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1、1红豆杉对甲醛去除效果及其耐受机理初探前言红豆杉，属浅根植物，其主根不明显、侧根发达，是世界上公认的濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物，是经过了第四纪冰川遗留下来的古老树种，在地球上已有 250 万年的历史。在全世界共有十一种，目前我国共有四个种和一个变种，即云南红豆杉、西藏红豆杉、中国红红豆杉和南方红豆杉（变种） 。 据林业专家介绍，野生天然南方红豆杉具有极高的开发利用价值。从红豆杉树皮和枝叶中提取的紫杉醇，是国际上公认的防癌抗癌的药剂。红豆杉除了具有药用价值外，在园林绿化中的应用前景非常广阔，尤其是在室内盆景方面。 蒲恩利、蒲格霞在 盆景养护与室内环境 改善研究中，对红豆杉净化室内空气做了初步的研
2、究。其中致癌物质甲醛转化成像糖或氨基酸那样的天然物质只是简单的带过。红豆杉对甲醛的去除及耐受机理尚未进行研究。关键词：红豆杉、甲醛室内环境污染、耐受机理、净化作用当今，人类正面临“煤烟污染” 、 “光化学烟雾污染”之后，以“ 室内空气”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现，在室内空气中存在 500 多种挥发性有机物，其中致癌物质就有 20 多种，致病病毒 200 多种。危害较大的主要有：氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”, 也成为全世界各国共同关注的问题。 从目前检测分析，室内空气污染物的主要来源有以下几个方面：建筑及室内
3、装饰材料、室外污染物、燃烧产物和人本身活动。其中室内装饰材料及家具的污染是目前造成室内空气污染的主要方面。根据民用建筑工程室内环境污染控制规范 （GB503252001）以及室内空气质量标准 （GB/T18883 2002）可以知道室内空气污染物的来源及危害。GB50325-2001 GB18883-2002限量 mg/m3污染物室内污染来源 对人体危害 类 类检测国标限量mg/m3 检测国标甲醛CH2O各种人造板、粘合剂、油漆、家具制品、地毯、墙纸等0.5mg/m3刺眼、流泪0.6mg/m3喉痛、呼吸道疾病等长期可导致癌变。0.080.12 18204.26/2000 0.10 18204.
4、26/2000氨NH3墙体中缓慢释放、添加剂、增白剂、烫发剂等吸入后喉痛、咳嗽、头晕及肺水肿、呼吸道综合症0.2 0.518204.25/2000 0.2018204.25/2000苯 烟雾、溶 肝、脑、髓 0. 0.09 11737/89 0.11 18883/2002C6H6剂、油漆、染色剂、粘合剂、漆溶剂、地毯等等血小板、中枢神经有抑制作用，头痛、昏迷及心律不齐等092总挥发性有机物TVOC建筑材料、漆溶剂、油漆、涂料、粘合剂、化妆品等眼睛、喉部、呼吸不适，头痛、精神不易集中等0.5 0.650325/2001 0.6018883/2002氡Rn建材、装饰材料、土壤中等致肺癌、白血病20
5、0Bq/m3400Bq/m3氡检测仪202750325/2001400 Bq/m3 16146/16甲醛作为室内主要污染气体之一严重威胁着人类健康，尤其是居室装修导致的甲醛超标问题 已经引起人们的高度关注。近年来，国内外研究表明许多观赏植物对室内甲醛有 明显的去除作用。植物作为天然空气净化器已被用来改善环境并监测环境中的有害物质。根据相关部门的调查 ,我国 70 %以上的家庭装修污染超标。如何降低装修的危害呢 ? 长期从事红豆杉研究的俞禄生教授发现 ,红豆杉目前是植物界最有力的室内污染“克星” 。红豆杉能吞噬室内 90 %的苯、86 %的甲醛和过氧化氮以及尼古丁等有害气体。此外 ,它还能将致癌
