（环境工程专业论文）几种常见室内观赏植物降醛能力的研究.pdf

攮要 随着我国经济快速发展与人民生活水平的提高，室内装修使用的建筑装饰材 料增多，城市室内空气污染特别是室内甲醛的污染十分严重，6 0 9 4 新装修的 房间内甲醛浓度超过国家标准，且平均浓度为国家室内甲醛卫生标准的3 1 0 倍，甲醛已经成为我国目前室内空气中的首要污染物。如何使室内空间内的甲醛 浓度控制在人体健康无害程度，直至消除，这是本文重点所关注和研究的 本文选用橡皮树、虎尾兰、吊萝、芦荟、吊兰等植物，在密闭仓内进行降醛 能力的研究通过将根部和土壤用聚四氟乙烯薄膜包裹后的植物与根部和土壤未 处理的植物进行对照模拟试验实测密闭仓内放入植物后的甲醛浓度变化情况； 对实测数据进行处理，回归分析密闭仓内甲醛浓度随时阃的变化关系曲线：采用 洁净空气量法( c a d r ) 评价植物对甲醛的净化效果通过甲醛对植物叶片叶绿 素含量、丙二醛m d a 含量的影响和叶片中甲醛含量的测定，对植物净化过程进 行了初步探索，植物降醛的主要过程是持留和去除根据试验结果建立了用于净 化室内空气中甲醛( 橡皮树、虎尾兰、吊萝、芦荟、吊兰) 的植物配置数学模型 在有甲醛持续释放源的条件下选用芦荟和吊兰对配置模型进行了修正，并根据 m d f 基材甲醛量释放量选用场所进行植物配置 试验研究结果表明：橡皮树、虎尾兰、吊萝、吊兰对室内甲醛有很好的净化 作用且净化能力大小为：吊兰 芦荟 虎尾兰 吊萝 橡皮树；植物净化作用经历有 效一显著一饱和变化过程：但甲醛对植物会有一定的损伤 本研究解决了人们一直所关注的在。室内放不放植物? 放什么? 放多少? ” 这一热点问题，为利用植物净化室内空气中的甲醛，奠定了理论基础和提供了参 考数据 关键词：室内空气污染、植物净化、洁净空气量 s t u d yo _ e a p a b i l i wo fr e d u c i n gf o r m a l d e h y d eb ys e v e r a ln o r m a lg a r d e np l a n t s a b s t r a c t w i t ho u rc o u n t r ye c o n o m yf a s td e v e l o p m e n ta n d p e o p l el i v i n gs t a n d a r d e n h a n c e m e n t , t h ec o n s t r u c t i o nd e c o r a t i o n sm o r ea n dm o r eh a v eb e e nu s e di nt h e h o u s ed e c o r a t i o n ，w h i c hd u et ot h ei n d o o ra i rp o l l u t i o n ，s p e c i a l l yt h ef o r m a l d e h y d e p o l l u t i o ni se x t r e m e l ys e r i o u s t h e r ea r e6 0 9 4 n e wr o o m si no u rc o u n t r yi n w h i c ht h ef o r m a l d e h y d ed e n s i t ys u r p a s st h en a t i o n a ls t a n d a r da n dt h e a v e r a g e d e n s i t yi s3 l0t i m e st h a l lt h ei n d o o rf o r m a l d e h y d eh e a l t hs t a n d a r d t h c f o r m a l d e h y d eh a sa l r e a d yb e c a m et h em o s ti m p o r t a n tp o l l u t a n ti ni n d o o ra i ro fo u r c o u n t r y h o wt oc o n t r o lt h ed e n s i t yu n d e rt h eh a r m l e s sd e g r e ef o rt h eh u m a nb o d y h e a l t ho re l i m i n a t ei sag o a lw h i c hw ea r ec o n c e r n i n ga n ds t u d y i n gf o c u s t h i sp a p e rs t u d