CN104001204B - 提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的提高小规模土壤‑植物生态***除霾能力的装置及方法，包括绝缘容器，绝缘容器内设置有土壤基质，盆栽植物栽培在土壤基质中，土壤基质内还设置有输出电极，输出电极通过连接导线与场效应增强器相连接；场效应增强器包括依次连接的电源模块、转换模块、保护模块及遥控模块。本发明无毒、无副作用、无二次污染，单纯利用物理作用同时增强土壤和植物净化空气的能力，使规模有限的土壤‑植物生态***的除霾效果倍增，同时产生原生态的新鲜空气。

Description

提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置及方法

技术领域

本发明属于空气污染治理技术领域，涉及一种绿色、生态、环保、高效的去除室内空气中雾霾的装置，具体涉及一种提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置，本发明还涉及采用上述装置进行除霾的方法。

背景技术

近年来，主要由PM2.5(可吸入颗粒物)构成的“雾霾”日益严重，对人们的生存环境和生命安全产生了极大的危害，消除雾霾、营造清洁的生存空间已成为当今社会亟待解决的重大问题。

目前，消除室内雾霾主要依靠基于过滤、吸附和金属针尖高压放电等各种技术的空气净化机，这类净化机存在能耗大、价格高、二次污染和无法彻底消除雾霾等问题。此外，这类技术只能对现有空气进行反复利用，不能补充和产生原生态的新鲜空气。

土壤和植物生态***具有消除雾霾、净化空气和产生原生态新鲜空气的功能。土壤和植物生态***的除霾功能是通过复杂的、多因素的场效应实现的。在这个场效应中，既包括土壤对空气的过滤作用、土壤微生物对有害物质的分解作用，也包括植物根系和叶片对污染物的吸附、吸收和同化作用，还包括植物细胞呼吸代谢和光合作用过程中产生的大量电子，以及由这些电子与土壤和植物中散失的水分、氧气、空气分子相结合而形成的各种自由基和空气离子，这些自由基和空气离子或分解空气中的污染物，或与PM2.5、病毒等细微颗粒结合，聚集成大颗粒，在重力作用下沉降，从而净化空气；此外，植物次生代谢中产生的植物精气也在杀灭细菌、产生自由基和清新空气中发挥着重要作用。因此，在理论上，土壤-植物生态***可以彻底消除雾霾，净化空气中的各种污染物和产生原生态的新鲜空气。

但是，在城市和室内，有限的土壤资源对空气的过滤和土壤微生物对有害物质的分解能力，以及土壤中的水分蒸腾都很小；数量稀少的植物滞尘、吸收、同化有害物质，以及产生电子和植物精气的能力都十分薄弱；高浓度的微尘和雾霾反过来会污染土壤，阻塞植物叶片气孔，对植物造成伤害。因此，在城市和室内，极为有限的土壤-植物生态***不可能有效净化空气和消除高浓度雾霾。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置，在不影响植物正常生长的前提下，应用物理方法大幅度提高小规模土壤-植物生态***消除雾霾、净化空气的能力，解决了现有小规模土壤-植物生态***除霾能力低，净化空气速度慢，以及高浓度微尘和雾霾造成的土壤污染和植物伤害的问题。

本发明的另一目的是提供一种提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的方法。

本发明所采用的技术方案是，提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置，包括绝缘容器，绝缘容器内设置有土壤基质，盆栽植物栽培在土壤基质中，土壤基质内还设置有输出电极，输出电极通过连接导线与场效应增强器相连接；场效应增强器，包括依次连接的电源模块、转换模块、保护模块及遥控模块。

本发明所采用的另一技术方案是，提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：在绝缘容器中装填土壤基质，将盆栽植物种植在土壤基质中，加入适量水分，保持土壤湿润；

步骤2：保持绝缘容器与地面绝缘，植物叶片也不与墙壁和地面接触；

步骤3：将场效应增强器的输入端与220V市电相接，输出电极***土壤基质中；

步骤4：遥控开启场效应增强器的电源开关，根据盆栽植物细胞电位波动的频率特征选择输出负电压的频率，绝缘容器中的土壤和植物生态***开始净化和治理空气。

本发明的特点还在于，其中的土壤基质中包含有电气石和二氧化钛。

本发明的有益效果是，无毒、无副作用、无二次污染，单纯利用物理作用同时增强土壤和植物净化空气的能力，使规模有限的土壤-植物生态***的除霾效果倍增，同时产生原生态的新鲜空气。

本发明的另一个有益效果是促进土壤基质和植物中的水分上运与蒸发，对空气起到自然加湿的作用。空气湿度的增加既有利于土壤基质中的电气石、二氧化钛等添加剂产生自由基，也有利于植物产生植物精气和负氧离子。

