园林植物源挥发性有机化合物排放清单量值及其动态变化研究-以北京为例

Volatile organic compound (VOC) plays an important role in atmospheric environmental quality, global tropospheric chemistry, and global carbon balance. To better control regional atmospheric environmental quality, there is important task to achieve the total emission of VOC with the continuous increasing of landscape plants in urban. However, the relative research works aren’t sufficient about leaf biomass, gas adsorption collection method, and spatial-temporal variability of meteorological parameters. In this study, aim of the project will be to get a VOC emission inventory for landscape plants in Beijing, follow the basic flow-chart which will scale up VOC emission from individual plant to species and whole urban vegetation, at first, the field survey will be carried out to get regression formula between leaf area and diameter at breast height of the common tree species, and then the improved dynamic headspace collection method will be set up to get standard emission rate on VOC. Finally, combined with the standard emission rate on VOC of common plant species, meteorological date, and growth curve etc, there be analyze on the annual VOC emissions from landscape plants in Beijing in 2020 and its contribution to the regional vegetation system, with the long-term trend. These findings will be helpful to atmospheric environmental quality, selection of tree species, and inventory simulation to China.

植物作为生态系统中挥发性有机化合物VOC的重要来源之一，其排放的VOC对于大气环境质量与全球碳循环平衡都具有十分重要的作用，随着园林植物数量的不断增加，准确了解城市园林植物源VOC排放清单量值具有重要的实践意义，但现有的叶面积估算、气体吸附方法以及气象参数的选择还有待完善。本研究，拟选择北京城市园林植物作为研究对象，从个体的角度，遵循从叶片排放到单株，然后推导群体的思路，通过创新性的常见园林树木叶面积回归方程与动态顶空气体吸附方法，准确获取常见园林植物叶面积与叶片VOC标准释放速率，最终结合气象参数与园林植物生长曲线，并应用园林植物VOC排放总量估算公式，获取2020年北京城市园林植物VOC排放总量与长期变化趋势，以及其在区域植物体系中的量值贡献，从而为区域大气环境质量控制提供准确的本底数据，对绿化树种的合理配置以及其它城市园林植物VOC排放估算也有指导意义。

本研究，以北京城市园林绿地内现存的乔灌木与草本植物为研究对象，从个体的角度，基本遵循从叶片排放，到单株，然后推导群体的思路，通过园林树木叶面积回归方程与改进型叶片动态顶空气体吸附，获取常见园林树木叶面积与叶片VOC标准释放速率，并结合气象参数与植物规格，应用园林植物VOC排放总量估算方法，获取了多年北京城市园林植物VOC排放总量，并结合中尺度MEGAN模型估算的北京森林植被VOC排放总量，推导出了北京城市园林植物源在北京地区植物总体系中的VOC量值贡献比例。在此基础上，还探讨了植物源VOC对城市大气臭氧浓度的作用。主要研究结果如下：. （1）估算出了2010年、2015年、2020年北京城市园林植物源VOC年排放总量约为0.97万吨碳、1.38万吨碳、1.65万吨碳，其中异戊二烯年排放量所占比例约在50%-52%之间，单萜烯类年排放量所占比例约在38%-39%之间，OVOC年排放所占比例约在9%-12%之间。. （2）从植被的角度，使用中尺度MEGAN模型，估算出2020年北京森林植被VOC排放总量为16.03万吨碳，若结合园林植物源VOC排放量，2020年整个北京地区植物源VOC排放总量为17.68万吨碳，园林植物源在北京地区植物总体系中的VOC量值贡献比例为9.3%。未来北京森林植被的发展变化所带来的自然源VOC排放对区域环境的影响值得重点关注。. （3）通过生长锥所采树芯的年轮宽度和定年数据分析发现，国槐、楸树、银杏、洋白蜡、栾树的年径向生长量的平均值在3 mm/a-6 mm/a之间，楸树与银杏树的径向生长较为迅速，并建立了5种常见园林树木的树龄-胸径生长曲线和拟合方程，从而为预测未来一定时期植物叶面积及其排放清单的变化提供了途径。. 另外，基于研究成果，发表科技论文5篇（含2篇SCI），已接收CSCD论文1篇，获得实用发明专利3项。