室内植物净化空气的研究进展

刘 凤，高 泽，刘松奇，金仁杰，刘长明，汪 阅

(吉林师范大学环境科学与工程学院，吉林四平 136000)

现代建筑良好的密封性，以及各种新型装饰装修材料、家具的广泛使用，使得室内外的环境差异更加明显，室内污染日益严重［1］。室内空气质量与人们的健康息息相关。据统计，我国城市居民每天在室内生活的时间占全天时间的90%［2－3］，室内空气污染是继煤烟型污染、光化学污染之后进入第三污染期的标志。因此，对室内空气污染进行控制和治理是目前改善人类生存环境的有效途径。针对室内空气污染，目前已报道的有吸附、纳米空气滤料、等离子体、负离子、光催化等净化技术［4－8］。但是，这些净化装置价格昂贵，且有些装置对室内空气造成二次污染。美国宇航局专门对室内空气污染展开研究，发现室内观叶植物的净化能力最强［9］，且所需费用低，是最简单、环保的方式［10－12］。近年来，针对室内植物种类和净化功能的研究日益增多。笔者介绍植物净化室内空气污染的研究概况，为选择室内绿化植物提供借鉴。

1 室内植物固碳释氧能力研究

植物可以净化室内空气，其中最典型、最重要的功能是通过光合作用净化空气。通过测试室内植物的光合速率，计算固碳放氧的能力，一方面为室内绿化的生态效益提供了科学数据，另一方面也可以作为室内绿化植物选择的参照。例如，有研究对比了7种室内植物的固碳释氧量，发现在相当于全光照60% 的光环境中，鸭脚木日固碳释氧量最高，凤梨最低;在20%的光环境中，绿巨人的日固碳释氧量最高，君子兰最低;而在8% 的光环境中，龟背竹日固碳释氧量较高，君子兰最低［13］。

众所周知，大部分植物在白天进行光合作用。然而，仙人掌、虎皮兰、凤梨、龙舌兰等植物在晚上也吸收二氧化碳，释放出氧气，还能使负离子浓度增加，保持室内环境空气的清新［14］。负离子被誉为“空气维生素和生长素”，在净化空气、调节小气候、人体保健、防病治病等方面效果显著［15］。俄罗斯的Tikhonov等首次采用高压电击盆栽植物周围土壤的方法，使室内空气负离子含量显著提高，并证明植物在对空气负离子的改善方面有着巨大的潜力，激发出更大的研究空间［16］。

另外，植物叶片的吸热和蒸发可使室内气温降低。在干燥季节，植物能提高室内相对湿度。例如，散尾葵每天可以蒸发1 dm3水，是很好的“增湿器”，经常喷水能清洁叶面的气孔，持续增加室内湿度［17］。而在雨季，植物又具有吸湿性，可明显降低室内相对湿度。资料表明，不同植物在不同室内光环境下的气候调节能力有所不同，多肉植物仙人掌、长寿花、豆瓣绿等植物在光照强度为1 052～1 360 lx的环境中能发挥最大的生态效益;绿萝、合果芋、橡皮树、龙舌兰、褐毛掌、伽蓝菜、景天、蜘蛛抱蛋等植物的固碳释氧能力均较强，虎尾兰与其他植物搭配能更好地改善环境［18］。

2 室内植物净化化学气体污染研究

室内植物净化空气污染相关研究主要集中在对植物净化有害气体的能力比较和植物选择上。国际上首次出现的相关报道可以追溯到1984年美国航天局Wolverton的密封舱实验，此研究列出了对苯、甲醛、二氧化碳净化效果最好的10种植物:夏威夷椰子、万年青、白鹤芋、洋常春藤、非洲菊、菊花、富贵竹、千年木、镶边香龙血树、银边朱蕉［19］。此后，国内外很多学者对室内植物净化空气进行了试验探索。据测定，对二氧化硫耐受能力较强的有臭椿、垂柳、白蜡、旱柳、沙枣、丝绵木、桧柏、白皮松、云杉、侧柏、蜀葵、金盏菊、野牛草、结缕草及羊胡子草等。桂花、腊梅、八仙花可以大量吸收汞蒸气，万寿菊、矮牵牛、菊花、金银花、萱草能吸收氟化物，而山茶、石榴、夹竹桃、广玉兰对氯气有一定的吸收和积累能力［20］。龙血树、雏菊、万年青可清除来源于复印机、激光打印机和存在于洗涤剂和黏合剂中的三氯乙烯［21］。

已发现去除甲醛效果较好的植物包括五加科、唇形科、菊科、秋海棠和蕨类等［22］。单从植株吸收甲醛来看，6 h后测量植株吸收甲醛量从大到小依次为阔叶麦冬＞杏叶梅＞君子兰＞小天使＞刺黄果＞美人蕉＞虎尾兰＞鸟巢蕨＞玉簪;8 h后吸收甲醛量从大到小依次为阔叶麦冬＞君子兰＞美人蕉＞鸟巢蕨=小天使＞杏叶梅＞虎尾兰＞玉簪［23］。Oyabu等研究了金绿萝－土壤盆栽系统对甲醛的净化效果，认为甲醛以分子扩散通过气孔进入植物体内，当甲醛浓度为5 mg/m3时，金绿萝的净化能力是其分子量的函数，它们之间满足指数关系;随着甲醛浓度上升，植物的净化能力也随之上升;盆栽植物土壤的不同会导致金绿萝净化甲醛能力的不同［24］。

