植物負離子釋放的研究

0空氣負離子的生理作用及研究進展近年來，環(huán)境空氣的相對濕度（iaq）越來越受到重視。評價結果表明，有機化合物（vocs）的含量、可吸收的懸浮固體（pm0）的含量、硫氧化物的含量、氧化物的含量和co的含量。經世界衛(wèi)生組織確定,目前空氣負離子(NAI)濃度被列為衡量空氣質量的一個重要指標。據統(tǒng)計,人們在室內的時間占總時間的80%~90%,空氣中可檢出300多種污染物,有約68%的人體疾病與室內污染有關,80%的房屋都有室內空氣污染,其中八成屬于中度和重度污染,污染物含量超過國家標準的2~3倍?？梢?室內環(huán)境的好壞直接影響著人們的身體健康。作為評價空氣質量重要指標的空氣負離子,其濃度是空氣質量好壞的關鍵,它有利于身心健康,具有預防、治療疾病、改善心肌功能、促進新陳代謝、增強人體免疫力的功效。另外,空氣負離子還有去除塵埃、消滅病菌、凈化空氣的作用,被譽為“空氣維生素”、“生長素”。根據大地測量學和地理學國際聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會采用的理論,空氣負離子的分子式O2-(H2O)n,或(OH)-(H2O)n,或CO4-(H2O)n,自然界中空氣負離子的產生有三大機理。一是大氣分子受宇宙射線、放射性物質、雷電、風暴等因素的影響發(fā)生電離,產生空氣負離子;二是水的噴筒電效應(Lenardeffect)使水分子裂解,產生大量的負離子;三是森林的樹冠、枝葉的尖端放電以及綠色植物的光合作用形成的光電效應也會促使空氣電解,產生空氣負離子。在自然狀態(tài)下,由于宇宙射線、放射性物質的作用,雷電的自激放電作用、勒納德效應(Lenardeffect)等,使空氣通過“空氣電離”與“離子復合”2個過程,使中空氣離子保持著動態(tài)平衡。中國對空氣負離子的研究始于1978年,經歷了兩個研究發(fā)展高潮。目前,主要側重在人為干擾環(huán)境和自然環(huán)境中空氣負離子濃度水平、空氣負離子在醫(yī)療保健中的作用及其機理、空氣負離子資源的開發(fā)利用等。而在植物產生負離子方面少有人研究,只有JunWang、Tikhonov分別對植物進行光照度和高壓電刺激,使植物產生的大量負離子的報道,而植物在常態(tài)下產生負離子的研究卻未見報道。室內環(huán)境作為人們最重要的活動環(huán)境,其空氣質量的優(yōu)劣直接影響著人們的健康?？諝庳撾x子對于生命必不可少,對人體健康十分有益。本研究旨在通過對植物釋放負離子的研究,篩選出具備釋放負離子濃度較高的室內植物,探索保持和提高室內環(huán)境空氣負離子濃度的有效途徑,從而改善空氣質量。1材料和方法1.1試驗時間和地點研究試驗于2009年12月至2010年11月在室內環(huán)境中進行。1.2測試植物的選擇選取天南星科、百合科等25個科中的白鶴芋(Spathiphyllumkochii)、綠巨人(Spathiphyllumfloribundum)等36種植物,檢測其在自然狀態(tài)下釋放負離子的情況。所測試植物均選購于福建漳州百花村花卉交易市場。待測植物名錄如表1。1.3測試方法1.3.1空氣離子測量試驗條件選擇采用厚度為4mm的有機玻璃制成的規(guī)格為80cm×80cm×80cm的密封玻璃室,在玻璃室的其中一個側面截取104mm×104mm的小窗口,該窗口與DLY-4G-232型空氣離子測量儀的測量進風口相吻合,未測量時用玻璃擋板封閉窗口(如圖1)。具備產生負離子功能的室內植物種質資源篩選試驗均在同一環(huán)境下,試驗設置3個重復,1個對照,對照的玻璃室不放置植物。為了保證每次測量時進入空氣離子測量儀的空氣離子具有可比性,盆栽植物的中心均與玻璃室的中心重疊,保持空氣離子測量儀進氣口的中心與植物冠狀中心處同一水平?？諝怆x子測量儀每秒讀取一個數據,每次待測量儀的數據穩(wěn)定后,連續(xù)讀取的有效時間為150s,即150個有效數據并同時記錄電腦,取150個數據平均值作為該時段該株植物釋放的負離子濃度,3組重復的平均值作為該種植物該時段釋放的負離子濃度值。1.3.2空氣離子檢測采用由中國生物物理學會空氣離子專業(yè)組監(jiān)制,福建省漳州市東南電子技術研究所研制的DLY-4G-232型大氣離子測量儀測量空氣離子濃度。該空氣離子測量儀可進行正、負離子的測量,其測量范圍為(1~1.999)×109ion/cm3,可連接電腦讀取數據。額定工作環(huán)境,溫度0.0~40.0℃,濕度≤90%(濕度>90%時可作短時間測量)。具有測量準確、靈敏度高、抗潮能力強、使用方便的特點。1.3.3統(tǒng)計分析2結果與分析2.1夜間時段對24h負離子濃度的影響試驗期間每個月隨機選取晴朗天氣5天,歷時1年共選取60天,測量對照組各時段的負離子濃度,以圖示的形式更直觀揭示其日變化的規(guī)律(如圖2)。從圖2中可以看出,白天時段(7:00—19:00)的負離子濃度普遍高于夜晚時段,且其濃度的變化較為穩(wěn)定,其中以7:00—9:00時段的負離子濃度偏低。