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具备释放负离子功能室内植物的种质资源研究
作者: 高科负氧离子研究所 | 2014-09-09 15:16:03 | 浏览量:

  

  吴仁烨 1,2,邓传远 3,王 彬 2,黄德冰 1,林 丽 3,黄建民 3,郑金贵 1

  (1福建农林大学农产品品质研究所,福州 350002;2福建农林大学作物科学学院,福州 350002; 3 福建农林大学园林学院,福州 350002)

  摘 要:通过对植物释放负离子的研究,筛选出可产生较高浓度负离子的室内植物,以保持和提高室内环境的负离子浓度,改善室内空气质量。在密封的玻璃室(80 cm ×80 cm ×80 cm)内对天南星科、百合科等 25 个科中的 36 种植物释放的负离子浓度进行测量,结果表明:桑科的琴叶榕(Ficus lyrata)产生的负离子浓度最大达 76 ion/cm3,景天科的玉树(Crassula portulacea)最低为 26 ion/cm3。以全天的均值来看,蓬莱松(Asparagus myrioeladus)和四季秋海棠(Begonia semperflorens)的负离子浓度为 43 ion/cm3最高,是对照试验的 2.4 倍。大部分植物在自然状态下产生的负离子浓度都表现出白天时段高于夜晚时段。植物在不同时段产生的负离子浓度值除个别植物变化幅度较大外,大部分植物在全天的浓度值都较为平稳。

  关键词:室内植物;负离子;种质资源;室内环境

  引言:近年来,室内环境空气质量(IAQ)越来越引起人们的重视,空气质量常以挥发性有机化合物(VOCs)含量、可吸入悬浮颗粒物(PM10)含量、硫氧化物含量、氮氧化物含量、CO 含量等为评价指标。经世界卫生组织确定,目前空气负离子(NAI)浓度被列为衡量空气质量的一个重要指标[1]。据统计,人们在室内的时间占总时间的 80%~90%,空气中可检出 300 多种污染 物,有约 68%的人体疾病与室内污染有关,80%的房屋 都有室内空气污染,其中八成属于中度和重度污染,污染物含量超过国家标准的 2~3 倍[2]。可见,室内环境的 好坏直接影响着人们的身体健康。

  作为评价空气质量重要指标的空气负离子,其浓度是空气质量好坏的关键,它有利于身心健康,具有预防、治疗疾病、改善心肌功能、促进新陈代谢、增强人体免疫力的功效。另外,空气负离子还有去除尘埃、消灭病菌、净化空气的作用,被誉为“空气维生素”“生长素”[3-4]。根据大地测量学和地理学国际联盟大气联合委员会采用的理论,空气负离子的分子式O2-(H2O)n,或 (OH)-(H2O)n,或 CO4-(H2O)n[5-7],自然界中空气负离子的产生有三大机理。一是大气分子受宇宙射线、放射性物质、雷电、风暴等因素的影响发生电离,产生空气负离子;二是水的喷筒电效应(Lenard effect)使水分子裂解,产生大量的负离子[8];三是森林的树冠、枝叶的尖端放电以及绿色植物的光合作用形成的光电效应也会促使空气电解,产生空气负离子[9]。在自然状态下,由于宇宙射线、放射性物质的作用,雷电的自激放电作用、勒纳德效应(Lenard effect)等,使空气通过“空气电离”与“离子复合”2 个过程,使中空气离子保持着动态平衡[10]。

  中国对空气负离子的研究始于 1978 年,经历了两个研究发展高潮[11]。目前,主要侧重在人为干扰环境和自然环境中空气负离子浓度水平、空气负离子在医疗保健中的作用及其机理、空气负离子资源的开发利用等[5,12-13]。而在植物产生负离子方面少有人研究,只有 Jun Wang[14]、Tikhonov[15]分别对植物进行光照度和高压电刺激,使植物产生的大量负离子的报道,而植物在常态下产生负离子的研究却未见报道。室内环境作为人们最重要的活动环境,其空气质量的优劣直接影响着人们的健康。空气负离子对于生命必不可少,对人体健康十分有益。本研究旨在通过对植物释放负离子的研究,筛选出具备释放负离子浓度较高的室内植物,探索保持和提高室内环境空气负离子浓度的有效途径,从而改善空气质量。

  1 材料与方法

  1.1 试验时间、地点

  研究试验于 2009 年 12 月至 2010 年 11 月在室内环境 中进行。

  1.2 试验材料

  选取天南星科 、百合科等 25 个科中的白鹤芋 (Spathiphyllum kochii) 、绿 巨 人 (Spathiphyllumfloribundum)等 36 种植物,检测其在自然状态下释放负离子的情况。所测试植物均选购于福建漳州百花村花卉交易市场。

  1.3 试验方法

  1.3.1 试验设计 采用厚度为 4 mm 的有机玻璃制成的规格为 80 cm×80 cm×80 cm 的密封玻璃室,在玻璃室 的其中一个侧面截取 104 mm×104 mm的小窗口,该窗 口与DLY-4G-232 型空气离子测量仪的测量进风口相 吻合,未测量时用玻璃挡板封闭窗口。

  具备产生负离子功能的室内植物种质资源筛选试验均在同一环境下,试验设置 3 个重复,1 个对照,对照 的玻璃室不放置植物。为了保证每次测量时进入空气离子测量仪的空气离子具有可比性,盆栽植物的中心均与玻璃室的中心重叠,保持空气离子测量仪进气口的中心与植物冠状中心处同一水平。空气离子测量仪每秒读取一个数据,每次待测量仪的数据稳定后,连续读取的有效时间为 150 s,即 150 个有效数据并同时记 录电脑,取 150 个数据平均值作为该时段该株植物释放的负离子浓度,3 组重复的平均值作为该种植物该时段释放的负离子浓度值。

