家居绿植固碳释氧效应及影响因素研究

发布时间：2022-05-28所属分类：园林工程师浏览：1896次

摘 要： 课题由来 工业革命以来，大气中 CO2 浓度持续增加，对城市气候以及人类生存环境带来了较大影响。随着 CO2 温室效应持续发生作用，各种灾害性天气频频发生， 因此低碳环保成为全世界共同关注的一个话题。2020 年 9 月，我国正式提出力争于 2030 年前 CO2 排放达到峰值、

　　课题由来

　　工业革命以来，大气中 CO2 浓度持续增加，对城市气候以及人类生存环境带来了较大影响。随着 CO2 “温室效应”持续发生作用，各种灾害性天气频频发生， 因此低碳环保成为全世界共同关注的一个话题。2020 年 9 月，我国正式提出“力争于 2030 年前 CO2 排放达到峰值、2060 年前实现碳中和”的目标。植物可通过光合作用实现固碳释氧，能对减轻温室效应、改善生存环境以及实现“碳中和”发挥重要作用。本课题选取 5 种常见并具有观赏价值的家居绿植，设计对其固碳释氧能力进行量化测定的实验方法，并探究温度、光照对植物固碳释氧能力的影响，为家居绿植选择乃至城市绿化发展提供参考，对植物固碳能力研究提供借鉴。

　　课题目标：(1)设计一个在居家环境中可行的实验方法对植物固碳释氧能力进行量化测定;(2)对不同植物的固碳释氧能力作出定性结论，同时研究光照、温度对植物固碳释氧能力的影响，寻找植物光合作用的“光饱和点”和“最适温度”。

　　课题方案

　　1. 实验所需材料

　　主要试剂：NaHCO3 饱和溶液

　　该 溶 液在实 验中的 作用是：维 持 实 验 环 境中 CO2 浓度的恒定。其原理是： 2NaHCO3====NaCO3+H2O+CO2 ↑

　　当 CO2 浓度降低的时候 , 反应式向右进行 , 使 CO2 量增加;当 CO2 浓度升高的时候 , 反应式向左进行 , 使 CO2 量减少，故 NaHCO3 饱和溶液能保持 CO2 浓度不变。

　　主要仪器：温 度 计、照 度 计、光照强 度可调的 LED 灯、实验装置如下图：

　　采用网购透明塑料桶，在塑料桶盖上插入带刻度的毛细管，用一滴红墨水滴入毛细管内调整至 0 刻度处，并将盛有 NaHCO3 饱和溶液的表面皿放入塑料桶中。

　　实验用植物：绿萝、仙人掌、虎皮兰、万年青、马齿苋。

　　2. 实验内容

　　实验一：不同绿植固碳释氧能力测定及光照强度对植物固碳释氧能力的影响

　　在 室 温 25 ℃的 环 境下，分 别 采用 3000Lux、 5000 Lux、7000Lux、10000Lux、15000Lux、 20000Lux、25000Lux、30000Lux，8 种 不 同 的 光照强度，每一种强度光照持续 1 小时后记录红墨水滴移动方向和刻度。5 种实验植物依次放到塑料桶内进行实验，分别记录数据。

　　植物的光合作用会将 CO2 转化为同等体 积的 O2，呼吸作用将 O2 转化为同等体积的 CO2。强光条件下，光合作用强于呼吸作用。由于 NaHCO3 饱和溶液能保持 CO2 浓度恒定，那么体积 x 即为光合作用产生的 O2 体积减去呼吸作用消耗的 O2 体积，也是光合作用净吸收 CO2 的体积。

　　由于固碳能力约定俗成是用质量来表示，因此先把实验得到的刻度值换算成气体体积，再根据物理公式换算，就能得到 CO2 的质量。

　　实验二：温度对植物固碳释氧能力的影响

　　5 种实验 绿植依 次 放 到塑料 桶中进行实验，光照强 度 统一 设 定 为 5000Lux，温 度分别设 置 为 10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃，每 一种温 度条件 1 小时后记录红墨水滴移动方向和刻度，并做好数据记录。由于在家里很难同时实现以上实验所需温度，因此部分温度条件需要把实验装置放到专业实验室的植物培养箱里来实现(培养箱内的温度、光照都可以调节)。

　　探究结果

　　1. 实验一数据

　　2. 实验二数据

　　讨论 1. 对实验一结果的讨论

　　① 25℃条件下，5 种实验绿植在不同光照强度下，固碳能力最强的是仙人掌，最弱的绿萝。按固碳能力由大到小排列顺序是：仙人掌>万年青>马齿苋> 虎皮兰>绿萝。

　　②在一定范围内，5 种绿植固碳能力随光照强度增加而增加，当光照强度增加到一定值，植物固碳能力不再增强，也就是达到了光饱和点。25℃条件 下，绿 萝 光 饱 和 点 约 为 7000Lux，虎 皮 兰 约 为 10000Lux，万年青、马齿苋、仙人掌光饱和点约为 20000Lux。

　　2. 对实验二结果的讨论

　　①在一定范围内，5 种绿植固碳能力随温度升高而增加，到达某一温度后固碳能力开始下降，这主要是和光合作用相关酶的活性有关。在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大;当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而增强;当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加反而减弱。

　　② 10℃时虎皮兰、万年青、马齿苋、仙人掌无法测出数据，说明该温度下，它们的光合作用和呼吸作用均非常微弱，而绿萝依然拥有固碳能力，说明绿萝相对耐低温。35℃时，仙人掌固碳能力相对于 30℃ 并没有明显减弱，说明相对耐高温。

　　③ 绿 萝 光 合 作 用 最 适 温 度 约 为 25 ℃，虎 皮兰、万年青、马齿苋、仙人掌光合作用最适温度约为 30℃。——论文作者：余芃霏

　　本文来源于：《华东科技》(月刊)创刊于1983年，以“提供企业创新发展的解决方案”为办刊宗旨，以“政策解读、创新管理、规律探寻”为核心内容，立足华东，面向全国，读者对象覆盖华东六省一市，直抵各省(市)科技厅(委)、市(县)级科技局、高新区、开发区、科技园区、孵化器、留学生创业园、科研院所、科技型企业、中介机构、创业风险投资机构、金融机构等。杂志内容涵盖华东各地最及时的科技资讯与创新信息，下设“资讯”、“热点”、“政策”、“封面专题”、“论坛”、“企业”、“区域”、“生活”等八大核心板块，视角独到，兼具深度和广度。

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