甲醛污染脅迫下室內植物POD活性變化分析

魯敏，張凌方，閆紅梅，盧佳歡

（1.山東建筑大學 學報編輯部，山東 濟南250101；2.山東建筑大學 藝術學院，山東 濟南250101）

甲醛污染脅迫下室內植物POD活性變化分析

魯敏1，2，張凌方2，閆紅梅2，盧佳歡2

（1.山東建筑大學 學報編輯部，山東 濟南250101；2.山東建筑大學 藝術學院，山東 濟南250101）

甲醛是室內化學污染的主要污染物，對人類的生命健康與安全產生著嚴重的威脅，尋找合理、安全的室內甲醛污染治理方法已經(jīng)成為公眾高度關注的問題。室內甲醛污染的植物生態(tài)修復憑借綠色、經(jīng)濟、可持續(xù)的優(yōu)點逐漸成為室內甲醛污染治理的熱點與前沿，而選擇具有高甲醛污染抗性的植物是有效治理室內甲醛污染的重要前提，植物體內POD活性是判斷植物對甲醛污染脅迫抗性能力強弱的重要依據(jù)。研究采用密閉熏氣法對8種常見室內耐陰觀葉植物進行了3種不同濃度梯度的甲醛污染脅迫實驗，針對植物種類和甲醛脅迫濃度2種變量，對植物體內POD活性變化進行了研究，結果表明：植物種類和甲醛污染濃度及其二者的協(xié)同作用均對植物POD活性有顯著影響，其中綠蘿對甲醛污染脅迫抗性最強，紅掌最弱。綜合評定8種室內耐陰觀葉植物的對甲醛污染脅迫抗性能力，綠蘿、白鶴芋為抗性較強的植物，長壽花、金邊吊蘭、全綠吊蘭次之，紅掌和幸福樹抗性能力最弱。

甲醛污染；耐陰觀葉植物；POD；抗性能力

Abstract：Formaldehyde is the main pollutant of indoor chemical pollution，which is severely threatening the human-being's daily life.To find a reasonable and safetymethod to control the indoor formaldehyde pollution has become an urgent issue.To control the indoor formaldehyde pollution by plants for its environment-friendly，sustainability and economy has gradually become more and more popular in indoor formaldehyde pollution control.The choice of the plants resisting the indoor formaldehyde pollution stress is an important prerequisite to control the indoor formaldehyde pollution effectively.The activity of peroxidase in plants is an importantbasis of judging the resistance ability of plants to formaldehyde pollution stress.The study made 8 kinds of shade tolerant foliage-plants live under formaldehyde stress.The effect of plant species and formaldehydewere judged by the change of POD in plants.The results show that both of the formaldehyde and the plant species and the collaboration of them have an significant effect on plant POD activity.The resistance capability of eight species to formaldehyde pollution is listed as follows，the resistance capability of Scindapsus aureum and Kalanchoe blossfeldiana is the best，Spathiphyllum floribundum，Chlorophytum capense var.Marginatum，Chlorophytum comosum and Sansevieria trifasciata var.Laurentii comes second，with Radermachera sinica and Anthurium andraeanum least.

Key words：formaldehyde pollution；shade tolerant foliage-plant；peroxidase；resistance ability

0 引言

隨著生產生活水平的不斷提高，當代人開始越來越廣泛地關注于室內環(huán)境，層出不窮的新材料和新設備在滿足人們的審美需要的同時，也由于其自身所攜帶大量的化學制劑而影響著人類的健康。在20世紀70年代后期，隨著人們對室內污染的關注逐漸提高，一些國外學者提出了“病態(tài)建筑綜合征SBS（Sick Building Syndrome）”的概念，而室內空氣中大量的化學污染物是病態(tài)建筑綜合癥的主要引發(fā)因子［1-2］。經(jīng)調查研究發(fā)現(xiàn)，當今社會室內化學污染的形式已經(jīng)十分嚴峻，室內化學污染物不僅種類多、濃度超標嚴重，而且已經(jīng)極大程度地影響了當代人的健康，近68%的疾病的產生，不同程度地受到室內化學污染的影響；每年有近萬人死于室內化學污染導致的疾病［3］；每天在人類身邊時刻影響人類健康的室內化學污染物有近千種。全世界將近一半的人口處于嚴重室內化學污染的脅迫下，室內化學污染業(yè)已位列影響公眾健康的五大環(huán)境因素之一。在煤煙型污染和光化學污染之后，室內化學污染已經(jīng)成為人類社會的第三污染時期，并嚴重威脅著當代人的生活［4］。

