CN108283140A - 一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统 - Google Patents

一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统，属于空气净化植物技术领域。该系统通过立式支撑装载结构、植物种植槽、水循环系统、净化水箱、净化植物等部件组合而成；本发明的系统结构合理，保证净化植物叶片的伸展空间与根部的分离生长，能够提高植物针对甲醛的净化率与抗性，可调节室内环境温湿度，具较高观赏价值。表现为降醛效果佳、能耗低、投资小、无污染、绿色环保、可持续性强等特点。

Description

一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统
技术领域
本发明涉及改善室内空气质量的净化系统，尤其是净化室内甲醛的水培植物生态净化系统，属于空气净化植物技术领域。
背景技术
室内空气污染是长期威胁城市居民健康的严峻问题。在众多有机污染物中，甲醛以其来源广泛、危害性大、持续时间长等特点，已成为世界范围内普遍存在、最为严重的室内污染物之一。主要污染源是室内劣质人造板材、装饰材料、室内家具、烟叶燃烧及少量化妆品、清洁剂、杀虫剂、印刷油墨等。中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m3。当室内空气中甲醛浓度达到0.1mg/m3时，机体可产生不适，0.5mg/m3时可引起流泪，0.6mg/m3时可出现咽喉不适或疼痛，约12～24mg/m3时出现呼吸困难、咳嗽、胸闷和头痛，大于60mg/m3时可能引起肺炎、肺气肿甚至死亡。2004年，国际癌症研究机构(IARC)将甲醛上升为第一类致癌物质。目前已有足够的证据可以论证甲醛直接引起人类鼻咽癌、鼻腔癌、和鼻窦癌，并可能引发白血病。
目前，针对室内甲醛污染的治理技术主要包括通风换气技术、物理技术、化学技术、植物净化技术等。通风换气技术简单经济、但有可能将室外污染物带入室内。物理技术包括吸附法和催化法，吸附法主要利用活性炭等材料的分子间力，具有制备简单、见效快等特点，但吸附无选择性、易脱附；催化法分为光催化与高温催化法，通过利用外加能量，提高催化剂对甲醛的分解活性，具有催化活性高，无二次污染等优点，但对紫外光和高温的依赖使其制备成本高，维护费用昂贵；化学技术包括臭氧氧化法、金属氧化法、二氧化氯氧化法等，具有针对性强，净化效果明显等特点，但净化材料及净化中间产物安全性有待研究。植物净化技术指利用绿色植物对污染物的吸附、吸收、代谢、转化作用，达到动态持续、绿色环保降低污染物的目的。植物净化技术作为生物净化技术之一，具有成本低、能耗低、操作简单、自然、环保、美观等特点，是改善室内空气环境现行方法中最好的方法，目前已成为室内甲醛净化和室内植物景观应用研究的热点。
目前，植物净化技术还存在技术难题，例如，中国专利CN 104474882A公布了一种室内空气植物生态净化的方法，仅是公开了吸收空气中甲醛、一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染物的植物，属于植物净化技术在净化室内空气污染物类型领域的宏观研究，还未从微观角度针对空气中的甲醛净化提出专门植物组合。发明人按照该专利中的技术方案制造相同的人工污染程度相同，选用相同的植物进行试验研究发现，无法到达该专利中所描述的净化率100％，且在第二天时，栽植的植物吊兰和文竹的叶片出现非常明显的斑点和枯萎状，植物的生长状况非常差，接近于死亡，该种方案对组合植物伤害大，不利于植物的可持续生长。
