植物源挥发性有机物采样和分析方法研究进展

植物源挥发性有机物(BVOCs)排放量约占全球总VOCs排放的90%,其排放易受环境因子(温度、光照、土壤水分、饱和水汽压差、风速、风向、O_(3)和CO_(2)浓度等)的影响,对采样和分析要求极高,而BVOCs样品的精准采集与分析是获取BVOCs排放因子的基础。该文综述了国内外BVOCs采样和分析方法,根据采样系统是否能控制或模拟环境因子(温度、湿度、光照强度、空气湍流、二氧化碳浓度等),对采样叶室的适用性进行了分析。其中光合仪-动态封闭系统可精准控制温度、光照强度、二氧化碳浓度,易使空气形成自然交换且便于外场测量,适用于大多数植物BVOCs排放测量。依托高塔、系留球、飞机等开展测量的开放式采样系统适用于外场的长期观测。PTR-MS、PTR-TOF-MS、Vocus-PTR-TOF等在线分析系统逐步得到应用。微型传感器已应用于BVOCs的快速检测,碳同位素分析法已应用于BVOCs合成转化过程中组分的探究。对采样和分析系统发展的研究,将为精准获取BVOCs排放因子并评估其环境效应提供依据。

山东省植物源挥发性有机物排放特征

山东省夏季主要大气污染物为臭氧(O_(3)),植物源挥发性有机物(BVOCs)作为O_(3)生成的重要前体物,其排放量的准确计算将在大气污染防治中起到重要作用.本文对山东省9个优势树种降雨前后的BVOCs排放速率和相关气象因子进行实地监测,采用G95光温模型-遥感叶生物量校正法,结合树种蓄积量信息,计算得到山东省BVOCs排放总量.结果表明:(1)山东省2021年BVOCs总排放量为256837.21 t,排放物质以异戊二烯(25.75%)和含氧VOCs(36.61%)为主,单萜烯(18.20%)、倍半萜烯(5.83%)和其他VOCs(13.61%)相对较少.(2)森林和农田是主要的BVOCs排放源,排放量占比分别为58.81%和32.07%.(3)BVOCs排放量较大的4个城市分别为临沂市(11.92%)、潍坊市(9.81%)、济南市(9.53%)和烟台市(9.09%).(4)针叶树种侧柏(Platycladus orientalis)、赤松(Pinus densiflora),阔叶树种白蜡(Fraxinus chinensis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、杨树(Populus tomentosa)、栎树(Quercus mongolica)、柳树(Salix babylonica)7个树种BVOCs排放速率在降雨后均显著降低,降幅在20.71%~93.94%之间.研究显示,山东省夏季BVOCs排放量较高,具有明显的季节性特征;降雨可不同程度地降低植被BVOCs排放量,夏季O_(3)污染高发期可通过人工降雨或洒水降低O_(3)前体物浓度,削减O_(3)生成.

山东省植物源挥发性有机物排放特征及清单构建

为探究山东省植物源挥发性有机物(BVOCs)的排放,利用最新的普查结果——第九次一类植物清查报告,参考其他研究中涉及本研究对象植物的BVOCs排放因子,使用光温模型对2016年山东省植物源挥发性有机物的排放量进行估算,并探究其对区域空气质量的影响。基于对16种优势植被类型的测算,2016年山东省BVOCs排放总量为198.0 Gg/a,异戊二烯排放量为176.5 Gg/a,占比89.1%;单萜烯和OVOCs排放量分别为:16.4和5.1 Gg/a,占比8.3%和2.6%。7月BVOCs排放量最高,占比29.1%,其中异戊二烯、单萜烯和OVOCs的占比分别为90.8%,7.1%和2.1%。BVOCs季节变化明显,除冬季外主要排放异戊二烯,冬季主要排放单萜烯和OVOCs。杨树是主要的异戊二烯和BVOCs排放量的贡献者,排放量为84.2 Gg/a。草地是单萜烯排放量最大的植物,排放量为11.4 Gg/a。BVOCs对臭氧生成潜势的贡献量为1938.9 Gg/a,异戊二烯是主要的贡献者,占比96.6%。BVOCs对二次有机气溶胶(SOA)生成潜势的贡献为8.5 Gg/a,异戊二烯和单萜烯分别占比41.7%和58.3%。

