CN107703256A - 一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统。通过将待测植物置入连续通入并保持稳定浓度的室内空气污染物的密闭环境（动态熏蒸），通过测定熏蒸过程的污染物与植物参数，依据相应的计算公式分析单位时间、单位叶面积叶片对污染物的吸收量，以表征不同植物的净化效率。本发明能够有效克服利用吸收效率评价植物净化效率时，由个体植株差异、盆土吸附、熏蒸过程污染物参数变化等导致的测量与评价结果变化问题，尤其是在低浓度熏蒸的情况下，植物吸收的室内气体污染物通量明显低于高浓度熏蒸的缺陷，评价结果更具合理性与可比性。

Description

一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统及应用
技术领域
本发明涉及环境技术领域，更具体地，涉及一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统。
背景技术
当前，空气污染受到社会各界的广泛关注。甲醛作为我国室内空气环境中的主要污染物，具有来源广泛、危害大、持续时间长等特点。由于长期的甲醛污染会严重影响人体健康，世界卫生组织已将其确定为1A类物质(人类致癌物)。
植物净化室内甲醛污染具有其独特的优势，已成为当前研究领域的热点。但是由于植物生理特性的多变性和净化甲醛的动力机制、代谢机理等问题的复杂性，植物净化甲醛污染的研究依然存在着不少缺陷。特别是目前采用的静态熏蒸法及相关装置，存在密闭实验舱湿度随实验时间显著增大等问题，不利于开展植物净化甲醛的持续长效性研究。所以建立一种可用于研究与测量植物净化甲醛效率与持续性净化能力的动态熏蒸系统尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有评价植物净化效率的方法的技术不足，提供一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
提供一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，包括甲醛发生装置、气流分流装置、可密闭的模拟实验舱和尾气处理装置；所述气流分流装置分别与甲醛发生装置和可密闭的模拟实验舱相连通，将甲醛发生装置发生的气体等量均匀输送至可密闭的模拟实验舱中；所述可密闭的模拟实验舱设置有排气口，所述尾气处理装置连通所述排气口。
所述甲醛发生装置，用于提供稳速的甲醛气体，包括气泵、流量计、缓冲瓶、甲醛气体发生瓶、活性炭与硅胶过滤瓶、三叉合流器与气体混合瓶；所述气流分流装置，用于将甲醛气体输送至可密闭的模拟实验舱中；所述可密闭的模拟实验舱用于提供实验环境并测量植物净化甲醛效率以及尾气处理装置，包括进气口、检测孔、排气口、控制门、环境气体均匀装置参数环境参数检测设备；所述尾气处理装置，与模拟舱排气口相连接，采用活性炭与硅胶吸附或水洗处理废气。
优选地，所述可密闭的模拟舱为若干个，所述气流分流装置将甲醛气体等量均匀输送至各可密闭的模拟舱中。
优选地，所述气流分流装置包括多通管与多个气阀，其中气阀可任意开关拔出。
所述可密闭的模拟实验舱可以由玻璃或钢板做成。
优选地，所述控制门设置于所述可密闭的模拟舱的一侧，用于放入与取出待测植物。
优选地，所述环境气体均匀装置设置于所述可密闭的模拟舱的顶部。进一步优选地，所述环境气体均匀装置为风扇。
优选地，所述系统还包括光源。进一步优选地，所述光源设置于所述可密闭的模拟舱的顶部。
优选地，所述进气口、检测口设置于与控制门同一侧。
优选地，所述排气口设置于所述可密闭密封舱的底部。
进一步优选地，所述排气口与进气口分别设置于可密闭的密闭舱的相对两侧。
所述环境参数检测设备可以为温湿度监控仪等，参照现有技术。
本发明采用的熏蒸系统为动态熏蒸系统，具体是将可密闭模拟舱的排气口打开并连通污染物采样检测设备，将进气口与污染物发生装置相连，利用污染物发生装置将污染物连续稳定地通入可密闭的模拟舱，污染物气体流过植物叶片或植株后从排气口排出。可密闭模拟舱进口污染物浓度不变。本发明采用的动态熏蒸法需测定通入的污染物流量、污染物未沉降前的平均浓度、植物叶面积，以及分别在有无植物的情况下污染物出口浓度。
