Program Phyt'air to francuski program badawczy skupiający się na wykonalności oczyszczania powietrza wewnątrz budynków przez rośliny oraz ich zdolności do bioindykacji jakości powietrza w pomieszczeniach. Odbyło się to w 3 fazach, od 2001 do 2012 roku.
W programie stwierdzono, że pobieranie zanieczyszczeń przez rośliny nie było znaczące i korzystnie można je było zastąpić napowietrzaniem i wentylacją.
Jakość powietrza na zewnątrz wykonane od 1970 roku przedmiotem licznych badań, ostrzeżeń i środków, ale jakość powietrza w pomieszczeniach ma uwagę opinii publicznej i specjalistów od niedawna. Jednak przeciętny mieszkaniec miasta Zachodu spędza ponad 80% czasu w pomieszczeniach. I często powietrze w pomieszczeniach jest bardziej zanieczyszczone niż powietrze zewnętrzne (przynajmniej w przypadku niektórych parametrów), dlatego kontrolowanie zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach jest jednym z celów podejścia typu HQE (wysoka jakość środowiska). Wykorzystanie organizmów żywych do oczyszczania powietrza w pomieszczeniach lub na zewnątrz jest jednym z celów cząstkowych projektu piętnastego celu HQE .
W latach osiemdziesiątych XX wieku pierwsze prace naukowe nad oczyszczaniem powietrza w pomieszczeniach przez rośliny (jedna z dziedzin fitoépuracji ) zostały zainicjowane przez profesora Billa Wolvertona z NASA w Stanach Zjednoczonych. Od 1974 roku był przydzielany do pracy nad eliminacją związków chemicznych wytwarzanych przez materiały budowlane używane w promach kosmicznych lub przyszłych stacjach orbitalnych (w całkowicie zamkniętych środowiskach), aby astronauci mogli oddychać zdrowszym powietrzem. Sporządził listę około 50 roślin, z których każda została oceniona w skali od 1 do 10 pod względem efektywności pochłaniania różnych zanieczyszczeń.
W latach 90. inni badacze w Niemczech i Stanach Zjednoczonych potwierdzili pierwsze wyniki Wolvertona.
Od 2000 roku wiele badań zgłębiało tę kwestię na całym świecie ( Australia , Niemcy , Anglia , Kanada , Chile , Korea , Chiny , Gruzja , Japonia i Rosja ), starając się lepiej zademonstrować (ilościowo i jakościowo) właściwości oczyszczające rośliny w doniczkach lub w hydroponice przed pewną liczbą zanieczyszczeń , w szczególności z powietrza w pomieszczeniach. Jednak protokoły badań były często zbyt różne, aby łatwo je porównać. Obecnie we Francji trwają badania, m.in. w ramach projektu Phyt'air .
Ma na celu lepsze zrozumienie zaangażowanych mechanizmów i skonsolidowanie danych naukowych dotyczących kwestii, takich jak minimalny rozmiar obszaru liści niezbędny w zależności od kubatury pomieszczenia, zawartości zanieczyszczeń i ich charakteru.
Wydział Farmacji w Lille, we współpracy z CSTB , chciał zbadać wykonalność prostego systemu biologicznego oczyszczania powietrza w pomieszczeniach, jednocześnie opracowując metodę kwalifikacji roślin w celu wykorzystania ich jako bioindykatora . Projekt ten jest zgodny z wytycznymi regionalnego planu ochrony powietrza ( PRQA ) Nord-Pas-de-Calais . Może również wspierać sektor gospodarki stosujący zasady bioindykacji.
Projekt wspiera stowarzyszenie „Plant'Airpur” założone przez Geneviève Chaudet (autora książki Les Plants Dépolluantes ) w 2000 roku. Ten profesjonalny stowarzyszenie zrzesza producentów i dystrybutorów w branży, a także wewnętrznych projektantów , krajobrazowych i badaczy .
Opracowany w latach 2001-2012 przez dwa laboratoria badawcze ( CSTB w Nantes i Wydziału Farmacji w Lille ), jest współfinansowany przez regionalne delegacje Nord-Pas-de-Calais i Pays de la Loire z ADEME oraz regiony Nord-Pas-de-Calais i Pays de la Loire . Jego podwójnym celem jest monitorowanie i oczyszczanie powietrza w pomieszczeniach za pomocą zielonych roślin.
