本发明涉及空气净化设备，尤其涉及一种用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统。
背景技术：
随着人们对健康关注，以及在室内停留时间越来越长，室内污染物的成分和含量已经被重视。空气中苯系气体污染物分子中含有苯环结构的碳氢化合物。是闭链类的一种。具有苯环基本结构，历史上早期发现的这类化合物多有芳香味道，所以称这些烃类物质为芳香烃，后来发现的不具有芳香味道的烃类也都统一沿用这种叫法。例如苯、二甲苯、萘等。苯的同系物的通式是cnh2n-6(n≥6)。芳香烃的π电子数为4n 2(n为非负整数)。苯系物的来源广泛，比如汽车尾气，建筑装饰材料中有机溶剂，如油漆的添加剂，日常生活中常见的胶粘剂，人造板家具等都是苯系化合物的污染来源。不同来源苯系物的组成和特性差异也较大，并且不同排放源的苯系物排放量也各不相同。
苯系物主要包括苯、甲苯、二甲苯等，俗称芳香杀手。世界卫生组织已经将苯系化合物确定为强烈致癌物质。如，1993年苯就被世界卫生组织(who)确定为致癌物。2001年颁布的国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(gb50325-2001)中规定室内环境中苯含量不可大于0.9mg/m3。室内苯含量超过2.4mg/m3(3.5ppm)时，人会出现不同程度的症状，如胸闷、头痛、恶心、呕吐、神经麻痹等，甚至出现死亡。皮肤在经常性曝露于苯污染环境情况下会出现脱脂现象，使皮肤干燥、脱屑。若人长时间置身于低浓度苯污染环境中对精神状况会有一定影响，引起记忆力衰退、神经衰弱、失眠等症状。苯亦可引发白细胞、血小板的减少，可导致再生障碍性贫血，再甚者可引起白血病和心血管疾病。
多环芳烃(pahs)产生于工业生产、燃煤、人类活动以及能源污染等，是一类对人体健康和生态系统威胁极大的污染物，其中一些多环芳烃如苯并芘等具有很强的致癌性和诱变性，经过生物体的吸收、浓缩而产生的危害，可以通过食物链传递，危及人体的健康。
在去除室内污染物时，一般而言，均是通过购买空气净化器或者在室内种植绿植来解决室内污染问题。但是空气净化器在使用时需要定期更换滤芯设备，而且净化效果并不理想，还产生了大量的噪音，影响用户的休息。
对于在室内种植植物而言，考虑到一种植物只对一种污染物或者几种污染物具有较好的净化效果，用户查阅大量的资料才能选好对应的植物；而且在种植植物的过程中，部分植物由于得不到有效的光照，会发生枯死等情况，导致了空气净化效果不佳。
室内环境的光照强度明显不同于自然光照，如果植物在室内的摆放符合其所需的光照特性，则植物的光合作用强，生长健壮，叶色翠绿，茎杆挺拔，叶片厚实；如果室内光照低于植物所需的光照强度，则植物的茎杆和叶片生长细弱，没有光泽，并出现徒长现象，具有斑纹的观叶植物(如黄金葛、变叶木等)在较暗的光照条件下，叶色会变浅、变黄，斑纹模糊，不仅影响植物的观赏效果，还影响植物的观赏寿命和正常生长发育。居室内光照强度范围为50～5218lux。据资料显示，一般认为低于300lx的光照强度将导致植物生长衰弱，不能维持生长。特别是在二月份时，室内的光照强度较低，达不到大部分植物的最低需求。南向窗户附近或阳台的光照强度较高，据有关资料显示，距窗80cm高100cm处是窒内散射光较强的区域。随着向室内的延伸，光照强度逐渐减小，不能满足植物对光的要求。在这种情况下，植物的光合作用大大降低，降解酶的活性受到极大影响，污染物降解能力表现微弱。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，至少解决了上述技术问题中的一个。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其包括植物和光照装置；
其中，所述植物为吸收、降解和转化空气中苯系气体污染物的植物；所述空气中苯系气体污染物包括甲苯、苯并芘和卤代烃化合物；
所述光照装置向所述植物提供优化的植物生长光环境，其中，所述光照装置所照射植物冠层的有效光合光量子通量密度在30μmol·m-2.s-1～200μmol·m-2.s-1之间。
可选的，所述植物包括酶，所述酶为脱卤酶、加氧酶(mmo)、过氧化物酶、脱氢酶、腈水解酶、谷胱甘肽硫转移酶、多酚氧化酶、乙酞化酶、巯基琉基转移酶、甲基化酶、漆酶、葡糖醛酸转移酶、磷酸化酶、超氧化物岐化酶(sod)、和过氧化氢酶(cat)中的一种或多种酶。
可选的，所述光照装置包括第一光源部，所述第一光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层；
所述固体发光芯片为发射蓝光的固体发光芯片，所发出的蓝光成分在波长400～480nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉；或者，所述固体发光芯片为发出紫外光的固体发光芯片，所发出的紫外光成分在波长320～400nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉以及吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出蓝光的蓝光荧光粉。
所述第一光源部所发出的红光和蓝光的有效光量子通量密度比例即r/b在1:1～8:1的范围内。
可选的，所述光照装置还包括第二光源部，
