试验材料。尖叶匐灯藓(Plagiomnium acutum), 无土, 丽水市润生苔藓科技有限公司提供; 金边吊兰(Chlorophytum comosum f. variegata), 由浙江省农科院园艺所提供; 多肉植物冰梅(Echeveria elegans raspberry ice)和绿萝(Epipremnum aureum)为市场购买。以上4种植物均为室内常用绿化植物, 室内养护1~2周后进行试验。

试验试剂。37%~40%甲醛溶液, 乙酰丙酮, 浓盐酸, 氢氧化钠, 碘化钾, 碘酸钾, 碘, 可溶性淀粉, 冰乙酸, 乙酸铵, 硫代硫酸钠, 碳酸钠, 碳酸氢钠等试剂, 均购自上海凌峰化学试剂有限公司。

试验装置。密闭的玻璃箱(600 mm× 600 mm× 700 mm), 侧面均有把手并分别留1个小孔和2个小孔, 用于连接仪器和注入甲醛, 具体见图1。紫外分光光度计(UV2600, 日本岛津公司); 分析天平(setra BL-410A, 美国西特公司); 数显式电热恒温水浴锅(XMTD-204, 上海跃进医疗器械有限公司); 大气采样器(QCD-1500型, 中国盐城银河科技有限公司); pH计(PHS30, 上海仪电科学仪器股份有限公司); 便携式甲醛检测器(Temtop-H3, 美国乐控科技有限公司); 移液枪(10 μ L, 大龙兴创实验仪器(北京)有限公司)。

图1

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	图1 定制的密封透光玻璃箱

试验原理即熏蒸法, 共设3个处理, 每处理重复7次。在相同环境条件下(室内温度22~25 ℃, 湿度40%), 将尖叶匐灯藓(40 cm× 40 cm)分别放置于大小相同的密闭玻璃箱内。提前在密闭玻璃箱璧上粘贴滤纸, 用移液枪向滤纸上注射37%~40%甲醛溶液, 立即封闭。实时检测甲醛浓度变化, 待其挥发完全后, 此时的浓度即视为初始浓度, 然后在胁迫1、3、6、9、12和 24 h后采样并测定空气中甲醛含量并记录数据。各处理为5、10和20 μ L的37%~40%甲醛溶液。后续选取多肉、吊兰和绿萝3种植物进行甲醛熏蒸试验, 并使得叶面积与苔藓相近, 需要提前用保鲜膜把植物的盆和土壤紧密包裹, 以防土壤对甲醛的吸收。同时设置空白组和对照组, 即不注入甲醛但放绿色植物和注入甲醛但不放绿色植物, 其他操作同试验组, 每处理重复3次。植物的外观形态采用直接观察法。

GB/T 15516— 1995《空气质量 甲醛的测定 乙酰丙酮分光光度法》中甲醛浓度c(mg· m^-3)的计算:

c= m×V1V2×Vnd。

式中:m为根据校准曲线计算甲醛含量(μ g); V₁为定容体积(mL); V₂为测定取样体积(mL); V_nd为所采气体标准状态体积(L)。

图2表明, 试验所用密封箱密封性良好, 甲醛气体无泄露; 当无甲醛溶液注入时, 密闭空气中甲醛含量较低, 约0.035 mg· m^-3; 当注入一定量甲醛溶液且无苔藓时, 空气中甲醛含量稳定居高, 且高于放置苔藓时情况, 说明在注射甲醛溶液后, 气体挥发过程中苔藓植物也存在吸收甲醛的作用, 只是甲醛挥发速率大于苔藓吸附速率。此外, 可知尖叶匐灯藓对甲醛气体具有较好的吸收净化能力。在1~6 h试验时间内, 苔藓对于10 μ L甲醛气体量的平均净化效率从63.1%升至99.2%, 12 h后净化效率达到99.9%, 基本完全净化干净。10 μ L的37%~40%甲醛完全挥发出来大约需要40~60 min, 相对标准偏差为13.3%。

图2

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	图2 试验组、对照组和空白组的比对

按照空气质量 甲醛的测定 乙酰丙酮分光光度法(GB/T 15516— 1995)对甲醛浓度进行验证。方法原理:甲醛气体经水吸收后, 在pH值6的乙酸-乙酸铵缓冲溶液中与乙酰丙酮作用, 在沸水浴条件下迅速生成稳定的黄色化合物, 在波长413 nm处测定。

