幾種觀賞蕨類植物對室內(nèi)環(huán)境中甲醛及TVOC的凈化研究

-34-幾種觀賞蕨類植物對室內(nèi)環(huán)境中甲醛及 TVOC 的凈化研究李浩亭，劉艷紅，方戌元，郗金標(biāo)（上海商學(xué)院，上海 201400）摘 要： 通過研究幾種蕨類植物對室內(nèi)環(huán)境中甲醛及TVOC的凈化能力，結(jié)果表明，鳥巢蕨(Asplenium nidu) 對甲醛和 TVOC 平均日吸收率分別為 12.74%、12.04%；波士頓蕨 ( Nephralepis exaltata cv.Bastaniensis) 對甲醛和 TVOC 平均日吸收率分別為 10.32%、7.85%；鐵線蕨 ( Adiantum capillus-veneris L.)對甲醛和 TVOC 平均日吸收率分別為 10.24%、4.81%，證明其對室內(nèi)空氣污染具有凈化和改善能力。關(guān)鍵詞： 室內(nèi)；空氣污染；蕨類植物；凈化室內(nèi)環(huán)境主要是指建筑物內(nèi)部采用人工或天然材料裝飾裝修而構(gòu)成的環(huán)境，主要包括教室、辦公室、會議室、居室等各種非生產(chǎn)性的室內(nèi)場所。根據(jù)國內(nèi)環(huán)保部門公布的相關(guān)文件顯示，目前室內(nèi)空氣中主要污染物有甲醛、苯及其衍生物、多環(huán)芳烴等，其中甲醛會引起人體神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等損害，長期接觸超標(biāo)的甲醛容易引發(fā)多類癌癥。目前，為了減輕上述污染源對人體的傷害，人們紛紛采購空氣凈化器及其他化學(xué)制劑來吸收或中和甲醛等有毒污染物，但通常具有費(fèi)用價(jià)高、能耗較大、易產(chǎn)生其他有毒物質(zhì)等缺點(diǎn)。蕨類植物可通過植物本身特性對甲醛等進(jìn)行吸附和吸收，且具有綠色環(huán)保、適合長期使用等優(yōu)點(diǎn)。本文對幾種常見的蕨類植物進(jìn)行試驗(yàn)，將其凈化空氣能力進(jìn)行量化比對，從而為人們選擇植物品種時(shí)提供指導(dǎo)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)試驗(yàn)于2016年10月111日在上海市徐匯區(qū)上海商學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。1.2 試驗(yàn)材料選取長勢良好、植物單體綠量較接近、株齡相同的鐵線蕨、鳥巢蕨、波士頓蕨植株作為樣本。1.3 試驗(yàn)儀器使用BGFM-08型甲醛分析儀(貝谷科技股份有限公司 )、BGAM-02TVOC 測試儀 ( 貝谷科技股份有限公司)；10%、5%甲醛溶液(鄭州雙辰化工有限第一作者簡介： 李浩亭（1995-），女，本科生；就讀于上海商學(xué)院園林專業(yè)。通訊作者： 郗金標(biāo)，研究員。E-mail:18964777615163.com 項(xiàng)目來源： 本文由上海市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助，入選國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(201612050083)。公司 )；指甲油 ( 金華市東方秀日化有限公司 )；活性炭 ( 常州普旭環(huán)?？萍加邢薰?)；自來水。1.4 統(tǒng)計(jì)分析 應(yīng)用 Excel 2003 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。1.5 試驗(yàn)方法主要設(shè)備為透明密閉試驗(yàn)設(shè)備箱(40 cm×40 cm× 40 cm)。試驗(yàn)分為鳥巢蕨植株組、鐵線蕨植株組、波士頓蕨植株組、水樣組、活性炭組、空白對照組，共計(jì)6個(gè)試驗(yàn)組。密閉性試驗(yàn)是向試驗(yàn)設(shè)備箱中注入相同量的指甲油及甲醛溶液，讓其揮發(fā)物分別模擬TVOC及甲醛氣體，靜置一小段時(shí)間后測定箱體內(nèi)污染物的初始濃度。將鳥巢蕨、鐵線蕨、波士頓蕨 3 種室內(nèi)觀賞蕨類的種植盆及盆土部分用塑料薄膜包裹，并用膠布封裝，最后將上述 3 種植物放置于各自的試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)。