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五种室内植物对香烟烟雾PM2.5的净化效果

更新时间:2009-03-28

空气中的PM2.5对人体健康有严重的影响[1-2]。通过植物净化PM2.5是降低空气中PM2.5的有效途径,但是不同植物效果不同[3-7]。香烟烟雾PM2.5是室内空气主要污染源之一,其有害物质种类达4500种,其中60多种具有致癌作用[8-9],直接影响人们的健康[10-11]。为减少室内香烟烟雾的污染,除了通风外,摆放室内观赏植物也是最有效的方法之一[12-13]。研究表明,有较多的室内植物对香烟烟雾PM2.5有一定的净化效果,如绒毛香茶菜、白背三七、柠檬天竺葵、斑叶秋海棠[14]。这些植物也对其它PM2.5有一定的净化效果[14-15]。目前对不同植物组合成的绿墙的净化效果也有研究[16-17],但对不同植物种类的净化效果还缺乏系统研究,对常见室内观赏植物研究较少。为了明确常见室内观赏植物对香烟烟雾 PM2.5的净化效果,我们研究了密闭环境下5种植物对香烟烟雾 PM2.5的净化效果,为室内香烟烟雾PM2.5的净化提供指导。

1 材料与方法

1.1 植物材料

选取豆瓣绿Peperomia tetraphylla、花叶冷水花Pilea cadierei、吉祥草Reineckia carnea、吊兰Chlorophytum comosum和常山Dichroa febrifuga等5种盆栽植物为试验材料,栽培基质为蛙石:泥炭土=1:3。试验前清洗植物叶片,待其自然干燥。盆栽植物统一用塑料袋包裹,只露出叶片供试验。

1.2 试验舱的制作

用玻璃制成的正方体试验舱为密闭空间,尺寸为600 mm×600 mm×600 mm。在试验舱一侧开直径100mm的圆洞作为活动的试验口,洞口用塑料薄膜封住。

1.3 PM2.5的测定

通过洞口在试验舱内将香烟燃烧的烟雾释放到试验舱内,以香烟燃烧60 s为总量,测定其浓度,然后分别将不同种类和数量的植物放入密封舱内,每2 h对舱内PM2.5以实时粉尘检测仪( CEL-712 Microdust Pro,美国) 进行测定,并记录数据;每次试验以早上8∶00到晚上18∶00为一周期,以试验舱中4株植物组的PM2.5为0时结束试验。以不放置植物的试验舱为对照,每处理重复3次。

1.4 叶面积的测定

植物叶面积测定采用叶面积扫描仪进行统计。

1.5 数据处理

在10 h内整株植物对PM2.5的净化量见表2。表2结果表明,花叶冷水花的净化量最大,吊兰的最小。PM2.5净化量的大小受单位叶面积净化量及单株叶面积的共同影响,因而在一定空间里净化PM2.5时可优先考虑花叶冷水花,不仅其单株净化量大,而且植株较高,能更好地利用空间。

2 结果与分析

2.1 不同植物对PM2.5的净化效果

放置1株豆瓣绿的试验舱在10 h内PM2.5浓度下降了27.70 mg·m-3,其净化量为11.13 mg·m-3,表明豆瓣绿对空气中PM2.5具有净化作用。随着植株数量的增加,植物对PM2.5的净化量增加,当植物为3株时,在10 h内其净化量达16.05 mg·m-3,但植物为4株时其值反而下降,只有10.37 mg·m-3。植物净化PM2.5的量与放置植株的数量不呈线性关系,其原因是每株植物叶的数量和叶面积不同,此外,植株叶片之间的重叠度和伸展角度也影响植物对PM2.5的净化效果。

当试验舱内放置1株花叶冷水花时,第0~2 hPM2.5的净化值较低,第2~4其值达到最大,在10 h内其净化量达27.84 mg·m-3,远大于豆瓣绿的净化量。其原因是花叶冷水花叶表面较粗糙,因而净化量较大。植株数量不同时,花叶冷水花对PM2.5的净化量有变化,但是净化量与植株数量不呈线性关系,3株时净化量最大,4株时净化量最小,变化趋势与豆瓣绿的相一致。随着植株数量的增加,植物叶片重叠度也增大,试验舱中植株数量达4株时,叶片重叠度较大是其净化效果降低的主要原因。

2 想吃药的话吃益生菌(金双歧或培菲康)和乳果糖,促进大便中的食物残渣充分发酵分解,从而能吸收保持一定的水分,软化大便。

不同植物对PM2.5的净化效果见表1和图1。

2.1.6 硼。2012年全市叶片硼平均含量为32.21 mg/kg(表1),说明烟台市果树硼的含量在适中范围。土壤湿度影响硼的有效性,干旱叶片硼含量低。土壤pH增加、使用石灰改良酸性土壤都能使硼的有效性减少。在缺乏时,土施和叶面喷施都是必须的。在没有土壤测试的情况下,当叶片硼<25.00 mg/kg时,建议土施硼2.25 kg/hm2。

