室内观赏植物对甲醛的吸收及抗逆机制研究

贺辉+汪坤

摘要：利用观赏植物净化室内甲醛已成为当前的研究热点，但不同植物的净化能力和抗逆机制还有待进一步明确。选择5种常见的室内观赏植物，通过密闭熏蒸法测定了植物在2种甲醛熏蒸量下的净化效果以及植株过氧化物酶（POD）等生理指标响应的变化。结果表明，5种植物的净化效果及耐胁迫能力具有一定差异，君子兰（Clivia miniata Regel Gartenfl.）和芦荟[Aloe vera（L.）N. L. Burman var. chinensis （Haw.） Berg.]均具有良好的净化和耐受能力，适合于室内甲醛去除。在甲醛较高的熏蒸量下，甲醛去除率与植物体内POD活性呈显著正相关，表明植物的POD变化可能是其最主要的甲醛抗逆机制。

关键词：室内观赏植物；甲醛；吸收；过氧化物酶

中图分类号：S682.39：O633.12 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）22-4316-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.22.027

Abstract： It has become one of the current research hotspots that using indoor ornamental plants to purify indoor formaldehyde pollution. However， the absorptive ability and mechanism of resistance of different plants remains to be further clarified. Here， five kinds of common indoor ornamental plants were selected using fumigation method within airtight glass box under two doses of formaldehyde. The plants purification effect and peroxidase （POD） were analyzed for physiological response characteristics. The results showed that the absorption rates and resistance of five kinds of plants were significantly different， the Clivia miniata Regel Gartenfl. and Aloe vera（L.）N. L. Burman var. chinensis （Haw.） Berg. have been found higher absorptive and resistance capacity， and more suitable for the removal of indoor formaldehyde. At high dose of fumigation， the removal rates and the plants POD activity was positively correlated， suggested that the POD change is possible to be the major resistance mechanism.

Key words： indoor ornamental plant； formaldehyde； absorption； peroxidase

近年來，人们在室内装饰中采用了越来越多的新型建材和有机合成材料。这些材料中因含有较多的醛类、苯类等挥发性有机物，并且在装修完毕的相当一段时间内还会继续残留，这就造成了较为严重的室内空气污染[1]，其中甲醛是最主要的室内污染物之一，因对人体具有强烈的致畸和致癌作用，已严重影响到大众健康[2]。尽管已有包括化学中和、物理吸附及催化等多种甲醛去除技术，但普遍存在着处理成本高、处理效果差、具有一定局限性等不足之处[3]。利用室内观赏植物吸收室内甲醛等有害气体，具有操作简便、成本低廉、兼顾美化居家环境等优点，已成为近年来的研究热点。迄今为止，不少学者研究了不同观赏植物对甲醛的吸收能力及相关抗逆机制[4，5]，并取得了积极进展；但也存在着一些问题，例如不同植物净化甲醛能力的研究结果不一致，特别是植株的净化与抗逆响应关联较少；有学者也注意到熏蒸作用下植物的过氧化物酶（POD）活性变化，但其抗逆变化与甲醛去除率之间的关系尚缺乏深入比较。为此，课题组选取君子兰（Clivia miniata Regel Gartenfl.）、芦荟[Aloe vera（L.）N. L. Burman var. chinensis （Haw.） Berg.]、绿萝[Epipremnum aureum（Linden et André）G.S. Bunting]、虎尾兰（Sansevieria trifasciata Prain）、富贵竹（Dracaena reflexa Lam.）5种常见的室内观赏植物，探讨了不同植物的甲醛净化能力以及POD活性变化，以期为科学评价植物净化甲醛能力以及选择合适的室内观赏植物净化室内污染提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

参试观赏植物购于武汉市元宝山花卉市场，选取君子兰、芦荟、绿萝、虎尾兰、富贵竹等生长良好的盆栽观赏植物。采用自制的透明玻璃熏蒸箱，容积为0.15 m3（长×宽×高=0.5 m×0.5 m×0.6 m），顶部玻璃仓可自由打开，用透明胶带密封，密封舱两端开有圆形小孔，经硅胶管连接甲醛测试仪的进气管与出气管。

