本发明涉及空气净化设备，尤其涉及一种用于空气中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。在室内污染气体中，空气中气体污染物也如甲醛和苯系物等一样广泛存在。空气中气体污染物，包括多种化合物，如氨气、一氧化二氮(n2o)、一氧化氮(no)、二氧化氮(no2)、三氧化二氮(n2o3)、四氧化二氮(n2o4)和五氧化二氮(n2o5)等。除二氧化氮以外，其他空气中气体污染物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟(气)，主要为一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。空气中气体污染物都具有不同程度的毒性。
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、降解和转化空气中气体污染物的植物，所述空气中气体污染物为氨气、氮氧化物和硝基化合物；
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，所述植物包括硝基还原酶(nit)、亚硝基酶(nir)、谷氨酰胺合成酶(gs)、谷氨酸合成酶(gogat)、多酚氧化酶、谷氨酸脱氢酶(gdh)、天冬氨酸转氨酶(aspat)以及天冬酰胺合成酶(as)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气体污染物浓度传感器所检测的室内空气中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，检测室内空气中气体污染物浓度；
s2，根据检测到的空气中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、降解和转化空气中气体污染物的植物，所述空气中气体污染物为氨气、氮氧化物和硝基化合物；例如所述植物中可以包括酶，这些酶能够起到吸收、降解和转化空气中气体污染物的功能，所述酶可以为硝基还原酶(nit)、亚硝基酶(nir)、谷氨酰胺合成酶(gs)、谷氨酸合成酶(gogat，包括fd-gogat和nadh-gogat)、多酚氧化酶、谷氨酸脱氢酶(gdh)、天冬氨酸转氨酶(aspat)以及天冬酰胺合成酶(as)中的一种或多种酶。
此外，所属植物还包括超氧化物歧化酶(superoxidedi，sod)、过氧化物酶(pemxidase，pod)和过氧化氢酶等。
本实施例中，硝基还原酶与硝酸还原酶活性变化趋势相同，硝酸还原酶是植物硝酸盐同化中的限速酶和调节酶，植物体从大气中对nh3的吸收快慢还取决于植物对nh3的同化水平，高等植物将nh3同化成有机氮的主要酶，例如谷酰胺合成酶(gs),显著影响植物对大气nh3的吸收。谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺及天冬氨酸是植物体内重要的氮素载体。与植物氨素同化有关的酶主要是谷氨酰胺合成酶(gs)、谷氨酸合酶(gogat)、谷氨酸脱氢酶(gdh)、天冬氨酸转氨酶(aspat)以及天冬酰胺合成酶(as)。其中由gs与gogat构成的谷氨酸合酶(gogat)循环是植物氮素同化的主要途径，gs催化氮素同化的第一步反应，在氮素同化中起着关键的作用。
高等植物体内95％以上的nh4 通过gs/gogat循环同化，gogat是该途径的限速酶。gs与gogat在植物叶片、根瘤以及根中均有分布，但在不同器官中gs/gogat循环的作用不尽相同。
作为一个示例，所述植物可以选自马拉巴栗(发财树)、石蒜、君子兰、翡翠景天、仙人掌、仙人球、仙人拳、令箭荷花、昙花、蟹爪兰、半支莲、紫茉莉、菊花、石榴、金橘、迎春花、杜鹊、小叶女贞、苏铁、龙柏分别与芦荟、虎尾兰、吊兰、常春藤、旱金莲、迎春花、月季、唐菖蒲、茶花、桃花、小叶黄杨、罗汉松和蒲桃的至少一种或多种。
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气体污染物浓度传感器所检测的室内空气中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的气体污染物，选用菊花、吊兰、常春藤三种植物，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空气中气体污染物浓度下，有特定光照参数的植物的空气中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，检测室内空气中气体污染物浓度；
s2，根据检测到的空气中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。
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、降解和转化空气中气体污染物的植物，所述空气中气体污染物为氨气、氮氧化物和硝基化合物；
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，所述植物包括硝基还原酶(nit)、亚硝基酶(nir)、谷氨酰胺合成酶(gs)、谷氨酸合成酶(gogat)、多酚氧化酶、谷氨酸脱氢酶(gdh)、天冬氨酸转氨酶(aspat)以及天冬酰胺合成酶(as)的一种或多种酶。
3.根据权利要求1所述的用于空气中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所述的用于空气中气体污染物治理的植物净化空气系统，其特征在于，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气体污染物浓度传感器所检测的室内空气中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，检测室内空气中气体污染物浓度；
s2，根据检测到的空气中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