當今室內裝飾裝修及建材中大量含有甲醛并已造成嚴重危害，國家先后出臺了《室內環(huán)境國家標準》、《室內空氣質量標準》來規(guī)定室內甲醛含量濃度的上限，如何檢測、控制室內的甲醛污染日益成為人類社會高度關注并亟待解決的重要問題［5-6］。用植物來吸收、凈化室內化學污染是一種綠色、經(jīng)濟、可持續(xù)且不會造成二次污染的修復凈化手段，已成為室內甲醛污染治理的熱點與前沿，逐漸被人們認可并成為對室內化學污染進行凈化與修復的重要手段［7-9］。

對室內甲醛污染進行有效地修復與凈化的過程中，植物對甲醛污染的抗性能力對凈化、修復的效果具有重要影響［10-12］。過氧化物酶（POD）是一種氧化還原酶，其在植物體內的活性的變化可以作為植物自身代謝水平高低的指標。植物在逆境脅迫下，POD活性通常趨于一種先升高再降低的變化模式：當植物體的自身調節(jié)能夠抵抗外界脅迫時，植物體內POD的活性提高來增強代謝水平，進而增強植物體對外界脅迫的抵抗力；但當外界脅迫超出植物體的可耐受范圍時，植物體受害嚴重，POD活性低于正常水平［13-16］。植物體內POD活性的變化是研究植物對甲醛污染抗性能力強弱的重要依據(jù)［15-16］。研究選取了8種常見室內觀葉植物，通過研究不同甲醛濃度梯度下不同室內觀葉植物體內POD活性的變化來綜合測評其抵抗室內甲醛污染的能力，為室內化學污染的植物生態(tài)修復技術的發(fā)展提供科學的依據(jù)和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗在山東建筑大學省級環(huán)境實驗中心進行。選用8種常見室內耐陰觀葉植物為實驗材料，見表1。供試植物在培養(yǎng)基質的用量、種類及花盆材料、規(guī)格等方面相同，且同種供試植物規(guī)格一致，所有供試植物生長良好。實驗施加甲醛污染脅迫過程中，用塑料薄膜將盆土、花盆與上部植株隔離，從而避免植物根系和培養(yǎng)基質對實驗結果產生影響；每次實驗前將供試植物的葉片清洗、晾曬干凈。

表1 實驗植物種類

1.2 實驗設計與指標測定方法

（1）實驗方法設計

實驗以Wolverton設計的封閉艙裝置為主要參照［17］，設計了3組熏氣箱來完成密封熏氣實驗。熏氣箱為立方體玻璃箱，長、寬、高均為80 cm，玻璃厚度為8 mm，頂蓋可拆取。為確保實驗準確性，在實驗進行前將供試植物放入封閉艙裝置一周左右來適應實驗環(huán)境。實驗過程中，先將供試植物和相應量的試劑放入熏氣箱內，然后快速用海綿膠帶將熏氣箱頂蓋密封在箱體上，確保不留縫隙后再在箱體與膠帶間涂上適量凡士林以防氣體泄出。箱內須事先安置好小風扇（220 V、80 W）來加速試劑揮發(fā)從而迅速形成甲醛污染脅迫環(huán)境；箱內設有干濕溫度計來密切監(jiān)測熏氣箱內濕度與溫度的變化，控制箱內溫度保持在25℃，相對濕度60%。

實驗共設置3組甲醛濃度梯度，分別為國家標準的10、20及30倍，即1.00、2.00和3.00 mg·m-3，實驗過程中將8種實驗植物每3個一組進行隨機分組，并依次進行實驗。每次實驗熏氣時間為24 h，熏氣結束后對植株上位置相對一致且生長狀態(tài)良好、未表現(xiàn)明顯受害特征的葉片取樣3份，用蒸餾水洗凈晾干后測定植物在甲醛污染脅迫下的POD活性。

（2）指標測定方法

POD活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法［18］，使用pH為6.0的磷酸鹽溶液作為緩沖液。

