绿色植物对室内空气污染的净化作用（一）

近年来，环境污染问题日显突出，不仅人类生存的室外环境受到了严重污染，室内空气污染也已成为危害人类健康的“隐形杀手”。世界卫生组织将室内空气污染与高血压、胆固醇过高以及肥胖症等共同列为人类健康的十大威胁。室内环境污染最主要的物质有甲醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氨及氡等。据中国室内环境监测中心提供的数据，国内每年由室内空气污染引起的超额死亡数可达11.1万人，超额急诊数可达430 万人次。为此，控制室内空气污染迫在眉睫。目前，室内空气净化技术多种多样，主要有物理技（吸附，过滤等）、光催化、负离子、生物净化技术等。但由于室内空气污染物种类多样，高科技技术操作复杂，且成本较高，有着相当的局限性。而植物修复法作为生物净化技术的一种，成本低廉，操作方便，可选的植物品种繁多，被广泛应用于室内环境修复中。因此，绿色植物净化室内空气污染的研究逐渐深入，近年来取得了一些新的重要成果。笔者综述了绿色植物对室内空气污染物的净化效果、作用途径与转化机理、影响因素及植物的耐受生理与转录组学等方面的研究新进展，并展望了将来的研究重点与方向，以期为更好地利用植物净化室内空气提供依据。

1 绿色植物对室内空气污染物的净化效果

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(Aloe vera）、吊兰(Chlorophytumcomosum)、绿 (Epipremnum aureum)、金 钱 树(Zamioculcas zamiifolia)、洋常春(Hederahelix)、合果芋 (Syngonium podophyllum)、黄 金 葛 (Scindapsusaureus)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。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，24 h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。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(0.08 mg/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，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(Fagraea ceilanica)吸收甲醛的能力最强，而金钱树吸收甲醛的能较弱。但是研究却表明，金钱树对二甲苯的吸收效率很高，72 h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(Kalanchoblossfeldiana)等72 h能清除77%甲苯；而 吊 兰 (Chlorophytum comosum)、细 斑 粗 肋 (Aglaonemacommutatum)和大叶虎尾兰(Sansevieriahyacinthoides)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

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。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。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。用 14C 标记甲醛气体，由黄金葛和垂叶榕(Ficus benjamina)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(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。还证实，表达FALDH可增加拟南芥对外源甲醛的吸收。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。

实验表明，喷施甲醛可诱导拟南芥FDH的表达。在7.1 ppm(8.5 mg/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79 kD处存在依赖于谷胱甘肽的甲醛脱氢酶，在126 kD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，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。

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。

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