六种花卉植物对甲醛的耐受力研究

冯艳琼，何彤慧,雷宝通，郭 盼,尹春丽

(1.西安文理学院 生物与环境工程学院， 陕西 西安 710065；2.宁夏大学 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，宁夏 银川 750021；3.宁夏大学 西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地，宁夏 银川 750021)

据监测，中国城市60%～94%新装修居室空气中甲醛浓度超过国家标准，且平均浓度为国家居室内甲醛卫生标准(0.08 mg·m-3)的3～10倍[1]。鉴于甲醛气体损伤人体多组织器官，并有致畸、致癌作用[2]，消除室内甲醛污染问题成为紧迫，目前人们偿试的多种去除方法中，利物观赏植物净化，是一种行之有效的方法，具有净化和美化双重作用[3]。利用植物去除净化室内甲醛的这类研究最早是美国航天局( NASA)的WolvertonB C 博士[4]他在单位叶面积吸收甲醛量、一定时间甲醛吸收比例和甲醛吸收净化效果等方面得出很多结果[5～9]。近年来，国内的科研人员也以不同的植物为对象，探讨了其对甲醛及苯系物等室内装修污染物的净化效果[10～13]，但对植物在甲醛胁迫下的耐受力研究相对较少。笔者实验模拟新装修的室内环境，探究6种常见的室内观赏植物对甲醛吸收效果、甲醛胁迫后被试植物生理指标的变化情况以及观察各被试植物甲醛胁迫下外观形态变化，以求综合分析植物甲醛胁迫后的耐受力。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取绿萝(Epipremnumaureum)、芦荟(Aloeveravar.chinensis)、常春藤(Hederanepalensisvar.sinensis)、长寿花(Kalanchoeblossfeldiana)、虎尾兰(Sansevieriatrifasciata)和绿叶吊兰(Chlorohytumcomosum)6种生长状态良好长势相同的常见、常绿的室内观赏植物各两组。

1.2 试验方案

采用由1cm厚玻璃制成的玻璃密闭舱(自制规格为0.6 m×0.6 m×0.8 m)作为模拟室内甲醛污染装置，玻璃舱上面留孔作为测甲醛的采样孔，在密闭舱内拐角处放入甲醛溶液，待甲醛充分挥发后测定初始浓度，每种试验植物选取长势良好并且生长状况接近的同种植物两组，设置平行对照组，即三个玻璃密闭舱中，一号密闭舱通入甲醛放入植物，二号密闭舱只放植物，三号密闭舱只通甲醛。分别在甲醛充分挥发后的2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h的玻璃密闭舱中测定一号和三号密闭舱的甲醛浓度，12 h后分别测定这几种试验植物与各自对照组即一号和二号密闭舱植物的可溶性蛋白含量、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(T-SOD)活性、叶绿素含量和丙二醛(MDA)含量各项生理指标，并对实验前后植物外观形态进行拍照记录。

1.3 叶面积、生理指标和甲醛测定方法

叶面积采用剪纸称重法，即把植物叶片平铺放置在卡纸上，沿其边缘划线并沿线剪下，称量其重量，根据之前测算的1 cm2同种纸张的重量计算叶面积。

生理指标：可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法；过氧化氢酶(CAT)活性测定采用紫外分光法；过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法, POD 活性以每分钟增加 0 .01 个 OD值所需酶量为 1 个活性单位(U)；总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)法, 每毫克组织蛋白在1mL反应液NBT中SOD抑制率达50%时所对应的SOD量为一个SOD活力单位(U)；叶绿素含量(SPAD值)采用丙酮浸提法测定；丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸法。

甲醛的测定：用PPM-400ST甲醛测定仪(出厂：英国)直接测定通入甲醛的密闭舱中的甲醛浓度，每次实验重复3次，记录其平均值，通入甲醛充分挥发后的甲醛浓度为初始浓度，继续测定每隔2 h的密闭舱中的甲醛浓度，共持续12 h，12 h后舱内的甲醛浓度为终止浓度，用不放植物的空白对照组甲醛含量变化进行校正。

2 结果与分析

2.1 甲醛对被试植物的影响

各植物在通入甲醛后，待充分挥发后用PPM-400ST甲醛测定仪测定12 h内玻璃密闭舱中每隔2 h甲醛的量，结果如图1和表1可见，6种植物在通入甲醛12 h内的各时间段内玻璃密闭舱中甲醛的量都在逐渐减少，说明这12 h内植物在以不同程度的量在吸收甲醛，且不同的时间段对甲醛吸收变化趋势各不相同。吸收总量前二位的常春藤和虎尾兰表现出相同的变化趋势，即为在通入甲醛2～4 h后的变化较快，其他时间段变化较慢；绿萝在通入甲醛0～2 h后的变化较快，其他时间段变化较平缓；绿叶吊兰和芦荟通入甲醛12 h内各时间段基本保持同样的下降趋势；甲醛吸收量最小的长寿花变化趋势较为不明显。6种植物对甲醛都有一定吸收的能力，但不同植物种类的对甲醛吸收效果存在差异。从玻璃密闭舱处理12 h后测得的各植物的吸收总量来看，各植物的甲醛吸收净化能力排序为：常春藤>虎尾兰>绿叶吊兰>绿萝>芦荟>长寿花，从玻璃密闭罩处理12 h后单位叶面积吸收甲醛量来看，各植物的甲醛吸收净化能力排序为：常春藤>绿叶吊兰>虎尾兰>芦荟>绿萝>长寿花。同时可见，甲醛处理12 h后，绿萝、芦荟和绿叶吊兰表面分别出现叶片变黄、叶边有硬伤和叶梢略焦的问题，其他三种植物无明显变化的现象。