1.3 統(tǒng)計分析方法

實驗過程中講植物種類和甲醛脅迫濃度的不同作為植物生理生化指標變化的兩個影響因子，得到并記錄實驗數(shù)據(jù)后，利用Excel和SPSS通過方差分析法、多重比較分析法（LSD）以及隸屬函數(shù)值綜合評定法對實驗數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)植物體內POD活性的變化來判斷不同甲醛濃度下不同植物的抗甲醛污染脅迫能力。

2 結果與分析

在經(jīng)過不同濃度的甲醛脅迫24 h后，8種室內耐陰觀葉植物體內POD活性的變化，見表2。

表2 不同濃度甲醛脅迫下8種實驗植物POD活性變化

由表2中數(shù)據(jù)得出：在經(jīng)過24 h的不同濃度的甲醛污染脅迫后，8種室內耐陰觀葉植物體內的POD活性均呈現(xiàn)增大的趨勢。植物種類和甲醛脅迫濃度是實驗設置的兩個影響因子，根據(jù)雙因子方差分析方法用SPSS分析植物體內的POD活性變化率，見表3。

表3 不同濃度甲醛脅迫下實驗植物POD活性變化率方差分析結果

表3中的數(shù)據(jù)表明：8種耐陰觀葉植物的POD活性變化同時受到植物種類和甲醛濃度以及兩者的交互作用產生的影響，其中，甲醛濃度 F值為96.445，大于植物種類 F值的 57.900，表明相對于植物種類，甲醛濃度對8種耐陰觀葉植物的POD活性變化的影響更大。

2.1 甲醛1 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化結果與分析

在濃度為1 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，植物體內POD活性的變化以植物種類為單一變量進行方差分析，見表4。

表4 甲醛1 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化分析結果

表4中數(shù)據(jù)表明：在濃度為1 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，植物種類的變化對實驗選用的8種耐陰觀葉植物體內的POD活性變化有著重大的影響。對植物體內的POD活性變化率進行SPSS的多重比較分析方法，見表5。

表5 甲醛1 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化率多重比較結果

表5中數(shù)據(jù)表明：在濃度為1 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，實驗植物金邊虎尾蘭（A8）、白鶴芋（A4）、長壽花（A7）、金邊吊蘭（A6）、綠蘿（A3）、全綠吊蘭（A5）與幸福樹（A1）和紅掌（A2）體內的POD活性變化呈現(xiàn)出明顯的差異。8種耐陰觀葉植物在甲醛脅迫下都發(fā)生了相應的生理生化變化：POD活性增加，代謝水平提高。8種耐陰觀葉植物植物中，綠蘿（A3）是POD活性變化率最小的，變化率僅有4.69%，表現(xiàn)出對甲醛污染脅迫的最強抗性；長壽花（A7）和白鶴芋（A4）也表現(xiàn)出較強的對甲醛污染脅迫的抗性，POD活性變化率為10.67%和12.83%；抗性弱的是紅掌（A2），POD活性變化率為143.39%；其次是幸福樹（A1），POD活性變化率為 139.38%。實驗結果表明：在濃度為1 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，紅掌（A2）對甲醛脅迫抗性最差。

在濃度為1 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，對8種室內耐陰觀葉植物進行抗甲醛脅迫能力綜合評定，綠蘿（A3）、長壽花（A7）最強，白鶴芋（A4）、全綠吊蘭（A5）、金邊吊蘭（A6）和金邊虎尾蘭（A8）次之，抗性最弱的為幸福樹（A1）和紅掌（A2）。

2.2 甲醛2 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化結果與分析

在濃度為2 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，植物體內POD活性的變化以植物種類為單一變量進行方差分析的分析結果，見表6。

表6 甲醛2 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化分析結果

表6中數(shù)據(jù)表明：在濃度為2 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，植物種類的變化對實驗選用的8種耐陰觀葉植物體內的POD活性變化有著重大的影響。對植物體內的POD活性變化率進行SPSS的多重比較分析方法，見表7。

