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。

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%。

基于多模型和多源数据的京津冀地区BVOCs排放清单

为系统研究京津冀地区天然源挥发性有机物(BVOCs)排放量及时空分布特征,基于蓄积量产量、土地利用遥感解译数据、MEGAN模型,计算获得了2018年京津冀地区各区县BVOCs排放量及排放组成.结果表明,基于蓄积量产量、遥感解译和Megan数值模型的2018年京津冀地区BVOCs排放总量分别为74.14万t,84.48万t和77.73万t.北京、天津和河北平均排放总量分别为11.8万t、3.2万t和63.7万t;异戊二烯、单萜烯和其他VOCs平均排放量分别为29.19万t、22.58万t和27.41万t,林地、耕地和草地占比分别为68.42%、23.07%和3.89%.从时间分布来看,京津冀地区BVOCs排放呈显著单峰型,其中夏季排放最高,达到52.64万t,占全年总排放量的66.64%,而冬季平均排放量最低,仅有1.59万t,占全年总排放量的2.01%.从空间分布来看,基于多源清单的BVOCs空间分布均呈现出北高南低的趋势,高排放地区沿太行山脉及燕山山脉走势较为明显,这些地区主要以林地草地排放为主,而冀东南平原地区主要以耕地排放为主.从方法差异来看,基于遥感解译的光温模型获得的排放量相对偏高,动态模型获得的其他VOCs占比相对偏高.本研究为全面认识京津冀地区BVOCs排放特征和规划空气质量持续改善策略提供了基础数据支撑.

臭氧胁迫对两种榕树幼苗BVOCs释放的短期影响

为探究短期臭氧胁迫对植物源挥发性有机物(BVOCs)释放的影响,以一年生黄葛树(Ficus virens)和雅榕(Ficus concinna)幼苗为对象,通过开顶式气室(OTC)进行3种处理:对照组(常规大气O_(3)浓度)、低浓度组(常规大气O_(3)浓度加40 nmol·mol^(-1))和高浓度组(常规大气O_(3)浓度加80 nmol·mol^(-1))。运用热脱附与气质联用技术对榕树幼苗释放的BVOC进行分离鉴定,并使用单因素方差分析和Pearson相关系数等进行数据统计与分析。结果表明:除低浓度O_(3)对两种榕树幼苗地上和地下含氧单萜(OTs)的释放有显著促进外,其他各类BVOCs释放速率在受到短期O_(3)胁迫后均显著降低;光合参数与各组分BVOCs释放速率相关性各异,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)等是影响地上BVOCs释放的主要影响因子,Pn与土壤呼吸速率(Rs)则是地下BVOCs释放的主要影响因子;在大部分处理时,以BVOCs形式排放的碳与光合作用同化的碳的比例(BVOC-C损失比)显著降低,仅在低浓度O_(3)胁迫后黄葛树幼苗地上BVOC-C损失比例升高。本研究结果可以揭示两种榕树幼苗对O_(3)胁迫的响应和BVOCs释放的变化规律,对了解环境空气质量变化下榕树BVOCs释放的变化特征和响应机制,评估城市重点区域绿地环境空气质量具有重要意义。

北京九龙山不同林型林间大气主要BVOCs组成研究

为明晰北京市周边不同类型森林的康养效果,对北京市九龙山不同林型内大气中的BVOCs组成及比例动态进行了研究。采用Tenax吸附管和采样泵在北京九龙山3个不同林型内进行林间大气采样,利用热脱附-气相色谱-飞行质谱仪对采集样品进行定性和定量分析,研究了包括异戊二烯、单萜、倍半萜烯在内的多种大气植物源挥发性有机化合物的变化规律及气象因素对其变化的影响。结果表明:九龙山不同森林类型林间大气的BVOCs总量浓度排序为针阔混交林>针叶林>阔叶林,混交林内BVOCs浓度相对较高,但差异性不显著。林间大气BVOCs中α-蒎烯(α-pinene)和异戊二烯(isoprene)比例较高,α-蒎烯(α-pinene)占到总量的34.75%—47.24%,异戊二烯(isoprene)占到总量的15.35%—24.93%,针叶林大气中的异戊二烯浓度较高,大于阔叶林和混交林,单萜浓度则表现为混交林>针叶林>阔叶林,倍半萜烯浓度较低,占总量的15.35%—24.93%,表现为阔叶林>混交林>针叶林,差异性不显著。同一采样时间,北京九龙山不同林型林间大气BVOCs总量差异不显著,但各样地随时间递减趋势明显,异戊二烯呈现显著的随时间下降趋势。各林型大气BVOCs受环境因素影响较大,主要是温、湿度。异戊二烯浓度与环境温度呈显著正相关。温度是影响九龙山不同林型大气主要BVOCs的关键因素。九龙山森林内大气BVOCs在8月份的浓度较高,8月进行森林康养的效果最好。

