不同生境下城市绿化树种VOCs排放影响机制及估算模型研究

At present,air pollution is serious in many cities of China. As a major type of the urban habitats, the green space plays an important role in improving the ambient air quality, and at the same time, the impact of volatile organic compounds (VOCs), which are released by urban green space, on the formation of atmospheric pollutants should not be overlooked. So far, the researches on the greening tree VOCs are only limited to the emission characteristics of different tree species. What are the important impact of different urban green space habitat conditions on greening tree VOCs emissions? What is the mechanisms of its impact? How does estimate the VOCs emissions of greening tree in different habitats accurately? However,those scientific issues are not clear.This project intends to study Beijing, Tianjin and Shijiazhuang ,whose air pollution is serious in North China,and choose common urban greening tree species.By analyzing the characteristics of VOCs emissions, dynamic variation and influencing factors of different green space habitats, screen out the tree species who have low discharge capacity, and find out the influence mechanism of the tree VOCs critical component emission on regional atmospheric environment,and construct the tree VOCs emissions estimation model in different habitats. Finally, estimate the urban green space VOCs emissions by extrapolating the model.The study can provide scientific basis for screening the urban greening tree species in North China,and explore new ideas of urban atmospheric pollution prevention and control from the perspective of landscaping.

当前我国许多城市大气污染严重。作为城市生境的重要类型之一，绿地不仅在改善环境质量方面有重要作用，同时绿地释放的挥发性有机物（VOCs）对大气污染物形成的作用亦不容忽视。目前关于绿化树种VOCs的研究仅限于不同树种的排放特征，而不同城市绿地生境条件对绿化树种VOCs的排放有何重要影响？影响机制如何？不同生境下树种VOCs排放如何准确估算？这些科学问题尚不明确。本项目拟以大气污染程度严重的北京、天津和石家庄三个华北地区城市为研究区域，选择常用的城市绿化树种，通过分析不同绿地生境下树种VOCs的排放特征、动态变化规律及影响因素，筛选出排放能力低的树种，阐明树种VOCs关键组分的排放对区域大气环境的影响机制，并依次建立不同生境下树种VOCs排放估算模型，最后对模型进行外推估算城市绿地VOCs的排放量。本研究可为华北地区城市绿化树种的选择提供科学依据，以期从园林绿化角度探寻城市大气污染防治的新思路。

植物源挥发性有机物（BVOCs）是全球挥发性有机物（VOCs）的主要组成部分，其主要成分对区域PM2.5等大气颗粒物的形成有重要贡献。基于对京津冀地区环境空气质量以及其大气颗粒物污染的健康效应评价，本项目针对京津冀地区34种城市常见绿化树种，采用动态顶空套袋法和热脱附/气相色谱/质谱联用分析法（TCT/GC/MS）分析其释放挥发性有机物的组成成分及相对含量。同时选取城市绿化中应用频度较高的部分绿化树种，研究了其VOCs的动态特性以及不同生境条件下BVOCs的排放特征及影响机制。基于此，研究建立并修正了BVOCs排放的计算模型，获得了城市绿化树种VOCs排放清单，筛选出排放能力低的树种，同时估算北京、天津和石家庄地区天然源 VOCs 的年排放通量。结果表明：34种京津冀地区城市常见绿化树种均释放一定数量的挥发性有机物。不同树种释放的各挥发物的数量不尽相同。绿化树种释放的VOCs有明显的动态变化规律。桧柏、绦柳、雪松和栾树这四种城市常见绿化树种在5月和10月份释放的挥发物种类较少，6-8月份释放的种类较多，这与植物的生长发育规律大体一致。针对其日变化，6:00-8:00、16:00-18:00释放的挥发物种类较少，其余时段释放的挥发物种类相对较多，这可能与外界环境因素和植物的新陈代谢以及酶的活性有关。而且绿地生境条件的差异影响绿化树种排放VOCs的成分和含量，且仅有部分类型挥发物与环境因子呈显著性相关。另外，天津市常用绿化树种的单株排放潜力差异明显，而天津市外来树种与本地树种VOCs排放潜力无显著性差异(P>0.05)，因此可优选臭椿、洋白蜡和紫叶李等排放潜力相对较低的树种用作城市绿化。通过估算北京、天津和石家庄三个区域的BVOCs排放通量，可知：2015年北京、天津、石家庄三市天然源挥发性有机物排放通量大小依次为北京（34971.631 t/a）>石家庄（23840.689 t/a）>天津（6510.000 t/a）。这主要与区域的地理位置、当地气候、植被分布特征和植被总面积等因素相关。研究结果可为城市园林绿化树种的选择和科学配置及其管理提供理论依据，并且对区域空气环境质量的整治与改善有重要的现实意义。