第一章绪论
挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，简称 VOCs）作为一类重要的大气污染物，一般是指 C1～C10 的具有高挥发性的有机化合物。其中常见的有甲苯（Toluene）、二甲苯（Xylene）、对-二氯苯（para-dichlorobenzene）、乙苯（Ethylbenzene）、苯乙烯（Styrene）、甲醛（Formaldehyde）、乙醛（Acetaldehyde）等。VOCs 一般以溶剂的形式进入环境，经挥发、释放后以气态的形式进入大气环境。这种气态有机物是各种光化学氧化剂如臭氧（O3）的主要贡献者之一，同时因其燃烧产生二氧化碳而成为造成温室效应的原因之一。
目前，VOCs 排放量大、污染面广、毒性强、持续时间长，对人类的生产、生活产生了巨大的影响。其中，工业生产过程是 VOCs 的重要来源。有机化工、石油化工、炼焦、化学医药、橡胶生产、高分子、涂料、油漆等化工生产过程中排放的有机废气、汽车尾气和光化学烟雾等，都已给我国的大气环境造成了极其严重的污染。此外，挥发性有机污染物还来源于室内环境中燃料的使用、燃烧产物的排放、吸烟、厨房烹饪、化妆品、家具、装潢材料等等。它们不仅有难闻的气味，对人体的危害也具有潜伏性。因此，室内和工业中挥发性有机污染物的过量排放给人类的健康带来了巨大的风险。鉴于挥发性有机物对人体产生的各种可能的危害，同时也为规范各行各业的大气排放要求，国家环保部已制定了各种大气质量标准。其中，《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定现有建设项目污染源中，甲醛、苯和甲苯的最高允许排放浓度分别为 17、30 和 60mg•m-3。《室内空气质量标准》（GB/T 18883-2002）规定甲醛、苯和甲苯的室内质量标准值分别为 0.10、0.11 和 0.20 mg m-3。目前，工业上挥发性有机污染物的去除方法有很多，如吸附吸收法、催化氧化法、等离子体法和生物代谢法等。绿色盆栽植物，作为一种新型的生物净化法，不仅具有良好的观赏价值，同时对有机废气也具有明显的净化效果。
1.1 挥发性有机污染物的来源和危害
1.1.1挥发性有机污染物的来源及其排放现状
挥发性有机污染物的排放按照来源分类可以分为天然源和人为源两种：天然源的排放量较小，且比较分散，不易造成严重的环境污染；而人为源的排放量大，比较集中，因此其对人类的危害占主要位置。VOCs 的天然源主要是植物经代谢释放；人为源主要有染料的不完全燃烧、生产过程中的泄露和排放、各种材料中作为溶剂的 VOCs的释放、汽车尾气的排放、溶剂的蒸发和生物代谢等。此外，树木、花草等在光合作用和高温下，也会释放出化学活性很高的挥发性有机物。目前，由于室内装修的盛行和人类室内生活的多样化，走进室内的 VOCs 逐渐增多，因此，室内挥发性有机污染物的排放逐步引起了人类的广泛关注。在室内环境的装潢过程中，挥发性有机物如甲醛、苯、甲苯等常被用做装修材料等的粘合剂、溶剂等，还大量应用于香水、化妆品、墙纸、清洁剂、油漆中，尤其是吸烟产生的烟雾中。此外，室内环境中燃料的使用、燃烧产物、厨房烹饪、室内电子产品、电器设备等也会排放挥发性有机污染物。VOCs的来源和污染途径见表 1-1。资料显示，据 1997 年美国 VOCs 的排放量估计，80%的挥发性有机污染物来源于溶剂使用、运输和机动车辆的尾气排放，总排放量高达 19216 kt a-1（见表 1-2）。法国Simon等估算得出1994～1998年间法国森林生态系统释放的挥发性有机物为936kt a-1，而这一排放量还不足法国人为源排放量的 50%。从数据可以看出，人为源的排放对人类产生的影响尤为深远，也最为直接。
截止目前，中国尚缺乏 VOCs 排放的全面统计。但我国诸多学者以《中国统计数据库》等的数据为依据采取排放因子估算法、自底向上分析法等方法建立起我国区域挥发性有机物的排放清单。刘金凤等采用排放因子法研究了我国人为源的排放情况，结果表明我国 2000 年的人为排放的挥发性有机物总量高达 8273Gg。上海市环境科学研究院的 Huang 等研究表明 2007 年我国长江三角洲地区 VOCs 的排放总量为 2767 kt a-1。由此可见，我国挥发性有机污染物，尤其是人为源的排放和控制亟待改善。
第二章 实验装置和仪器
本章简述了盆栽植物法去除甲醛、苯和甲苯的动态实验装置，以及三种气体的检测方法。
2.1 研究对象
本实验在前人研究的基础上，选取了三种室内经常摆放且净化效果较好的盆栽植物：绿边吊兰、芦荟和黄金葛。三种盆栽植物均来自北京中蔬大森林花卉市场。用指定相同的瓷花盆和相同质量的土壤将新购买的盆栽吊兰、芦荟和黄金葛栽好。将重新栽好的盆栽放置于实验室一周，以适应实验室和土壤的环境。
2.2 实验装置