一种定量测定植物BVOCs排放的新方法在北京绿化中的应用

文章通过研究创建了一种新方法,即在相同的人工环境条件下测定北京市22种绿化植物单位时间内单位叶面积的生物源可挥发性有机化合物排放量(即"叶BVOCs排放速率"),同时利用叶面积指数(LAI)相关模型对其中12种植物进行单位投影面积的单一种类植物群落叶片BVOCs的年排放量(即"群落BVOCs年排放量")进行估算。结果表明,北京市22种植物中迎春花、垂柳叶片的BVOCs排放速率最高,分别达到32.0、21.0μg/cm^2/h,西府海棠、碧桃叶片的BVOCs排放速率最低,分别为2.55、2.60μg/cm^2/h。而12种园林植物BVOCs年排放量较高的为紫叶李、棣棠花和银杏,分别为753、649和330g/m2/y群落投影面积。

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.

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(≈30nmol.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0.09μg.(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.

北京市典型绿地花卉植物BVOCs释放成分谱研究

采用静态箱式采样-固体吸附-热脱附-气相色谱/质谱联用技术(TDS-GC/MS),于2011年3月到2012年12月期间对夹竹桃(Allemanda cathartica)、变叶木(Codiaeum variegatum var.pictum)、广东万年青(Aglaonema modestum)3种典型花卉的生物挥发性有机物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)的释放成分进行了测定研究。结果表明:3种花卉所释放的BVOCs都以烷烃、烯类、芳香烃类和酯类物质为主,含有少量的醇类、醛类、卤代烃和含氮类化合物;进入夏季后3种花卉烷烃、烯烃、芳香烃和酯类的释放都有明显的增加。3种花卉释放出的3种代表性有毒有害物质邻苯二甲酸二丁酯、乙苯和苯乙烯的释放量均为夏季最高,3种花卉有害物质释放量由高到低分别为广东万年青、变叶木和夹竹桃。研究结果对于实施对流层臭氧控制和城市绿地植物的合理选择和搭配具有重要的指导意义。

2000~2020年京津冀BVOCs排放量估算及时空分布特征

为研究京津冀地区天然源挥发性有机化合物(BVOCs)近20a排放量及时空分布特征,本文基于卫星遥感解译获得的2000年、2005年、2010年、2015年、2020年共5期中国土地利用数据,计算获得了京津冀地区各市县BVOCs排放量及排放组成,同时对京津冀地区近20a的BVOCs排放的时空分布进行了特征分析.结果表明,近20a京津冀地区BVOCs平均排放总量为76.40万t/a,其中河北省、北京市、天津市的平均排放总量分别为59.11万t/a,15.29万t/a,2.00万t/a;按照排放组成分析,ISOP平均排放总量为16.80万t/a,占总排放量的21.99%,TMT平均排放总量为29.62万t/a,占总排放量的38.77%,OVOCs平均排放总量为29.97万t/a,占总排放量的39.23%.根据排放时间特征分析,京津冀地区冬季BVOCs排放量最低、夏季BVOCs排放量最高.BVOCs排放的空间分布与土地利用类型和植被分布密切相关,不同土地利用类型的BVOCs排放贡献具有显著差异,近20a京津冀地区林地、耕地、草地的BVOCs平均排放量分别为60.33万t/a,12.78万t/a,2.31万t/a,分别占总排放量的78.90%,16.79%,3.04%.京津冀地区BVOCs空间排放分布差异比较明显,北部、东北部的整体排放量明显高于南部、东南部.本研究可为BVOCs的计算提供研究思路,同时可为京津冀地区空气污染治理提供有关基础数据.