这样一份出色的成绩单,不仅是华东理工大学信息学院复杂化工过程系统集成与优化方向研究团队在研究领域创造的佳绩,同时也是团队在推动石化行业向智能化转型方面的出色表现。

在不放置植物时,豆瓣绿、花叶冷水花、吉祥草、吊兰、常山的试验舱内PM2.5浓度均逐渐下降,在10 h内分别下降了16.57、 13.68、17.38、14.50、14.23 mg·m-3,不同试验舱变化趋势一致。

当试验舱内放置1株常山时,开始时PM2.5的净化值较低,第2~4 h其值达到最大,在10 h内其净化值达18.35 mg·m-3,低于花叶冷水花的净化值。增加植株数量时,其净化值有变化,但增加不明显,4株时净化值最大,3株时反而最低。其原因有等进一步研究,但是有效叶面积可能增加不多。

表1 5种室内植物对香烟PM2.5的净化效果Tab.1 Purification effect of five kinds of indoor plants on cigarette PM2.5 mg·m-3

  

植物种类PM2.5变化量0~2 h2~4 h4~6 h6~8 h8~10 h0~10 h0~10 hPM2.5净化量CK3.605.901.731.393.9516.571株4.757.218.294.013.4427.7011.13豆瓣绿2株11.389.404.852.921.3429.8913.323株11.7713.394.921.700.8432.6216.054株12.679.053.731.190.3026.9410.37CK4.204.902.200.551.8313.681株5.0014.0514.384.213.8841.5227.84花叶冷水花2株18.5511.887.851.580.8540.7027.023株21.9012.8512.191.170.3948.5034.824株13.1016.137.021.260.0937.6023.92CK6.703.703.202.001.7817.381株5.926.167.142.822.0324.076.69吉祥草2株5.557.515.022.671.8122.565.183株5.943.945.501.411.0517.840.464株9.924.533.980.800.0519.281.90CK3.202.903.241.733.4314.501株0.563.655.852.660.9413.65-0.85吊兰2株6.578.057.651.940.3724.5710.073株7.926.727.271.620.3023.829.324株24.8311.624.510.940.0041.9027.40CK2.502.704.082.812.1414.231株5.6711.808.015.401.7032.5818.35常山2株4.9017.926.573.390.8533.6319.403株8.437.953.312.200.8022.698.464株19.499.534.191.450.1434.8020.57

当试验舱内放置1株吊兰时,开始时PM2.5的净化值较低,第4~6 h其值达到最大,在10 h内其净化值高于对照。植物为4株时,其净化值达到最大,且第0~2 h其净化值最大。

当试验舱内放置1株吉祥草时,开始时PM2.5的净化值较低,第4~6 h其值达到最大,在10 h内其净化值达6.69 mg·m-3,低于豆瓣绿和花叶冷水花的净化值。增加植株数量时,其净化值反而下降,3株时最低,其原因是吉祥草是匍匐茎植物,高度较低,随着植株数量的增加,叶片重叠程度增加,导致有效叶面积下降;另外不同植株其叶面积不同,也是导致其净化值下降的原因。

2.2 不同植物单位叶面积及单株对PM2.5的净化量

不同植物单位叶面积对PM2.5的净化效果见表2。表2结果表明:不同植物单位叶面积对PM2.5的净化量差异较大,净化量最大的是花叶冷水花,最小的是吊兰,单位叶面积净化量从高到底的顺序是:花叶冷水花>常山>豆瓣绿>吉祥草>吊兰。植物对PM2.5的净化能力取决于以下几方面:一是植物叶表面的粗糙程度,越粗糙的净化PM2.5的能力越强;二是枝叶数量和重叠程度,叶片数量越多,其重叠度越小,单位叶面积净化能力越大;三是叶片伸展角度,叶片越平展,其净化和保持PM2.5的量越多;四是叶片表面湿度,叶表面含水较多或具粘液能增加叶片净化PM2.5的能力;五是风速,风速越大,其净化和保持PM2.5的量越少。5种植物中,花叶冷水花叶表面最粗糙,叶多汁,叶面较大且枝叶较开展,各叶片重叠度较少,所以其净化PM2.5的能力较强;吊兰叶向下垂,叶片集中在茎下部,向上伸展角度较小,叶表光滑,因而其净化PM2.5的能力较弱。

会议指出,开展代表建议办理工作专项评议是提高代表建议办理质量、增强监督工作实效的一种有效手段,是对相关部门为民办实事的一次集中检验。市政府及有关部门要注重解决实际问题,在巩固已解决问题的基础上,对一些重点建议中还没有解决的问题,要结合制定2019年全市工作计划尽量予以统筹考虑,抓紧时间办理,争取早日销号。要抓好代表建议规范化办理,按时召开建议交办会议和调度督办会议,掌握建议办理进度,及时提出办理要求,做到有部署、有检查。要加强与代表的沟通交流,改善代表建议办理方式,面对面征求代表意见,共同探讨建议办理的路径和方法,着力提高办理质量。