同时，现有技术中的植物组合大多为，在平面上简单排列组合不同植物，不但不能最大效果的发挥植物的净化效果和独具的观赏价值，同时存在占用过多室内有限平面空间的约束限制植物数量的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种具较佳净化效果的室内甲醛水培植物生态净化系统，能够提高净化植物净化效率与抗逆性，且投资小、能耗低、无污染、可持续性强，可调控室内温湿度，同时具复合观赏价值，以获得经济效益、生态效益、美学效益和社会效益的最大化。
为了实现本发明的目的，本发明提供如下技术方案：
一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统，包括立式支撑装载结构、植物种植槽、水循环系统、净化水箱、净化植物；
所述立式装载支撑结构，由装有水培液的第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体依次从上向下放置；
所述植物种植槽，设于第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体内部，用于栽植净化植物；
所述净化水箱，位于立式装载支撑结构的底部，承接上部箱体逐级向下汇入的水培液，净化水箱中设有甲醛微生物板和三级过滤筛板，所述三级过滤筛板分层竖向设于净化水箱内，三级过滤筛板包括第一级过滤筛板、第二级过滤筛板、第三级过滤筛板，从净化水箱的中心向外，依次为第三级过滤筛板、第二级过滤筛板、第一级过滤筛板；
所述水循环系统包括水泵、进水管和输水管，水泵通过进水管与净化水箱相连，通过输水管与第一装载箱体相连，将净化后的水培液输送至第一装载箱体；
所述净化植物为鸭脚木、绿萝、滴水观音、绿精灵、鸟巢蕨、狼尾蕨、龟背竹、吊兰、红掌、白掌、霓虹合果芋、花叶万年青中的一种或几种。
进一步的技术方案，所述第一装载箱体内的净化植物为鸭脚木、龟背竹、滴水观音中的一种或几种，第二装载箱体和第三装载箱体内的净化植物为绿萝、白掌、红掌、绿精灵、霓虹合果芋、花叶万年青中的一种或几种。，第四装载箱体内的净化植物为鸟巢蕨、狼尾蕨、吊兰中的一种或几种。
进一步的技术方案，所述第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体的底面是正方形，底面积相等，竖直方向上下错开排列，以保证净化植物枝叶生长与伸展空间及充足光照，用于定植阳性植物；所述第四装载箱体的底面是长方形，底面积较大，位于前三层箱体下部的阴影区域，用于定植耐阴植物。
进一步的技术方案，所述第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体的底部开有凹形槽口，与下面的装载箱体的沿壁口配合，将下面的装载箱体固定在凹形槽口内；箱体前后沿壁高度低于左右沿壁高度，且左右两侧面沿壁设有方形开口，以扩大植物枝叶生长空间，提高降醛效率。
进一步的技术方案，所述的第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体的侧面的外壁设有泄水沟，控制水培液由上至下的流动。泄水沟不仅实现水培液由上至下逐级灌溉，还控制装载箱体内的水深。
进一步的技术方案，所述第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体的材料为聚乙烯塑料或有机玻璃。材料具有支撑性，保证系统上下结构的稳定性。其中有机玻璃为透明性材料能够观赏植物根部形态，提高观赏价值。
进一步的技术方案，所述植物种植槽包括独立定植槽口与定植槽体，植物种植槽的形状为扁平状长方体，透水性材料制成，其上开有口径适合植物种植的定植槽口。定植槽口下为深度不同的定植槽体，具有分离植物根系，保证植物根部营养供应，提高植物根部净化水中甲醛的效果。