表1 各植物对甲醛的吸收净化能力和受害情况

图1 各植物对甲醛的吸收效果

2.2 甲醛处理对被试植物各生理指标影响

图2表2可见，甲醛处理对6种植物的生理指标影响是不同的，同一种植物的6项生理指标也没有存在一定相关性，同一生理指标不同的植物实验前后表现出不同变化量。6种植物在甲醛胁迫下可溶性蛋白的变化量在通入甲醛前后大部分都表现出上升的趋势，绿萝和绿叶吊兰的上升量较大，其上升率也较大，分别为88.6%、82%；芦荟、常春藤和虎尾兰的上升量相对较小，上升率也相对较小仅分别为6%、8%和7%；长寿花实验前后没有变化。通入甲醛前后各植物的CAT活性都表现出上升的趋势，上升量均相对较小，但上升率存在较大的不同，长寿花的上升率最大达到了173.8%；其次是常春藤为80%；然后是绿萝、绿叶吊兰和芦荟，其上升率分别为54%、46.5%和38%；上升率最小的是虎尾兰为27.4%。各植物经甲醛熏气处理后，POD活性也都表现出上升的趋势，其变化量存在较大的差异，6种植物按其变化率从大到小依次为常春藤974%、绿萝505%、芦荟283%、绿叶吊兰171%、虎尾兰34%和长寿花17%。各植物植物在甲醛熏气处理前后T-SOD活性同样也都呈现出上升的趋势，6种试验植物的上升幅度大致相同，且上升率大小差异也相对较小，上升率最大的是绿萝为54%,上升率最小的是长寿花和绿叶吊兰均为12%。6种被试植物在实验前后SPAD值5种植物表现出降低趋势，下降量最大的是长寿花，其下降率为82%，接着是虎尾兰、绿萝和常春藤，下降率分别为56%、27%和15%，下降量最小的是芦荟，其下降率为8%，只有绿叶吊兰表现出上升的趋势，其上升率为10%。实验前后6种植物叶片中MDA含量的测定，得出MDA依旧均呈现出较明显的上升的趋势，上升的量也大致相同，但是上升率存在较大的差异，绿叶吊兰上升率最大为559%，接着是虎尾兰和长寿花上升率分别为137%和118%，然后是芦荟、绿萝和常春藤上升率分别为86.5%、57%和35%。

表2 各植物有无熏气处理12小时后的各项生理指标

图2 植物生理指标实验前后差值百分比堆积柱形图

植物可溶性蛋白过氧化氢酶(CAT)过氧化物酶(POD)叶绿素含量/(mg·L-1)总超氧化物歧化酶(T-SOD)丙二醛(MDA)综合排序绿萝 6 4 5 46 2 F(27)芦荟224243A(17)常春藤456351E(24)长寿花161624C(20)虎尾兰312535B(19)绿叶吊兰533126D(20)

注：“1 2 3 4 5 6”代表耐受力等级从高到低；“A B C D E F”代表耐受力综合排名，依次从高至低。

3 讨论与结论

3.1 植物的吸收能力与耐受力的联系

单从吸收能力上来说，笔者试验在叶面积测量中存在一定误差，所以从单位叶面积各被测植物的吸收量进行排序也不是绝对的，由于各植物的种类和生长状态不同，所以在笔者试验中植物叶片总吸收量对各植物吸收能力的排序也只能说明本次试验植物的吸收总量。但是可将各植物单位叶面积的吸收量和总吸收量进行综合分析，可以得出笔者试验几种植物中，吸收甲醛效果最好的是常春藤，具有一定吸收能力的是绿叶吊兰、虎尾兰、绿萝、芦荟，吸收甲醛效果最弱的是长寿花。

从吸收能力和耐受性关系上讨论，对各植物去除净化甲醛效果的排序、受害情况以及耐受情况进行比对说明，各植物对甲醛的吸收能力和在甲醛胁迫下的耐受力并没有存在完全的相关性。这与安雪[14]等人的研究结果相吻合。单位叶面积吸收量和总吸收量都是最强的常春藤，它的各项生理指标测定结果表明并没有完全表现出具有较大的耐受力。单位叶面积吸收量和总吸收量都是最差的长寿花，它的各项生理指标测定结果也表明具很有强的耐受力。相对来说具有较好吸收能力的绿叶吊兰在甲醛胁迫后它的植物叶片表面受害情况表现出叶梢略焦边，而吸收能力最差的长寿花在甲醛胁迫后其植物叶片几乎无变化。

