北京森林BVOCs排放特征及对区域空气质量的影响

利用林业二类调查蓄积资料,广泛调研植物源挥发性有机物（BVOCs）排放因子的最新研究成果,运用光温影响模型对北京森林BVOCs排放特征进行研究,并分析其对区域空气质量的影响.结果显示,2015年北京森林BVOCs排放量平均值为27.97×10⁹g C/a,变化域值范围为（9.46~76.45）×10⁹g C/a,其中异戊二烯、单萜烯和其他VOCs贡献率分别为75.09%、15.62%和9.29%.不同树种间BVOCs排放量差异较大,杨树和栎树是主要的异戊二烯排放源,贡献率分别为63.16%和25.92%;油松是主要的单萜烯排放源,贡献率为40.90%.不同龄级林对BVOCs排放的贡献不同,中龄林贡献率最大,占总量的39.14%.BVOCs排放呈夏季高、冬季低的特征,春、夏、秋、冬排放量分别占全年的12.55%、77.48%、9.76%和0.21%.BVOCs对O₃生成潜势的贡献量为240.51×10⁹g,其中异戊二烯占92.66%,是主要的贡献者;对二次有机气溶胶（SOA）生成潜势的贡献量为1.73×10⁹g,异戊二烯和单萜烯分别占24.26%和75.73%.研究表明,北京森林BVOCs排放会导致大气年均SOA浓度增加0.94μg/m³,O₃浓度上升9.01μg/m³,特别是对夏季O₃污染具有较大贡献.建议城市绿化时应从有助于空气质量改善的角度考虑树种的VOCs排放能力.     

北方常见绿化树种BVOCs排放特征及其与光合作用参数的相关性

为了解北方常见绿化树种植物源挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)的排放特征及其与光合作用参数(净光合速率P_n、气孔导度g_s、胞间CO₂浓度c_i、蒸腾速率T_r)的相关性,本实验采用动态采样装置收集14种落叶乔木BVOCs排放数据.结果表明,不同科属间异戊二烯和总BVOCs(异戊二烯、单萜和倍半萜烯之和)释放速率差异显著(P<0.01).除金银木和榆树,其他绿化树种均释放异戊二烯、单萜和倍半萜烯类物质,其中杨柳科(杂交杨‘546’、速生杨‘107’、小叶杨、垂柳)和豆科植物(国槐、刺槐、龙爪槐)排放异戊二烯较多,释放速率在(30.1±4.3)～(91.8±10.0)μg·(g·h)^-1之间;木犀科(白蜡、丁香)、蔷薇科海棠、无患子科栾树和槭树科元宝枫主要排放单萜和倍半萜烯,其中白蜡和元宝枫单萜释放速率最高,分别为(10.6±4.8)μg·(g·h)^-1和(11.8±6...     

北京森林BVOCs排放现状及动态变化特征分析

以北京地区森林植被为研究对象,基于森林资源清查蓄积资料和逐小时气象数据,采用光温影响模型对2000~2020年北京森林BVOCs排放量进行估算,并分析其对空气质量的影响.结果显示,2020年北京森林BVOCs排放量为39.57×10⁹g C,异戊二烯、单萜烯和OVOCs分别占72.19%、17.48%和10.32%,杨树、栎树等阔叶树是主要的异戊二烯排放源,油松等针叶树是主要的单萜烯排放源.2000~2020年森林BVOCs排放量从20.30×10⁹g C/a增加到39.57×10⁹g C/a,年平均增长率4.75%;BVOCs排放量的变化表现出明显阶段性特征,2000~2010年增长缓慢,2010~2020年出现大幅上升.20年间异戊二烯所占比重呈下降趋势,单萜烯和OVOCs所占比重则呈上升趋势;杨树对BVOCs排放量的贡献逐渐降低,栎树和其他阔叶树的贡献明显增加,北京新增森林更加注重物种多样化.2000~2020年,BVOCs的O₃生成潜势从181.76×10⁹g增加到331.07×10⁹g,异戊二烯占92.70%,是主要的贡献者;SOA生成潜势从1.11×10⁹g增加到2.65×10⁹g,单萜烯和异戊二烯分别占75.40%和24.60%.O₃生成潜势最大的树种是杨树,SOA生成潜势最大的树种是油松.森林BVOCs排放在夏季对O₃污染的贡献最大,未来绿化中应考虑优化树种组成.     