本发明的第三个有益效果是，本发明中的植物生长不但没有受到不良影响，反而生长更加旺盛。由于植物叶片周围存在电场，空气中的污染物在电场作用下飞散，雾霾不会吸附在叶片上，而是不断沉积在种植植物的容器周围和土壤基质中，植物叶片一直保持洁净状态。因而，即使在十分严重的雾霾条件下，植物仍能正常行使净化空气的功能。

由于在本发明中，场效应增强器输出的电压通过电极加载在土壤基质中，湿润的土壤基质良好的导电性使植物处于带电状态，当人与植物叶片接触时会有针刺感觉，植物叶片与墙壁或地面接触时也会由于“短路”而烧毁场效应增强器。为了避免上述现象发生，本发明的特点还在于，场效应增强器中设置有保护模块，该模块在人靠近植物叶片或将要短路的情况下，自动切断电路，保证***安全。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置中场效应增强器的结构示意图。

图中，1.场效应增强器，2.连接导线，3.输出电极，4.盆栽植物，5.土壤基质，6.绝缘容器，7.电源模块，8.转换模块，9.保护模块，10.遥控模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的原理是将土壤和植物作为一个***，通过物理技术提高该***的空气净化作用和产生新鲜空气的能力，核心是场效应增强器、特殊配置的土壤基质和与地面绝缘生长的植物。在本发明中，场效应增强器产生与植物细胞自身电位波动频率相匹配的负电压，通过输出电极将其加载在土壤基质和种植在该土壤基质中的植物上，在土壤基质、植物和周围大气之间形成电场。土壤基质中的电场促进土壤基质中的空气流动，水分蒸发，激发土壤微生物的活性，增强土壤基质的过滤和空气净化作用；植物根系和叶片之间的电场一方面加速水分从根系到叶片的向上运输，促进叶片的气孔蒸腾，另一方面通过与植物细胞电位的耦合共振加速根系和叶片细胞的呼吸作用和光合作用，激活植物细胞的次生代谢，产生大量氧气、植物精气和电子，从植物释出的电子与土壤和叶片中散发出的水分，以及叶片周围的氧气和空气分子结合生成各种带电的自由基和离子；植物叶片与大气之间的电场使上述各种带电离子在叶片周围形成离子风，后者或分解空气中的有毒污染物，或与PM2.5、病毒等细微颗粒结合，聚集成大颗粒，在重力作用下沉降，达到净化空气的结果。

本发明中，土壤基质中的电气石具有自发极化的性质，在一定湿度下可以产生负氧离子；二氧化钛在光照下可以利用空气中的水蒸气和氧，产生氧化能力极强的氢氧自由基，去除污染物，具有杀菌、去味、防霉、自净和净化空气的作用。在场效应增强器的输出电压作用下，土壤基质中的电气石的极化强度和释放负氧离子的能力都会得到提高，二氧化钛从电场中能获取更多能量，产生更高浓度的氢氧自由基。

本发明提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置的结构，如图1所示，包括种植植物的绝缘容器6，绝缘容器6内设置有含有土壤添加剂的土壤基质5，盆栽植物4栽培在土壤基质5中，土壤基质5内设置有输出电极3，输出电极3通过连接导线2与场效应增强器1相连接。

220V市电经过场效应增强器1输出与植物细胞电位波动相匹配的负电压，负电压经过连接导线2和输出电极3引入土壤基质5中。

场效应增强器1的结构如图2所示，包括依次连接的电源模块7、转换模块8、保护模块9、遥控模块10及输出电极3。输出电极3***土壤基质5中，电源模块7与地线相连。场效应增强器1各部分的功能分述如下：

1.电源模块7将220V市电接入场效应增强器1；

2.转换模块8根据所选用的植物，产生与该植物细胞自身电位波动频率相匹配的负电压；

3.保护模块9执行植物叶片与人体接触时，或与地面短路时切断电路的功能；

4.遥控模块10执行远距离、非接触通断电路功能；

5.输出电极3执行将转换模块8输出的负电压加载在土壤和植物中的功能。

盆栽植物4为各种观赏植物、蔬菜类植物和作物。种植植物的土壤基质5为包含有一定比例的电气石和二氧化钛等添加剂的任何适于植物生长的土壤基质或材料。

本发明中场效应增强器1将各种植物的细胞电位波动频率特征参数固化储存在CPU中，CPU根据所选用的植物产生相应的特征信号，该信号经过***电路进一步处理后产生和输出与植物细胞自身电位波动频率相匹配的负电压。

场效应增强器1还会根据人与植物接近和将要短路时电流增大的现象产生一个反馈信号，通过该信号切断电路，避免人触碰植物时感觉的针刺现象和短路时场效应增强器被烧毁的现象发生。