基于所述系统，本发明提供一种通过测定动态熏蒸过程的污染物与植物参数，测量和评价植物净化效率方法，所述方法包括以下步骤：
S1.将待测植物置入动态熏蒸环境中；
所述动态熏蒸环境是指污染物气体持续稳定地进入密闭环境，流过待测植物后从密闭环境排出；
如果植物是盆栽盆栽栽培基质无特别限定，可以是土壤或水等，则需要将所测植物的栽培基质和盛栽容器部分包裹(可用聚四氟乙烯薄膜包裹)，以隔离栽培基质和栽培基质中微生物对室内空气污染物的吸附和吸收。所述栽培基质可以是土壤或水等。所述盛栽容器可以是花盆或花瓶等。
S2.测定动态熏蒸环境中污染物进口浓度与通入的污染物气流流量；
S3.每隔一段时间多次对密闭环境中的污染物浓度进行测定，至熏蒸结束；
S4.熏蒸结束后，取出植物，剪下植物叶片，测算植物叶片的面积；
S5.测定对被包裹的栽培基质和盛栽容器的体积；
S6.空白试验；
如果是盆栽，所述空白试验的方法是剪除植物植株，将被包裹的栽培基质和盛栽容器放入密闭环境，按照步骤S2与步骤S3进行空白实验。尽量使得密闭环境初始浓度与步骤S2相近；
S7.计算：所述动态熏蒸环境下测量与评价植物净化效率的计算参照的计算公式为：
Vd：沉降系数；
D：损耗率，为无植物时出口浓度与有植物时出口浓度之差除以叶面积所得(ppm/m2)；
V：流量或换气量(L/min)；
C：室内空气污染物在未沉降前的平均浓度(mg/m3)。
优选地，步骤S4所述测算植物叶面积是将剪下植物叶片逐一拍照，利用Photoshop软件对植物叶片照片的位图进行分析测算植物叶面积并求平均值。
本发明的有益效果：
本发明首次提供一种利用熏蒸系统测量与评价植物净化效率的方法，通过测定熏蒸过程中污染物与植物参数，以单位时间、单位叶面积叶片对污染物的吸收量评价植物净化效率，角度创新，简单易行，填补了本领域植物对室内空气污染物的净化效率的研究空白。
本发明提供了一种结构简单但非常科学实用的熏蒸模拟系统，可以简便地实现利用熏蒸系统测量与评价植物净化效率。针对植物生理特性的多变性和净化的动力机制、代谢机理等问题的复杂性，本发明同时提供了动态熏蒸环境下的测量与评价方式，能够有效克服利用吸收效率评价植物净化效率时，由个体植株差异、盆土吸附、熏蒸过程污染物参数变化等导致的测量与评价结果变化问题，尤其是在低浓度熏蒸的情况下，植物吸收的室内气体污染物通量明显低于高浓度熏蒸的缺陷，评价结果更具合理性与可比性。
附图说明
图1本发明评测系统示意框图。
图2本发明结构示意图。
图3本发明可密闭的模拟舱结构示意图。
图中：1气泵(微型)，2气泵，3缓冲瓶，41流量计，42流量计，5甲醛气体发生瓶，6活性炭与硅胶过滤瓶，7三叉合流器，8气体混合瓶，9气体分流器，10可密闭的模拟舱，11尾气去除装置；
101光源，102环境气体均匀装置，103进气口，104检测口，105控制门，106环境参数检测设备，107待测植物，108排气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明书本发明。除非特别说明，本实用新型采用的原料及设备或方法为本技术领域常规的原料及设备或方法。除非特别说明，本发明实施例中涉及的控制及信息显示的实现方法和电路设置为常规方法的实现方法和电路设置。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统。包括甲醛发生装置、气流分流装置、可密闭的模拟实验舱10和尾气处理装置；所述气流分流装置分别与甲醛发生装置和可密闭的模拟实验舱10相连通，将甲醛发生装置发生的气体等量均匀输送至可密闭的模拟实验舱10中。
所述甲醛发生装置，用于提供稳速的甲醛气体，包括气泵1、气泵2、缓冲瓶3、流量计41、流量计42、甲醛气体发生瓶5、活性炭与硅胶过滤瓶6、三叉合流器7与气体混合瓶8；所述气流分流器，用于将甲醛气体等量均匀输送至各模拟实验舱中，包括多通管与多个气阀，其中气阀可任意开关拔出；所述模拟实验舱10，主要是由玻璃或钢板做成的密闭舱，用于提供实验环境并测量植物净化甲醛效率以及尾气处理装置，包括进气口103、检测口104、排气口108、控制门105、环境气体均匀装置(风扇)102、光源101以及环境参数检测设备(温湿度监控仪)106；所述尾气处理装置与模拟舱排气口108相连接，采用活性炭与硅胶吸附或水洗处理废气，经处理后的废气通向通风橱处理。