1.2 方法

1.2.1 甲醛测定 采用36%（体积分数）的分析纯甲醛模拟室内污染源。分别向密封舱中注入10、20 μL低、高2种熏蒸量的甲醛，待甲醛挥发后，将花盆及盆土用聚乙烯薄膜密封包缠处理，以便排除盆土的净化作用，然后将花盆迅速放入熏蒸箱中。利用XP-308B便携式甲醛气体检测仪（日本新コスモス电机株式会社）检测熏蒸箱内的甲醛浓度，以不放植物的熏蒸箱为对照（CK），每隔2 h测定一次甲醛浓度。

1.2.2 植物对甲醛吸收率 因熏蒸箱两侧开有兼顾采气和平衡气压的小孔，即便在CK处理中，箱内甲醛仍有少量挥发。故计算植物对甲醛去除能力时必须考虑熏蒸箱体自身浓度变化率，所以该变化率按以下公式计算：

a=（m-n）/m×100%

式中，a为熏蒸箱内的甲醛浓度变化率（%），m为对照的初始甲醛浓度，n为对照的不同熏蒸时间下的甲醛浓度；而植物对甲醛的实际去除率则按下式计算：

A=（M-N）/M×100%-a

式中，A为植物对甲醛的去除率（%），M为熏蒸箱初始甲醛浓度，N为放入植物后不同熏蒸时间下的甲醛浓度。

1.2.3 植物叶面积和POD活性测定及计算 植物叶面积参照高海等[6]的方法测定（纸样称重法）；植物叶片POD活性测定采用愈创木酚法，参照令狐昱慰等[7]的试验，在熏蒸试验前后计算POD变化率。

1.3 数据分析

试验数据通过Origin 8.0专业制图与数据分析软件绘图，运用SPSS 16.0软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 植物对甲醛的吸收

室内观赏植物对低熏蒸量甲醛（10 μL）的净化效果见图1。从图1可见，注入低熏蒸量的甲醛后，不同密封箱中的初始甲醛浓度略有差异，其均值为0.44 mg/m3。除绿萝外，其他4种植物在2 h内对甲醛都产生了较好的吸收效果，甲醛去除率为35.62%～71.25%；熏蒸时间在2～6 h内，这4种植物的吸收呈波动性变化，而绿萝对甲醛去除率从4.31%提高到了60.40%；熏蒸12 h后，参试植物对甲醛的吸收基本达到了稳态，对甲醛吸收最明显的是君子兰，甲醛去除率达到79.48%，其后依次为虎尾兰（79.36%）、芦荟（76.04%）、绿萝（70.81%）、富贵竹（60.71%）。

室内观赏植物对高熏蒸量甲醛（20 μL）的净化效果见图2。从图2可见， 注入高熏蒸量甲醛后，不同密封箱中的初始甲醛浓度均值为1.47 mg/m3。不同植物在2 h内对甲醛的吸收差异较大，各植物的甲醛去除率为10.74%～57.77%；在2～6 h熏蒸时间内，除富贵竹外，其他植物的吸收率增加较快；熏蒸12 h后，所有植物对甲醛的吸收趋于稳定，其甲醛去除效果最明显的是虎尾兰，甲醛去除率达到79.86 %，其后依次为君子兰（73.77 %）、绿萝（70.53 %）、芦荟（67.67 %）、富贵竹（67.49 %）。由此可见，不同注入量的甲醛熏蒸12 h后，5种植物对甲醛均具有明显的去除效果。

