臭氧污染对亚热带主要植物异戊二烯和单萜烯释放的影响

Biogenic Volatile Organic Compounds (BVOCs) play an important role in biosphere-atmosphere interactions because of their impact on ozone production and secondary organic aerosol formation or growth. With increasing atmospheric ozone concentrations in the Pearl River Delta region, the emission of BVOCs for the protection of plants against the abiotic stress generated will become more important and the changes are likely to alter interactions of forest ecosystem with atmosphere. However, only a few field studies have been carried out in this area to determine the BVOCs emissions in response to ozone variation. This project will focus on the investigation of the most abundant BVOCs, isoprene and monoterpenes, emitted by the main subtropical forest plant species under controlled conditions using a branch chamber. Field measurements using the same branch chamber in a subtropical forest will be conducted during both dry and wet seasons. This study will deepen the understanding of BVOCs emission processes, better understand the emission changes in response to surface ozone concentrations , and improve the BVOCs contribution estimation in regional and global scales under the condition of current air pollutions as well as future climate change.

生物源挥发性有机物（BVOCs）对大气氧化性的改变以及二次有机气溶胶的生成有重要的作用，其中排放量最大的是异戊二烯和单萜烯。这些化合物的排放通常与自然条件紧密相关，高浓度臭氧（O3）也会刺激植物做出反应，改变BVOCs的释放，进而影响区域生态环境和气候变化。近年来珠三角地区O3污染呈现区域性特征，并有加重的趋势，可能对本地区BVOCs排放造成潜在影响。本项目拟选取多种代表性的亚热带植物，通过烟雾箱在不同条件下的模拟实验，分析和探讨不同O3浓度对异戊二烯和单萜烯排放的影响，并进一步结合实际森林生态系统，针对所选植物种类分别于干、湿两季进行野外观测。通过对比受控和自然条件下的观测结果，探讨当前高浓度O3污染对BVOCs排放量以及排放特征的改变。在当前近地面O3浓度不断升高的背景下，本项目对深入认识亚热带森林BVOCs释放的变化趋势有一定的科学意义，还可为准确估算其排放提供可靠的科学依据。

植物排放挥发性有机物（biogenic volatile organic compounds, BVOCs）对区域空气质量具有重要的影响，是形成大气细粒子的重要前体物。本研究选取桉树和马尾松作为珠三角地区典型森林树种代表，利用实验室动态烟雾箱系统，针对温度(20-45°C)、相对湿度(0-95%)、光照（0-1600 PAR）、臭氧浓度（0-200 ppbv）等环境条件变化对植物枝叶释放BVOC的影响进行测量计算，分析结果显示桉树主要释放BVOC物种为异戊二烯，其标准排放速率为21.8 μg g-1 h-1，其排放主要受光照影响；马尾松主要释放α-蒎烯和β-蒎烯，其排放速率低于1.5 μg g-1 h-1，受温度影响较大，但整体变化幅度较大；在臭氧控制实验中，未发现BVOC呈现明显变化，相关实验流程及设计需进一步改善。基于实验室研究系统及分析方法确立，项目针对珠三角主要城区及森林站点进行连续观测，观测到的主要BVOC物种为异戊二烯、α-蒎烯和β-蒎烯，其含为340ppbv、60ppbv和20ppbv，其中森林地区排放量高于城市地区，BVOC呈现明显季节变化，异戊二烯排放在夏季较高，α-蒎烯春末夏初较高，β-蒎烯则只在12月、1月、4月、6月观测到较高含量。近年来，珠三角地区环境空气质量不断改善，但是臭氧问题仍亟待解决，且郊区污染呈现逐步加重趋势。珠三角地区植被覆盖率高，探究本地区BVOC的排放特征，以及臭氧浓度升高对BVOC的影响，可为今后大气污染防治提供有价值的理论支撑。