲醛胁迫浓度的协同作用均对8种实验用室内耐阴观叶植物的POD活性产生显著影响，且甲醛胁迫浓度的变化对植物POD活性的影响更大。

（2）不同的甲醛胁迫浓度下，8种室内耐阴观叶植物的POD活性都呈现不同程度的升高。在3种不同甲醛浓度梯度下，绿萝（A3）的POD活性变化率最低，抗性最强；在1 mg·m-3浓度的甲醛胁迫下，红掌（A2）的POD活性变化率最大，抗性能力最弱；在 2、3 mg·m-3浓度的甲醛胁迫下，幸福树（A1）的POD活性变化率最大，抗性能力最弱。

（3）综合考虑在1、2和3 mg·m-3浓度的甲醛胁迫下，8种室内耐阴观叶植物POD活性的变化情况，可以得出：8种室内耐阴观叶植物中，对甲醛污染胁迫的抗性最强的是绿萝（A3），白鹤芋（A4）抗性次之，抗性最弱为幸福树（A1）。

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（学科责编：康文凤）

Analysis of changes of POD activity of indoor plants under the stress of formaldehyde pollution

Lu Min1，2，Zhang Lingfang2，Yan Hongmei2，et al.
（1.Editorial Department of Journal of Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.School of Art，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

X171.4 X173

A

1673-7644（2017）04-0311-06

2017-07-01

国家自然科学基金项目（20337010）；住房和城乡建设部科技计划项目（2012-K6-5）；山东住房和城乡建设厅科技计划项目（2011YK046）

鲁敏（1963-），女（满族），教授，博士，主要从事室内外污染气体的植物生态修复技术、风景园林生态规划与设计、生态园林、生态城市等方面的研究.E-mail：lumin＠sdjzu.edu.cn