北京地区植物源挥发性有机物(BVOCs)排放清单

利用现场连续监测的方法获取或采用专业气象部门资料以及林业资源二类清查数据的植被资料,运用Gl OBEIS模型,对北京地区2011年度植物源挥发性有机物(BVOCs)排放总量进行了估算,同时,也对所研究树种异戊二烯、单萜烯排放量进行了估算.结果表明,BVOCs的排放量分布情况与北京地区植被的分布情况有一定的相关性,并且VOCs的排放情况具有明显的季节依赖性.研究树种类型分为常绿乔木、落叶乔木、灌木、草本花卉,BVOCs排放量最大的依次为油松、苹果树、大叶黄杨和竹.其中,异戊二烯排放量最高为法桐,排放年通量可达313.92μg·(g·h)^(-1);单萜烯排放量最高为苹果树,排放年通量可达726.68μg·(g·h)^(-1).估算过程中的误差主要来自于植物标准排放因子的获取、叶生物量的计算,气象参数的变化也会给排放清单带来较大的不确定性.

热解吸-气相色谱法测定植物源挥发性有机物

以Tenax-TA、Carboxen 1000和Carbosieve SⅢ为采样管填充料,将植物源挥发性有机物吸附于采样管内,样品通过二次热解吸仪解吸后,随载气进入气相色谱仪,采用氢火焰离子化检测器(FID)测定,建立了利用二次热解吸仪与气相色谱联用技术测定植物挥发性有机物的分析方法。载气N2流速为30 mL/min,60℃下吹扫吸附管2 min,然后在250℃下解吸吸附管5 min,冷却1 min后,在275℃下解吸聚焦管3 min,样品经传输线进入气相色谱。气相色谱载气N2压力为190 kPa,FID检测器温度280℃;进样口温度225℃;初始柱温40℃,停留5 min,以2℃/min升温至120℃,保留1 min,然后以20℃/min升温至200℃,保留10 min。方法重现性好,精密度高,线性相关系数大于0.99;检出限均低于9×10-9g/L;解吸效率大于96%,适用于植物源挥发性有机物的测定。

干旱胁迫对植物源挥发性有机物排放影响的研究进展

随着干旱频率和强度的增加,干旱胁迫对植物源挥发性有机物(BVOCs)的影响受到更多关注。文章综述了干旱胁迫对BVOCs排放影响方面取得的研究进展,探究了干旱胁迫对BVOCs排放的影响。根据近期国内外相关文献,将干旱程度进行划分,研究干旱、复水后对BVOCs排放速率、排放量的影响,探讨复合其他环境因子对BVOCs排放的影响,并探究干旱胁迫对BVOCs排放影响的机理。轻度干旱刺激BVOCs增加排放35%~190%,中度干旱抑制排放8%~97%,重度干旱抑制排放40%~100%。随着干旱程度的加深,BVOCs的排放先增加后减少。对复水的研究总结发现,轻度、中度干旱条件下,异戊二烯和单萜烯的排放速率恢复;重度干旱条件下,异戊二烯快速恢复,单萜烯未恢复。干旱导致BVOCs排放量的估算误差为-70%~40%。净光合速率和气孔导度对水分亏损的敏感度高于BVOCs。BVOCs的释放是植物应对干旱胁迫的保护机制。综述结果可以更好地评估BVOCs排放对当前及未来干旱胁迫情景下的响应,为大气复合污染防控提供支撑。

桃叶释放挥发性有机物成分及变化规律

【目的】探究在生长季桃叶片释放植物源挥发性有机物(BVOCs)成分组成和相对含量的动态变化特征。【方法】采用动态顶空采集法收集叶片释放的BVOCs,结合自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术进行BVOCs成分的测定。【结果】在整个生长季(5—10月),桃叶共释放12类266种BVOCs,其中烷烃类(44)、烯烃类(41)和醇类(40)种类数量较多,组分总量从大到小的月份分别为:9月(115)、8月(84)、7月(79)、6月(73)、5月(72)、10月(27),以释放烷烃类、烯烃类、芳香烃类、酯类、醛类、酮类和醇类为主;除5月外,各月烯烃类BVOCs相对含量在一天中表现为上午>下午,其他类别BVOCs相对含量峰值会出现在任意时间点,当烯烃类BVOCs相对含量下降时,烷烃类、芳香烃类、酯类、醛类和醇类也会出现明显变化;桃叶共检测出8类45种有益BVOCs成分,主要包括烯烃类、酯类、醛类和醇类BVOCs,有益组分总相对含量为夏季(39.50%)>秋季(36.71%)>春季(35.99%);一天内各时间点有益成分的相对含量和数量随月份增加呈波动下降趋势,一般在10:00和14:00达到最高值,其中春季(5月)08:00释放有益BVOCs的相对含量为全年同时间点最高(77.85%),释放的主要有益BVOCs成分包括α-蒎烯、3-蒈烯、罗汉柏烯、乙酸乙酯、天然壬醛和庚醛。【结论】桃叶释放BVOCs组分存在明显的季节动态变化性和日变化差异,有益BVOCs成分丰富,且桃树林内最佳游憩时间段为08:00—10:00。