由图1可以看出,2010-2016年河南省旅游经济联系网络空间结构不均衡,总体呈现出中西部网络相对密集、东部网络相对稀疏的格局。其中2010-2013年网络结构变化较为显著,由不闭合结构发展为全闭合结构,旅游经济网络结构逐渐复杂化。此外近7年间,各城市间的旅游经济联系均有所增强,其中漯河、驻马店和信阳与其他城市的联系明显增强,由仅与郑州的单线联系发展为多城联系。在核心节点上,以郑州为单一核心的局面逐渐被打破,最终形成以郑州、洛阳、开封为核心的三足鼎立之势,河南省旅游经济联系网络正在向多核心、高密度发展。

 

图1 不同植物对PM2.5的净化效果Fig.1 The absorption effect of different plants to PM2.5

试验所得数据用Excel 2007等统计办公软件进行分析。

3 结论与讨论

 

表2 不同植物10 h内单位面积及单株对PM2.5的净化量Tab.2 The uptake volume of PM2.5 by different plant in 10 h

  

植物种类叶面积/(cm2·株-1)单位面积净化量/(mg·cm-2)单株植物净化量/(mg·株-1)豆瓣绿499.90.05929.494花叶冷水花454.07.2213 278.334吉祥草1 526.40.01624.422常山249.00.13834.362吊兰1 628.60.00914.657

(1)5种植物对香烟烟雾中的PM2.5均具有净化作用,不同植物的净化效果不同。由于测定是在试验舱中进行的,排除了外界的风、湿度及其它生物等的影响,同时,也排除了土壤的影响,但试验舱空间较小且相对密封,舱内因植物的蒸腾作用使得湿度增加,试验结果会与外界的有所不同。

事实上,我在科尔沁沙地转了五六个旗县,能够看到的大片的林带和农田林网,有一定面积,有一定规模,可以称为“林”的,其实,还都是杨树。尽管,有的是“疙瘩树”,有的是“小老树”,但它们是顽强的战士,以自己的身躯抵挡着风沙,任由风沙蹂躏,折磨,踢打,摧残。它们忠诚地履行了自己的使命,防风固沙,功不可没。

(2)不同植物,其单位叶面积对香烟烟雾PM2.5的净化效果不同,5种植物中以花叶冷水花的净化效果相对较强,吊兰的较弱,在10 h内其净化量顺序是:花叶冷水花>常山>豆瓣绿>吉祥草>吊兰。单位叶面积的花叶冷水花对PM2.5的净化率达7.221 mg·cm-2,而吊兰的只有0.009 mg·cm-2。在不同环境下,特别是自然环境下,单位叶面积单位时间内不同植物对香烟烟雾中PM2.5的净化效果还有待进一步研究。

(3)在10 h内单株花叶冷水花对PM2.5的净化量最大,吊兰的最小,因而在一定空间里净化PM2.5时优先考虑用花叶冷水花,能更好地利用空间。本试验中豆瓣绿对香烟烟雾PM2.5的净化量远高于其他作者的研究结果。如白背三七、绒毛香茶菜、斑叶秋海棠、柠檬天竺葵对香烟烟雾PM2.5-10在18 h内的净化量为0.4~1.0 μg·m-3[7],与本研究的结果相差很大,其原因是梁鸣的试验舱为0.64 m3,而本研究的试验舱只有0.216 m3;不同植物净化能力不同也是主要原因之一;试验舱内壁的不同也会影响植物对烟雾的净化效果,在湿度较大时玻璃内壁具有较强的吸附效果。

(4)短时间内香烟烟雾PM2.5对于5种植物的形态没有大的影响。大气颗粒物污染对植物的影响主要包括坏死和失绿,其影响程度受颗粒物浓度和持续时间影响[12]。观察结果显示,试验后植物都未出现坏死和失绿现象。其主要原因可能是PM2.5持续的时间较短,如果持续的时间延长,其结果还需进一步研究。虽然植物外表形态没有受影响,但是对其生理是否有影响,也有待于进一步的研究。

此外,叶面积相同的同种植物,叶片的重叠程度对PM2.5净化效果的影响也需进一步深入研究,以确定有效的叶面积和系数。本试验中,由于香烟烟雾PM2.5的浓度无法精确控制,而且在选择植物方面,5种植物的植株大小以及总叶片面积也无法控制,只能从植物株数和单位叶面积进行分析。无论是从横向对比还是纵向对比都说明植物有效叶面积越大其净化速率越大。植物叶片的形态特征对PM2.5的净化起着关键性的作用。植物叶片越粗糙、绒毛越多,其净化速率也越快。

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王奥,廖飞勇,杨柳青
《湖南林业科技》 2018年第02期
《湖南林业科技》2018年第02期文献

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