6、物质甲醛转化成像糖或氨基酸那样的天然物质。据国家环境监测中心最新监测的数据表明:红豆杉对室内空气中的二氧化硫的净化效率为 31.18 %,二氧化氮的净化效率 4910 %,一氧化碳、可吸入颗粒物、总挥发性有机物的净化效率分别为 2212 %、3919 %、6511 %,能有效地消除办公人群出现的头痛、恶心、气喘气促、鼻咽部不适、情绪不良等“办公楼综合症” 。研究表明 ,当室内每平方米达到 400 个叶片时 ,红豆杉就可有效缓解乳腺炎及乳腺增生引起的疼痛;分泌释放的各种生物碱散发到空气中 ,能起到消毒、杀菌、预防感冒及老年心血管疾病的作用;长期与电脑为伍的人员 ,室内放置一定树龄的红豆杉 ,可在
7、一定程度上有效地消除电脑辐射带来的危害。章新锋在南方红豆杉的园林应用现状与前景分析一文中介绍了红豆杉的园林价值，红豆杉本身能吸收空气中的有毒气体，对空气的净化作用特别明显，而普通植物除了吸收二氧化碳释放氧气外，不能够吸收空气中的有毒气体。研究表明，红豆杉不仅对二氧化碳、二氧化硫、苯等室内有害气体有净化降解作用，而且对香烟中的尼古丁也非常“敏感”，净化率高达%以上。国家环境3分析测试中心的检测报告显示，红豆杉对甲醛的去除效率比普通植物提高了 12%。江苏省环境监测中心报告显示：红豆杉对室内空气中二氧化硫的净化效率为31.8%，二氧化氮的净化效率为 49.0%，一氧化碳、可吸入颗粒物、总挥发性有机
8、物的净化率分别为 22.2%、39.9%、65.1%。这些数据显示，红豆杉在吸收有毒气体、净化空气的功能上，远大于普通的园林绿化树种。红豆杉四季常绿，除了作为绿化观赏树种，也是一种良好的盆景制作树种。以南方红豆杉为例，南方红豆杉生长旺盛，耐修剪，可任意造型，通过人工可以将其修剪成伞型、塔型、圆型等多种形状的盆景，放于室内，其优美的景观效果，不但具有浓厚的生活气息和文化底蕴，而且能全天 24 小时进行光合作用，吸收有毒气体、释放氧气，净化空气、防癌保健。红豆杉整体外形的美、枝干的线条美、 叶形的变化美、花的色彩美都是人的视觉可以直接感触到的。室内植物的红花绿叶以一定的形式应用于室内可以给人们产生
9、赏心悦目的审美情趣。此外，还具有能维持2 与2：的平衡。保持空气清新：能吸收空气中 的有毒气体（也称消毒器） ，消除污染，同时还可以调节室内空气湿度，阻滞尘埃等。红豆杉还能产生丰富的负氧离子，而负氧离子具有调节人的神经系统和促进 血液循环、降低血压、改善心肌功能、促进人体新陈代谢、提高免疫力等功能，它是人体强身剂。美国的 教授通过实验发现植物对人的生态效益。参与实验 的两组人都是电脑操作者，她监测他们的脉搏、血压和皮肤传导性，它们都能显示压力和心理承受能力。她的发现表明在有植物的计算机工作室内，员工的脉搏、 血压和皮肤传导性能更快的回到自然状态。不仅如此，他们注意力更集中，做出 决定更快，效率
10、增加了。 在台湾园艺治疗的发展中，发现观赏都市窗景时有较高的波，观赏自然窗景时有较低的脉电值及脉搏频率；而有窗景与植栽设置的环境有最低的状态焦虑值。室内植物对神经系统、呼吸道和皮肤的改善作用大于女性，而对黏膜系统的改善效果是女性大于男性。室内观赏植物净化空气的机理植物通过叶片上的气孔和枝条上的皮孔，将空气中污染物吸入体内，在体内 通过代谢进行即降解，或通过根系排出体外，或积累贮藏于某一器官内。植物对 空气中污染物的这种吸收、降解和积累、排出，对室内空气污染起到了净化作用 。观赏植物主要通过茎叶吸收、植物代谢与转化和根际、叶际微生物降解作用等对甲醛进行去除。 室内环境污染植物修复机理：植物的吸附
11、与吸收 植物对于污染物的吸附与吸收主要发生在地上部分的表面及叶片的气孔，将其扣留在叶片的表面。在很大程度上，吸附是一种物理性过程，其与植物表面的 结构如叶片形态、粗糙程度、叶片着生角度和表面的分泌物有关。植物可以有效 地吸附空气中的如浮尘、雾滴等悬浮物及其吸附着的污染物。和 认为植被是从大气中清除亲脂性有机污染物最主要的途径，其吸附过程是清除的 第一步。已有实验证明植物表面可以吸附亲脂性有机污染物，其中包括多氯联苯 （）和多环芳烃（），其吸附效率取决于污染物的辛醇一水分配系数。 植物的叶对污染物的吸收分别通过气孔或表皮角质层进行。对气态无机污染 物而言，气孔渗透为主要路径；对疏水性极高的有机污