yo nt h ec l e a n i n go ff o r m a l d e h y d ep o l l u t i o ni ni n d o o ra i rb y c o n t r a s ta n a l o g u ee x p e r i m e n to fs e v e r a li n d o o rp l a n t ss u c ha sf i c u s e l a s t i c a ， s a n s e v i e r i t r i f a s c i a tz a u r e n t i i s c i n d a p s u sa u r e u s ，4 l o ea r b o r e s c e n s 。c h i o r o p h ) r u m c o m o s u m 。t h ep l a n t sw e r ep u ti n t oc h a m b e rw i 也f o r m a l d e h y d ew h i c hr o o t sa n ds o i l a r ep a c k e db yf i l ma n du n p a c k e d ，d e t e c tv a r i a t i o no ff o r m a l d e h y d ed e n s i t yi nt h e c h a m b e rw i t ht i m e d e t e c t i o nd a t aw a sa n a l y s e db yu s i n gl i n e rr e g r e s s i o nt h ec u r v c o fr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt i m ea n dt h e d e n s i t yo ff o r m a l d e h y d ei na i r i te v a l u a t e st h e p u r l f y i n gf o r m a l d e h y d ec a p a c i t yo fp l a n t sa c c o r d i n gt oc a d r 1 1 l ep r o c e s so fp l a n t p u r i f y i n gw a sr e s e a r c h e db yd e t e r m i n a t i o no ff o r m a l d e h y d ei np l a n tl e a fa n dt h e c o n t e n to fc h l o r o p h y l la n dm d av a r i a b i l i t v t h e ni tf o u n d st h en e wc o n c e p t i o no f p l a n tc a d ra n db u i l d su pt h em o d e lo fp l a n ta l l o c a t i o na c c o r d i n gt ot h er e s u l t so f t h ee x p e r i m e n t u s i n ga l o ea r b o r e s c e n sa n dc h l o r o p h y r u mc o m o s u mc a r r i e do nt h e r e v i s i o nt ot h ep l a n ta l l o c a t i o nm o d e lu n d e rt h ec o n d i t i o no ff o r m a l d e h y d es u s t a i n e d r e l e a s e o nt h eb a s i so ft h em d ff o r m a l d e h y d er e l e a s eq u a n t i t y , a p p l yt h ep l a n t d i s p o s i t i o n w cf o u n dt h a tt h en o r m a lg a r d e np l a n th a dt h eh i g ha b i l i t yo fp u r i f i c a t i o na b i l i t y o ff o r m a l d e h y d e ，i nw h i c hc h l o r o p h y r u mc o m o s u mi st h