我国夏季不同类型植被BVOCs排放观测与模拟研究

植物排放的挥发性有机物（天然源VOCs,BVOCs）对大气二次污染的形成有重要作用,为了解我国不同植被类型BVOCs排放特征,应用动态封闭式采样法和热脱附-气相色谱质谱联用（TD-GC-MS）技术对不同植被类型植物的单萜烯排放进行定量观测,应用MEGAN 2.1排放模式建立2018年夏季我国高时空分辨率BVOCs排放清单.结果表明：针叶树具有较高的单萜烯排放速率,其中以排放异松油烯、顺式-β-罗勒烯、柠檬烯、香桧烯为主;阔叶树种排放的单萜烯以α-蒎烯为主;农作物、草地、灌木中排放速率最高的化合物分别为异松油烯、反式-β-罗勒烯和柠檬烯. 2018年夏季我国BVOCs排放总量为33.6×10¹² g,异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他VOCs分别占64.13%、9.63%、2.11%和24.31%,其中阔叶树排放贡献率最高,为56.01%,灌木排放贡献率为14.16%.我国夏季BVOCs排放主要分布在东北、华东和华中地区,6种植被类型的排放受植被分布的影响呈现出不同的空间分布特征.研究显示：各类型植被单萜烯排放速率大小呈针叶树>阔叶树>草地>农作物&...     

我国夏季不同类型植被BVOCs排放观测与模拟研究

植物排放的挥发性有机物（天然源VOCs,BVOCs）对大气二次污染的形成有重要作用,为了解我国不同植被类型BVOCs排放特征,应用动态封闭式采样法和热脱附-气相色谱质谱联用（TD-GC-MS）技术对不同植被类型植物的单萜烯排放进行定量观测,应用MEGAN 2.1排放模式建立2018年夏季我国高时空分辨率BVOCs排放清单.结果表明：针叶树具有较高的单萜烯排放速率,其中以排放异松油烯、顺式-β-罗勒烯、柠檬烯、香桧烯为主;阔叶树种排放的单萜烯以α-蒎烯为主;农作物、草地、灌木中排放速率最高的化合物分别为异松油烯、反式-β-罗勒烯和柠檬烯. 2018年夏季我国BVOCs排放总量为33.6×10¹² g,异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他VOCs分别占64.13%、9.63%、2.11%和24.31%,其中阔叶树排放贡献率最高,为56.01%,灌木排放贡献率为14.16%.我国夏季BVOCs排放主要分布在东北、华东和华中地区,6种植被类型的排放受植被分布的影响呈现出不同的空间分布特征.研究显示：各类型植被单萜烯排放速率大小呈针叶树>阔叶树>草地>农作物&...     

长江三角洲2014年天然源BVOCs排放、组成及时空分布

基于遥感解译植被,结合WRF气象场模拟,利用MEGAN模型估算了2014年长三角地区天然源VOCs（BVOCs）排放清单,分析其化学组成及时空分布特征.结果表明,2014年长三角江浙沪皖三省一市BVOCs排放总量为188.6万t,其中异戊二烯70.42万t（37.3%）,单萜烯30.3万t（16.1%）,其他VOCs为87.88万t（46.6%）.BVOCs季节变化十分显著,夏季最高,冬季最低;夏季排放占年排放量的60.9%（108.8万t）,冬季仅占3.2%（5.7万t）.受植被覆盖影响,BVOCs排放存在空间分布差异,南高北低,浙江、安徽、江苏和上海市的BVOCs排放量依次为84.2万t（44.6%）、76万t（40.3%）、27.2万t（14.4%）和1.2万t（0.7%）,这主要与植被类型分布有关.     