目前，国内外对植物法净化有机废气的研究大都以静态箱法的方式，即植物对一定空间内静态污染物的净化。由于室内建筑材料、家具、香烟等中的甲醛和工业生产中的甲苯都是缓慢连续释放的，因此本实验采用动态箱法模拟实际有机废气的排放。下图 2-1 为动态培养实验装置图。
第三章 植物茎叶对甲醛的去除................................... 29-40
3.1 植物茎叶对甲醛的去除实验................................... 29-30
3.1.1 材料和方法 ...................................29
3.1.2 计算方法 ...................................29-30
3.2 植物茎叶中甲醛脱氢酶................................... 30-34
3.3 结果和讨论................................... 34-39
3.4 小结 ...................................39-40
第四章植物茎叶去除甲醛速率的影响................................... 40-46
4.1 材料和方法................................... 40-41
4.1.1 实验材料和方法 ...................................40-41
4.1.2 计算方法................................... 41
4.2 结果和讨论 ...................................41-44
4.3 小结................................... 44-46
第五章 三种盆栽植物对气态甲苯...................................46-58
5.1 材料和方法 ...................................46
5.1.1 实验材料和方法................................... 46
5.1.2 气态甲苯质量浓度标准曲线................................... 46
5.1.3 计算方法................................... 46
5.2 结果和讨论................................... 46-57
结论
苯作为第二大室内有机污染物，考察了当植物茎叶受到苯和甲醛的复合污染时其作用机制。此外，甲苯作为工业和室内的主要污染物，还考察了三种植物对低浓度工业甲苯废气的净化能力，研究了盆栽植物茎叶和土壤在不同甲苯浓度下对甲苯的去除速率以及各自的贡献。
1、同一光照下，吊兰、芦荟和黄金葛三种盆栽植物茎叶随着甲醛气体初始浓度的升高，其去除速率也不断升高。比较三种植物茎叶的去除速率大小，在相同浓度相同光照下，三种植物茎叶的去除速率大小顺序为：吊兰茎叶＞黄金葛茎叶＞芦荟茎叶。这都与三种植物茎叶的 FDH 比活力大小顺序一致。在相同浓度同一植物在白天时的去除速率明显高于黑夜时的去除速率。
2、甲醛脱氢酶是植物茎叶中甲醛转化的主要催化剂，在植物茎叶降解甲醛中起关键作用。三种盆栽植物经过甲醛驯化前后样品总蛋白的量基本不变，但经过甲醛驯化后的 FDH 比活力明显大于经甲醛驯化前的比活力。无论植物茎叶是否经过甲醛驯化，吊兰茎叶的 FDH 比活力最高，黄金葛次之，芦荟最低。驯化前吊兰、芦荟和黄金葛的 FDH 比活力相当于每克植物茎叶每小时去除 6.54、1.87、3.24 μg 甲醛；驯化后吊兰、芦荟和黄金葛的 FDH 比活力相当于每克植物茎叶每小时去除 9.42、2.47、3.24μg 甲醛。由 FDH 比活力计算的理论值大于实际测得的单位质量茎叶的去除速率。
3、当植物茎叶受到苯和甲醛的复合污染时，植物茎叶的叶绿体中存在的一种叫酚酶的酶系统在催化氧化苯的同时也氧化了一部分进入植物体内的甲醛。因此，当向系统中通入苯后，三种植物茎叶对甲醛的去除速率基本都明显升高。由于黄金葛对苯的降解能力比吊兰强，因此受到复合污染时，黄金葛对甲醛的去除速率的增加的明显程度比吊兰显著。
4、吊兰、芦荟和黄金葛三种盆栽植物对低浓度甲苯工业废气有明显净化作用。对于同一光照强度，随着甲苯入口浓度不断增大，三种植物盆栽-土壤体系的去除速率逐渐增大。对于同一植物，盆栽体系和土壤体系在白天时的去除速率均明显大于黑夜时的去除速率。根据差减法得到的三种植物茎叶的去除速率与甲苯入口浓度成正相关，且三种植物茎叶对甲苯均有明显的净化作用。每种植物的茎叶在白天时的去除速率明显大于黑夜的去除速率。纵向比较，当甲苯入口浓度小于 420 mg m-3时，黄金葛单位质量茎叶的去除速率最高；当甲苯入口浓度大于 420 mg m-3时，吊兰单位质量茎叶的降低；芦荟和黄金葛盆栽-土壤体系的去除效率受甲苯气体初始浓度的影响不大。