表7 甲醛2 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化率多重比較結果

表7中數(shù)據(jù)可得出結論，2 mg·m-3的甲醛污染脅迫對金邊虎尾蘭（A8）和長壽花（A7）、金邊吊蘭（A6）、綠蘿（A3）的POD活性有著極其顯著的影響，與濃度為1 mg·m-3的甲醛脅迫下的POD活性變化相比，植物體內的POD含量都呈現(xiàn)出更為顯著的變化趨勢。實驗數(shù)據(jù)表明：2 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，8種實驗植物的POD活性都有所升高，其中，活性變化率最低的是綠蘿（A3），POD變化率為21.87%，其次是長壽花（A7），POD變化率為25.02%，表 明 綠蘿 （A3）和 長 壽 花 （A7）在2 mg·m-3的甲醛污染脅迫下依然保持著較強的抗性。幸福樹（A1）的 POD變化率最大，達到245.42%；其 次為 紅 掌 （A2），POD 變 化 率 為208.18%。表明紅掌（A2）和幸福樹（A1）受甲醛污染脅迫最嚴重，抗性最差。

在濃度為2 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，對8種室內耐陰觀葉植物進行抗甲醛脅迫能力綜合評定，獲得植物對甲醛的抗性能力為綠蘿（A3）、長壽花（A7）最強，白鶴芋（A4）、全綠吊蘭（A5）、金邊吊蘭（A6）和金邊虎尾蘭（A8）次之，紅掌（A2）和幸福樹（A1）表現(xiàn)為抗甲醛脅迫能力最弱。

2.3 甲醛3 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化結果與分析

在濃度為3 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，植物體內POD活性的變化以植物種類為單一變量進行方差分析的分析結果，見表8。

表8 甲醛3 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化分析結果

表8中數(shù)據(jù)表明：在濃度為3 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，植物種類的變化對實驗選用的8種耐陰觀葉植物體內的POD活性變化有著重大的影響。對植物體內的POD活性變化率進行SPSS的多重比較分析方法，見表9。

表9 甲醛3 mg·m-3濃度脅迫下室內耐陰觀葉植物POD活性變化率多重比較結果

依表9數(shù)據(jù)可得出結論，在濃度為3 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，綠蘿（A3）和白鶴芋（A4）的POD活性變化率相對較小，金邊虎尾蘭（A8）與長壽花（A7）、全綠吊蘭（A5）、綠蘿（A3）之間的POD活性變化率的差異顯著。8種實驗植物都在3mg·m-3的甲醛污染脅迫下表現(xiàn)出POD活性增大、代謝增強。其中活性變化率最低，即抗性最強的植物為綠蘿（A3），變化率顯示為14.04%；其次為白鶴芋（A4），POD變化率為48.46%，兩者均為3 mg·m-3濃度梯度下強甲醛抗性植物。POD活性變化最大的是幸福樹（A1），變化率達到348.85%，對甲醛的抗性最弱，紅掌（A2）次之。

在濃度為3 mg·m-3的甲醛污染脅迫下，對8種室內耐陰觀葉植物進行抗甲醛脅迫能力綜合評定，獲得植物對甲醛的抗性能力為綠蘿（A3）、白鶴芋（A4）最強，長壽花（A7）、全綠吊蘭（A5）、金邊吊蘭（A6）和金邊虎尾蘭（A8）次之，抗性最弱的是紅掌（A2）和幸福樹（A1）。

上述實驗結果表明：在3種不同濃度梯度的甲醛污染脅迫下，根據(jù)8種耐陰觀葉植物的POD活性變化率分析得出，對甲醛污染脅迫抗性能力最強的是綠蘿和長壽花，其次是白鶴芋、金邊吊蘭和全綠吊蘭，抗性最差的是幸福樹和紅掌。

3 結論

通過系列實驗與研究可以得出結論：

（1）植物種類、甲醛脅迫濃度及植物種類與甲醛脅迫濃度的協(xié)同作用均對8種實驗用室內耐陰觀葉植物的POD活性產生顯著影響，且甲醛脅迫濃度的變化對植物POD活性的影響更大。

（2）不同的甲醛脅迫濃度下，8種室內耐陰觀葉植物的POD活性都呈現(xiàn)不同程度的升高。在3種不同甲醛濃度梯度下，綠蘿（A3）的POD活性變化率最低，抗性最強；在1 mg·m-3濃度的甲醛脅迫下，紅掌（A2）的POD活性變化率最大，抗性能力最弱；在 2、3 mg·m-3濃度的甲醛脅迫下，幸福樹（A1）的POD活性變化率最大，抗性能力最弱。

（3）綜合考慮在1、2和3 mg·m-3濃度的甲醛脅迫下，8種室內耐陰觀葉植物POD活性的變化情況，可以得出：8種室內耐陰觀葉植物中，對甲醛污染脅迫的抗性最強的是綠蘿（A3），白鶴芋（A4）抗性次之，抗性最弱為幸福樹（A1）。

［1］ 張寅平.中國室內環(huán)境與健康研究進展報告［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］ 劉雅棋，李振海.城市住宅室內化學污染情況調查與分析［J］.建筑節(jié)能，2013，41（1）：33-37.