12、染物，更多的是通过角质层渗透。植物叶片对污染物的吸收能力与叶龄和毛状体的多少有关，还与外源污 扬州大学硕士学位论文 染物的化学性质和渗透条件有关。对于挥发或半挥发性的有4机污染物，污染物的分子量、溶解性、蒸气压和辛醇一水分配系数等都直接影响植物的吸收。植物降解修复 植物降解是指植物通过代谢过程来降解污染物或通过植物自生的物质如酶类 来分解外来污染物的过程能直接降解有机污染物的酶类主要为：脱卤酶、硝基还 原酶、过氧化物酶、漆酶和腈水解酶等。对于一些在植物体内较难降解的污染 物如，将动物或微生物体内能降解这些污染物的基因转入植物体内可能是种好办法。这种基因工程的手段不仅能提高植物降解有机污染物的能
13、力，还可以 使植物修复具有一定的选择性和专一性。这也是基因工程技术的一个重要应用领 域。植物转化修复 植物转化是指利用植物的生理过程将污染物由一种形态转化为另一种形态的过程。最为典型也是最为重要的是植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，释 放出氧气。植物转化是植物保护自身不受污染物影响的重要生理反应过程。植物 转化需要有植物体内多种酶类的参与，其中包括乙酰化酶、巯基转移酶、甲基化 酶、葡糖醛酸转移酶和磷酸化酶等。植物不能将有机污染物彻底降解为：和：， 而是经过一定的转化后隔离在液泡中或与木质素等不溶性细胞结构相结合。植物同化和超同化修复 植物同化是指植物对含有植物营养元素的污染物的吸收，并同化
14、到自身物质 组成中，促进植物体自身生长的现象。超同化植物可将含有植物所需营养元素的 大气污染物如氮氧化合物、硫氧化合物等，作为营养物质源高效吸收与同化，同 时促进自身的生长。这种现象可称为超同化作用（）。在大气中 多环芳烃类污染物以固体和液体汽溶胶形式存在，它们都可被高等植物同化。不 同植物之间同化大气中毒性物质的能力差异显著。 空气污染对植物的影响 空气污染对植物生理机制的影响环境污染正在威胁着整个地球生态系统的稳定及人类的健康。植物作为生态 系统中的重要一员同样也受到威胁。植物不能自主移动，是不能象动物那样选择 逃避环境污染，因此它是研究环境对生物影响的好材料。植物在受到空气污染后 的反应
15、是多方面的，包括生理生化、物理特性和外部性状的变化等。 空气污染可以伤害植物的细胞和细胞器。细胞的膜系统在大气污染的作用下，通透性被破坏，引起水分子和离子平衡失调，造成代谢紊乱。破坏严重时，细胞 内分隔作用消失，细胞器崩溃，导致最后死亡。气孔是植物通过叶片的呼吸通道，因此污染状况下植物气孔也产生相应的变化以适应环境。空气污染还对植物体内的酶系统产生影响。污染物进入植物体内，一方面在 酶的催化下，进行代谢转化：另一方面也导致酶活性的改变，酶的数量和活性受到 影响将导致植物机体内一系列代谢反应的改变。例如，氟化物是多种酶的抑制剂，对糖醇降解途径中的一个重要成分烯醇化酶的抑制作用特别显著；又如 O3
16、 和过氧乙酰硝酸脂是强氧化剂，能使许多酶蛋白质中的琉基被氧化而失去活性。杨 成等人研究得出，凯里地区的代表性植物如油茶、马尾松、杉树、狗脊厥和铁 芒萁在大气污染下，导致体内过氧化氢酶活性下降，脯氨酸的大量积累。李海亮刚等研究得出，大气污染严重影响到了兰州市常见的绿化树种槐树的各项生理活动， 叶绿素的降解，糖类的合成量降低，叶细胞液的值降低，叶细胞膜的透性增大，植物体内脯氨酸出现积累，酶活性变化，改变植物细胞代谢活性，进而影响细 胞的结构和功能。 空气污染对植物超微结构的影响超微结构是指在电子显微镜下所观察到的植物细胞的结构。近几十年来，细胞 超微结构成为非常活跃的领域。细胞超微5结构将给植物的遗传分化机理带来微观而详实的解释。 细胞膜是是抵御外来污染物的屏障，当植物遭受到污染物的影响时，会引起 细胞膜结