典型树种挥发性有机物(VOCs)排放成分谱及排放特征

为研究典型树种的挥发性有机物（VOCs）排放特征,并获得基础排放速率,应用动态封闭式采样系统对毛果杨、北美枫香和马尾松的排放进行了实验室测量.利用热脱附-气相色谱-飞行质谱仪对排放样品进行定性和定量分析,包括异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯、烷烃和烯烃,计算获得各树种VOCs排放速率及其排放谱特征.研究表明：毛果杨、北美枫香和马尾松的总VOCs排放速率分别为19.51、17.19和0.67μg/（g·h）.毛果杨的异戊二烯排放最高（18.51μg/（g·h））,占其总排放的94.86%;马尾松排放的异戊二烯仅占4.03%,单萜烯贡献最高,为49.09%;北美枫香的单萜烯排放速率最高,为0.84μg/（g·h）;3个树种排放的倍半萜烯占各自VOCs总排放的比重均较小（<1.5%）;各树种的烷烃排放强度高于倍半萜烯,部分化合物甚至高于异戊二烯和单萜烯的排放强度.反式-β-罗勒烯是毛果杨排放最多的单萜烯化合物,占其单萜烯总排放的99.84%;北美枫香排放的单萜烯主要以香桧烯和β-蒎烯为主;马尾松以α-蒎烯、香桧烯和β-蒎烯为主.石竹烯、葎草烯、δ-杜松烯和β-愈创木烯是主要的倍半萜烯物种.烷烃排放主要为C4和C5的化合物,特别是异丁烷和正丁烷;各树种排放的烯烃中,1-丁烯排放占比最高.     

12种常见落叶果树BVOCs排放清单和排放特征

为了解城市近郊区域植物源挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)排放情况,运用动态采样法对北京地区广泛种植的12种典型落叶果树(其中9种为首次报道) BVOCs进行野外采样和实验室分析.结果表明,果树释放物中含有烃类、醇类和醛类等9类物质,烃类含量最高,占39. 0%. 12种果树均释放异戊二烯和单萜(6种果树释放倍半萜烯),其中,桃等3种果树为高BVOCs排放树种,海棠等9种果树为中等BVOCs排放树种.果树总BVOCs(异戊二烯、单萜和倍半萜烯之和)释放速率在(2. 6±0. 1)～(14±0. 8)μg·(g·h)~(-1)之间,其中杏子总BVOCs释放速率最高[(14±0. 8)μg·(g·h)~(-1)].对不同科属及生活型果树BVOCs进行显著性分析发现,木本类果树异戊二烯释放速率[(4. 2±1. 4)μg·(g·h)~(-1)]显著高于藤本类[(0. 6±0. 2)μg·(g·h)~(-1),P=0. 03],但果树BVOCs的释放速率不具有显著的科属差异,暂不能依据果树科属关系对BVOCs释放水平进行分类.与松柏科植物不同,具有花香或脂香味的β-月桂烯(β-myrcene)、D-柠檬烯(D-limonene)和γ-松油烯(γ-terpinene)是果树释放的主要成分,β-月桂烯(β-myrcene)含量最高,占单萜总释放量的59. 3%.此外,果树还可能释放芴、菲和萘等8种具有芳香味的有毒有害大气污染物.本研究拓展了BVOCs研究领域,为丰富BVOCs数据库及BVOCs环境效应评估提供了基础数据.     