［3］ 馬亞夢.裝修居室甲醛污染狀況及功能植物的甲醛去除能力研究［D］.長沙：中南大學，2012.

［4］ 魯敏，裴翡翡，劉順騰.室內甲醛污染的植物生態(tài)修復技術研究進展［J］.山東建筑大學學報，2011，26（6）：592-597，615.

［5］ 劉棟，史寶勝，魏文欣.甲醛氣體脅迫對3種觀賞植物的形態(tài)及部分生理指標的影響［J］.河北農業(yè)大學學報，2011，34（2）：66-70.

［6］ 何勤勤，周俊輝.盆栽植物對室內甲醛空氣污染的凈化研究進展［J］.江西農業(yè)學報，2014，26（2）：44-48.

［7］ 肖健，吳思政，聶東伶，等.甲醛脅迫對3種室內觀賞植物的生理生化影響［J］.湖南林業(yè)科技，2012，39（2）：45-48.

［8］ 梁琪惠，吳永勝，劉剛，等.Cr、As、Pb、Cd復合污染對茶樹葉片酶活性和細胞膜透性的影響［J］.南方農業(yè)，2012，6（4）：1-6.

［9］ 蔡寶珍，金荷仙，熊偉.室內植物對甲醛凈化性能的研究進展［J］.中國農學通報，2011，27（6）：30-34.

［10］陳佳瀛，邵勤龍，張佳慧，等.吊蘭和常春藤對室內甲醛污染降解能力的研究［J］.安徽農業(yè)科學，2013，41（15）：6829-6831.

［11］安雪，李霞，潘會堂，等.16種室內觀賞植物對甲醛凈化效果及生理生化變化［J］.生態(tài)環(huán)境學報，2010，19（2）：379-384.

［12］倪菲菲，謝平凡，李金煒，等.綠色植物對室內空氣污染的凈化作用［J］.中國農學通報，2017，33（4）：91-97.

［13］王偉玲，王展，王晶英.植物過氧化物酶活性測定方法優(yōu)化［J］.實驗室研究與探索，2010，29（4）：21-23.

［14］段鵬.室內裝修苯污染對機體的遺傳損傷效應及機制探討［D］.南寧：廣西醫(yī)科大學，2010.

［15］周茜茜，陳成廣，陳碧，等.3種室內觀賞植物對苯污染凈化能力的研究［J］.廣東農業(yè)科學，2013，40（16）：143-146.

［16］張淑娟，黃耀棠.利用植物凈化室內甲醛污染的研究進展［J］.生態(tài)環(huán)境學報，2010，19（12）：3006-3013.

［17］ Wolverton B.C.，Wolverton J.D..Plantsand soilmicroorganisms：removal of formaldehyde，xylene，and ammonia from the indoor environment［J］.Journal of the Mississippi Academy of Sciences，1993，38（2）：11-15.

［18］孟國忠，季孔庶.室內空氣污染的植物凈化研究概述［J］.林業(yè)科技開發(fā)，2013，27（4）：1-6.

（學科責編：康文鳳）

Analysis of changes of POD activity of indoor plants under the stress of formaldehyde pollution

Lu Min1，2，Zhang Lingfang2，Yan Hongmei2，et al.
（1.Editorial Department of Journal of Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.School of Art，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

X171.4 X173

A

1673-7644（2017）04-0311-06

2017-07-01

國家自然科學基金項目（20337010）；住房和城鄉(xiāng)建設部科技計劃項目（2012-K6-5）；山東住房和城鄉(xiāng)建設廳科技計劃項目（2011YK046）

魯敏（1963-），女（滿族），教授，博士，主要從事室內外污染氣體的植物生態(tài)修復技術、風景園林生態(tài)規(guī)劃與設計、生態(tài)園林、生態(tài)城市等方面的研究.E-mail：lumin＠sdjzu.edu.cn