Faza I programu Phyt'air było porównanie metody i dane z badań przeprowadzonych przez Wolveton do tych prac pana Cuny i M panny Rzepka.
W 1973 roku Wolverton zidentyfikował 107 lotnych związków organicznych, które mogą zanieczyścić wnętrze statku kosmicznego, co pozwoliło mu ostrzec NASA o zagrożeniach dla zdrowia astronautów.
W 1984 roku badania opublikowane przez NASA, oparte na testach laboratoryjnych, wykazały, że niektóre rośliny domowe mogą oczyszczać powietrze w zamkniętych przestrzeniach z zanieczyszczeń, takich jak LZO . Aby udoskonalić swoje badania, NASA zbudowała całkowicie zamknięty budynek o nazwie „Biohome”. Został wyposażony, aby odtworzyć w pełni funkcjonalne środowisko jednej osoby. W pozostałej części wewnętrznej przestrzeni znajdowała się sieć „składników bioregeneracyjnych” składających się wyłącznie z roślin i ich substratów wzrostowych. Biohome został również wyposażony (na każdych drzwiach zewnętrznych) w wewnętrzne próbniki powietrza.
Analizy powietrza wykonano za pomocą chromatografu gazowego / spektrometru masowego (specyfikacja masowa / GC) przed umieszczeniem roślin w Biohome; potwierdzili obecność wysokich poziomów LZO (do tego stopnia, że wywołują silne podrażnienia oczu, a nawet dyskomfort oddechowy u osób wchodzących do ogrodzenia (dwa objawy, które mogą wywołać to, co obecnie nazywa się „ syndromem budowania. niezdrowe ”).
Następnie do biohomu wprowadzono rośliny domowe, aby ocenić jego zdolność do pochłaniania LZO z powietrza. Analizy wykazały następnie, że w obecności tych roślin i ich podłoża stężenie LZO znacznie się zmniejszyło.
Z tego powodu niniejsze badanie często służyło jako punkt odniesienia, w szczególności dla programu Phyt'air. Niemniej jednak kilka punktów metody rodzi pytania, które program Phyt'air chce rozwiązać:
Różnorodność stosowanych metod tłumaczy się chęcią zidentyfikowania protokołu, jeśli nie jest on ustandaryzowany, który może przynajmniej służyć jako wskazówka do przyszłych prac i który pozwoli na wiarygodne porównanie różnych wyników badań.
Jego pierwszym celem jest opracowanie protokołu analitycznego, który umożliwi kwalifikację roślin pod kątem ich zdolności do monitorowania lub oczyszczania otaczającego powietrza. Program nadal wykorzystuje trzy rośliny, które zostały już wstępnie przetestowane i są powszechnie używane jako rośliny doniczkowe;
Metoda oparta jest na wiedzy zdobytej w zakresie biomonitoringu zewnętrznego zanieczyszczenia porostami czy roślinami tytoniowymi . Jednak aby móc zinterpretować i porównać wyniki, konieczne było spełnienie kilku warunków eksperymentalnych:
Ponadto przetestowano różne konfiguracje ekspozycji, aby zróżnicować rolę każdego przedziału w zjawiskach oczyszczania. Przetestowano sześć różnych konfiguracji:
Wszystkie zakłady są narażone na działanie zanieczyszczeń w szklanych obudowach, wyposażonych w sprzęt do pomiaru i monitorowania zmian stężeń zanieczyszczeń.
Otrzymane wynikiJak można to zrobić w przypadku komórek zwierzęcych, na komórkach roślinnych roślin eksponowanych przeprowadzono test zwany „ testem kometowym ”. Zademonstrował lizę jądra komórkowego, pokazując, że DNA komórek roślinnych zostało uszkodzone przez ekspozycję na zanieczyszczenia. To rodzi dwa pytania:
Na tym etapie zespół naukowy dołączył do badacza, który miał dostęp do bardziej wyrafinowanego i precyzyjnego sprzętu, m.in. do dozowania iniekcji zanieczyszczeń w obrębie szklanych obudów.