3.2 植物的生理指标与耐受力的关系

植物受到外界胁迫时，细胞膜上的蛋白会发生移动，不能维持其正常的平衡状态，蛋白和细胞膜磷脂发生分离，转化为游离状态的蛋白质，从而导致细胞内可溶性蛋白的积累[15]。耐受力较弱的植物发生膜相变化程度较大，游离蛋白质含量增加，可溶性蛋白含量多。笔者实验甲醛胁迫前后可溶性蛋白的变化率，绿萝和绿叶吊兰较高，芦荟、常春藤和虎尾兰变化率较低，长寿花无变化。

植物体内具有复杂的CAT、POD 和T-SOD等抗氧化酶系统，起到保护细胞免受伤害的功能，当植物受到高温、干旱、盐碱等环境胁迫等逆境条件下，体内保护酶系统会被激活，这些保护酶的活性增强[16]。逆境下，植物体内过氧化氢会发生累积，过氧化氢可以氧化细胞内一些大分子物质，能使植物细胞膜受到伤害，CAT能分解去除过氧化氢，因此植物体内的CAT的活性与植物的耐受性存在着密切的相关性。实验测得实验前后6种植物CAT活性都在增加，从变化率来看，长寿花最大，其次是常春藤，接着是绿萝、绿叶吊兰和芦荟，最小的是虎尾兰。POD是含有金属铁的一种蛋白质，其活性可以反应一定时间内植物体内代谢活动的变化，植物在不良环境胁迫后，POD活性往往随逆境强调的变化呈现出先增大后减小的趋势[14]，实验中各被试植物的实验前后的过氧化物酶活性都有上升的趋势，但变化率存在较大的差异，按其变化率对6种植物的耐受力强弱排序依次为:长寿花、虎尾兰、绿叶吊兰、芦荟、绿萝和常春藤。所有被试植物的过氧化物酶活性在甲醛胁迫下都并没有表现出先增大后减小的趋势，可能是由于笔者模拟实验的甲醛熏气时间较短，各植物对甲醛的吸收程度并没有达到各植物最大承受范围。总超氧化物歧化酶T-SOD是生物体内存在的一种含金属的蛋白酶，它能和POD共同作用，抵制一些物质对细胞膜的的伤害[17]，各试验植物T-SOD活性均在升高，上升幅度大致相同，上升率均较小，且各植物间上升率差异也较小。

笔者实验各种植物在实验前后叶绿素含量的变化上呈现出不同结果，1种植物有的变大，5种植物变少，同时验证了植物叶片的 SPAD 值在一定程度上反应了植物体内叶绿素含量的相对变化[14]，但是可从大部分植物变少的降低率大小来看，芦荟下降率最小；接着依次是常春藤、绿萝、虎尾兰和长寿花；绿叶吊兰SPAD值是上升的趋势，可能是由于笔者实验的甲醛浓度没有达到绿叶吊兰的最大耐受范围；实验前后绿萝叶片少部分变黄、芦荟叶边有硬伤和绿叶吊兰叶梢略焦，其他植物无明显变化的受损状况，可以结合各植物SPAD的变化率说明常春藤、虎尾兰和长寿花耐受力较好。

植物器官衰老或在逆境条件下遭受伤害往往发生膜脂过氧化作用，是膜脂质过氧化的产物，其含量积累的多少可以作为植物遭受逆境伤害程度的指标本实验[18]，笔者实验各植物的实验前后丙二醛的含量都明显变大，且各植物变化率差异也较明显，反应出了耐受力最强的是常春藤，接着依次为绿萝、芦荟、长寿花和虎尾兰，最差的是绿叶吊兰。

笔者试验6项生理指标测定结果显示出各生理指标均在不同程度上反应出植物的耐受力的大小，如表3为6种植物的6项生理指标所反应出耐受力大小的比重统计进行的综合排序。

综上，6种试验植物均可用于去除净化室内甲醛。它们均具有吸收净化甲醛的能力，吸收效果表现为在各植物在通入甲醛12 h后甲醛的含量均在降低，其中常春藤最佳，绿叶吊兰和虎尾兰次之，绿萝和芦荟再次之，长寿花最弱。6种植物在甲醛胁迫下均表现出一定的耐受性，表现为通入甲醛12 h后的生理指标测定结果显示出：芦荟耐受力较强，其次是虎尾兰、长寿花和绿叶吊兰，接着是常春藤，最弱的是绿萝。因此，就笔者试验的6种植物而言，在室内植物筛选时，若要在短期内达到改善空气的目的，可优先选择常春藤；若为了达到长期净化空气的目的，可优先选择耐受力较强的芦荟。