所述第二光源具有从400nm至490nm范围选择的波长的固体发光元件，固体发光元件所发射的光部分被黄/绿荧光粉转化为绿色和黄色波长范围的光；
所述第二光源部所发射的未转换光和转换光混合发出白光，其色温在2000k-8000k之间。
可选的，所述第一光源部和第二光源部的光源数量均为一个或多个，并且所述第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例。
可选的，所述第一光源部和第二光源部的光源数量为多个，第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量或者工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例。
可选的，所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，还包括生物识别装置，所述生物识别装置用于检测是否有人靠近用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，当人与所述植物净化空气系统的距离在预设范围内时，所述控制器控制第一光源部和/或第二光源部关闭。
可选的，所述控制器还根据空气中苯系气体污染物浓度传感器所检测的室内空气中苯系气体污染物浓度控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流。
可选的，所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统还包括图像采集装置，所述图像采集装置用于采集植物的图像，并将该植物的图像传输至所述控制器，所述控制器根据该植物的图像分析植物的种类，并根据该植物的种类，控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种通过上述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统净化空气的方法，其特征在于，包括：
s1，检测室内空气中苯系气体污染物浓度；
s2，根据检测到的空气中苯系气体污染物浓度配置植物空气净化系统中的植物种类与数量；
s3，根据检测到的空气中苯系气体污染物浓度，通过所述控制器的第一光源部和/或第二光源部的工作电路和工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；
s4、通过红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例，调控植物体内酶系的降解能力。
本发明具有如下有益效果：本发明在植物能够对空气净化的基础上，选取合适的植物，并且通过光照装置刺激植物生长，从而提高了植物对空气中的特定污染物的净化效果；而且根据不同的植物制定了不同的光照策略，进一步提升了空气净化效果。
附图说明
图1为本发明的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统的结构示意图；
图2为本发明的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统的结构示意图；
图中标记示意为：1-植物；2-光照装置。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其包括植物和光照装置。
其中，所述植物为吸收、降解和转化空气中苯系气体污染物的植物；所述苯系气体污染物包括主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺、氯苯、硝基苯、邻苯二甲酸酯(pes)和多环芳烃(pahs)等；例如所述植物中可以包括酶，这些酶能够起到吸收、降解和转化空气中苯系气体污染物的功能，所述酶可以为脱卤酶、加氧酶(mmo)、过氧化物酶、脱氢酶、腈水解酶、谷胱甘肽硫转移酶、多酚氧化酶、乙酞化酶、巯基琉基转移酶、甲基化酶、漆酶、葡糖醛酸转移酶、磷酸化酶、超氧化物岐化酶(sod)、和过氧化氢酶(cat)中的一种或多种酶。
所述空气中苯系气体污染物还包括分子中含有苯环结构的碳氢化合物，也包括氢原子被硝基基团取代的空气中苯系气体污染物。
作为一个示例，所述植物可以选自芦荟、菊花、白鹤芋、黄金葛、波士顿肾蕨、山苏花巢蕨、燕子掌、君子兰、冷水花、袖珍椰子、雪佛里椰子、吸毒草、虎尾兰、银后粗肋草、常春藤、彩叶草、大花蕙兰、薄荷、金钱榕、黄椰子、罗比亲王海枣、合果芋、白玉黛粉叶、黛粉叶、春雪芋、皱叶肾蕨、银线(红边)竹蕉、火鹤花和中斑香龙血树等中的一种或者多种组合。
所述光照装置向所述植物提供优化的植物生长光环境，本实施例中，所述光照装置所照射植物冠层的有效光合光量子通量密度在30μmol·m-2.s-1～200μmol·m-2.s-1之间，以使得植物的污染物净化能力能够满足一般家庭使用，或者满足人流密集地区使用，例如机场、地铁站、火车站、图书馆和医院等。
而且，本实施例并不限定植物的种植方式，水培、基质培养或者水培与基质培养相结合的种植方式均可。其中，水培与基质培养相结合的方式，其种植容器包括内容器和外容器，内容器放在外容器的内部，内容器上部有结合部，从而使得内容器可以固定在外容器上；内容器和外容器之间有空腔，外容器可以储存有水或者营养液；内容器中有种植介质，内容器的底部可以设置有可吸液和导液的柔性材料，即所述可吸液和导液的柔性材料上端埋在内容器的种植介质内，下端沉浸在外容器的水中或者营养液中。本实施例中，所述柔性材料可以为吸水纤维材料、棉线或橡胶等。