进一步的技术方案，所述的定植槽体的深度大小依次为：第一装载箱体的定植槽体>第二装载箱体的定植槽体＝第三装载箱体的定植槽体>第四装载箱体的定植槽体
进一步的技术方案，所述的定植槽体的侧边的上部与下部均设有循环水孔，上部循环水孔控制定植槽体内水深，下部循环水孔保证植物根系的动态水环境，可以在槽体的同一高度的每个侧边均设置循环水孔，形成一圈，提高水循环的效率。底部循环水孔能够实现独立种植槽体内水培液动态更新，增加水中含氧量，防止有害微生物滋生、创造良好的植物根部微环境，有利于植物根系的生长及吸收水培液中甲醛。
进一步的技术方案，所述净化水箱中的净化甲醛微生物板是附有微生物的扁平状长方形载体，所述的微生物是甲基球菌属、红球菌属、盐单胞菌属中的一种。这些微生物能够显著净化水中低浓度甲醛。
所述三级过滤筛板，其一级筛板其上开有口径为3—5cm的筛孔，间距5‐8cm左右，以保证筛板支撑功能的稳定性，用于隔离烂叶烂枝；二级筛板其上开有口径为1—2cm的筛孔，间距2‐5cm左右，以保证筛板支撑功能用于隔离烂根；3、三级筛板其上开有口径为0.5‐1cm的筛孔，间距为1‐2cm，用于检验并隔离未被前两级筛板隔离的污染物，并控制水流速度。
净化植物鸭脚木、龟背竹、滴水观音设计种植在生态净化系统第一装载箱体，属于深根性水培植物，株高60cm‐80cn；绿萝、白掌、红掌、绿精灵、霓虹合果芋、花叶万年青设计种植在生态净化系统第二、三装载箱体，属于中根性水培植物，株高30‐40cm；鸟巢蕨、狼尾蕨、吊兰设计种植在生态净化系统第四装载箱体，属于浅根性水培植物，株高10‐20cm。具体种植情况依据所选择植物根长、株高、冠幅等可做调整。经过动态熏蒸法测试与生理指标测定，以上植物对甲醛均具有较强净化能力与抗逆性。第四装载箱体设计种植植物具有喜湿润环境，耐阴等特点，第四层半荫蔽的生长环境符合植物对光照、湿度的需求，有利于植物的生长与净化甲醛效果。其中，鸭脚木、绿萝、滴水观音、狼尾蕨、鸟巢蕨、龟背竹、吊兰叶色碧绿，叶形独特且类型众多，可重点观赏叶形；白掌、红掌、绿精灵、霓虹合果芋、花叶万年青叶色丰富且富于变化，可重点观赏叶色。叶形、叶色、根态的多层次、复合性观赏价值，达成组合配置的目标。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明一方面通过水循环系统实现生态净化系统内水培液的动态循环流动，增加水与空气中甲醛接触面积，增加甲醛溶水量，有利于提高植物根系与微生物的甲醛净化效率；另一方面，净化后的水培液重新用于灌溉培育植物，有利于节约水资源，减少能耗，实现绿色环保。
2、本发明通过动态熏蒸法筛选出的植物：鸭脚木、绿萝、绿精灵、滴水观音、鸟巢蕨、狼尾蕨针对甲醛具显著净化效果，而龟背竹、吊兰、红掌、白掌、霓虹合果芋、花叶万年青具备良好的甲醛净化性，通过本发明净化系统使用这些组合植物净化甲醛后，测定这些植物的相关生理指标发现六种植物对甲醛胁迫均具较强抗性，实验过程中植物叶片受害率低于10％，且将植物置于无污染环境后修复培养30天后，植物均有新叶发出，根系生长状况良好。同时，龟背竹、吊兰、红掌、白掌、霓虹合果芋、花叶万年青等室内植物观赏价值较高，这种植物组合兼具室内观赏性。
3、本发明通过不同的装载箱体栽植不同的植物，根据不同植物的需求，调整水培营养液的深度，满足每种植物的生理需求，不同一种植物装载在同一箱体中，可以保证植物根系的独立生长空间，本发明的净化系统的甲醛净化率高、见效快、净化时间短、植物生长效果佳、抗性强。同时能够调节室内温度和湿度，而通过组合的方式将不同类型植物搭配在一起，能够提高植物观赏价值，美化室内居住环境。
4、本发明采用单独水培容器种植，首先通过立式装载结构，能够有效节省室内平面空间，利用三维空间的拓展提高植物利用率。其次通过合理设计植物种植位置与水循环系统，为植物提供适宜生长的根系环境、光照等生理需求。最后，选择兼具净化功能与观赏价值的植物合理搭配，不但最大限度体现植物的美学意义，而且丰富了观赏层次，形成合理、高效的净化系统。
