室内观赏植物对甲醛的吸收及抗逆效果研究

贺辉 彭其安

摘 要：该研究采用密封舱法模拟室内甲醛污染环境（熏蒸箱内甲醛浓度设置为0.1～0.5 mg·m-3，熏气时间12 h），对6种常见室内观赏植物进行甲醛熏蒸实验，测定了植物对甲醛的吸收效率、叶面伤害指数及过氧化物酶（POD）等指标。结果表明：这6种常见观赏植物对甲醛均具较好的净化效果，甲醛熏蒸浓度为0.1～0.3 mg·m-3，白鹤芋对甲醛的净化效果最好;熏蒸浓度0.5 mg·m-3，绿萝和吊兰具有较好的净化和抗逆性能;铁线蕨对甲醛的耐受力较弱，适合作为室内甲醛污染的指示性植物。几种受试植物的POD酶与甲醛吸收率呈显著正相关关系（P<0.05），表明植物POD活力变化是受甲醛胁迫后的主要抗逆应答机制之一。

关键词：观赏植物， 室内甲醛， 吸收， 过氧化物酶

中图分类号：Q948

文献标识码：A

文章编号：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

甲醛是典型的揮发性有机物（VOCs）之一，存在于室内各种装潢材料中，具有污染来源广、持续释放时间长和强致毒致癌等特征。近年来，由于各类装修、装饰引起的室内和公共场所的污染从而使甲醛受到民众普遍关注。我国的室内空气质量标准GB/T18883-2002（简称国家标准）规定，室内空气中甲醛浓度不高于0.1 mg·m-3。实际上，国内大多数装修后的居家和公共场所内其甲醛浓度超过了国家标准（苏玉红等，2017）。因此，如何便捷、有效地吸收室内甲醛是一个亟待解决的难题。当前，吸收甲醛的方法主要有以下几种：通风是一种常见的方法，但此过程释放较为缓慢，且容易受季节和室外空气质量的影响;活性碳吸附法容易吸附但饱和后导致吸附剂失效。根据室内甲醛的缓慢释放特征，近年来，利用植物吸收甲醛改善空气品质已成为一种经济有效的方法（黄欣等，2015）。

植物吸收甲醛的主要机制是植物气孔吸收甲醛分子后，利用体内的各种酶对甲醛进行分解，将其转化为无害物质。国内外学者筛选了一些吸附甲醛能力较强的植物品种，具有一定的净化效果（吴晓烽，2013;安雪等，2010），但关于植物的抗逆机制方面的文献报道目前并不多见。魏梅红等（2007）和Liang et al.（2018）的研究表明，过氧化物酶（POD）作为植物体内的重要氧化酶，与超氧化歧化酶（SOD）等构建了植物抗逆体系。植物POD酶对甲醛气体的胁迫存在直接的应激反应和转化效应（令狐昱慰等，2011;Su & Liang，2015）。因此，本研究选用几种典型的室内观赏植物POD活性作为研究目标，设置5组不同浓度的甲醛进行熏蒸试验，分析它们对甲醛的吸收效率以及植株的抗逆特性，以期筛选出较好的吸收室内甲醛植物和指示性植物，为建立起甲醛的高效净化植物筛选方法提供科学思路。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究选用的材料为绿萝（Epipremnum aureum）、吊兰（Chlorophytum comosum）、常春藤（Hedera nepalensis var. sinensis）、芦荟（Aloe vera）、白鹤芋（Spathiphyllum kochii）和铁线蕨（Adiantum capillus）等6类长势良好的观赏植物，购自于武汉市元宝山花卉市场。

1.2 试验装置

参考Su et al.（2015）的试验装置，本研究采用自制的有机玻璃熏蒸箱 （长 × 宽 × 高 = 0.4 m × 0.4 m × 0.5 m），箱体一边打一个圆孔（直径为1 cm）用于取样分析，取样前用透明胶带密封，箱体各连接处用硅胶密封处理。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 （1）将甲醛溶液配制成一定浓度，放在蒸发皿上，在密闭舱内让甲醛完全挥发后测定密封舱内空气中甲醛含量。密闭舱内甲醛浓度拟设定从0.1～0.5 mg·m-3 5个梯度，为国标《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）上限值的1～5倍。（2）将花盆及盆土用保鲜膜密封包缠处理，以排除土壤和根际微生物的影响。（3）将植物迅速放入（1）的熏蒸箱。（4）对照实验：同时，将放置等量甲醛且无植物的另一熏蒸箱作为对照处理。（5）试验条件、取样方法及数据处理：试验温度控制在恒温25 ℃，12 h内每小时用注射器通过采样小孔取样，测定不同熏蒸箱内空气中甲醛含量;试验结束后立即测定植物相关的生理指标（如叶片伤害指数和POD活力等）;重复测量3次，取平均值。