活性炭組是將25 g活性炭放置于玻璃器皿中，然后放置于試驗(yàn)設(shè)備箱。試驗(yàn)設(shè)定一號箱放置 3 盆波士頓蕨，二號箱放置 3 盆鳥巢蕨，三號箱放置3盆鐵線蕨，四號箱放置25 g活性炭，五號箱放置約 100 g 水，六號箱為空白對照組。測量時(shí)間段為9 00 21 00。2 試驗(yàn)流程與分析2.1 試驗(yàn)流程本次試驗(yàn)流程詳見附表。2.2 結(jié)果與分析本試驗(yàn)在設(shè)計(jì)初期采取與通常室內(nèi)植物空氣凈化試驗(yàn)不同的思路。通常僅在試驗(yàn)初期向試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)投入模擬污染源進(jìn)行試驗(yàn)，污染物的總量是固定的；而在現(xiàn)實(shí)的室內(nèi)環(huán)境中，板材、家具等各類裝飾裝修隨時(shí)都在向室內(nèi)空間揮發(fā)有害污染源，故本試驗(yàn)每天都向試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)投放一定量的污染源來模擬真實(shí)的室內(nèi)環(huán)境。但由于試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和設(shè)備條件的限制無法達(dá)到24 h穩(wěn)定緩慢釋放，所以試驗(yàn)數(shù)據(jù)可能會與現(xiàn)實(shí)環(huán)境略有差異。-35-中國園藝文摘 2016 年第 12 期附表 試驗(yàn)流程日期 試驗(yàn)內(nèi)容 測量時(shí)間第 1 d 在試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)放置模擬室內(nèi)空氣污染源 ( 指甲油，約 35 mm2，甲醛溶液 2 ml，濃度為 1%)，靜置模擬污染源5 min后將其取出，并用相關(guān)設(shè)備測量試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi)的污染源初始濃度。其次，再將 3 種植物、活性炭、水分別放入對應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)。9 00、12 00、15 00、18 00、21 00第 2 d 首先在對應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)放置3種植物、活性炭、水，再放置模擬污染源(指甲油，約 35 mm2，甲醛溶液 2 ml，濃度為 1%)，靜置模擬污染源 5 min 后將其取出，并用相關(guān)設(shè)備測量試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi)的污染源初始濃度，然后每隔 3 h 測量 1 次箱體內(nèi)甲醛及 TVOC 的濃度。9 00、12 00、15 00、18 00、21 00第 3 d 重復(fù)第 2 d 相關(guān)試驗(yàn)流程，但是將靜置模擬污染源的時(shí)間改為 10 min，隨后定時(shí)測量箱體內(nèi)甲醛及 TVOC 的濃度。9 00、11 00、13 00、15 00、21 00第 4 d 重復(fù)第3 d相關(guān)試驗(yàn)流程，為能夠讓試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi)空氣環(huán)境更加真實(shí)，在取出模擬污染源后用小電扇攪拌箱體內(nèi)氣體20 s，使模擬污染源均勻分布于箱體中，并測量箱體內(nèi)甲醛 及 TVOC 的濃度，隨后定時(shí)測量箱體內(nèi)甲醛及 TVOC 的濃度。9 00、10 00、12 00、17 00、21 00第 5 d 重復(fù)第 4 d 相關(guān)試驗(yàn)流程，將甲醛溶液濃度調(diào)整為 5%，溶液數(shù)量不變。昨日采取小風(fēng)扇攪拌箱體內(nèi)氣體后，發(fā)現(xiàn)測量得到的污染源初始濃度偏小，改為人工手動攪拌。9 00、10 00、21 00第 6 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程。 9 00、10 00、21 00第 7 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程，將甲醛溶液濃度調(diào)整為10%，溶液數(shù)量不變，并取消人工手動攪拌箱體內(nèi)氣體。