本实施例中，所述的植物空气净化系统可以为一层或者立体多层，每一层具有相应的光照装置，为植物提供光合作用所需的光照。
本实施例中，所述光照装置包括第一光源部，所述第一光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层；
所述固体发光芯片为发射蓝光的固体发光芯片，所发出的蓝光成分在波长400～480nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉；或者，所述固体发光芯片为发出紫外光的固体发光芯片，所发出的紫外光成分在波长320～400nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉以及吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出蓝光的蓝光荧光粉。
所述第一光源部所发出的红光和蓝光的有效光量子通量密度比例即r/b在1:1～8:1的范围内。
而且，所述光照装置还包括第二光源部，
所述第二光源具有从400nm至490nm范围选择的波长的固体发光元件，固体发光元件所发射的光部分被黄/绿荧光粉转化为绿色和黄色波长范围的光；
所述第二光源部所发射的未转换光和转换光混合发出白光，其色温在2000k-8000k之间。
，此时，所述第一光源部和第二光源部的光源数量均为一个或多个，并且所述第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；或者通过调整第一光源部和/或第二光源部的工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例。
为实现对光照装置的智能控制，所述用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统还包括生物识别装置，所述生物识别装置用于检测是否有人靠近用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，当人与所述植物净化空气系统的距离在预设范围内时，所述控制器控制第一光源部和/或第二光源部关闭；作为一种优选，所述生物识别装置为红外传感器。
并且，所述控制器还根据空气中苯系气体污染物浓度传感器所检测的室内空气中苯系气体污染物浓度控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流，即在室内的空气中苯系气体污染物浓度大于某一预设值时，增加第一光源部和/或第二光源部的工作电流，直至工作电流最大，并且第一光源部和第二光源部全部打开，当室内的空气中苯系气体污染物浓度小于等于该预设值时，降低第一光源部和/或第二光源部的工作电流，直至工作电流最小，并且第一光源部和第二光源部全部关闭。
为实现对光照装置更精确的控制，所述用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统还包括图像采集装置(例如摄像头)，所述图像采集装置用于采集植物的图像，并将该植物的图像传输至所述控制器，所述控制器根据该植物的图像分析植物的种类，并根据该植物的种类，控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流，直至工作电流最大或最小，并且第一光源部和第二光源部全部打开或者全部关闭。
所述用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统还包括多个空气散布单元，所述多个空气散布单元中的每个空气散布单元中均容纳有风扇和马达，所述风扇产生空气流以散布空气，所述马达驱动所述风扇，从而起到加速室内空气循环的效果，以进一步提高吸收、降解和转化空气中苯系气体污染物的效率。
在一个相对密闭的空间里用植物来净化里面的空气中苯系气体污染物，选用芦荟、白鹤芋、君子兰三种植物，设计了一个试验装置，用普列克斯玻璃做成的边长50cm3的立方体，用植物led生长灯提供光照，使得叶片表面的光照强度为50μmol·m-2.s-1。试验结果显示，在4小时的时间内，有光照和无光照的对比，在1±0.2ppm空气中苯系气体污染物浓度下，有特定光照参数的植物的空气中苯系气体污染物降解速度比白光下的植物提升了42％～90％；同时试验结果还显示花盆、盆土，微生物也吸收部分空气中苯系气体污染物。
实施例2
本实施例提供了一种利用实施例1所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统净化空气的方法，其包括：
s1，检测室内空气中苯系气体污染物浓度；
s2，根据检测到的空气中苯系气体污染物浓度配置植物空气净化系统中的植物种类与数量；
s3，根据检测到的空气中苯系气体污染物浓度，通过所述控制器的第一光源部和/或第二光源部的工作电路和工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；
s4、通过红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例，调控植物体内酶系的降解能力。
