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都市農業:應用植物淨化室內空氣
工業化帶來日益嚴重的空汙,空汙影響健康甚鉅,植物有淨化空氣的能力,
應用植物綠美化環境,可以促進身心健康,提升生活品質。
 
 

室內也有空汙問題

 

工業化帶動了產業蓬勃發展及生活的進步,但也帶來日益嚴重的空氣汙染,造成人體疾病。環保署現行規範的室外空氣品質標準項目包括懸浮微粒、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧和鉛,主要來自汽機車、工業廢氣或外來汙染物。室外空氣很糟糕,就躲進室內把門窗關起來吧!但室內也有空氣汙染的問題。

 

現代人每天約有80~90%的時間處於密閉且換氣率低的室內環境中,如果室內空氣品質不佳,容易引起皮膚乾燥發癢、頭痛、嗜睡、易感冒或無法專注等不適,稱為「病態建築症候群」。一旦離開這類建築物,這些症狀便獲得改善。

圖片來源:種子發
▲圖片來源:種子發
 
現代的室內空氣汙染物是怎麼來的呢?如果都是從戶外飄進室內,為什麼把窗戶關起來還會有汙染的問題?早在1970年代,美國和歐洲就已開始大量建造節能大樓,減少室外新鮮空氣進入建築物,以調節建築物內的溫度達到節約能源的目的。同時合成材料和化學製品大量出現在氣密性高的大樓中,造成室內揮發性有機物的累積,引發如病態建築症候群、哮喘,甚至癌症等。
 

用植物淨化室內空氣

 

揮發性有機物常存於生活周圍,室內環境中甚至可偵測到300種以上,如苯、二甲苯、三氯乙烯、甲醛、氨等。一般人認為室外空氣汙染程度遠勝於室內,但在某些無窗戶通風的建築物裡,空氣汙染的程度比室外環境高10~100倍!該如何改善室內空氣品質呢?除了增加通風、減少汙染源和使用機械方式外,已有許多研究證實,在室內擺放植栽可減少多種揮發性有機物,其花費低、環保且具應用潛力,是最自然的淨汙方式。

 

美國航空暨太空總署最早研究利用植物淨化室內空氣,於1960年代開始關注密閉太空站內空氣的汙染問題,觀測植物能否建立自我循環的空氣淨化系統,結果顯示常見植物可移除多種室內空氣汙染物。

 

2011年,立法院通過室內空氣品質管理法,台灣成為世界上繼韓國後第2個立法推動管理室內空氣品質的國家。規範中常見的室內空氣汙染物包括高濃度的二氧化碳、揮發性有機化合物及懸浮微粒。這些汙染物質可利用植物吸收淨化,但因室內環境條件對植物有所限制,在應用上有一些需要注意的地方,才能有效淨汙。

 

光線管理

 

並不是所有的綠色植物都適合在室內擺設,最大原因是一般室內的光線比戶外少了許多,光線是植物生長所必需,而不同植物對光線強度的需求並不相同。因此,室內植物是指在室內低光環境仍可行光合作用維持生長,對光線的需求比一般植物低的種類。

 

有些植物生長在戶外光度較高的環境,可以採取漸進的方式,把植物生長的環境光度逐漸遞減,也就是新買的植物先放置在窗邊明亮處或以人工照明(含紅藍光),經過4~6周的光馴化,讓其逐漸適應室內的低光。室內光度不夠會使植物葉片的氣孔不張開,其生長與淨化空氣的能力都會下降。

 

吸收二氧化碳

 

絕大多數辦公大樓裡的二氧化碳來自人類的呼吸,而許多室內汙染物質濃度也與二氧化碳濃度呈正相關,因此二氧化碳濃度變化可作為管控室內空氣品質的指標。

 

大部分綠色植物在白天的光合作用過程中,經由葉片上的氣孔吸收二氧化碳,把它轉變為有機酸或醣類讓植物體貯存及利用,因此可減少環境中二氧化碳的累積量。少部分耐旱植物或葉片較厚的植物為了適應原生地嚴苛的氣候,演化出在夜間打開氣孔吸收二氧化碳的光合作用方式,稱為景天酸代謝植物,包含多數觀賞用的仙人掌與多肉植物。

 

但並非在任何室內狀況下,植物都可有效減少二氧化碳。應用上,首先選擇可在低光且在高二氧化碳濃度環境中氣孔仍可張開,維持光合作用與生長的室內植物,如非洲菫、嫣紅蔓、波士頓腎蕨、聖誕紅、心葉蔓綠絨、袖珍椰子、吊蘭、龜背芋、白鶴芋等。在葉片溫度不致過高的情況下,室內光線愈明亮,降低二氧化碳濃度的效果愈好。

 

研究人員在某中學教室實地監測的結果顯示:學生上課期間,教室內二氧化碳濃度累積上升超過3,000 ppm,放置植物後可降低二氧化碳濃度,但無法低於標準值以下,可見高二氧化碳濃度的環境會限制植物移除汙染物的能力。因此,應在室內明亮處選種可在高二氧化碳濃度下持續行光合作用的室內植物,並配合室內通風,降低二氧化碳的累積。

 

吸收揮發性有機物

 

室內環境中常有來自建築材料、家具、裝飾物、清潔劑等所產生的化學物質,這些有機化合物質在室溫下生成的蒸氣或氣體,許多是有毒性的。甲醛最為常見,主要來源是纖維板、三夾板、隔音板、保麗龍等裝潢材料,目前已被世界衛生組織確定為致癌和致畸型的物質。