9 00、10 00、22 00第 8 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程，將指甲油面積變成 70 mm2。 9 00、10 00、21 00第 9 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程，將指甲油面積變成 425 mm2，模擬污染源靜置時(shí)間調(diào)整為 20 min。 9 00、10 00、12 00、15 00、21 00第 10 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程。 9 00、9 30、16 00、21 00第 11 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程，將指甲油面積變成175 mm2，并在試驗(yàn)全過程中不將其取出，待模擬污染源放置入箱體 10 min 后開始取樣測量箱體內(nèi)甲醛及 TVOC 的初始濃度。9 00、10 00、13 00、16 00、21 00第 12 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程。 9 00、10 00、13 00、16 00、21 00第 13 d 重復(fù)上日試驗(yàn)流程。 9 00、13 00、16 00、21 002.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)糾偏及整理 首先，分析空白對照組數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使試驗(yàn)箱體內(nèi)不放置任何材料，箱體內(nèi)的甲醛及TVOC濃度在除去個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)后仍呈現(xiàn)下降趨勢，可能是因?yàn)樵囼?yàn)箱體的密閉性存在問題。另外，計(jì)算其他試驗(yàn)材料的吸收凈化率時(shí)，應(yīng)扣除由于箱體密閉問題而泄露的甲醛及 TVOC 濃度。2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)甲醛及 TVOC 的日變化 不同處理?xiàng)l件下，試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)甲醛及TVOC的日變化見圖 1-4。從圖中可以看出，箱體內(nèi)每日的甲醛濃度與TVOC濃度會隨時(shí)間的推移而呈現(xiàn)下降趨勢。每日試驗(yàn)開始前向箱體內(nèi)放入甲醛溶液和指甲油，隨著甲醛溶液與指甲油的不斷揮發(fā)，規(guī)定時(shí)間后，箱體內(nèi)污染物氣體濃度達(dá)到每日頂峰(即每日初始值)。由于每日加入甲醛溶液與指甲油的量、放置的時(shí)間、是否進(jìn)行攪拌及攪拌方法的不同，每日的初始值不同，在相同條件下，箱體內(nèi)不同的初始值與污染物氣體分布不均勻或與當(dāng)日箱體內(nèi)的溫度及濕度有關(guān)。從走勢上來看，每日在添加完模擬污染源后，箱體內(nèi)污染物氣體濃度達(dá)到最高峰值，隨后5組箱體內(nèi)的甲醛濃度及 TVOC 濃度均呈現(xiàn)下降趨勢，表明上述試驗(yàn)材料都對甲醛與 TVOC 有吸收凈化的作用，其中鳥巢蕨和波士頓蕨箱體內(nèi)甲醛濃度及 TVOC 濃度下降趨勢最為顯著。2.2.3 試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)甲醛及 TVOC 的長期變化 不同處理?xiàng)l件下，試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)甲醛與TVOC的長期變化曲線見圖1-4。從圖中可以看出，經(jīng)過13 d持續(xù)模擬污染源的注入，各植物處理組的甲醛及TVOC濃度都在模擬污染源加注后3 h內(nèi)開始大規(guī)模下降(空白除外，空白波動較大可能是由于甲醛混合不均勻造成 )。與 3 組植物試驗(yàn)組相比，活性炭組和自來水組的吸收凈化曲線變化較為明顯，在后5 d內(nèi)的吸收凈化能力有所減弱，這與它們自身吸附能力達(dá)到飽和有關(guān)。