苹果叶释放挥发性有机物成分及变化规律

【目的】探究生长季苹果叶片释放植物源挥发性有机物(BVOCs)成分组成和相对含量的动态变化特征。【方法】采用动态顶空采集法收集叶片释放的BVOCs,结合自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术进行BVOCs的成分测定。【结果】在整个生长季(4—10月),苹果叶共检测出12类295种BVOCs,其中烷烃类(56)、烯烃类(40)和芳香烃类(34)种类数量较多,组分总数量9月(113)>5月(100)>6月(70)=7月(70)>8月(67)>4月(45)>10月(20),以释放烷烃类、烯烃类、芳香烃类、酯类、醛类和醇类为主;不同月份一天中,烯烃类BVOCs相对含量均表现为上午>下午,其他类别BVOCs相对含量峰值会出现在任意时间点;苹果叶共检测出8类40种有益BVOCs成分,主要释放烯烃类、酯类、醛类和醇类BVOCs,有益组分总相对含量为夏季(47.59%)>春季(35.96%)>秋季(23.13%),在一天中,各时间点有益成分相对含量和数量随月份增加呈波动下降趋势。春季(5月)12:00和16:00释放有益BVOCs相对含量为全年同时间点最高,均超过70%,主要释放有益BVOCs成分包括α⁃蒎烯、对薄荷⁃1(7),3⁃二烯、3⁃蒈烯、罗汉柏烯、乙酸乙酯等。【结论】苹果释放BVOCs组分存在较明显的季节和日动态变化性,释放有益BVOCs能力较强。

常见花卉植物释放挥发性有机化合物的研究进展

花卉植物释放的挥发性有机化合物对大气环境质量、全球气候变化和人体健康都有着直接或间接的影响。本文综述了植物源挥发性有机化合物(BVOCs)的基本概念与作用,常见花卉植物释放VOCs种类和速率,释放VOCs组分和效应,以及影响花卉植物释放VOCs的内部因素(发育阶段和不同器官)及外部因素(温度、光周期和水分)等方面的研究进展。针对我国在花卉植物释放VOCs的负面效应和长期监测等方面研究较少的现状,我们对花卉植物释放VOCs今后的研究方向进行了展望,建议关注多重因素影响下花卉植物释放VOCs的组分和速率,并进行长期观测,深入探讨其对环境及人类的负面影响,以期为人类健康生活和大气质量改善提供科学依据。

山楂和枣释放BVOCs组分生长季动态变化特征研究

【目的】探究北京地区经济林树种山楂和枣不同时期释放植物源挥发性有机物(BVOCs)组成成分的变化规律,以及两者释放有益BVOCs特征。【方法】采用动态顶空采集法收集释放的BVOCs,结合自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术进行分析。【结果】在整个生长季从山楂叶中共检测出12类328种BVOCs,从枣叶中共检测出12类301种BVOCs,枣叶释放类别的数量与山楂叶相同,释放种类少于山楂叶,两树种均在9月释放类别最多;山楂叶和枣叶主要释放烷烃类、烯烃类和芳香烃类、酯类和醇类BVOCs;枣叶主要释放烷烃类、烯烃类、芳香烃类、酯类、醛类和醇类BVOCs,其中天然壬醛山楂叶和枣叶每月都有释放,但枣叶每月释放BVOCs的种类更加丰富;山楂是烯烃类夏季高释放量树种,枣是春季芳香烃高释放量树种;从山楂叶中共检测出烯烃类、芳香烃类、酯类、醛类、有机酸类、酮类、醇类和酰胺类8类43种有益成分,而枣叶不释放酮类,释放种类总数量比山楂叶多。【结论】两个树种释放烯烃类有益BVOCs在总有益BVOCs成分中占比最大,以释放对薄荷-1(7),3-二烯、α-蒎烯、罗汉柏烯、3-蒈烯、右旋萜二烯为主,夏季是山楂叶和枣叶释放有益BVOCs组分的主要季节,两者均在7月达到最大值。总之,树种释放BVOCs成分呈明显的季节性变化,尤其是山楂叶释放总有益BVOCs最大值超过60%。