附图说明
图1为本发明的净化系统的主视图；
图2为本发明的净化系统的俯视图；
图3为本发明的植物种植槽的结构示意图；
图4为本发明的净化水箱结构示意图。
图中标号说明：1第一装载箱体、2第二装载箱体、3第三装载箱体、4第四装载箱体、5净化水箱、6植物种植槽、7净化植物、8水循环系统、9泄水沟；
5‐1甲醛微生物板、5‐2第一级过滤筛板、5‐3第二级过滤筛板、5‐4第三级过滤筛板；
6‐1独立定植槽口、6‐2定植槽体、6‐3循环水孔；
8‐1水泵、8‐2进水管、8‐3输水管。
具体实施方式
下面结合复合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
如图1‐4所示，一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统，包括立式支撑装载结构、植物种植槽6、水循环系统8、净化水箱5、净化植物7；
所述立式装载支撑结构，由装有水培液的第一装载箱体1、第二装载箱体2、第三装载箱体3、第四装载箱体4依次从上向下放置；
所述植物种植槽6，设于第一装载箱体1、第二装载箱体2、第三装载箱体3、第四装载箱体4内部，用于栽植净化植物7；
所述净化水箱5，位于立式装载支撑结构的底部，承接上部箱体逐级向下汇入的水培液，净化水箱5中设有甲醛微生物板5‐1和三级过滤筛板，所述三级过滤筛板分层竖向设于净化水箱内，三级过滤筛板包括第一级过滤筛板5‐2、第二级过滤筛板5‐3、第三级过滤筛板5‐4，从净化水箱5的中心向外，依次为第三级过滤筛板、第二级过滤筛板、第一级过滤筛板；
所述水循环系统8包括水泵8‐1、进水管8‐2和输水管8‐3，水泵8‐1通过进水管8‐2与净化水箱5相连，通过输水管8‐3与第一装载箱体1相连，将净化后的水培液输送至第一装载箱体1；
所述净化植物7为鸭脚木、绿萝、滴水观音、绿精灵、鸟巢蕨、狼尾蕨、龟背竹、吊兰、红掌、白掌、霓虹合果芋、花叶万年青中的一种或几种。
所述第一装载箱体1内的净化植物为鸭脚木、龟背竹、滴水观音中的一种或几种，第二装载箱体2和第三装载箱体3内的净化植物为绿萝、白掌、红掌、绿精灵、霓虹合果芋、花叶万年青，第四装载箱体4内的净化植物为鸟巢蕨、狼尾蕨、吊兰中的一种或几种。
所述第一装载箱体1、第二装载箱体2、第三装载箱体3的底面是正方形，底面积相等，竖直方向上下错开排列，以保证净化植物枝叶生长与伸展空间及充足光照，用于定植阳性植物；所述第四装载箱体4的底面是长方形，底面积较大，位于前三层箱体下部的阴影区域，用于定植耐阴植物。
所述第一装载箱体1、第二装载箱体2、第三装载箱体3的底部开有凹形槽口，与下面的装载箱体的沿壁口配合，将下面的装载箱体固定在凹形槽口内；箱体前后沿壁高度低于左右沿壁高度，且左右两侧面沿壁设有方形开口，以扩大植物枝叶生长空间，提高降醛效率。
所述的第一装载箱体1、第二装载箱体2、第三装载箱体3、第四装载箱体4的侧面的外壁设有泄水沟9，控制水培液由上至下的流动。泄水沟9不仅实现水培液由上至下逐级灌溉，减少能耗，还控制装载箱体内的水深。
所述第一装载箱体1、第二装载箱体2、第三装载箱体3、第四装载箱体4的材料为聚乙烯塑料或有机玻璃。
所述植物种植槽6包括独立定植槽口6‐1与定植槽体6‐2，植物种植槽6的形状为扁平状长方体，透水性材料制成，其上开有口径适合植物种植的定植槽口6‐1。定植槽口6‐1下为深度不同的定植槽体6‐2，具有分离植物根系，保证植物根部营养供应，提高植物根部净化水中甲醛的效果。
所述的定植槽体6‐2的深度大小依次为：第一装载箱体1的定植槽体>第二装载箱体2的定植槽体＝第三装载箱体3的定植槽体>第四装载箱体4的定植槽体.