eb e s to n eo ft h ec h o s e n p l a n t si no u rr e s e a r c h ，n e x to n e sa r ea l o ea r b o r e c e n s s a n s e v i e r i t r i f a s c i a tz a u r e n t i i a n ds c i n d a p s u sa u r e u s ，t h ef i c u $ e l a a t i c ai st h ew o r s t m o r e o v e r , t h ep l a n tp u r i f i c a t i o n e x p e r i e n c e de f f e c t i v e - n o t a b i l i t y s a t u r a t i o np r o c e s s i n g t h em e c h a n i s mo fp l a n t p u r i f y i n ga i rp o l l u t i o ni sw i t h h o l d i n g sa n dr e m o v i n gt h ec h e m i c a l t h e r ei ss o m e c e r t a i nd a m a g ei nt h el e a v e s t h i sr e s e a r c hs o l v et h ef o c u sp r o b l e mo fp e o p l e sa t t e n t i o nt h a ti sw h e t h e rp u to r n o t ，w h i c ha n dh o wm a n yp l a n t sw i l lb ep u t i to f f e r 曩t h e o r yb a s ea n dr e f e r e n c ef o r t h er e m o v a lo ff o r m a l d e h y d ei ni n d o o ra i rb yp l a n tu t i l i z a t i o n k e y w o r d s ：i n d o o ra i rp o l l u t i o n ，p l a n tp u r i f y , c l e a ra i r 本学位论文知识产权声明 本学位论文是在导师( 指导小组) 的指导下，由本人独立完成。 文中所引用他人的研究成果均己注明出处。对本论文研究有所帮助的 人士在致谢中均已说明。 基于本学位论文研究所获得的研究成果的知识产权属于南京林业 大学。对本学位论文，南京林业大学有权进行交流、公开和使用。 研究生签名：刎夕 导师签名： 日 期：训7 7 心 致谢 本论文是在导师周捍东教授的严格要求和悉心指导下完成的从 论文的选题、试验中具体问题的解决到论文最后的完成都凝聚了他大 量的心血导师严谨的作风，渊博的知识，开阔得思维使我在思想和 学业上皆受到深深的启迪和极大的进步，让我终身难忘在求学的过 程中，周老师对我的学习、工作和生活的各个方面都给予了无私的帮 助和关怀，在此谨向导师周捍东教授表示真诚的谢意! 同时还要特别感谢学院周培国老师，丁涛老师和吴光前老师钟家 林老师和森环院唐罗忠老师在试验中给予的指点和支持；感谢张文婷 同学在实验及论文完成的过程中给予的帮助和鼓励感谢刘振宁、王 成明等师弟在论文过程给予的热情帮助和合作 谨此，向导师周捍东教授及副导师徐长妍副教授所有给我关心和 指点的老师、对我支持和帮助的朋友致以诚挚的感谢! 作者：赵明珠 2 0 0 7 年7 月于南京 1 研究背景 1 1 室内空气污染 随着城市居民的集中，土地的减少，生活的现代化使城市住宅楼房越来越高， 人们在室内生活的时间随之增多现代人3 4 以上的时间是生活在室内现代化 使室内污染日趋严重，现代家居和办公楼中充满了污染源，与此同时进入室内的 新鲜空气越来越少为了节约用于取暖和制冷的能源，建筑物越来越封闭，结果加 剧了室内空气的污染。据报道，室内空气污染比大气污染更为严重“1 。室内空气的 污染程度超过室外5 2 0 倍 大量的研究证明“1 ：化学污染是导致室内空气污染的根源，包括挥发性有机 化合物，如甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯并毗、酚类化合物、卤代烃、乙酸乙酯、 甲苯二异氰酸酯等无机物如n h 3 、c o 、c 0 2 、s 0 2 、n 0 2 、o ，等 1 9 8 2 年1 2 月，美国国家劳动安全卫生研究所( n i o s h ) 发表了针对1 1 5 所建 筑物进行的调查报告n 1 ，并且与美国产业安全局( o s h a ) 共同发出警告：甲醛应作 为重要癌症诱因加以控制。