六种室内观叶植物释放空气负离子能力的初步研究 |
一、前言
1. 问题的提出
我发现进入到植物多的房间会觉得空气清新，使人心旷神怡，感到很舒服。后来得知是因为屋内空气负离子浓度高的缘故。在日常生活中，空气负离子浓度与我们有怎样的联系呢？通过查阅资料，我对空气负离子的概念、产生机理、作用、监测与评价方法等有了一定的了解，并更详细(xiáng xì)地查阅了关于空气负离子方面的国内外的研究情况，这些激起了我很大的兴趣。因为在家中摆放植物是很常见的美化环境的方法，同时通过查找资料，发现观叶植物不仅叶形、叶色美丽，而且具有很高的释放负离子的能力，因此进一步想到了在家中摆放观叶植物以提高空气中负离子浓度。
2. 负离子的基本概念
在外界某种条件的作用下，呈电中性的空气气体分子外层电子脱离原子核的束缚从轨道中逸出，使部分气体带正电荷(electric charge)，这些正电荷和逸出的电子与某些中性分子或原子结合成（解释:由几个部分合并成一个整体)为阳离子或阴离子，空气正离子和空气负离子。扬州甲醛检测是指通过特定的方法或仪器，对空气、水、食品、衣物等含有的甲醛做定量检测。
3. 负离子的作用
负离子与人们的生活密切相关。负氧离子能激活空气中的氧离子，使其更加活跃且更容易被人体吸收，有助于改善心肌功能，增强心肌营养和细胞代谢。
负离子水是自来水经过预处理后，再经负离子发生材料处理而得来的，它具有偏碱性、不含特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、含有呈离子态的矿物质等特征。
负离子发生材料涂在建筑物(building)外墙可减轻酸雨对建筑物的损害，涂在内墙可使室内浮游灰尘、绒毛等物质被吸附，防止诱发鼻炎、气管炎等过敏性疾病。
负离子还可防止土壤酸化，供给植物充分营养，促进作物发芽、生长，提高粮食产量。可用于蔬菜、鱼、肉食等食品保鲜，并可用于烤箱中使烘烤食格调道更佳。
4. 自然条件下的负离子产生机理
（1）地壳和大气中的放射性物质的电离作用
（2）宇宙射线和太阳紫外线的电离作用
（3）水的Lenard效应
（4）植物的“尖端放电”和“光电效应”
5. 正离子与负离子
在自然条件下，正离子与负离子的比例是1.2∶1.0，但现代社会发展已破坏了自然界中离子的平衡。
二、实验研究
（一）实验时间
春季 2009.3.214
6:00～
18:00
2009.4.444
6:00～
18:00
2009.4.254
6:00～
18:00
秋季 2009.9.274
6:00～
18:00
2009.10.84
6:00～
18:00
2009.10.24
6:00～
18:00
夏季 2009.8.204
6:00～
18:00
2009.8.304
6:00～
18:00
2009.9.134
6:00～
18:00
冬季 2009.1.174
6:00～
18:00
2009.2.144
6:00～
18:00
2009.3.144
6:00～
18:00
以天为单位，从每天
6:00～
18:00，每隔2小时测一次，每天共测7次。
（二）实验地点
教学植物园
（三）实验材料
ITC-201A型智能便携式空气负离子测试仪，芦荟、泡叶冷水花、吊兰、燕子掌、彩叶草、吊竹梅，规格(specifications)为20cm×20cm×60cm的透明密封箱2只，高度为45cm的支架一个，秒表一块，直径6mm打孔器一个，天平（含砝码(fǎ mǎ)）1台。
考虑到市民对各种观叶植物的喜爱程度、常见的植物种类、植物适宜生长的环境等因素，选择了以下6种植物进行实验（见。
差值：同一季节中3次实验同一时间点的植物负离子平均值与空箱负离子平均值的差。
2. 叶面积测算部分
四、分析(Analyse)与讨论
（一）空气负离子的评价
1. 单位叶面积产生的负离子浓度（见表2）
②箱子体积=长×宽×高=20cm×20cm×60cm=24000cm3
根据公式计算出每种植物的负离子浓度（单位：个／cm2）。通过对比可得负离子浓度大小顺序从高到低依次为：彩叶草＞芦荟＞吊兰＞燕子掌＞吊竹梅＞泡叶冷水花。
2. 单极系数角度
单极系数指空气中正离子数与负离子数的比值，用q表示，即q=n+/n-，式中n+为空气正离子数、n-为空气负离子数。
通过(tōng guò)计算得出每种植物单极系数平均值，从低到高依次为：彩叶草＜吊竹梅＜吊兰＜泡叶冷水花＜燕子掌＜芦荟。
3. 空气离子评议系数（CI）角度（angle)
空气离子评议系数（CI）指空气中离子浓度接近自然界空气离子化水平的程度。该指标（target aim)把空气负离子作为评价指标，同时又考虑了正、负离子的构成比，评价比较全面，具体可以划分为5个等级，评议大气清洁度的方法用其指数进行判断，见表3。
CI=×
注：1000――满足人体生物学效应最低需求的空气负离子（作用：空气优化、疗养保健）浓度（个／cm3）