3種植物試驗(yàn)組相比較，鳥巢蕨和波士頓蕨對甲醛及TVOC 的長期吸收凈化能力強(qiáng)于鐵線蕨。2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析雖然由于試驗(yàn)條件的限制無法保證初始濃度基本一致，且進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)扣除了對照組箱體內(nèi)模擬污染源泄露的比率，將數(shù)據(jù)進(jìn)行重新計(jì)算，但從凈吸收率來看，還是能反映各處理對甲醛及TVOC濃度的影響程度?？傮w而言，甲醛和TVOC的濃度均有下降。3種盆栽蕨類植物對甲醛、TVOC都有較強(qiáng)的吸收作用，其中鳥巢蕨對甲醛和 TVOC 的吸收作用比較明顯，平均每日吸收率分別為 12.74%、12.04%；波士頓蕨對甲醛和 TVOC 的吸收作用也比較明顯，平均每日吸收率分別為 10.32%、7.85%；鐵線蕨對甲醛和 TVOC 的吸收作用也比較明顯，平均每日吸收率分別為10.24%、4.81%。活性炭和水也有一定的吸收能力，但主要是物理吸收作用、長效性不如植物效果顯著。-36-120.00100.0080.0060.0040.0020.00-20.000.00甲醛吸收率(%)1 2 3 4 5鳥巢蕨組波士頓蕨組鐵線蕨組活性炭組自來水組*日期圖 1 試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi)甲醛濃度的變化 ( 第 9 13 d)鳥巢蕨組波士頓蕨組鐵線蕨組活性炭組自來水組18.0016.0014.0012.0010.008.006.004.002.000.00甲醛吸收率(%)1 2 3 4 5 6 7日期圖 2 試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi)甲醛濃度的變化 ( 第 2 8 d)鳥巢蕨組波士頓蕨組鐵線蕨組活性炭組自來水組圖 3 試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi) TVOC 濃度的變化 ( 第 9 13 d)25.00日期TVOC吸收率(%)20.0015.0010.005.000.00-5.00-10.00-15.00-20.00鳥巢蕨組波士頓蕨組鐵線蕨組活性炭組自來水組圖 4 試驗(yàn)設(shè)備箱體內(nèi) TVOC 濃度的變化 ( 第 2 8 d)（下轉(zhuǎn)41頁）-41-中國園藝文摘 2016 年第 12 期表 4 不同施肥處理對茄子經(jīng)濟(jì)效益的影響處理產(chǎn)量(kg/667 m2)產(chǎn)值( 元 /667 m2)增產(chǎn)值( 元 /667 m2)肥本( 元 /667 m2)施肥工本 凈收益( 元 /667 m2)增加收益( 元 /667 m2)工 /667 m2( 元 /667 m2)5 3 966.1 11 898.3 2 187.3 300.0 2 260 11 338.3 a 2 380.93 3 902.8 11 708.4 1 997.4 169.6 5 650 10 888.8 a 2 403.22 3 825.1 11 475.3 1 764.3 240.0 5 650 10 585.3 ab 2 099.74 3 237.0 9 711.0 - 103.6 5 650 8 957.4 b -注：按市場價(jià)格，茄子 3.0 元 /kg，尿素 2.0 元 /kg，鈣鎂磷 0.8 元 /kg，氯化鉀 3.5 元 /kg，48復(fù)合肥 3.2 元 /kg。3 討論與結(jié)論(1)本試驗(yàn)結(jié)果表明，合理施肥能提高茄子果實(shí)和莖葉的N、P、K含量。與處理2(習(xí)慣施肥)相比，處理5的茄子莖葉中N、P、K含量提高4.4%、9.4%和0.6%，果實(shí)中 N 素降低 10.8%，P、K 分別提高 3.6% 和 3.0%。(2)本試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥能顯著提高設(shè)施大棚茄子產(chǎn)量；與空白區(qū)相比，水溶肥、優(yōu)化施肥、習(xí)慣施肥分別增幅 30.2%、28.2%、25.6%。與無氮區(qū)處理相比，處理、處理和處理的茄子產(chǎn)量分別提高22.5%、20.6% 和 18.2%，由此也說明氮素增加農(nóng)作物產(chǎn)量的作用不容忽視，尤其以施用金大正水溶肥效果最好。