1.3.2 指标测定方法 （1）甲醛浓度测定及吸收率：甲醛浓度测定方法参考国标GB/T15516-1995乙酰丙酮分光光度法（张钧等，2011）。

（2）相关生理指标包括 ① 叶片过氧化物酶（POD）活性测定：参照愈创木酚法（刘萍等，2007），熏蒸前后计算单位面积POD活性。

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

式中，ΔA470为反应时间内OD变化值;VT为提取酶液总体积（mL）;W为植物鲜重（g）;Vs为测定时取用酶液体积（mL）;t为反应时间（min）。

② 叶片伤害指数：伤害指数=叶片受害面积/叶片总面积。

叶片面积（S）的测定采用纸样称重法，即用尺量出坐标纸边长，算出全纸面积，称出全纸重;剪下叶片平摊在坐标纸上，用铅笔在坐标纸上绘出叶轮廓，剪下叶形，称重，精度同上。计算公式：S（cm2）=全纸面积（cm2） × 叶形纸重（g）全纸重（g）

1.3.3 数据处理 通过Origin 8.0和SPSS 17等软件对试验数据进行计算和分析。

2 结果与分析

2.1 植物吸收甲醛试验

在熏蒸箱内分别注入0.1～0.4 mg·m-3浓度的甲醛，平衡后实测对照箱浓度分别为0.086、0.17、0.27、0.36 mg·m-3。分析认为，可能是甲醛在熏蒸箱壁上的少量吸附使箱体中的初始甲醛浓度与理论值产生一定差异。

由图1可知，12 h后6种植物对甲醛均表现出一定的吸收能力，且随着熏蒸箱内甲醛浓度的升高吸收率不断增加。白鹤芋和绿萝对甲醛的吸附能力较强，0.4 mg·m-3甲醛浓度下吸收率分别为72.52%和73.43%，吊兰、常春藤和铁线蕨对甲醛的吸收率分别为67.99%、65.72%和45.33%，而芦荟对甲醛的吸收率仅为31.73%。

2.2 植物过氧化物酶（POD）酶活及伤害指数

2.3 植物POD活性与甲醛吸收率的相关性分析

统计分析结果显示，大多植物体内的POD活性与其对甲醛的吸收率存在显著相关性。如表4所示，所选用的吊兰、常春藤、铁线蕨和白鹤芋4种植株的POD活性与不同浓度甲醛熏蒸下的吸收率呈显著正相关 （P<0.05），且绿萝POD活性与不同梯度的甲醛吸收率呈极显著正相关 （P<0.01）。

3 讨论与结论

3.1 植物品种对甲醛的吸收影响

本研究中所选用的6种植物的叶面积存在一定差异，但统计分析未发现植物对甲醛的吸收率与总叶面积或单位叶面积的甲醛吸收率之间存在相关性，与前人的研究结果（Soreanu et al.，2013）并不一致，可能与植物吸收气体污染物的能力与其叶片的气孔数量和尺寸有关。

3.2 植物抗逆特性与POD活性关系

当植物受逆境胁迫时，体内的POD、CAT 和 SOD等抗氧化酶活性会发生变化，说明其形成了防御体系并且存在着一定的耐受能力（苏玉红等，2017）。本研究的统计数据结果显示，所选用的植物体内POD活性与甲醛吸收率呈显著正相关关系（芦荟除外），表明大多数植物对甲醛均具备一定的抗逆效应。从不同甲醛浓度下的吸收效率和伤害指数综合考虑，白鹤芋适合于吸收较低浓度的室内甲醛。

本研究统计结果表明，不同甲醛浓度（0.1 ～0.5 mg·m-3）熏蒸下綠萝叶片POD活性与甲醛吸收率呈极显著正相关关系，与Tada & Kidu（2011）的研究结果非常接近。本研究中植物伤害指数也证实了绿萝在较高甲醛浓度下抗性更强，适合于清除高浓度的空气甲醛。

铁线蕨在不同甲醛浓度下虽有吸收效果，但其叶面的伤害较为明显，即便在0.1 mg·m-3甲醛浓度下（实际平衡后的测值与国标规定的浓度上限值也较为接近）仍表现出叶片有明显的坏死、褐斑或呈水渍状等病症。这说明铁线蕨对甲醛的耐受能力较弱，可以考虑将其作为室内甲醛浓度是否超标的指示植物。进一步证实了植物叶片在抗逆环境中的保护机制可能与其叶片对应POD密切相关，并且可能存在着一个耐受浓度的阈值范围，该阈值不仅与其叶龄相关，还与植物品种相关。

综上所述，本研究中涉及的6种常见观赏植物品种对甲醛的吸收及抗逆效果存在较大的差异：绿萝和吊兰对室内甲醛吸收具有较好的净化效果，而铁线蕨等植物对甲醛的耐受力较弱，适合作为受甲醛污染的指示植物，本研究为评定观赏植物净化室内有毒有害气体能力以及高效筛选高耐受植物品种提供了一定的理论依据。

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