所述的定植槽体6‐2的侧边的上部与下部均设有循环水孔6‐3，上部循环水孔控制定植槽体内水深，下部循环水孔保证植物根系的动态水环境，可以在槽体的同一高度的每个侧边均设置循环水孔，形成一圈，提高水循环的效率。
所述净化水箱中的净化甲醛微生物板是附有微生物的扁平状长方形载体，所述的微生物包括甲基球菌属、红球菌属、盐单胞菌属。
所述三级过滤筛板，其第一级筛板其上开有口径为3—5cm的筛孔，间距5‐8cm左右，以保证筛板支撑功能的稳定性，用于隔离烂叶烂枝；第二级筛板其上开有口径为1—2cm的筛孔，间距2‐5cm左右，以保证筛板支撑功能用于隔离烂根；第三级筛板其上开有口径为0.5‐1cm的筛孔，间距为1‐2cm，用于检验并隔离未被前两级筛板隔离的污染物，并控制水流速度。
实验组1：模拟污染环境进行数据分析
实验地点：2017年7月5日—7月20日，南京市玄武区龙蟠路159号南京林业大学图书馆五楼。
实验房间：(1)大小：长7.0米、宽4.4米、高2.9米，总容积：89.32立方米。
(2)实验安排：每个处理组重复三个房间，取其平均值。
污染检测设备：(1)空气中甲醛浓度检测仪器：恒流采样仪(QC‐6H)、气相色谱仪GC112(EQ‐1‐100)
(2)水中甲醛浓度检测仪器：便携式水中甲醛测定仪(JQ‐1A)
(3)温湿度检测仪器：露点温湿度仪(DT‐321S)
实验方案：四组植物种植方式进行试验研究、对比
(1)植物实验组
实验装置是，一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统，包括立式支撑装载结构、植物种植槽、水循环系统、净化水箱、净化植物；立式装载支撑结构，由15个方形装载箱体上下互为支撑构成，排列成四层，由上至下第一层至第五层，分别是第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体，第一装载箱体是1个方形装载箱体，第二装载箱体与第四装载箱体各是4个方形装载箱体，第三装载箱体是6个方形装载箱体。第四装载箱体的下面设有一个大的净化水箱。方形装载箱体的边长大小保证盛装上部箱体沿泄水沟逐级向下的全部水培液。
植物种植槽设置于方形装载箱体内部，其包括独立定植槽口与定植槽体。种植槽主体形状为扁平状长方体，透水性材料制成，厚度为2‐3cm，种植槽主体四周固定在装载箱体沿壁上，高度低于前后沿壁口3‐5cm。其上开有口径为20cm的植物定植槽口，配套四种规格定制槽口，口径分别为10cm、12cm、15cm、18cm。定制槽口间距15‐20cm，以保证植物枝叶充分伸展空间，提高植物叶片有效净化面积。具体种植槽口布置灵活，保证各凹形槽口内定制植物枝叶伸展、外形美观即可。
第一装载箱体的种植槽设计深度为50cm规格的定植槽体，箱体左右侧壁高度10cm，为上部植物预留充足的垂直生长空间，在距离定植槽口15cm、距离定植槽底15cm处设有一圈直径为1cm的循环水孔，保证定制槽体内水深在15cm‐35cm。第二装载箱体、第三装载箱体植物种植槽设计深度为35cm规格的定制槽体，箱体左右侧壁高度40cm，满足上部植物需求的垂直生长空间，在距离定植槽口10cm、距离定植槽底10cm处设有一圈直径为1cm的排水孔，保证定制槽体内水深在10cm‐25cm。第四装载箱体种植槽设计深度为15cm规格的定制槽体，箱体左右侧壁高度20cm，满足上部植物需求的垂直生长空间，在距离定植槽口5cm、距离定植槽底5cm处设置有一圈直径为1cm的排水孔，保证定制槽体内水深在5cm‐10cm。
水循环系统的主件部分：水泵位于第三装载箱体下方，各为2小型水泵，为减少下部筛板承重，水泵材料选择轻型质地。进水管由进水口通向底部净化水箱的箱体中央，输水管连在输水口，通向第一装载箱体的底部进水口，将净化后的植物水培液输送至顶部。第一装载箱体在距离植物定植槽口下方15cm处设置宽度为1—2cm的泄水沟；第二装载箱体、第三装载箱体在距离植物定植槽口下方10cm处设置宽度为1—2cm的泄水沟；第四装载箱体在距离植物定植槽口下方5cm处设置一排宽度为1—2cm的泄水孔。
净化甲醛微生物板是附有微生物的扁平状长方形载体，活性载体可为灭菌活性污泥等，厚度10—15cm。微生物类型主要为属于甲基球菌属、红球菌属、盐单胞菌属等能显著净化水中低浓度甲醛的菌种。