 
植株、根系與土壤微生物的盆栽整體是一個調節性的生物系統,可有效且持續吸收淨化空氣中的汙染物質。
▲植株、根系與土壤微生物的盆栽整體是一個調節性的生物系統,可有效且持續吸收淨化空氣中的汙染物質。
 
揮發性有機物有害人體健康,而許多研究顯示植物可以代謝揮發性有機物如苯、甲苯、甲醛等。以甲醛為例,植物經由葉片上的氣孔吸收甲醛,之後會經由體內酵素─甲醛脫氫酶與甲酸脫氫酶代謝後成為二氧化碳,經由植物光合作用最後成為胺基酸、醣類及有機酸,並運移至莖或根部貯存。光照下植物吸收甲醛的能力是黑暗中的5倍。
 

在市面常見的室內植物中,波士頓腎蕨、白鶴芋、心葉蔓綠絨、黃金葛和山蘇的甲醛移除能力較佳,提高室內光線強度可明顯增加植物移除甲醛的效率。

 

盆栽不僅可經由植物葉片吸收後以酵素作用減少揮發性有機物,也有許多研究認為植物根群與土壤或介質中的微生物也扮演重要的角色。例如,試驗中,當盆栽植物保留葉片時,對苯的減降效果可達約60%以上;去除葉片時,含根的盆土對苯的減降效果也可達45%以上;而不含植物根系的新鮮盆土,其減降效果只有20%左右。由此可知,包括植株、根系與土壤微生物的盆栽整體是一個調節性的生物系統,可有效且持續吸收淨化有害氣體。

美國航空暨太空總署針對植物吸收密閉空間內揮發性有機物的能力進行系列研究後,建議室內每2.7坪(約9平方公尺)的地板面積,就應放置一棵至少盆器直徑6英寸大小的植物,便可降低揮發性有機物,提高室內空氣品質。

 

室內植物滯塵

 

在居家環境中,落塵來源有香菸、外來空氣、爐具、家具、居民活動、裝潢材料、通氣系統、影印機等。一些家務活動如清掃和吸塵,從地板或家具的揚塵也會導致室內懸浮微粒濃度增加。

 

懸浮微粒常帶有硫酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、金屬物質(鉛、鎘、鋅、鋁等)、石棉、二氧化矽等。塵埃直接接觸皮膚和眼睛,會阻塞皮膚的毛囊和汗腺,引起皮膚炎和眼結膜炎。粒徑大於10微米的落塵,通常可經由鼻毛清除;而粒徑小於10微米的懸浮微粒經呼吸進入人體後,甚至可深入肺泡,而影響人體健康。

 

植物葉片能有效吸附大量塵埃,依其不同特性,可分為停著、附著和黏著3種。停著是指塵埃暫時落在葉面上,一經外力或風吹就飛走,通常是葉片狹小或葉片光滑者。附著是指塵埃落於葉面,固著在氣孔或絨毛上,需較大的風或雨時才可帶走,然後又恢復其蒙塵能力,通常是葉片寬大平展、葉面粗糙有絨毛的植物。黏著是指塵埃受到葉面的黏性物質所黏附,通常是枝葉能分泌樹脂黏液者。

 

研究人員研究市售常見的50種室內植物,結果葉片滯塵量排名前10名是非洲菫、鐵十字秋海棠、皺葉椒草、大岩桐、薜荔、嫣紅蔓、麗格秋海棠、長壽花、盆菊、白網紋草。

 

這些高滯塵能力植物的共同特徵是具有絨毛或凹凸不平表面的葉片,可有效吸附塵埃。但室內植物葉片可能因落塵堵塞氣孔而降低氣體交換率,為避免影響其淨化空氣的效果,可每隔數周以溼潤的抹布擦拭葉面及葉背,去除累積的灰塵與水垢,清理葉片以增加滯塵效率,同時維護盆栽的美觀。

 

應用室內外綠牆

 

都市用地日漸不足,無論室內外的綠化空間都有限,可應用綠牆以垂直的方式綠化,增加空間利用率。針對室外淨汙,有英國研究指出,當風吹過都市街道時會形成渦流,帶動汙染物質流動於大樓之間。若在大樓牆面設置植生綠牆,可以藉由植物的滯塵能力,有效減少40%的二氧化氮和60%的懸浮微粒,以淨化都市空氣。室外的植物鋪面還有減少壁面反光、降低建築物溫度、保護建築物表面等的功用。

 
室內垂直綠牆可增加空間利用率與淨化空氣
▲室內垂直綠牆可增加空間利用率與淨化空氣
 
針對室內淨汙,已有研究在室內建置主動抽氣式的綠牆系統,也就是在綠牆後方以風扇抽氣,強迫品質不佳的空氣通過綠牆植物,以淨化室內空氣。這樣的綠牆系統可搭配循環利用的水養分灌溉系統,減少資源浪費,或以照明設備補光,維持植物生長並提升淨汙能力。
 
由前述植物淨化作用的原理可知,不論室內外植物都有淨化空氣的功能,只是室內環境有很多限制因子,如低光及高二氧化碳濃度,在應用上需挑選植物的種類。而針對不同的空氣汙染物,應配置對其有淨化能力的植物。例如,室內或室外的空氣汙染物種類不同,可能因不同場所的位置或使用特性而有差異,應用的植物種類也就不同。都市綠化不但可淨化空氣、降低汙染物對身體的危害,也能紓解壓力,在緊張的生活和有限的空間裡達到療癒的效果。
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