2.2.1 标准曲线

配制7个不同浓度的甲醛标准使用溶液, 依据检测数据绘制标准曲线(图3), 得到线性方程y=0.034 7x+0.044 8, 线性相关性0.999。

图3

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	图3 甲醛标准溶液的标准曲线

2.2.2 方法检出限

测定7个空白浓度, 并计算重复7次测定的标准偏差S, 方法检出限公式即MDL=t_{(n-1, 0.99)}× S(t_{(n-1, 0.99)}是自由度为n-1, 置信度为99%时的t值), 方法检出限MDL为0.018 mg· m^-3。

2.2.3 精密度和准确度

对浓度为0.10 mg· m^-3的甲醛标准使用溶液放入50 mL比色管中, 按标准曲线步骤进行7次重复测定, 记录吸光度并在曲线上查出结果浓度, 计算得到相对标准偏差为2.1%。

取4个不同的实验组样品(10 μ L 37%~40%甲醛溶液, 苔藓), 准确吸取10.00 mL该样品定容于250 mL容量瓶中, 混匀后取50.00 mL样品溶液按曲线分析步骤检测, 换算结果分别为1.34、1.52、0.05、0.06 mg· m^-3。该结果与甲醛便携式检测仪结果相近, 故准确可靠。

本试验测出最低检出限0.018 mg· m^-3, 检出限较低; 对标准溶液进行7次重复测定, 测得相对标准偏差为2.1%, 精密度良好, 符合标准要求。

图4表明, 3种不同甲醛含量的苔藓净化试验均呈现相似的趋势, 1~3 h时随时间增加苔藓对甲醛的吸收量急剧增长, 3~12 h对甲醛的吸收量逐步降低, 之后趋于稳定, 24 h后苔藓对甲醛的净化效果均接近100%。苔藓净化速率从大到小依次为5 μ L> 10 μ L> 20 μ L甲醛溶液注射量, 对应密闭箱中初始甲醛浓度为0.770、1.577、3.502 mg· m^-3。试验说明, 随着甲醛气体浓度的升高, 植物对甲醛气体的吸收速率都呈下降趋势, 在低浓度时的吸收速率比其他二个浓度条件下对甲醛的吸收速率要高。参照我国规定的室内甲醛浓度限值0.08 mg· m^-3, 当5、10和20 μ L甲醛溶液注射量时, 密封箱内甲醛浓度分别于3、6和12 h后低于限值达标, 此时苔藓的净化效率对应为95.9%、99.2%和99.5%。此外, 考虑到5 μ L甲醛溶液注射量苔藓净化速率太快, 20 μ L的净化至达标所需时间太长且浓度过高, 因此后续试验将统一采用10 μ L的甲醛溶液剂量, 熏蒸时间为12 h。

图4

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	图4 3种不同含量的苔藓净化甲醛试验

2.4.1 甲醛对不同绿色植物外观形态的影响

植物的气孔是吸收空气中气态污染物的关键部分, 植物气孔的吸收力以及大小和排列等会对净化工作带来直接性的影响。一般情况下植物在受到污染等一些逆境的胁迫状态下, 为适应逆境, 植物气孔的密度以及大小将会受到一定的影响, 各种植物在各种各样的胁迫条件之下所产生的变化也是不同的^[1]。表1反映了苔藓、多肉、吊兰和绿萝在受甲醛气体(37%~40%甲醛溶液10 μ L)胁迫下植物外观形态的变化。试验结果表明, 在受甲醛熏蒸的胁迫环境下, 苔藓和多肉有很强的适应性和抗性, 其形态几乎不变化。其次是绿萝的抗性; 吊兰的抗性最差, 植株萎蔫, 大部分叶片变黄、有斑块。

表1

表1

表1 苔藓、多肉、吊兰和绿萝4种植物外观形态的变化 植物 外观形态变化 尖叶匐灯藓 从匍匐态慢慢变成挺立态, 茎叶分明, 叶片仍为翠绿色 冰梅多肉 在肉眼观察下无明显变化 金边吊兰 大部分叶片变黄、有斑块, 植物萎蔫 绿萝 小部分叶片有变蔫, 叶片仍为绿色

表1 苔藓、多肉、吊兰和绿萝4种植物外观形态的变化

2.4.2 不同绿色植物对甲醛的净化效率

图5表明, 4种绿色植物中尖叶匐灯藓对甲醛的净化效果最快且最佳, 在10 μ L甲醛注射量的熏蒸下, 3 h后平均净化效率达到95%以上。其次是金边吊兰, 随着熏蒸时间的增长对甲醛气体的净化效率增加, 9 h后平均净化效率达到90%以上。绿萝对甲醛的吸收量同样较大, 但净化速率较慢, 12 h后平均净化效率达到90%以上。冰梅吊兰对甲醛的吸收量最小且最慢, 12 h后其平均净化效率为58.9%。

图5

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	图5 4种不同植物的甲醛熏蒸试验效果