短期干旱胁迫对马尾松排放挥发性有机物的影响

为探究干旱环境对BVOCs排放的影响,应用动态封闭式采样系统和热脱附-气相色谱-飞行质谱仪,对短期干旱胁迫作用下马尾松的BVOCs排放进行了实验室测量,定量分析BVOCs排放速率和排放组成的变化.结果表明,干旱胁迫时异戊二烯的排放受到抑制,排放速率降低约50%;单萜烯和倍半萜烯的排放水平增强,排放速率分别为137.85和0.98μg/（m²·h）,是未受胁迫时的2.9和2.0倍.除反式-α-香柠檬烯外,干旱胁迫促进各单萜烯和倍半萜烯化合物的排放,是未受胁迫时的1.3~42.4倍,其中3-蒈烯排放的响应最敏感,α-葑烯、α-水芹烯和石竹烯的响应最弱.干旱胁迫时单萜烯和倍半萜烯的排放组成有所变化,但主导的化合物种类不变,单萜烯以α-蒎烯、香桧烯和β-蒎烯为主,占比分别为48%、17%和17%;倍半萜烯以石竹烯和长叶烯为主,占比分别为57%和34%.     

深圳市显著排放VOCs的园林植物调查与分析

对深圳地区的主要园林树种、地带性植被的代表种共计158种植物释放的生物源的挥发性有机物（biogenic volatileorganic compounds,BVOCs）采用流动式、封闭式采样法采样,运至美国进行GC-MS分析测量.结果表明,短穗鱼尾葵（Caryotamitis）、海红豆（Adenanthera pavonina var.microsperma）、杧果（Mangifera indica）、海漆（Excoecoria agalloch）等31种植物具有释放异戊二烯的能力;另有鸡蛋果（Passiflora edulis）、小琴丝竹（Bambusa glaucescens cv.silverstripe）、山苍子（Litsea cubeba）、大型双子铁（Dioon spinulosum）等52种植物具有释放单萜烯类化合物的能力.对红树植物的测量表明,该类植物普遍具有释放单萜烯的能力.上述结果为建立深圳及周边地区的环境质量模型提供了重要数据,同时也可为我国热带亚热带城市大面积绿化以及经济林、生态林和防护林等的树种选择提供参考.     

北京地区植物VOCs排放速率的测定

植物释放的挥发性有机化合物(VOCs)主要集中在异戊二烯和单萜烯上,这些种类的化合物占生物圈VOCs释放量2/3.采用封闭式采样和气相色谱分析对北京地区23种典型植物异戊二烯和单萜烯排放速率进行测定和研究,发现阔叶树(如槐,垂柳等)主要释放异戊二烯;而针叶树(如油松)和果树主要释放单萜烯.同时发现植物异戊二烯的释放受光照和温度的影响,而单萜烯的释放则主要受温度的影响.     

O3浓度升高对银杏及油松BVOCs排放的影响

以生长在沈阳市区内的银杏及油松为试材,开顶式熏气室模拟升高O₃浓度（80 nmol·mol^-1）和正常大气O₃浓度（≈30 nmol·mol^-1）条件,采用GC-FID技术对银杏及油松的异戊二烯和7种单萜类物质的排放速率进行测定,探讨高浓度O₃对单株银杏及油松挥发性有机物排放规律的影响.结果表明,O₃浓度增高可以显著提高银杏和油松的异戊二烯排放速率（p＜0.05）,及银杏Δ3-蒈烯的排放速率（p＜0.05）,其分别达到1.96、 9.71和0.09 μg·(g·h)^-1,而对于其他单萜物质的排放速率,2种树木对高浓度的O₃熏蒸均没有表现出显著的变化;树种不同,排放的BVOCs组成也不同,自然条件下银杏排放的BVOCs以异戊二烯为主,而油松以α-蒎烯为主;高浓度O₃熏蒸下油松释放的异戊二烯达到其BVOCs组成的64.73%,增加大气O₃浓度改变了树木挥发性有机物的组成比例.因此,O₃浓度升高对银杏及油松BVOCs排放规律具有显著影响.     