城市绿化树种挥发性有机物特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势研究

分析了32种常见绿化树种释放的挥发性有机物,探究植物源挥发性有机物特征及其和臭氧、二次有机气溶胶生成潜势的关系,并筛选出城市绿化中低生成潜势树种.结果显示,臭氧生成潜势与烃类、酯类、醇类、酮类、醛类的释放量显著相关(P<0.01),这五类化合物占臭氧生成潜势总变化的60.3%.二次有机气溶胶生成潜势与烃类、醇类、醛类和酯类的释放量显著相关(P<0.01),这四类化合物占二次有机气溶胶总变化的73.2%.臭椿(Ailanthus altissima)和樱花(Cerasus serrulata var. lannesiana)对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势相对较弱,豆科和杨柳科包含的12个树种对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势相对较强.

植物释放VOCs的研究

植物源释放的挥发性有机物(BVOCs)占到了全球挥发性有机物(VOCs)排放总量约70%,在生态系统中起着重要的作用,且与人们健康息息相关,对环境安全和人类生存健康具有重要的影响。主要综述了BVOCs中异戊二烯及单萜烯等几种重要的植物释放物,概括了它们的分类、作用、释放影响因素以及对它们的研究情况。

大气二氧化碳浓度增加对木本植物BVOCs释放的影响

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)在近地表臭氧和二次有机气溶胶生成中有重要作用,而大气CO2浓度上升对植物BVOCs释放有显著影响。利用Meta-analysis方法对已发表的数据进行整合分析发现:(1)总体而言,大气CO2浓度增加会导致不同木本植物(常绿与落叶)BVOCs释放降低;(2)就不同木本植物BVOCs释放而言,大气CO2浓度增加主要导致落叶植物BVOCs释放速率降低,而常绿植物则以增加为主;(3)就植物释放BVOCs种类而言,大气CO2浓度增加显著降低异戊二烯的释放速率,对单萜烯释放速率则无显著影响。结果可为阐明陆地生态系统BVOCs释放对全球CO2浓度增加的响应提供依据。

苹果等6种经济林不同时期果实BVOCs成分分析

为探究常见经济林树种不同时期果实在自然状态下释放植物源挥发性有机物(BVOCs)组成成分差异,并分析其香气类型,选取苹果、桃、李、梨、山楂和枣6种经济林树种为研究对象,采用动态顶空采集法收集释放的BVOCs,结合自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术进行BVOCs分析。结果表明,6种果实膨大期和成熟期均检测出12类BVOCs,组分总数量前者(305)大于后者(275),2个时期果实释放烷烃类、烯烃类、芳香烃类、酯类和醛类BVOCs占比最大;不同时期6种果实有10种共有BVOCs为2,2,4,6,6-五甲基庚烷、正十九烷、a-柏木烯、正戊醛、庚醛、辛醛、天然壬醛、癸醛、苯乙酮和庚胺醇;苹果、桃、李和梨随着果实生长发育BVOCs成分数量减少;不同时期6种果实香韵涵盖香型有差异,并随果实生长发育,青草香、果香、檀木香、醛香和柑橘香占比明显增加。表明不同时期6种经济林植物果实释放BVOCs组成成分和相对含量差异明显,在果实成熟期,主要香气BVOCs成分相对含量较高,是果实香精开发的最佳时期。

沈阳市四种乔木树种BVOCs排放特征

采用热解析与气相色谱联用技术对沈阳市4种主要乔木树种——银中杨、垂柳、榆树和皂角的BVOCs排放特征进行了观测。实验发现,不同树种排放BVOCs的组成情况明显不同,银中杨和垂柳以释放异戊二烯为主,且二者的BVOCs排放速率明显高于其他树种;榆树和皂角以释放柠檬烯为主。4种乔木树种BVOCs的释放具有显著的日变化和季节变化规律,各树种的BVOCs排放速率日变化曲线多表现为单峰型,排放高峰一般出现在中午或下午,且夜间几乎均不排放异戊二烯。季节变化趋势主要表现为夏季最高,春、秋季较低。