各装载箱体种植槽口数量(植物数量)、植物种类、植物规格具体情况如下表1。
表1：各装载箱体的配置参数
具体各种植槽口布置灵活，保证各槽口内定制植物枝叶伸展、外形美观即可。
水循环系统主件水泵控制流速3m/min，泄水沟宽1cm，水净化系统微生物活性载体为灭菌后的池塘污泥，微生物种类为甲基球菌。一级筛板筛孔口径为3cm，间距5cm左右；二级筛板筛孔口径为1cm，间距2cm左右；三级筛板筛孔0.5cm，间距1cm左右。
(2)植物空白组
选用的植物与植物规格与实验组完全相同，将这些植物放入水培箱中，水培箱分别平面铺开放在房间地面。这些植物除使用水培箱外，并未使用本发明中的装置。
(3)空白对照组：除去对房间的门窗缝隙等进行密封处理，关闭所有通风设备及空调外，房间不作其他处理。
(4)水对照组：除去对房间的门窗缝隙等进行密封处理，关闭所有通风设备及空调，放置与(1)和(2)等量体积的静态水培液外，房间不作其他处理。
实验准备：2017年7月4日对实验空房间空气质量状况与温湿度进行检测。由于各房间未进行室内装潢，且方位一致，故各房间初始空气污染物浓度检测结果在国家规定范围内，且温湿度值大致相等。随后，对实验房间的门窗缝隙等进行密封处理，同时关闭所有通风设备及空调。
实验进程：
2017年7月5日待净化系统放入实验房间中央后，立即采取植物叶片备测。18：00对实验房间进行人为污染，每房间注射相同体积，质量分数为37％的甲醛溶液，使其达到重度污染。
2017年7月6日至7月20日，每天18：00，检测人员佩戴防毒面罩携带大气采集器与温湿度检测仪进入房间，将其放在房间中央，高1.5m处，关门进行为时10分钟的采气与温湿度检测。10分钟后，检测人员佩戴防毒面罩再次进入房间，记录温湿度值并收集采气管备测。7月20日，实验结束后，检测人员携带便携式水中甲醛测定仪检测各实验房间水中甲醛浓度。房间实验结束后在生理实验室检测备测叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、甲醛脱氢酶含量。
表2：房间甲醛浓度值(mg/m3)
时间/d 空白对照组 水对照组 植物空白组 植物实验组
1d 0.815 0.429 0.494 0.459
2d 1.55 0.899 1.012 0.749
3d 1.634 0.67 0.659 0.547
4d 1.591 0.534 0.448 0.353
5d 1.588 0.49 0.372 0.266
6d 1.584 0.442 0.27 0.132
7d 1.583 0.459 0.209 0.058
8d 1.587 0.427 0.167 0.042
9d 1.584 0.462 0.124 0.031
10d 1.583 0.452 0.094 0.004
11d 1.582 0.432 0.063 0
12d 1.58 0.45 0.046 0
13d 1.578 0.449 0.028 0
14d 1.568 0.459 0.016 0
15d 1.565 0.477 0.007 0
房间甲醛净化效果如表2所示，水对照组甲醛浓度在第1天至第5天之间显著降低，之后效果不明显，出现部分吸收甲醛又挥发现象，没有达到国家标准规定浓度值；植物空白组甲醛浓度在第15天左右达到国家标准规定浓度值；而植物实验组甲醛浓度较组合种植下降快，在第10天左右达到国家标准规定浓度值。
表3：水中甲醛浓度(mg)
时间 实验前 实验后
水对照组 0.000 7.202
植物空白组 0.000 2.586
植物实验组 0.000 0.967
水中甲醛净化效果如表3所示，甲醛浓度值大小依次为：水对照组>植物空白组>植物实验组，说明植物根系对水中甲醛净化效果显著，其中有微生物的植物实验组效果更好。
对各房间的温度进行检测，如下表4所示，
表4：房间温度(℃)
时间/d 空白对照组 水对照组 植物空白组 植物实验组
1d 25.90 23.47 24.55 24.53
2d 26.51 23.87 24.68 24.55
3d 25.89 24.04 25.45 24.55
4d 25.89 23.85 24.68 24.04
5d 26.66 24.62 25.58 25.19
6d 26.66 24.62 25.71 25.07