Rośliny poddano wyjątkowej i ciągłej ekspozycji w celu zbadania oczyszczania powietrza z CO, benzenu i formaldehydu. To było :
Aby przygotować znormalizowaną metodę oceny roślin oraz w perspektywie etykiety zaproponowano dwie osie rozwoju:
Ten krok ma na celu stopniowe odchodzenie od warunków laboratoryjnych (pomieszczeń i warunków kontrolowanych) w celu zbliżenia się do codziennych warunków życia. Program Phyt'air II umożliwił przejście w kierunku bardziej realistycznych warunków narażenia i dawki, ale niektóre parametry (objętości powietrza, wentylacja itp.) Nie zostały jeszcze uwzględnione. Jednak zmienne te są niezbędne do oceny efektywnych wydajności roślin w warunkach rzeczywistych, w szczególności w perspektywie rozwoju systemu oczyszczania. Aby to osiągnąć, w programie zintegrowano biomonitoring zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach w 10 szkołach, 10 urzędach administracyjnych i 20 gospodarstwach rolnych.
Jednym z istniejących narzędzi było „ Laboratorium MARIA ” CSTB, które jest kubaturowym ekwiwalentem domu, wyposażonego do monitorowania wielu parametrów, w tym zanieczyszczeń, gdzie można przeprowadzić badania na roślinach. Jednak sprzęt ten jest drogi i bardzo poszukiwany, co uniemożliwia przeprowadzenie wstępnych testów.
Krokiem pośrednim było zatem zastosowanie narzędzia cyfrowego, które miało na celu obserwację zachowania się zanieczyszczeń w pomieszczeniach (których cechy można modyfikować) w obecności roślin, w celu zdefiniowania realistycznych scenariuszy, które następnie zostały poddane walidacji na sprzęcie. „ Maria ”.
MetodologiaW CSTB opracowano trzy fazy badań:
Na tym etapie projekt Phyt'air powinien skupić się głównie na trzech roślinach:
I przy czterech zanieczyszczeniach powietrza:
W warunkach zbliżonych do warunków typowych dla przeciętnego pomieszczenia, z wieloma źródłami i stosunkowo niskim narażeniem roślin, to kombinacja gleba / mikroorganizm / roślina wydaje się najbardziej aktywna pod względem wchłaniania, ale przy plonach „nie pozwalają na uzyskanie znacznego eliminacja ” . W przypadku jakości powietrza w pomieszczeniach priorytetem pozostaje zatem ograniczenie źródeł zanieczyszczeń i zapewnienie dobrej wentylacji.
Mikroorganizmy glebowe najbardziej przyczyniają się do oczyszczania powietrza, gdy są związane z systemem korzeniowym rośliny, co może kierować przyszłymi systemami aktywnej biofiltracji. Jednak drobnoustroje w podłożach ogrodniczych są nadal słabo poznane. Jest prawdopodobne, że populacje drobnoustrojów w glebie można zoptymalizować w celu lepszego oczyszczenia.
Program PHYTAIR pozwolił również wykazać, że badane zanieczyszczenia powietrza w zwykłych dawkach - o ile nie wpływają znacząco na wygląd zewnętrzny roślin - mają realne negatywne skutki na poziomie komórkowym (hamowanie fotosyntezy, stres oksydacyjny i genotoksyczność) ), co sugeruje, że można by stworzyć nowe biomarkery lub testy zanieczyszczenia powietrza.
Ta praca otwiera poszukiwania mechanizmów genetycznych i rozwój testów o większej swoistości.
W programie stwierdzono, że w kombinacji substrat-roślina pobieranie zanieczyszczeń odbywa się głównie przez podłoże. Ta efektywność nie jest jednak wystarczająca do osiągnięcia w rzeczywistych warunkach. Napowietrzanie i wentylacja to bardziej wydajne metody. ADEME opiera się głównie na badaniu tym do wniosku, że pojęcie zakładu biofilmu nie jest naukowo potwierdzone.
Program umożliwił lepsze poznanie wpływu zanieczyszczeń na rośliny i opracowanie technik badania zaangażowanych mechanizmów, a także pozwolił na opracowanie metody biomonitoringu jakości roślinnego powietrza w pomieszczeniach.