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摘要：关于盆栽绿色植物净化空气的作用途径和机理，研究表明盆栽植物地上部分、根系、培养基质及基质中的微生物均会起到清除污染物的作用。微生物代谢甲醛可通过甲醛异化途径和甲醛同化途径。
关键词：甲醛；室内空气污染；净化能力
1引言
室内空气污染的植物修复法主要是指在室内种植绿色植物，如芦荟(Aloevera）、吊兰(Chlorophytum comosum)、绿萝(Epipremnum aureum)、金钱树(Zamioculcas zamiifolia)、洋常春藤(Hedera helix)、合果芋(Syngonium podophyllum)、黄金葛(Scindapsus aureus)等，吸附或吸收空气污染物，或贮藏于某一器官，或经由代谢途径降解，从而起到净化室内空气的作用。Wolverton等早在1984年就研究了观赏植物对甲醛吸收的能力。他们将植物放置自制的密闭容器中，24h后，合果芋、黄金葛、吊兰各自所在的容器甲醛浓度仅为初始浓度的1/3，而空白对照组中浓度未发生变化。白雁斌和刘兴荣进一步研究了吊兰对室内甲醛的吸收效果。与Wolverton等不同，他们以装修情况相同、大小相同的实验室作为甲醛测定的地点，初始浓度超出国家标准(0.08mg/m3)1倍。实验结果显示，放入吊兰1周后甲醛浓度为对照组的97%，并无明显差异，2周后降到85%，3周后降至对照组的50%，甲醛浓度下降显著，并已低于国家标准。由此可见，吊兰确实具有吸收甲醛的能力，但是在范围较大的空间中需要一段时间的累积。研究证实不同室内观赏植物对甲醛的吸附能力不同，在所试植物中，非洲茉莉(Fagraeaceilanica)吸收甲醛的能力最强，而金钱树吸收甲醛的能力较弱。但是Sriprapat等的研究却表明，金钱树对二甲苯的吸收效率很高，72h内可吸收环境中88%的二甲苯。金钱树还可有效净化空气中的苯、甲苯、乙苯。虎尾兰(Sansevieria trifasciata)和长寿花(Kalanchoe blossfeldiana)等72h能清除77%甲苯；而吊兰(Chlorophytum comosum)、细斑粗肋草(Aglaonema commutatum)和大叶虎尾兰(Sansevieria hyacinthoides)等能清除70%乙苯。可见，不同室内观赏植物对室内污染物特别是挥发物的清除能力不同，且同种植物对室内污染物的净化具有选择性，对不同污染物的清除效果也各不相同。
2绿色植物净化空气的途径与机理
研究表明，植物根茎及土壤对盆栽植物净化污染的贡献率仅为30%~40%。可见，阐明植物自身对空气污染物的吸收途径与转化机理显得尤为重要。
2.1植物对甲醛的吸收与转化
植物会吸收空气中的挥发性有机污染物(VOCs)，通过自身新陈代谢途径将污染物分解、转化或作为碳源同化。Giese等以吊兰为供试植物，同位素14C示踪实验表明，甲醛被植物代谢后主要的可溶性产物是丝氨酸和卵磷脂。Schmitz等用14C标记甲醛气体，由黄金葛和垂叶榕(Ficusbenjamina)吸收后，不仅在植物的叶片中发现14C的踪迹，还在植物茎和根中发现14C，并发现主要的代谢产物有氨基酸、有机酸、可溶性糖及细胞壁成分等。遗传学和基因组学研究证实真核生物体内甲醛代谢的关键作用酶是谷胱甘肽依赖的甲醛脱氢酶(FALDH)，甲醛自发和谷胱甘肽生成S-羟甲基谷胱甘肽，继而被S-甲酰谷胱甘肽水解酶(FGH)水解成谷胱甘肽和甲酸，甲酸最终在甲酸脱氢酶的作用下被氧化成CO2和水。