2.2 甲醛胁迫下的植物POD活性

试验里在甲醛熏蒸作用下的植物POD活性及其变化率表现出较大差异，具体见表1。从表1可见，君子兰的POD活性最高，而芦荟最低。在10、20 μL的甲醛熏蒸作用下，君子兰、芦荟和绿萝的POD活性变化并不大，但富贵竹和虎尾兰却表现出明显的差异，并呈现出相反的变化趋势。不同植物的POD活性变化在甲醛熏蒸前后也出现较大的差异。同一熏蒸量下，虎尾兰和绿萝的POD活性变化率较大，尤其是虎尾兰，在不同熏蒸量下，POD活性变化率分别为390.00%和1 430.00%。值得关注的是，不同熏蒸量下，富贵竹的POD活性变化差异也非常明显，低熏蒸量（10 μL）下的POD活性升高仅为8.70%，但高熏蒸量（20 μL）下的POD活性增加到70.00%。统计分析结果表明，高熏蒸量下，5种室内观赏植物的去除率与POD活性呈显著的正相关关系（P<0.05，r=0.95）。

3 讨论

3.1 植物种类对甲醛净化效果的影响

植物的种类可能是影响其吸收甲醛能力的重要因素之一。试验结果表明，君子兰、芦荟、绿萝、虎尾兰、富贵竹对甲醛均具有较好的净化能力，这与以往的文献报道基本一致[6，8]。然而，不同植物对甲醛的去除效果并不一致，低熏蒸量甲醛迫胁下，君子兰>虎尾兰>芦荟>绿萝>富贵竹；而高熏蒸量甲醛迫胁下，虎尾兰>君子兰>绿萝>芦荟>富贵竹。熏蒸试验表明，虎尾兰和君子兰去除甲醛的效果非常明显，特别是在低熏蒸量甲醛迫胁下具有快速去除的能力。需要注意的是，绿萝净化甲醛能力在本试验中并不突出，而高海等[6]研究表明，绿萝的净化效果最为显著，即使在高浓度的甲醛迫胁下（4.28 mg/m3），其吸收率仍达到了41%。因此，不同熏蒸浓度下的绿萝甲醛去除性能还有待进一步研究。另外，不同植株之间在总叶面积和鲜重方面并未与其净化甲醛能力一致。如试验中，绿萝和富贵竹的总叶面积、地上部鲜重明显大于其他植物，但去除率处于中等或偏低水平。所以不同植物的净化效果存在着差异，这可能与甲醛的初始浓度以及植株自身抗逆特性有关。

3.2 不同植物的抗逆特性

研究表明，植物在甲醛的迫胁作用下，外观形态表现为根、茎或叶面等皆受到伤害，植物体内如过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、POD等活性变化也代表了其生理响应以及净化潜能[3，7]。试验中高熏蒸量甲醛熏蒸后，虎尾兰和富贵竹的POD活性变化率较大，其茎叶也出现了变焉变黄现象，表明这几种植物对甲醛的抗胁迫能力相对较低；而君子兰和芦荟在不同熏蒸量甲醛作用下，其POD活性变化率并不大，熏蒸前后的叶面伤害也无明显变化，显示出对甲醛具有较好的抗逆能力与净化效果。

总体来看，君子兰、芦荟、绿萝、虎尾兰、富贵竹5种室内观赏植物对甲醛均有一定的净化效果，但不同熏蒸量下植物POD活性的变化具有较大差异。从5种植物的抗逆性能分析，君子兰和芦荟更适合于室内甲醛的净化。

参考文献：

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[5] 魏梅红，郑晶晶，饶 瑶，等.甲醛对芦荟POD活性的影响[J].福建师范大学学报（自然科学版），2007，23（4）：133-136.

[6] 高 海，刘 伟，解 娇，等.5种观赏植物净化甲醛的效果[J].江苏农业科学，2013，41（5）：338-340.

[7] 令狐昱慰，黎 斌，李思锋，等.3种观赏植物对室内甲醛污染的净化及生长生理响应[J].西北植物学报，2011，31（4）：776-782.

[8] 曾艳芹.常见盆栽花卉对室内甲醛污染的净化效果探讨[J].环境科学与技术，2012，35（S）：249-251.