药效活性BVOCs物质组与β-牛乳球蛋白选择性结合的分子机制

顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(headspace-solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME/GC-MS)用于分析植物柚皮活性挥发物(botany volatile organic compounds,BVOCs)物质组与β-牛乳球蛋白(bovineβ-lactoglobulin,β-LG)相互作用,筛选出药效活性BVOCs物质组。通过定量回收BVOCs的方法,分析β-LG与药效活性BVOCs物质组的选择结合作用,计算结合参数。进而结合分子对接及光谱法建立BVOCs与β-LG结合的分子模型,探讨组学角度下药效活性BVOCs物质组与β-LG的分子作用机制。结果表明,HS-SPME/GC-MS技术能够通过β-LG与BVOCs物质组的结合作用,筛选出药效活性BVOCs物质组D-柠檬烯(dipentene,Dt)、乙酸芳樟酯(linalylacetate,La)及圆柚酮(nootkatone,Nt)。参数计算表明,β-LG与Nt的亲和力最强,但结合力不强,对La的亲和力最弱。β-LG对Dt的亲和力较弱,但结合力最强,结合率达54.66%,说明β-LG与药效活性BVOCs物质组的选择结合强度取决于BVOCs分子的化学结构特性,β-LG更倾向结合含有羰基氧结构的醛酮类BVOCs分子。本文还建立了药效活性BVOCs物质组与β-LG的分子模型,评估了BVOCs物质组(Dt,La,Nt)在β-LG分子上的结合位置。并阐明了药效活性BVOCs物质组导入后引起的β-LG二级结构的松动、伸展及构象改变是范德华力、疏水作用和氢键共同作用的结果。本研究为从BVOCs物质组角度筛选药效活性BVOCs物质组提供新方法,并为从组学角度考察药效活性BVOCs物质组与功能蛋白质分子的结合机制提供有益参考。

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33.6×10^(12) 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>灌木的特征,各植物排放的单萜烯组成不同;各植被类型的BVOCs排放量大小呈阔叶树>灌木>草地>农作物>针叶树>针叶阔叶混交林的特征,且化合物组成不同,其空间分布特征与各植被类型分布相关.

亚热带森林BVOCs排放和其影响因子之间的相互关系

利用植物挥发性有机物(BVOCs)排放经验模式以及太阳辐射、气象参数测量数据,计算了2013年5月-2016年12月年江西省亚热带人工林BVOCs的排放通量。为了深入研究BVOCs排放与其控制因子之间的相互作用,将大气中物质含量(以S/Q表示,S、Q分别为水平面散射辐射和总辐射)在0.0-1.0区间以0.05间隔分区,同时将BVOCs排放通量、其他参数一同分区,计算了所有参数在每个分区的平均值。进一步研究了对应于所有S/Q分区的BVOCs排放通量与其影响因子(PAR、气温、水汽含量、S/Q)之间的相互关系。研究发现,异戊二烯、单萜烯、BVOCs排放通量,(1)在PAR<1180μmol·m^(−2)·s^(−1)的条件下,均随PAR增加线性增加,单萜烯排放比异戊二烯排放对于PAR的响应更加敏感。(2)随气温的升高而增加,当气温达到26℃时达到峰值;然后随气温的升高而下降。(3)随水汽含量的增加而增加,当水汽含量为24 hPa时达到峰值,之后随水汽含量的增加而下降。(4)当S/Q≤0.55之时,随S/Q的增加而增加;当S/Q≥0.55后,随S/Q的增加而下降。PAR、气温、水汽含量、S/Q共同影响着BVOCs的排放,其中大气中的物质含量S/Q是一个关键参数,它控制着BVOCs随其主要影响因子(PAR、气温、水汽含量、S/Q)变化的正负作用及其转折点。将大气中物质含量分区,研究各个分区内BVOCs排放通量和其他各个参数之间的相互关系,有助于深入了解与BVOCs排放有关的物理化学生物过程及其相互作用、化学和光化学机制。建议将这一方法用于未来研究。BVOCs排放模型揭示出异戊二烯和单萜烯在生成二次有机气溶胶方面存在竞争或相互抑制的机制。