Achkor等还证实，表达FALDH可增加拟南芥对外源甲醛的吸收。Nian等也将faldh基因转入烟草，提高了烟草对甲醛的抗性，缓解甲醛胁迫，促进植物生长。但也有研究认为植物甲醛脱氢酶不是通过谷胱甘肽完成甲醛净化过程，而是由5,10-亚甲基四氢叶酸介导，被甲醛脱氢酶(FDH)和甲酸盐脱氢酶(FTDH)氧化，然后经过C1代谢最终氧化为CO2。Fukusaki等实验表明，喷施甲醛可诱导拟南芥FDH的表达。Giese等在7.1ppm(8.5mg/m3)的甲醛浓度下，测定吊兰体内甲醛脱氢酶活力，发现在相对分子质量为79kD处存在依赖于谷胱甘肽的甲醛脱氢酶，在126kD处存在不依赖于谷胱甘肽的甲醛脱氢酶，前者的活力大约是后者的3倍。然而，Wang等的微阵列数据分析结果表明，甲醛处理后C1代谢相关基因如FALDH、FDH和FGH都没有上调，这与Downie等的发现相一致。可见，不同植物不同浓度甲醛处理下，甲醛代谢相关酶的作用却并不相同，植物吸收甲醛后真正的去向和代谢机理还有待深入研究，从而真正阐明植物甲醛吸收机理。邸葆等以绿萝(Scindapsusaureus)、亮丝草(Aglaonemamoclestum)、花烛(Anthuriumandreanum)、长寿花(Catharanthusroseus)和非洲菊(Gerberajamesonii)置于浓度为5.0mg/mL的甲醛中，处理24h后，结果发现非洲菊受害最严重，叶片呈褐黄色、变软，植株枯萎死亡；长寿花表现为叶片变软呈水渍状，叶柄产生离层，肉质叶片多数脱落；而绿萝、亮丝草和花烛表现为部分叶片 有坏死褐斑或叶片呈水渍状，但绝大多数叶片表现正常。通过叶片的解剖结构分析，绿萝、亮丝草和花烛的叶片栅栏组织细胞整齐的排列，多层的海绵组织在一定程度上阻止有害气体的进入，所以植物表现为受害不明显。长寿花在甲醛处理后表现为栅栏组织细胞和海绵组织体积大，细胞间隙很大。这样的结构可能会使细胞间隙阻力减小，从而有利于有害气体的进入，所以植株表现出明显的受害症状。非洲菊叶片较薄，经过甲醛处理后，叶片的栅栏组织排列松散，海绵组织细胞破裂，丧失原有的部分功能，加之其表皮有大量茸毛存在，又在一定程度上增加了叶片与有害气体的接触面积，从而使其受害程度加深。Giese等研究了甲醛对植株的毒理危害，结果表明在12mg/m3的甲醛浓度下5h内，没有观察到吊兰的毒理反应，而在相同条件下对臭氧敏感和不敏感的2类烟草均有60%的叶片被灼伤。
2.2植物对苯系物的吸收与转化
由碳原子组成的苯系物被植物体吸附吸收后，可通过木质化作用储藏在新的组织结构中，或由酶催化转化为难以挥发的有机酸化合物。苯和甲苯等首先被植物胶状物质吸附，进而被植物识别并释放特异性蛋白。其苯环可在多酚氧化酶等酶的作用下发生断裂，然后碳原子被同化或分解为2种形态：一部分碳原子转化为有机酸，进而合成氨基酸；另一部分碳原子彻底氧化成CO2排出体外。目前关于苯系物的研究主要还集中在植物种类的筛选及清除效果方面，至于代谢机理还需进一步研究。
参考文献
[1]白雁斌,刘兴荣.吊兰净化室内甲醛污染的研究[J].海峡预防医学杂志,2003,9(3):26-27.
[2]唐立红,王志玲,张帆.常用室内观赏植物吸收甲醛能力的研究[J].北方园艺,2014(7):62-64.
论文作者:陈汉
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年3月上
论文发表时间:2018/9/11
标签：甲醛论文; 植物论文; 叶片论文; 吊兰论文; 浓度论文; 污染物论文; 室内论文; 《新材料.新装饰》2018年3月上论文;