所述甲醛气体发生瓶加入已知浓度的甲醛溶液，并可以设置有控温装置，通过控制发生瓶温度与通入的气流量控制甲醛气体产生量；所述活性炭与硅胶过滤瓶用于过滤空气中的可吸附杂质；所述三叉合流器和气体混合瓶用于混合甲醛气体和干洁空气；所述流量计用于控制气体流速，为可密闭的模拟舱提供持续的、稳定的、一定浓度的甲醛气体熏蒸来源。
本实施例中，所述控制门105设置于所述可密闭的模拟舱10的一侧，用于放入与取出待测植物7。
所述环境气体均匀装置102设置于所述可密闭的模拟舱10的顶部。所述环境气体均匀装置102可以采用风扇。
所述系统还包括光源101。所述光源101可设置于所述可密闭的模拟舱的顶部。
所述进气口103、检测口104可以设置于与控制门105同一侧。
所述排气口108可设置于所述可密闭密封舱10的底部。
所述排气口108与进气口103可以分别设置于可密闭的密闭舱的相对两侧。
本发明动态熏蒸系统的应用，具体是将可密闭模拟舱10的排气口108打开并连通气体分流装置，将进气口103与气体分流装置相连，利用气体分流装置将甲醛连续稳定地通入可密闭的模拟舱，甲醛气体流过植物叶片或植株后7从排气口108排出。可密闭模拟舱进气口103甲醛浓度不变。本发明采用的动态熏蒸法需测定通入的污染物流量、污染物未沉降前的平均浓度、植物叶面积，以及分别在有无植物的情况下污染物出口浓度。
本实施例同时提供一种利用熏蒸方式测量与评价植物净化效率的方法，通过测定熏蒸过程的污染物与植物参数，测量和评价植物净化效率。
具体地，所述方法包括以下步骤：
S1.将待测植物放入动态熏蒸环境中；
所述动态熏蒸环境是指污染物气体持续稳定地进入密闭环境，流过待测植物后从密闭环境排出；
如果植物是盆栽盆栽栽培基质无特别限定，可以是土壤或水等，则需要将所测植物的栽培基质和盛栽容器部分包裹(可用聚四氟乙烯薄膜包裹)，以隔离栽培基质和栽培基质中微生物对室内空气污染物的吸附和吸收。所述盛栽容器可以是花盆或花瓶等。
S2.测定动态熏蒸环境中污染物进口浓度与通入的污染物气流流量；
S3.每隔一段时间多次对密闭环境中的污染物浓度进行测定，至熏蒸结束；
S4.熏蒸结束后，取出植物，剪下植物叶片，测算植物叶片的面积；
S5.测定对被包裹的栽培基质和盛栽容器的体积；
S6.空白试验；
如果是盆栽，所述空白试验的方法是剪除植物植株，将被包裹的栽培基质和盛栽容器放入密闭环境，按照步骤S2与步骤S3进行空白实验。尽量使得密闭环境初始浓度与步骤S2相近；
S7.计算；
所述动态熏蒸环境下测量与评价植物净化效率的计算参照的计算公式为：
Vd：沉降系数；
D：损耗率，为无植物时出口浓度与有植物时出口浓度之差除以叶面积所得(ppm/m2)；
V：流量或换气量(L/min)；
C：室内空气污染物在未沉降前的平均浓度(mg/m3)。
步骤S4所述测算植物叶面积是将剪下植物叶片逐一拍照，利用Photoshop软件对植物叶片照片的位图进行分析测算植物叶面积并求平均值。
本发明可解决长时间静态熏蒸导致的湿度增加问题，保障植物在一种较自然的生长环境进行甲醛熏蒸，从而更准确的测量或研究植物净化甲醛的持续性效率。
本实施例以橡皮树、秋海棠、铁线蕨作为试验研究对象，评价其对甲醛的净化效率。按照本发明所述方法进行熏蒸实验。同种植物选取大小、高度、叶片数量差不多、生长良好的植株。实验结果如下：
表1植物概况表
甲醛背景浓度设置为1ppm与3ppm两种条件。
表2植物甲醛净化效率测试结果
实验结果显示：在1ppm、3ppm不同背景浓度下，三种植物吸收效率(μg/h)存在显著差异，采用本发明方法评价上述三种植物净化效率，在1ppm、3ppm不同背景浓度下净化效率无显著差异。

Claims (10)