我国植物VOCs排放速率的研究

1992～2000年,使用流动式、封闭式采样法,气相色谱-火焰离子化检测器,测定了我国4 种气候类型(温带-寒温带,温带,温带-亚热带,热带-亚热带),7 个地区(黑龙江,北京,福建,广东,四川,湖南,云南),共 58 种当地优势树种、庄稼和草地异戊二烯和单萜烯的排放速率.使用G93 算法,换算出相应异戊二烯和单萜烯的标准排放因子,并划分了这些排放因子的等级.同种树种在不同的气候带和季节的排放有明显的差异,通常,VOCs 排放速率南方高于北方,夏季高于冬季;阔叶树主要排放异戊二烯,针叶树主要排放单萜烯,但是我国南方相当数量的阔叶林的排放特征不符合上述规律.     

南岭箭竹生物源挥发性有机物排放特征

本研究于2018年9～11月采用动态顶空套袋法采样与热脱附-气相色谱质谱联用(TD-GC-MS)分析技术,获得了南岭箭竹排放的20种生物源挥发性有机物(BVOCs)的排放组成特征与排放速率.结果表明,异戊二烯是南岭箭竹排放的最主要的BVOCs,其排放速率((1.36±0.99)x104μgC/(m2·h))远高于单萜烯...     

臭氧浓度升高对植物源挥发性有机化合物(BVOCs)影响的研究进展

伴随地表臭氧(O_3)浓度在全球范围内的普遍上升,针对植物源挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)与地表O_3之间复杂的交互作用,本文综述了O_3浓度升高对BVOCs影响方面取得的研究进展,并对未来研究提出了展望.研究进展主要包括BVOCs应对单因子O_3胁迫的影响因素(如BVOCs种类,植物功能类型,植物O_3敏感性及O_3胁迫程度),以及O_3分别与升温/二氧化碳(CO_2)/干旱/氮(N)沉降等因子复合对BVOCs释放的影响.虽然O_3胁迫不影响BVOCs释放的研究最多,但O_3胁迫的降低作用在异戊二烯和落叶树种的研究中更突出,增加的结果更多地出现在单萜(MTs)、常绿植物和急性熏蒸的实验里. O_3与升温/N沉降复合处理增加MTs释放,O_3与CO_2复合处理降低了异戊二烯释放.鉴于研究样本的稀缺,建议加强该领域研究,同时要考虑短期和长期处理、个体和生态系统水平研究的差异;加强以O_3为主的多因子复合及生物与非生物多重胁迫对BVOCs影响的研究,以便更好评估陆地生态系统BVOCs对当前及未来O_3污染情景的响应,为今后大气污染防治提供有价值的理论支撑.     

西双版纳热带森林挥发性有机物的观测研究

2002年7月中旬利用异戊二烯通量测定系统对云南西双版纳热带森林异戊二烯的排放通量进行了连续测量,同时对光合有效辐射(PAR)、气温、湿度、风等参数进行了观测.结果表明,热带地区人工橡胶林区域湿季异戊二烯的排放有明显的日变化规律,中午前后为一天中的最大值,异戊二烯排放通量的日平均值在0.85～0.24mgC/(m²h)之间.对小时值和日平均值而言,异戊二烯的排放与PAR和气温的变化规律比较一致,但它对PAR比对气温更加敏感.不同的天气状况对异戊二烯的排放有非常明显的影响.橡胶林是一个单萜烯排放者,其单萜烯的排放速率明显依赖于PAR.橡胶林和热带雨林冠层上空异戊二烯和单萜烯的浓度也有明显的日变化规律,而且橡胶林区域的异戊二烯和单萜烯的浓度均明显高于热带雨林.     

Investigation of natural VOC emitted from tropical vegetations in China

Twenty-three kinds of typical plants in Xishuangbanna, the tropical area of southwestern China, were screened to estimate the emission rates of isoprene and monoterpenes by adopting bag-enclosure and curette sampling methods followed by a GC-FID analysis. It was found that the Ficus species were mainly emitting isoprene and most tropical vegetations were mainly releasing monoterpenes. The results also showed that the emissions of isoprene were affected by both temperature and PAR( Photosynthetic Active Radiation), while monoterpene emissions were mainly temperature-dependent.