夜晚時段以0:00—1:00的負離子濃度值最低為10ion/cm3。對照組24h負離子濃度的分析結果如表2所示。從表2可知,分析的結果與圖2所示日變化規(guī)律相吻合,對照在白天時段的負離子濃度值比夜晚時段的高出9%,是全天24h均值的1.04倍。濃度最大值20ion/cm3也均出現(xiàn)在白天時段。進一步說明了白天空氣負離子濃度水平大于夜晚。2.2總負離子的年際變化選取天南星科、百合科等25個科中的36種植物。在密封玻璃室中測量其全天產生負離子濃度的變化。對36種植物產生負離子濃度進行分析的結果如表3。試驗中,每種植物產生的負離子濃度值每個小時測量1次(150個有效數據),取3個重復的平均值作為該種植物某時段釋放的負離子濃度值。從植物釋放負離子濃度的最大值來分析,以琴葉榕(Ficuslyrata)、清香木(Pistaciaweinmannifolia)、蓬萊松(Asparagusmyrioeladus)的值最大,都在65ion/cm3,其中以景天科的玉樹(Crassulaportulacea)最低,為26ion/cm3。以全天的均值來看,蓬萊松(Asparagusmyrioeladus)和四季秋海棠(Begoniasemperflorens)并列第1,負離子濃度為43ion/cm3,是對照的2.4倍。以2個具代表性的天南星科和百合科的10種植物來分析,用圖示的方法更直觀顯示植物全天產生負離子濃度的變化趨勢(如圖3、4)。圖3反映了天南星科的5種植物在全天釋放負離子的變化趨勢。在對照和5種植物中,仙洞萬年青(Monosteraobliquevar.expilata)在全天釋放負離子濃度的最大值、最小值與均值都大于其他植物和對照。從圖3中還可得知,白天時段釋放的負離子濃度比晚上時段要高36%。對照相對于5種植物,其全天釋放負離子濃度的變化較為平穩(wěn),5種植物都表現(xiàn)出不同程度的變化,其中以春羽變化幅度最大。圖4反映了百合科的5種植物在全天產生負離子的變化趨勢。在對照和5種植物中,蓬萊松(Asparagusmyrioeladus)在全天釋放負離子濃度的最大值、最小值與均值都大于其他植物和對照,且其負離子濃度的最大值僅次于琴葉榕(Ficuslyrata)(76ion/cm3)位居第2。從圖4中還可得知,白天時段釋放的負離子濃度比晚上時段要高39%。也再次說明了大部分植物在白天時段釋放的負離子濃度值要高于夜間時間的濃度值。對照相對于5種植物,其全天釋放負離子濃度的變化較為平穩(wěn),5種植物都表現(xiàn)出不同程度的變化,其中以不夜城蘆薈(Aloenobilis)變化幅度最大,在中午13:00出現(xiàn)了一個峰值。3植物釋放負離子的規(guī)律在密封的玻璃室內對植物釋放負離子的濃度進行測量,25個科中的36種植物中,?？频那偃~榕(Ficuslyrata)釋放的負離子濃度最大達76ion/cm3,景天科的玉樹(Crassulaportulacea)最低,為26ion/cm3。以全天的均值來看,蓬萊松(Asparagusmyrioeladus)和四季秋海棠(Begoniasemperflorens)并列第1,負離子濃度為43ion/cm3,是對照組的2.4倍。大部分植物在自然狀態(tài)下釋放的負離子濃度都表現(xiàn)出白天時段高于夜晚時段,再次說明了光照在一定程度上對植物釋放負離子具有重要影響。植物在不同時段產生的負離子濃度值除個別植物變化幅度較大外,大部分植物在全天的濃度值都較為平穩(wěn)。負離子產生本身是個復雜的生理過程。負離子濃度的變化并非由某個單一因素作用所致,而是受到光照、溫度、濕度、空氣顆粒等諸多因子的共同作用而產生。這些影響因子中,以光照的影響最為顯著,植物釋放負離子濃度以白天時段均高于夜晚時段。4植物釋放負離子濃度檢測許多研究表明,空氣負離子像食物中的維生素一樣,缺少它就會影響機體的正常生理活動,甚至引起疾病。目前機械類空氣負離子發(fā)生器已漸盛行,而人們更喜好植物所釋放的負離子,即植物源負離子。在自然狀態(tài)下植物能夠釋放負離子,已有研究報道,但釋放負離子的能力卻很弱。正常通風的室內環(huán)境中,空氣本身所產生的負離子濃度值就高于一般室內植物在自然狀態(tài)下的釋放量,因此,在敞開的室內環(huán)境中,植物所釋放負離子的濃度就難于測量。本研究在密封的玻璃室內進行試驗,摒除外界的干擾因素,可較為準確的測量植物在常態(tài)下釋放負離子的濃度。解決了前人知道植物能釋放負離子而無法知道具體釋放量的問題。通過對植物釋放負離子濃度的研究,表明大部分植物釋放的負離子濃度在白天時段均高于夜晚時段,這與JunWang的研究結果相一致。植物在常態(tài)下釋放負離子的濃度很低,在所測25個科的36種植物中,釋放負離子濃度最高的琴葉榕(Ficuslyrata)僅為76ion/cm3,遠難于滿足每天有60%~90%的時間生活在室內的大部分人群的身體健康。而通過改變外界條件如光照、逆境脅迫如電刺激可使植物產生大量的負離子,對于