1.一种用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，包括甲醛发生装置、气流分流装置、可密闭的模拟实验舱和尾气处理装置；所述气流分流装置分别与甲醛发生装置和可密闭的模拟实验舱相连通，将甲醛发生装置发生的气体等量均匀输送至可密闭的模拟实验舱中；所述可密闭的模拟实验舱设置有排气口，所述尾气处理装置连通所述排气口；
所述甲醛发生装置，用于提供稳速的甲醛气体，包括气泵、流量计、缓冲瓶、甲醛气体发生瓶、活性炭与硅胶过滤瓶、三叉合流器与气体混合瓶；所述气流分流装置用于将甲醛气体等量均匀输送至可密闭的模拟实验舱中，所述可密闭的模拟实验舱，由玻璃或钢板做成的密闭舱，用于提供实验环境并测量植物净化甲醛效率以及尾气处理装置，包括进气口、检测孔、排气口、控制门、环境气体均匀装置以及环境参数检测设备；所述尾气处理装置与可密闭的模拟舱的排气口相连接。
2.根据权利要求1所述用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，所述可密闭的模拟舱为若干个，所述气流分流装置将甲醛气体等量均匀输送至各可密闭的模拟舱中；优选所述气流分流装置包括多通管与多个气阀，其中气阀可任意开关拔出。
3.根据权利要求1所述用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，所述控制门设置于所述可密闭的模拟舱的一侧，用于放入与取出待测植物；所述环境气体均匀装置设置于所述可密闭的模拟舱的顶部。
4.根据权利要求1所述用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，所述进气口、检测口设置于与控制门同一侧；所述排气口设置于所述可密闭密封舱的底部。
5.根据权利要求1所述用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，所述尾气处理装置采用活性炭与硅胶吸附尾气或采用水洗处理废气。
6.根据权利要求1所述用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，所述排气口与进气口分别设置于可密闭的密闭舱的相对两侧。
7.根据权利要求1至6所述用于测量植物净化甲醛能力的动态熏蒸系统，其特征在于，所述系统还包括光源，所述光源设置于所述可密闭的模拟舱的顶部。
8.权利要求1至7所述系统的应用，其特征在于，应用于植物净化甲醛的动态情况评价。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将待测植物置入权利要求1至7任一项所述的动态熏蒸系统中；
S2.测定动态熏蒸环境中污染物进口浓度与通入的污染物气流流量；
S3.每隔一段时间多次对密闭环境中的污染物浓度进行测定，至熏蒸结束；
S4.熏蒸结束后，取出植物，剪下植物叶片，测算植物叶片的面积；
S5.测定对被包裹的栽培基质和盛栽容器的体积；
S6.空白试验；
如果是盆栽，所述空白试验的方法是剪除植物植株，将被包裹的栽培基质和盛栽容器放入密闭环境，按照步骤S2与步骤S3进行空白实验；
S7.计算：所述动态熏蒸环境下测量与评价植物净化效率的计算参照的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>d</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>D</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>V</mi> </mrow> <mi>C</mi> </mfrac> </mrow>
Vd：沉降系数；
D：损耗率，为无植物时出口浓度与有植物时出口浓度之差除以叶面积所得(ppm/m2)；
V：流量或换气量(L/min)；
C：室内空气污染物在未沉降前的平均浓度(mg/m3)。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，步骤S4所述测算植物叶面积是将剪下植物叶片逐一拍照，利用Photoshop软件对植物叶片照片的位图进行分析测算植物叶面积并求平均值。
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