在动物实验中发现：长期吸入较高浓度的甲醛，可以引 发鼻腔鳞状细胞癌 k r a u s e d “1 在德国调查了5 0 0 户家庭室内v o c 的污染，共测定了5 7 种化舍物 的浓度，它们在不同家庭中的变动范围很大，最高值和最低值可能相差3 个数量 级除甲醛外，各种化合物的室内平均浓度是室外的5 8 倍英国建筑物研究所 测定了1 0 0 户住宅在2 8 天中室内v o c 的浓度水平，研究结果显示，室内全部v o c 浓度的平均值为室外浓度的2 4 倍 o t s o n 【1 等报道了对7 5 7 户加拿大住宅随机抽样检测室内空气v o c 的结果 这项研究共测定了5 7 种化合物，其平均浓度总水平显著高于室外日本横滨国立 大学环境科学研究中心于1 9 9 6 年发表的研究报告更能说明建筑和装修材料对室 内空气污染的影响由花井义道教授领导的研究小组，针对3 栋建筑的甲醛和2 7 种有机化合物的室内室外浓度进行了对照测试“3 ，这3 栋建筑竣工时间分别为2 周、8 个月和l o 年结果令人震惊：竣工后2 周，包括甲醛在内的2 8 种化合物浓 度全部高于室外，其中甲醛高出室外7 4 1 6 0 倍，化合物总水平( t v o c ) 高出室外 5 9 1 3 5 倍；竣工8 个月后，除甲醛外各种有机化合物的浓度水平因挥发而显 著下降，但甲醛含量仍比室外高4 3 倍，显示了甲醛长期残留的特征；竣工l o 年后， 甲醛浓度仍高出室外浓度6 倍重庆市建筑科学研究院最近对我市部分新装修后 的家庭室内游离甲醛按g b 5 0 3 2 5 2 0 0 1 标准进行了检测检测结果表明h 1 ：刚装修 完的房屋室内游离甲醛含量全部超标，最多的超标近1 0 倍，一个月后仍然超标的 达9 2 ，二个月后超标的达2 0 北京化学毒物检测研究所于1 9 9 8 1 9 9 9 年间， 对北京市7 3 个不同类型的旅馆、饭店、宾馆和1 7 所楼房住宅、4 处办公场所， 共9 4 个不同用途建筑的室内环境进行了检测评价，测试了包括甲醛在内的8 种挥 发性有机化合物( v o c ) 的室内空气浓度检测结果显示：6 类建筑物的甲醛浓度 平均值高于国家标准，比w h o 报道的国外正常水平高出约1 倍，同时7 种 v o c ( 不含甲醛) 的平均水平和总水平也比欧美日本等国的相应数值高出l 倍 1 2 室内空气中主要污染物甲醛 1 2 1 室内空气中甲醛的特性，来源及危害 在实际检测中发现，甲醛的污染是最严重的。绝大部分室内环境污染物超标 主要是甲醛超标，所以防治甲醛污染是防治室内环境污染的重中之重 ( 1 ) 甲醛的物理性质 甲醛是最简单、最常见的醛类物质甲醛在常温中呈无色，具有强烈气味的 有刺激性，相对密度1 0 6 ，易溶于水，沸点为一2 l ，熔点为一9 2 c 其中3 5 4 0 的水溶液俗称福尔马林阻1 ，溶液的沸点为1 9 c ，室温时极易挥发，是常用的组织防 腐剂，可用作消毒剂甲醛的嗅阈值为0 0 6 1 2 m g m 3 ，眼刺激阈值为0 0 1 1 9 m g m 3 ( 2 ) 室内空气污染中甲醛的来源 房屋装饰装修：用于室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等 人造板材，由于生产使用的胶黏剂以脲醛树脂为主，板材中残留的和未参与反应 的甲醛会逐渐向周围环境释放，挥发期为数年甚至长达十几年“”。另外含有甲醛 成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料，如家用纺织品如窗帘、布艺沙发， 装饰用的墙布、墙纸也会产生大量的甲醛气体“”1 ，现代室内的装饰，装修，使 得室内甲醛等污染物浓度水平远远高于室外“3 1 ” 厨房燃料燃烧及烹调产生：在我国广泛使用的煤、液化气和煤气等燃料，燃烧 时会产生醛类污染物“” 吸烟产生：据报道吸烟产生的烟雾中含甲醛等对肺有刺激作用的化学物质”， 香烟烟气中含甲醛1 4 2 4 m g m3 人们每吸一口烟( 约4 0 r a l ) 最多可吸入8 l p g 甲醛。有人吸烟时室内甲醛浓度与无人吸烟时高3 倍左右 化妆品、清洁剂、杀虫剂、防腐剂的使用中能释放出甲醛 ( 3 ) 甲醛对人体的危害 甲醛是公认的强毒性物质当室内空气中甲醛超过国家规定的卫生标准 ( 0 0 8 m g m 3 ) 。可引起眼部、上呼吸道刺激症、皮肤过敏反应以及变态反应“” 空气中甲醛含量为0 1 m g m 3 时就有使人产生不适的异昧，约0 5 m g m 3 时可引起 流泪。