  1.3.2 主要仪器 采用由中国生物物理学会空气离子专业组监制,福建省漳州市东南电子技术研究所研制的DLY-4G-232 型大气离子测量仪测量空气离子浓度。该空气离子测量仪可进行正、负离子的测量,其测量范围为(1~1.999)×109 ion/cm3,可连接电脑读取数据。额 定工作环境,温度 0.0~40.0℃,湿度≤90%(湿度>90% 时可作短时间测量)。具有测量准确、灵敏度高、抗潮能力强、使用方便的特点。

  1.3.3 统计分析 对原始数据进行标准化处理,以消除量纲的影响,用DPS软件对数据进行比较分析。

  2 结果与分析

  2.1 对照组负离子浓度的日变化

  试验期间每个月随机选取晴朗天气 5 天,历时 1 年 共选取 60 天,测量对照组各时段的负离子浓度,可以看出,白天时段(7:00—19:00)的负 离子浓度普遍高于夜晚时段,且其浓度的变化较为稳定,其中以 7:00—9:00 时段的负离子浓度偏低。夜晚时段以0:00—1:00 的负离子浓度值最低为 10 ion/cm3。

  2.2 室内植物释放负离子浓度的日变化

  选取天南星科、百合科等 25 个科中的 36 种植物。在密封玻璃室中测量其全天产生负离子浓度的变化。

  试验中,每种植物产生的负离子浓度值每个小时1 次(150 个有效数据),取 3 个重复的平均值作为该种植物某时段释放的负离子浓度值。从植物释放负离子浓度的最大值来分析,以琴叶榕(Ficus lyrata)、清香 木(Pistacia weinmannifolia)、蓬 莱 松(Asparagusmyrioeladus)的值最大,都在 65 ion/cm3,其中以景天科的玉树(Crassula portulacea)最低,为 26 ion/cm3。以全天的均值来看,蓬莱松(Asparagus myrioeladus)和四季秋海棠(Begonia semperflorens)并列第 1,负离子浓度是对照的 2.4 倍。

  以 2 个具代表性的天南星科和百合科的 10 种植物 来分析,用图示的方法更直观显示植物全天产生负离子浓度的变化趋势。

  3 结论

  在密封的玻璃室内对植物释放负离子的浓度进行测量,25 个科中的 36 种植物中,桑科的琴叶榕(Ficuslyrata)释放的负离子浓度最大达 76 ion/cm3,景天科的玉树(Crassula portulacea)最低,为 26 ion/cm3。以全天的均值来看,蓬莱松(Asparagus myrioeladus)和四季秋海棠(Begonia semperflorens)并列第 1,负离子浓度为43 ion/cm3,是对照组的 2.4 倍。大部分植物在自然状 态下释放的负离子浓度都表现出白天时段高于夜晚时段,再次说明了光照在一定程度上对植物释放负离子具有重要影响。植物在不同时段产生的负离子浓度值除个别植物变化幅度较大外,大部分植物在全天的浓度值都较为平稳。

  负离子产生本身是个复杂的生理过程。负离子浓度的变化并非由某个单一因素作用所致,而是受到光照、温度、湿度、空气颗粒等诸多因子的共同作用而产生。这些影响因子中,以光照的影响最为显著,植物释放负离子浓度以白天时段均高于夜晚时段。

  4 讨论

  许多研究表明,空气负离子像食物中的维生素一样,缺少它就会影响机体的正常生理活动,甚至引起疾病。目前机械类空气负离子发生器已渐盛行,而人们更喜好植物所释放的负离子,即植物源负离子。在自然状态下植物能够释放负离子,已有研究报道,但释放负离子的能力却很弱。正常通风的室内环境中,空气本身所产生的负离子浓度值就高于一般室内植物在自然状态下的释放量,因此,在敞开的室内环境中,植物所释放负离子的浓度就难于测量。本研究在密封的玻璃室内进行试验,摒除外界的干扰因素,可较为准确的测量植物在常态下释放负离子的浓度。解决了前人知道植物能释放负离子而无法知道具体释放量的问题。

  通过对植物释放负离子浓度的研究,表明大部分植物释放的负离子浓度在白天时段均高于夜晚时段,这与Jun Wang[14]的研究结果相一致。植物在常态下释放负离子的浓度很低,在所测 25 个科的 36 种植物中,释 放 负 离 子 浓 度 最 高 的 琴 叶 榕(Ficus lyrata)仅为76 ion/cm3,远难于满足每天有 60%~90%的时间生活在室内的大部分人群的身体健康。而通过改变外界条件如光照、逆境胁迫如电刺激可使植物产生大量的负离子,对于改善室内小气候环境具有重要的现实意义,这一问题的深入研究有可能产生一类植物负离子发生器,在室内营造森林的大气,有效地提高室内空气质量。

  本研究通过检测植物在常态下释放负离子的浓度,筛选出具备释放负离子浓度较高的室内植物,为今后进一步发掘室内植物释放负离子的潜力研究奠定基础,对今后开发出高效率、低能耗和绿色环保的“植物源负离子发生器”具有重要的现实意义。

  参考文献

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  [2] 段炳奇.空气离子及其与气象因子的相关研究[D].上海:上海师范

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