在苯的净化研究方面，比利时根特大学学者利用杜鹃花叶子的生物放大效应降低室内空气中甲苯的浓度，这是有关植物叶子的生物放大效应可以消除空气中污染物的首次报道［25］。此后，Liu等通过试验，从70种供试材料中选出7种对苯净化效果较好的植物:燕子掌、八仙花、大花蕙兰‘黄金小神童’、金钱榕、菊花、佛手、大王黛粉叶‘六月雪’［26］。另外，还有一些植物如山茶、腊梅、雏菊、万寿菊、紫薇、鸭趾草、大叶黄杨等，可以有效分解室内令人不快的气味如氨气、硫化氢，从而改善居住环境［14］。

研究表明，24 h光照下，一盆吊兰在8～10 m2的房间内可杀死80%的有害物质，在1 m3空气中可吸收其中86% 的甲醛，有“空气净化器”的美称［17］。此外，常青藤、芦荟和虎尾兰也有较强的空气净化能力。有研究指出，两盆虎尾兰基本上可使一般房间空气完全净化［27］。此外，室内植物数量的多少直接关系到净化效果的好坏。有学者通过对甲醛浓度随时间变化关系的曲线进行回归分析，建立用于净化室内空气中甲醛的植物配置数学模型(橡皮树、虎尾兰、吊萝、芦荟、吊兰)，为人们根据自己的居室情况选择植物的种类和数量上提供了客观依据［28］。

3 室内植物净化物理性空气污染研究

室内空气中大部分病原体会在空气中悬浮，随空气而移动，植物纤毛能吸附空气中的烟尘和悬浮颗粒，能加速尘埃的沉降，植物吸附可以减小病原体的传播，对空气有很好的净化作用，并且借助雨水的冲洗，植物的滞尘能力重新恢复［29］。贾彦等利用显微镜分析植物叶表的微观结构，发现沟状组织、突起等结构，增加了叶表面粗糙度，并增大了其与粉尘的有效接触面积，使得植物的滞尘能力得到提高;通过研究进一步发现，植物吸附的粉尘粒径大部分为0～10 μm，即可吸入颗粒物，是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。近几年来，室内空气受大气污染日益严重，植物的滞尘能力研究较多。例如，周杰良认为7种植物单位叶面积滞尘量大小依次是小天使＞燕子掌＞绿萝＞发财树＞吊兰＞小叶榕＞虎尾兰。有研究表明，常春藤、芦荟、无花果、八仙花能吸收细微灰尘及打印机、复印机粉末尘［30］。还有一些植物如花叶芋、兰花、红背桂等也是优良的除尘器［31］。

植物除了具有滞尘能力外，其减少噪声和辐射污染的功能也得到了广泛的关注。有研究报道，龙柏是很好的“噪声吸收器”，将它摆放在房间窗口或阳台处，能有效降低30%左右的噪声［17］。有研究指出，紫苑属、黄耆、含烟草和鸡冠花等一类植物，能吸引大量的铀等放射性核素;仙人掌、宝石花、景天等多肉植物能有效减少各种电子产品产生的电磁辐射污染［21］。另外，平时紧张的工作和生活容易让人身心俱疲，丁香、茉莉、玫瑰、紫罗兰、田菊、薄荷等植物可以让人放松、精神愉快、有利于睡眠、提高工作效率［32］。

4 室内植物净化生物性空气污染研究

植物可以净化室内生物性污染，一方面植物吸附灰尘，从而减少了细菌;另一方面，许多植物(芳香植物)分泌的挥发性物质具有杀菌作用，称“植物杀菌素”，如丁香酚、桉油、肉桂油、柠檬油、松香等。现已知具有一定杀菌作用的植物至少在200种以上。如1 hm2桧柏林24 h内可分泌出30 kg杀菌素，这些杀菌素扩散到空气中能杀死大量的白喉、伤寒、肺结核、痢疾等病菌，松类、复叶槭等均有杀菌能力。常见的花卉紫薇、茉莉的杀菌能力也很强，被称为“灭菌能手”［20，32］。

另外，有些植物如夜来香、锦紫苏、驱蚊草等有驱蚊除蝇作用。蚊净香草散发出柠檬香味，在室内有很好的驱蚊效果，对人体却没有毒副作用，且驱蚊效果与温度呈正相关。据测试，一盆冠幅30 cm以上的蚊净香草，可将面积为10 m2以上房间内的蚊虫赶走。另外，一种名为除虫菊的植物含有除虫菊酯，也能有效驱除蚊虫［33］。

5 展望

室内植物净化与其他净化方法相比，具有显著的优越性。但植物在净化室内空气等方面还存在着不足，单纯采用植物达到的净化效果并不尽如人意。目前，虽然科研人员开展了关于植物吸附气体的大量研究，但在植物净化室内空气的机制，如何增强植物对有害气体的抗性，联合修复技术的开发研究等方面尚需继续深入研究。一些试验中还发现受试植物出现叶子变黄、枯萎等症状，这反映了植物吸收有害物质存在饱和点。测出植物吸收饱和点，确定植物对有害物去除作用的最佳范围也是必要的。在实验箱中有毒物质的量是有限的，而室内污染物则是由污染源持续不断地释放出来，这就需要更多的现场试验论证。今后，应该采用更为广泛的适合室内净化的植物种类，克服以往适合净化的室内植物种类不足的问题。同时，应重视筛选适合室内净化用盆栽植物的培养基质，形成植物－土壤(基质)复合生物系统，重视室内栽培装置的研究，有利于局部气体交换而提高净化效率。另外，要根据试验结果建立植物配置模型，为利用植物净化室内空气中主要污染物提供参考数据，解决室内植物数量问题。倘若能解决上述难题，高效率开发利用植物净化室内空气污染物的能力，不但可以营造出干净舒适的环境，并且具有良好的经济、社会效益和广阔的市场前景。

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