0 6 m g m 3 时可引起咽喉不适或疼痛，约1 2 2 4 m g m 3 时感到呼吸困难、咳 嗽、胸闷和头痛，- 于6 0 m g m 3 时可能引发肺炎、肺气肿甚至死亡长期接触较 高浓度的甲醛对呼吸系统、神经系统、肝脏、免疫系统等都有一定的毒害作用“” 甲醛还有致畸形、致癌作用遗传毒性研究发现甲醛能引起基因突变和染色体损 伤啪1 ，这些均提醒人们室内空气中的甲醛污染已不容忽视 1 2 2 室内空气中甲醛控制现状 ( 1 ) 国家制定的相关标准 为了改善室内环境，保护居住者的身体健康，近年来，各国都对空气中甲醛 浓度的限值作了严格规定，我国也于1 9 9 6 年颁布了居室空气中甲醛的卫生标准 明确规定居室空气中甲醛的最高允许浓度为0 0 8 m g m 3 2 0 0 1 年1 2 r2 9 日国家质 量监督检验建议总局和国家标准化管理委员会联合发布了检测标准及标准号 2 g b l 8 5 8 0 2 0 0 1 室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量、室内装饰装 修材科溶剂型木器涂料中有害物质限量g b l 8 5 8 1 2 0 0 1 、g b l 8 5 8 2 - 2 0 0 1 室内装饰 装修材料内墙涂料中有害物质限量、g b l 8 5 8 3 2 0 0 i 室内装饰装修材料胶粘荆中 有害物质限量、室内装饰装修材料木家具中有害物质限量g b l 8 5 8 4 2 0 0 1 、室内装 饰装修材料壁纸中有害物质限量g b l 8 5 8 5 2 0 0 1 、g b l 8 5 8 6 - 2 0 0 1 室内装饰装修材 料聚氯乙烯卷材地板中有害物质限量等室内装修材料有害物质限量 l o 项强制 性国家标准民用建筑工程室内环境污染控制规范 g b 5 0 3 2 5 - 2 0 0 1 中对游离甲 醛、苯、氨、t v o c 与氡五种污染物的浓度作出限量规定，它意味着当民用建筑 工程进行竣工验收时，首要的一点是要对室内空气中的上述五种有害物质浓度进 行测量存在某一种污染物浓度超标现象则不准验收国家标准g b t 1 8 8 8 3 2 0 0 2 室内空气质量标准中规定了十九种物理性、化学性、生物性与放射性污染物 的室内空气质量标准限量但大量的室内空气中有害物质检测结果表明，一般住 宅和办公建筑物室内主要污染物有甲醛、苯、氨、t v o c 、菌落总数、氧和碳氧 化物，而室内空气污染物超标的大多为甲醛、苯、氨与t v o c ，这与建筑装饰装 修材料的使用和大量的家具摆放等密切相关。室内环境质量评价标准 也即将 出台，一些专家和学者在这方面也作了大量研究实施控制的污染物包括：放射 性污染物、化学污染物甲醛、氨、苯及其他总挥发性有机物等“” 在装饰材料方面，人造板及其制品中甲醛释放量试验方法及限量值见表1 - 1 裹卜1 人造扳及其铜品中甲醛释放量试验方法及限量值“” t a b l e1 - 1 m e t h o d st ot e s tt h ef o r m a l d e h y d ee m i s s i o nf r o mw o o d b a s e dp a n e la n dl i m i t sv a l u e 产品名称 试验方法 限量值 使用范围 限量标志 8 仲裁时采用气候箱法 r b e 1 为可直接用于室内的人造扳，e 2 为必须饰面处理后允许用于室内的人造板 对室内环境，室内空气质量标准( 摘录) ( g b t 1 8 8 8 3 2 0 0 2 ) 1 见表卜2 囊1 - 2 室内空气质量标准“” 污染物名称单位浓度备注 ( 2 ) 室内甲醛污染治理方法 臭氧氧化法 臭氧氧化是最早开始研究的治理室内甲醛污染的方法它是利用臭氧( o ，) 的强氧化性将甲醛氧化为c 0 2 和h 2 0 研究证明，对0 3 室内空气中其他污染物去 除效果较好，但对甲醛的去除效果不明显，原因可能是：一方面0 3 与甲醛的化学 反应速度慢，2 5 ( 2 时其速率常数 2 1 x 1 0 。2 c m 3 ( t o o l s ) ；另一方面，0 3 与室内空气 中其他有机物发生反应时可能重新生成甲醛豫” 吸附法 吸附分为物理吸附和化学吸附物理吸附靠分子间力。无选择性，不稳定， 易脱附；化学吸附是吸附质和吸附剂之间形成新化学键，有选择性，稳定，不易 脱附吸附法治理室内甲醛污染主要靠化学吸附，因此吸附剂( 如活性炭、沸石 和多孔粘土矿石等) 不仅需要有较大的比表面积和适宜的孔径分布。表面官能团 种类也十分重要目前用于