所述苯系气体污染物包括主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺、氯苯、硝基苯、邻苯二甲酸酯(pes)和多环芳烃(pahs)等。
此外，上述空气净化系统对于硫氧化物、臭氧等污染物也有很好的净化效果。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，包括植物和光照装置；
其中，所述植物为吸收、降解和转化空气中苯系气体污染物的植物；所述空气中苯系气体污染物包括甲苯、苯并芘和卤代烃化合物；
所述光照装置向所述植物提供优化的植物生长光环境，其中，所述光照装置所照射植物冠层的有效光合光量子通量密度在30μmol·m-2.s-1～200μmol·m-2.s-1之间。
2.根据权利要求1所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，所述植物包括酶，所述酶为脱卤酶、加氧酶(mmo)、过氧化物酶、脱氢酶、腈水解酶、谷胱甘肽硫转移酶、多酚氧化酶、乙酞化酶、巯基琉基转移酶、甲基化酶、漆酶、葡糖醛酸转移酶、磷酸化酶、超氧化物岐化酶(sod)、和过氧化氢酶(cat)中的一种或多种酶。
3.根据权利要求1所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，所述光照装置包括第一光源部，所述第一光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层；
所述固体发光芯片为发射蓝光的固体发光芯片，所发出的蓝光成分在波长400～480nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉；或者，所述固体发光芯片为发出紫外光的固体发光芯片，所发出的紫外光成分在波长320～400nm的范围内拥有发光峰；所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉以及吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出蓝光的蓝光荧光粉。
所述第一光源部所发出的红光和蓝光的有效光量子通量密度比例即r/b在1:1～8:1的范围内。
4.根据权利要求2所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，所述光照装置还包括第二光源部，
所述第二光源具有从400nm至490nm范围选择的波长的固体发光元件，固体发光元件所发射的光部分被黄/绿荧光粉转化为绿色和黄色波长范围的光；
所述第二光源部所发射的未转换光和转换光混合发出白光，其色温在2000k-8000k之间。
5.根据权利要求3所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，所述第一光源部和第二光源部的光源数量均为一个或多个，并且所述第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例。
6.根据权利要求3所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，所述第一光源部和第二光源部的光源数量为多个，第一光源部和第二光源部按比例交替设置或者平行排列；所述多个第一光源部和第二光源部均连接于控制器，所述控制器通过控制点亮的第一光源部和/或第二光源部的固体发光元件数量或者工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例。
7.根据权利要求4所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，还包括生物识别装置，所述生物识别装置用于检测是否有人靠近用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，当人与所述植物净化空气系统的距离在预设范围内时，所述控制器控制第一光源部和/或第二光源部关闭。
8.根据权利要求1所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，所述控制器还根据空气中苯系气体污染物浓度传感器所检测的室内空气中苯系气体污染物浓度控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流。
9.根据权利要求1所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，还包括图像采集装置，所述图像采集装置用于采集植物的图像，并将该植物的图像传输至所述控制器，所述控制器根据该植物的图像分析植物的种类，并根据该植物的种类，控制第一光源部和/或第二光源部的工作电流。
10.一种通过权利要求1-9之一所述的用于空气中苯系气体污染物治理的植物净化空气系统净化空气的方法，其特征在于，包括：
s1，检测室内空气中苯系气体污染物浓度；
s2，根据检测到的空气中苯系气体污染物浓度配置植物空气净化系统中的植物种类与数量；
s3，根据检测到的空气中苯系气体污染物浓度，通过所述控制器的第一光源部和/或第二光源部的工作电路和工作电流，调整红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例；
s4、通过红光、蓝光和绿光的有效光量子流密度比例，调控植物体内酶系的降解能力。
技术总结