根据公式计算出空气离子评议系数（CI）值。结果如表4：
根据公式计算可得每种植物CI值。通过(tōng guò)对比每种植物CI值从高到低依次为：彩叶草＞吊竹梅=泡叶冷水花＞吊兰＞燕子掌＞芦荟。
（二）负离子的分布规律（rhythmical)
1. 负离子浓度的时间变化规律（rhythmical)
可以看出，芦荟、吊兰、燕子掌、彩叶草这四种观叶植物在春、秋、冬三季中，最高值均出现在正午
12:00，这可能（maybe)是因为
12:00时光照最为充足，且此时环境中湿度达到了最大值，这造成了此时这四种观叶植物的光合作用最强，所以产生的负离子（作用：空气优化、疗养保健）值也达到了极大值。燕子掌、吊竹梅、彩叶草的夏季负离子最高值都出现在
16:00，而并没有出现在一天中温度最高的
14:00和湿度最高的
12:00，我认为这可能是由于植物在
12:00～
14:00的高温状态下，已经进入了半休眠状态，光合作用被抑制，所以释放出的负离子没有到达极值。相反，芦荟、泡叶冷水花在夏季
14:00出现了极大值，这可能（maybe)是由于植物自身喜高温、高湿的环境，在这种环境下光合作用更强，释放负离子（作用：空气优化、疗养保健）更多。还能看到，六种观叶植物四季的最低值均出现在
6:00和
10:00，我认为这是由于
6:00是一天中温度最低值，而
10:00则是一天中湿度最低值造成的。
综上所述，可得出空气负离子（作用：空气优化、疗养保健）浓度的时间变化规律：
变化：一中，空气负离子浓度夏、秋季高于冬、春季；且夏季最高，冬季最低。
日变化：一天中，空气负离子浓度在
12:00、
14:00或
16:00比较高，而
6:00或
10:00出现最低值。
2. 负离子浓度与气象要素的关系
在测量完每组实验负离子值后，测量了当时的温度（temperature)和湿度。经过对比分析发现，植物负离子值的高低和温度、湿度有一定关系（如表5）。
由表5可以看出：一中温度、湿度最高的季节为夏季，最低的季节为冬季；而一中，空气负离子浓度夏、秋季高于春、冬季，且夏季最高，冬季最低。即可得出空气负离子浓度与气象要素的关系：空气负离子浓度随温度、湿度的升高而升高。
五、结论与建议
1. 结论
（1）通过在家中摆放观叶植物，可以增加空气负离子浓度，使单极系数达到平衡（正负离子比值1.2），起到改善空气质量的作用
（2）植物综合排名：彩叶草＞吊竹梅＞吊兰＞泡叶冷水花＞燕子掌＞芦荟。所以，推荐最适合家中种植的植物为彩叶草。
（3）空气负离子（作用：空气优化、疗养保健）浓度的时间变化规律：一中，空气负离子浓度夏、秋季高于冬、春季，且夏季最高，冬季最低。扬州环境检测中心是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。环境监测的主要手段包括物理手段、化学手段、生物手段。一天中，空气负离子浓度在
12:00、
14:00或
16:00比较高，而
6:00或
10:00出现最低值。
（4）空气负离子浓度与气象要素的关系：一中空气负离子浓度随温度、湿度的升高而升高。
2. 不足
（1）CI值较低。扬州环境检测中心是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。环境监测的主要手段包括物理手段、化学手段、生物手段。尽管正、负离子比值达到了1.2∶1，但是因为正、负离子值较低，所以根据空气离子评议系数值公式，每种植物的CI值仍然较低，空气离子评议系数等级均为E级。所以我还会继续寻找释放(release)负离子能力更强的植物来解决这一问题。
（2）植物的生长速率不同。一中，不同植物在不同季节的生长速率不同，未考虑到植物的生长速率对每个季节植物负离子浓度的影响(influence)。我要在下一步研究中考虑这方面问题。
（3）叶面积测量中的偏差。因为芦荟的叶片具有一定厚度，且不同叶片薄厚不均，所以在测量叶面积时没有采用打孔称重法，而采用了转换为几何图形直接测量的方法。但是芦荟的叶片具有折叠度，且叶片的形状与三角形有一定差距，所以在用直尺测量后用三角形面积公式计算叶面积时会有一定误差，从而影响到芦荟叶面积的测量准确性。
3. 建议
（1）居民家中多种一些植物，使植物起到“生态负离子（作用：空气优化、疗养保健）发生器”的作用。
（2）在家中可摆放彩叶草、吊兰等观叶植物，因为它们不仅具有外形美观的特点，还可以大量释放负离子，达到净化空气的目的，使人感觉轻松愉悦。
4. 前景
空气负离子是一种高科技的无形资源，又是一种重要的可持续利用的新兴生态资源。空气负离子的相关研究虽然已有近百的历史，但仍处于初级阶段，负离子测试设备不成熟、评价方法不完善，国内外尚没有统一的空气负离子含量的限制标准，建议应加强相关指标的监测和预报工作。
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