7d 27.20 25.78 26.88 26.23
8d 33.58 32.36 32.30 32.35
9d 33.81 32.70 33.23 33.15
10d 34.31 33.42 33.98 33.90
11d 35.48 34.40 34.69 34.58
12d 36.76 34.88 35.41 35.71
13d 36.81 35.86 36.41 36.37
14d 33.6 30.18 32.03 30.2
15d 30.36 28.35 28.2 26.59
房间温度情况如表4所示，温度高低依次为：空白对照组>植物种植组>水对照组，说明水培植物生态净化系统具有一定调节室内温度功能。
对各房间的湿度进行检测，如下表5所示，
表5：房间湿度(％)
房间湿度情况如表5所示，湿度高低依次为：植物种植组>水对照组>空白对照组，所以该生态净化系统能够显著提高室内湿度。
之后，对备测净化植物叶片叶绿素、丙二醛、可溶性糖、甲醛脱氢酶含量进行测定，结果如下表6。其中，各个指标的单位为：叶绿素：mg/g，丙二醛：nmol/g，可溶性糖：％，甲醛脱氢酶：U/mg。
甲醛污染逆境下，甲醛由气孔进入植物细胞，溶于植物组织液中，首先受害的细胞器是叶绿体，叶绿素遭到破坏，含量下降，导致光合作用受到抑制，可溶性糖含量降低。然而当植物抗性较强，受害较轻时，可溶性糖含量会出现少幅升高的现象，以提高植物甲醛抗性。其次，在甲醛污染胁迫下，植物细胞内活性氧量与清除量不相平衡，导致丙二醛含量增加，丙二醛含量越高，说明细胞壁越不稳定，植物受害越严重。同时，甲醛造成植物细胞内甲醛脱氢酶含量升高，甲醛脱氢酶是植物代谢分解甲醛必不可少的酶，甲醛脱氢酶活性越高，一定程度上说明植物代谢甲醛效率越高，植物受害状况越轻。综上所述，植物抗性与叶绿素、可溶性糖、甲醛脱氢酶含量成正比，与丙二醛含量成反比，即正相关指标为叶绿素、可溶性糖、甲醛脱氢酶，负相关指标为丙二醛。
如表6所示，与植物抗性呈现正相关的生理指标基本呈现植物实验组>植物空白组，与植物抗性呈现负相关的生理指标变化率呈现植物空白组>植物实验组，故植物实验组植物抗性较强。此外，绿萝与滴水观音可溶性糖含量在植物空白组降低而在植物实验组升高，正是植物抗性强，受害轻，可溶性糖含量升高以增强抗性的体现。
实验组2：
实验实施例一
实验地点：南京青奥双塔楼
实验时间；2017年6月28日－7月18日
组合植物净化系统，其中植物为：鸭脚木、鸟巢蕨、绿萝、绿精灵、狼尾蕨、滴水观音
各装载箱体种植槽口数量(植物数量)、植物种类、植物规格具体情况如下表7：
净化结果，如表8：
污染物 甲醛(mg/m3) 苯(mg/m3) TVOC(mg/m3) 甲苯(mg/m3)
6月28日 0.170 0.02 0.86 0.08
7月18日 0.068 0.03 0.59 0.08
国家标准 0.100 0.11 0.60 0.20
实验实施例二
实验地点：南京林业大学图书馆五楼(真实污染环境)
实验时间：2017年6月28日－7月18日
植物组合：同实验实施例一
净化结果，如表9：
污染物 甲醛(mg/m3) 苯(mg/m3) TVOC(mg/m3) 甲苯(mg/m3)
6月28日 0.093 0.03 0.56 0.05
7月18日 0.033 0.01 0.48 0.03
国家标准 0.100 0.11 0.60 0.20
如表8、表9所示，在室内单一甲醛污染物超标1～2倍情况下，本发明实施例一与实施例二能够在10天快速吸收甲醛污染物，将甲醛浓度指标降低至国家安全标准以下，同时兼具吸收其他污染物的净化功能。
实验实施例三
实验地点：南京林业大学图书馆五楼(人为污染环境)
实验时间：2017年7月30日－8月7日
试验方法：在两个被污染的房间分别放置A、B两组组合植物净化系统，向房间内注射一定体积甲醛水溶液，在房间内放置长2.5m、宽1m、厚150mm的劣质胶合木板，木板的两面涂刷劣质油漆，木板放置于房间四周，涂抹油漆部分暴露在空气中。
植物组合：A组：鸟巢蕨、绿萝、绿精灵、滴水观音、吊兰、龟背竹、春羽、万年红；B组：鸟巢蕨、绿萝、绿精灵、滴水观音、红掌、白掌、花叶万年青A组装载箱体的配置如下表10：
B组装载箱体的配置如下表11：
净化结果，如下表12：