场效应增强器1的电路***功耗很小，整个电路封装在火柴盒大小的塑料盒子中，其可嵌入在栽培植物的容器中，也可单独放置在容器外。

本发明提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：在绝缘容器6中装填前述的土壤基质5，将盆栽植物4种植在土壤基质5中，加入适量水分，保持土壤湿润；

步骤2：保持绝缘容器6与地面绝缘，植物叶片也不与墙壁和地面接触；

步骤3：将场效应增强器1的输入端与220V市电相接，输出电极3***土壤基质5中；

步骤4：遥控开启场效应增强器1的电源开关，根据盆栽植物4细胞电位波动频率特征选择输出负电压，绝缘容器6中的土壤和植物生态***即可开始净化和治理空气。

在本发明中，当***工作时植物叶片伴有轻微摆动。***工作一段时间后，在栽培植物的容器周围可见沉积的雾霾。

实施例

在装配有场效应增强器的陶瓷花盆内填入包含40％电气石、15％二氧化钛和45％大田土壤的土壤基质，将株高20cm的芦荟种植其中，加入适量水分，保持土壤基质湿润即可。

在大小为2m×2m×2m的密闭玻璃实验箱中，用电子点烟器充入浓烟，用美国DylosPM2.5检测仪检测密闭实验箱中PM2.5浓度达到200μg/m³,与国家空气质量二级标准75μg/m³相比较，此时箱内PM2.5大为超标。

将上述种植芦荟的花盆放置在实验箱中部，花盆放置于木凳上保证与地面绝缘。每隔5min在实验箱四个角落分别测量PM2.5浓度，取平均，观测芦荟在自然状态下时，实验箱中的PM2.5浓度和湿度变化。

然后，遥控开启花盆中场效应增强器的电源，根据芦荟细胞电位波动的中心频率在0.8Hz附近的特征，选择输出电压模式，电压频率设定为0.8Hz，峰值电压设定为15000V，每隔5min在实验箱四个角落分别测量PM2.5浓度，取平均，观测实验箱中的PM2.5浓度和湿度变化。

实验结果显示，在没有开启场效应增强器的情况下，在30分钟的时间内，实验箱中PM2.5浓度变化不大，湿度一直保持在45％。开启场效应增强器后，在30分钟的时间内实验箱中的PM2.5从最初的约200μg/m³降低至约40μg/m³，湿度增加为49％，消除PM2.5和增加湿度的效果十分显著。

应该说明，以上实施例仅为实现本发明的一种实施方式，而非对其的限制。本发明土壤基质中电气石和二氧化钛的成分和比例、其他土壤添加剂的补充、植物类型、场效应增强器输出的电压类型与电压参数、***的保护措施等均可进行适当调整和修改，在本发明的原理、技术方案和保护措施下实施的任何非实质性调整、修改和润饰均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置，其特征在于，包括绝缘容器(6)，绝缘容器(6)内设置有土壤基质(5)，盆栽植物(4)栽培在土壤基质(5)中，土壤基质(5)内还设置有输出电极(3)，输出电极(3)通过连接导线(2)与场效应增强器(1)相连接；所述的场效应增强器(1)，包括依次连接的电源模块(7)、转换模块(8)、保护模块(9)及遥控模块(10)；所述的土壤基质(5)中包含有电气石和二氧化钛。

2.提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的方法，其特征在于，采用提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的装置，其结构为：包括绝缘容器(6)，绝缘容器(6)内设置有土壤基质(5)，盆栽植物(4)栽培在土壤基质(5)中，土壤基质(5)内还设置有输出电极(3)，输出电极(3)通过连接导线(2)与场效应增强器(1)相连接；所述的场效应增强器(1)，包括依次连接的电源模块(7)、转换模块(8)、保护模块(9)及遥控模块(10)；

具体按照以下步骤实施：

步骤1：在绝缘容器(6)中装填土壤基质(5)，将盆栽植物(4)种植在土壤基质(5)中，加入适量水分，保持土壤湿润；

步骤2：保持绝缘容器(6)与地面绝缘，植物叶片也不与墙壁和地面接触；

步骤3：将场效应增强器(1)的输入端与220V市电相接，输出电极(3)***土壤基质(5)中；

步骤4：遥控开启场效应增强器(1)的电源开关，根据盆栽植物(4)细胞电位波动的频率特征选择输出负电压的频率，绝缘容器(6)中的土壤和植物生态***开始净化和治理空气。

3.根据权利要求2所述的提高小规模土壤-植物生态***除霾能力的方法，其特征在于，所述的土壤基质(5)中包含有电气石和二氧化钛。