(3)本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同施肥配比對果實(shí)和莖葉增長效果不同。以施用金正大水溶肥對果實(shí)增幅和莖葉增幅相差最為明顯，表明合理提高K肥配比對果實(shí)增產(chǎn)效果更為明顯。(4)本試驗(yàn)結(jié)果初步證明金正大水溶性肥在增產(chǎn)、節(jié)本增效，特別是省工方面的效果顯著，金正大水溶肥較習(xí)慣施肥增產(chǎn)茄子141 kg/667 m2，可獲利潤 423 元 /667 m2，肥本雖增加 60 元 /667 m2，但節(jié)省 3 個(gè)工 /667 m2，計(jì)節(jié)本增效 753 元 /667 m2。通過水肥一體化技術(shù)試驗(yàn)示范，可以提高設(shè)施農(nóng)業(yè)的水資源利用率和肥料利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)村降耗、農(nóng)民增收，對推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)意義重大。參考文獻(xiàn)：1 王興仁,張福鎖.現(xiàn)代肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1995.2 徐中儒.回歸分析與試驗(yàn)設(shè)計(jì)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1997.3 高永桂,劉大鍔,彭林權(quán)等.雜交早稻金優(yōu)706優(yōu)化施肥技術(shù)研究J.雜交水稻,2007,22(1):46-50.（上接36頁）3 結(jié)論與建議本試驗(yàn)結(jié)果表明，鳥巢蕨、波士頓蕨、鐵線蕨均對室內(nèi)空氣中的甲醛及 TVOC 具有一定的吸收凈化作用。24 h后對甲醛的吸收凈化能力依次為：鳥巢蕨波士頓蕨鐵線蕨，24 h后對TVOC的吸收凈化能力依次為：鳥巢蕨波士頓蕨鐵線蕨；13 d后對甲醛和TVOC的凈化效果依次為：鳥巢蕨波士頓蕨鐵線蕨。因此，通過在室內(nèi)放置觀賞蕨類植物，對室內(nèi)空氣中的甲醛和TVOC 具有良好的凈化效果，值得推廣應(yīng)用。國內(nèi)外眾多研究資料表明，部分室內(nèi)觀賞植物對室內(nèi)空氣的凈化效果與其他設(shè)備和方法相比，具有綠色環(huán)保、無添加物、無需額外提供電源及配件等優(yōu)勢。本試驗(yàn)結(jié)果也證明部分室內(nèi)觀賞植物能有效降低室內(nèi)甲醛及 TVOC 濃度，且具有持續(xù)凈化能力。由于試驗(yàn)條件的限制，密閉試驗(yàn)設(shè)備箱模擬的室內(nèi)空間與實(shí)際室內(nèi)空間還有一定差距。例如密閉試驗(yàn)設(shè)備箱內(nèi)未安裝調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度和濕度的相關(guān)設(shè)備，導(dǎo)致箱內(nèi)的溫濕度與室內(nèi)環(huán)境略有差異；由于密閉試驗(yàn)設(shè)備箱放置在室內(nèi)，影響了植物的光合作用，導(dǎo)致植物實(shí)際凈化空氣的能力得不到充分發(fā)揮。另外，由于每種植物的綠量或葉片總面積不同，故在定量比較每種植物吸收量以確定吸收能力大小時(shí)可能不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。為此，如何界定單位綠量的植物和根莖葉及土壤對甲醛、TVOC 的吸收，是今后應(yīng)繼續(xù)深入研究的課題。參考文獻(xiàn)：1 徐仲均.植物對室內(nèi)空氣中甲醛的凈化J.環(huán)境與健康,2008,(10):935-937.2 何勤勤,周俊輝.盆栽植物對室內(nèi)甲醛空氣污染的凈化研究進(jìn)展J.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,(5):44-48.3 趙明珠.幾種常見室內(nèi)觀賞植物降醛能力的研究D.南京:南京林業(yè)大學(xué),2007.4 吳丹丹,周云龍.常見盆栽植物對室內(nèi)空氣的凈化J.生物學(xué)通報(bào),2006,(9):58-60.5 Giese M, Bauer D U, Langebartels C, et al. 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