植物净化室内空气的方式多种多样,它既可以通过其径、叶表面的气孔吸收并同化空气污染物,也可以通过根系、根际微生物的协同作用,清除空气干湿沉降所形成的污染物,需要进行深入研究。目前的研究结果主要集中于以下三种方式:
1、吸附与吸收。植物的枝干表面可以吸附吸收气体分子、固体颗粒及溶液中的离子。如臭氧、二氧化硫等可以被吸附在植物叶面、枝干上的灰尘中,尤其是对污染物不敏感的植物均可吸附大量污染物。Omasa等提出了具有超吸收和代谢大气污染物能力的天然或转基因同化植物,这些植物可以将室内空气污染物作为营养物质源高效吸收、同化,促进自身生长,减轻大气污染。植物叶面的皮孔可以直接吸收并储存有害气体,尤其是当湿度增大时,植物对可溶性气体的吸收量也大大增加。植物的叶对污染物的吸收分别通过气孔或表皮角质层进行。对气态无机污染物而言,气孔渗透为主要路径;对疏水性极高的有机污染物,更多的是通过角质层渗透。植物叶片对污染物的吸收能力与叶龄和毛状体的多少有关,还与外源污染物的化学性质和渗透条件有关。光照条件尤其是控制叶片气孔的开闭对植物吸收污染物有较大影响,湿润的植物表面可增加对水溶性污染物的吸收。此外,气候条件也是影响植物吸收空气污染物的因素。
2、代谢降解。代谢降解是指植物通过代谢过程来降解污染物或通过植物自身的物质如酶类来分解植物体内外来污染物的过程。植物含有一系列代谢异生素的专性同功酶及基因,以束缚保存代谢产物,直接降解有机污染物的酶有硝基还原酶、过氧化物酶、脱卤酶、漆酶等。据Cay 等研究,在生长季植物树冠的吸收作用可使空气中的H+ 、NO3- 和NH4+ 减少50 %~70% ,NH3 几乎被全部吸收。Sandermann 认为,植物含有代谢异生素的专性同功酶及相应基因,以束缚保存代谢产物。如过氧化物酶、脱卤酶、硝基还原酶等可直接降解空气中的有机污染物。另据Gordan 用同位素标记实验证明,植物中的酶可以降解三氯乙烯,最终形成二氧化碳和氯气。
3、植物转化和同化。植物转化是植物保护自身不受污染物影响的生理反应过程,可将污染物转化为其他形态以降低对自身的毒性,如将空气中氮氧化物转化为氮气或植物体内的氮素,利用专性植物体内的超氧化物歧化酶、过氧化物酶等吸收并转化臭氧。植物不能将有机污染物彻底转化为CO2和H2O,而是经过一定的转化后隔离在液泡中或与木质素等不溶性细胞结构相结合。促使植物将有毒有害的污染物转化为低毒低害的物质是空气污染的植物净化主要研究内容之一。
4、植物还能吸收有害物质并同化到自身体内,如大气有害物质中的硫、碳、氮等都是植物生命活动所需的营养元素,植物通过气孔将二氧化碳、二氧化硫等吸入体内,参与代谢,最终以有机物的形式储存在氨基酸和蛋白质中。在空气中多环芳烃类污染物以固体和液体汽溶胶形式存在,它们都可被高等植物同化。不同植物之间同化空气中毒性物质的能力差异显著。
对植物的应用研究发现,能净化空气中污染物的植物很多。常青的观叶植物以及绿色开花植物中,很多都有消除建筑物内有毒化学物质的作用。植物不光是靠叶子吸取物质,植物的根以及土壤里的细菌在清除有害物方面都功不可没。植物对污染物的净化具有选择性,不同的植物对同一污染物的净化能力不同,有一些净化效果较好的植物可供选择。