森林释放挥发性有机物（BVOCs）的国内外研究进展

挥发性有机物(BVOCs)是森林释放的植物次生代谢物质,是影响环境的重要因素。通过结合森林挥发性有机物国内外的研究进展,综述BVOCs的功能性研究及时间性变化特征,对它们的环境影响因子、生态释放、测定方法进行整合和探讨,进而更好的掌握全球气候变化趋势并强调复合型森林群落的生态保健功能的重要性。在日后的研究中,可加强对植物释放BVOCs的机理性研究,找寻多种因素相互作用对植物释放BVOCs的影响,建立并完善可以模拟各种植物BVOCs排放的时空动态模型,以期能更好地预测全球气候变化;植物群落应合理配置,让不同植物所释放的BVOCs相互作用,从而形成具有健康稳定、保健功能的森林群落。

结合气象模式与GloBEIS模式研究气象条件对BVOCs排放的影响

BVOCs对全球碳收支、对流层化学反应及臭氧的形成和气候变化都有很大的影响.选取森林覆盖率高且BVOCs排放尚未有研究报道的中国东北地区作为研究区域,利用美国NCAR中心提供的1°×1°的6hNCEP再分析资料,运行MM5模式,得到模拟结果,从中提取GloBEIS模型所需要的近地面层的温度、湿度、风速和云量的格点气象数据,实现了将MM5模式与GloBEIS相结合对BVOCs进行研究.研究中需要的植被种类及分布数据来自于最新的"植被信息系统"数据库,选取温度较高,太阳辐射较强,植被生长茂盛的2006年7月和2010年7月作为模拟时段,运行GloBEIS模型,对研究区域内的BVOCs的排放情况进行了估算.模拟结果与温度和云量等气象要素的分析结果表明,异戊二烯的排放速率受温度和PAR(光合有效辐射通量)的共同影响,日变化趋势显著,随着温度升高,PAR增强,异戊二烯的排放速率增大,在午后14:00左右达到最大值,之后降低.由于云量与PAR成反比,因此云量越少,异戊二烯的排放量就越高,反之,则越低;与异戊二烯不同,温度是单萜烯和其他VOC的排放的主导因素,受PAR和云量的影响较小,温度越高,排放量越大,反之,则越小.

Research Progress on Environmental Ecology and Human Health Benefits of Biogenic Volatile Organic Compounds(BVOCs)

Biogenic volatile organic compounds(BVOCs)have positive impact on environmental ecology and human physical and mental health.In this paper,the collection methods and components analysis,dynamic release mechanism,ecological function and the impact on human health of BVOCs were summarized.The purpose of this paper is to provide reference and suggestions for further study on the infl uence mechanism of BVOCs on human health,and to provide a theoretical basis for its application in landscape environment.

太原市城市绿化BVOCs产生量的估算

城市绿化作为城市建设的内容之一,日益受到人们的重视。城市绿化在改善城市环境和居住条件发挥着重要的作用。植物在生长的过程中,除了产生氧气外,还会产生植物挥发性有机物(BVOCs)。通过公开渠道获得的数据和相关研究结果,对太原市建成区内的城市绿化植被进行结构分析和统计,运用计算模型估算其产生的BVOCs量。

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。

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.

生物挥发性有机物对沈阳市夏季地表臭氧影响

臭氧的前体物分为氮氧化物和挥发性有机物,其中挥发性有机物分为人为挥发性有机物和生物挥发性有机物。基于沈阳市夏季臭氧连续污染现象,本文通过设定3个污染物排放情景,分析生物挥发性有机物在不同排放情景下对沈阳市臭氧的影响,采用CMAQ-DDM敏感性技术对BVOCs进行敏感性分析。研究表明,沈阳市夏季臭氧产生过程中,BVOCs有助于臭氧浓度升高,部分时间段会出现BVOCs对臭氧浓度造成负贡献的现象。本地BVOCs对臭氧浓度的贡献较小,外界BVOCs对臭氧浓度的贡献较大。