从上面几组数据可以看出，在室内复合污染环境下，即除了甲醛还存在苯、甲苯、TVOC等其他污染物，而且甲醛超标2倍以上，其他污染物超标1～2倍的情况下，本发明实施例三能够在一周之内迅速吸收甲醛及其他类型污染物，将所有污染物浓度指标降低至国家安全标准以下，同时甲醛净化率最高，显示本发明对甲醛污染净化的针对性。

Claims (10)

1.一种立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，包括立式支撑装载结构、植物种植槽、水循环系统、净化水箱、净化植物；
所述立式装载支撑结构，由装有水培液的第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体依次从上向下放置；
所述植物种植槽，设于第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体内部，用于栽植净化植物；
所述净化水箱，位于立式装载支撑结构的底部，承接上部箱体逐级向下汇入的水培液，净化水箱中设有净化甲醛微生物板和三级过滤筛板，所述三级过滤筛板分层竖向设于净化水箱内，三级过滤筛板包括第一级过滤筛板、第二级过滤筛板、第三级过滤筛板，从净化水箱的中心向外，依次为第三级过滤筛板、第二级过滤筛板、第一级过滤筛板；
所述水循环系统包括水泵、进水管和输水管，水泵通过进水管与净化水箱相连，通过输水管与第一装载箱体相连，将净化后的水培液输送至第一装载箱体；
所述净化植物为鸭脚木、绿萝、滴水观音、绿精灵、鸟巢蕨、狼尾蕨、龟背竹、吊兰、红掌、白掌、霓虹合果芋、花叶万年青中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述第一装载箱体内的净化植物为鸭脚木、龟背竹中的一种或几种，第二装载箱体和第三装载箱体内的净化植物为滴水观音、绿萝、白掌、红掌、绿精灵、霓虹合果芋、花叶万年青中的一种或几种，第四装载箱体内的净化植物为鸟巢蕨、狼尾蕨、吊兰中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体的底面是正方形，底面积相等，竖直方向上下错开排列，用于定植阳性植物；所述第四装载箱体的底面是长方形，底面积较大，位于前三层箱体下部的阴影区域，用于定植耐阴植物。
4.根据权利要求1所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体的底部开有凹形槽口，与下面的装载箱体的沿壁口配合，将下面的装载箱体固定在凹形槽口内；箱体前后沿壁高度低于左右沿壁高度，且左右两侧面沿壁设有方形开口。
5.根据权利要求1所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述的第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体的侧面的外壁设有泄水沟，控制水培液由上至下的流动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述第一装载箱体、第二装载箱体、第三装载箱体、第四装载箱体的材料为聚乙烯塑料或有机玻璃。
7.根据权利要求1所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述植物种植槽包括独立定植槽口与定植槽体，植物种植槽的形状为扁平状长方体，透水性材料制成，其上开有口径适合植物种植的定植槽口。
8.根据权利要求7所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述的定植槽体的深度大小依次为：第一装载箱体的定植槽体>第二装载箱体的定植槽体=第三装载箱体的定植槽体>第四装载箱体的定植槽体。
9.根据权利要求7所述植物定植槽体，其特征在于，所述的定植槽体的侧边的上部与下部均设有循环水孔，上部循环水孔控制定植槽体内水深，下部循环水孔保证植物根系的动态水环境。
10.根据权利要求1所述的立式室内甲醛水培植物生态净化系统，其特征在于，所述净化水箱中的净化甲醛微生物板是附有微生物的扁平状长方形载体，所述的微生物包括甲基球菌属、红球菌属、盐单胞菌属。
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