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植物源挥发性有机物（BVOCs）与臭氧污染的关系：深入解析

来源：花匠小妙招时间：2025-10-17 18:50

在当今环保日益受到重视的背景下，细颗粒物和臭氧的污染问题日渐成为人们关注的焦点。尤其是在我国，臭氧已成为一类新型的重点污染物。这种情况促使我们必须认真考虑植物源挥发性有机物（BVOCs）对大气化学的影响。本文将为大家深入探讨BVOCs的定义、生成机制、不同树种的排放速率、环境影响，以及其在臭氧生成中的作用。让我们一起来揭示BVOCs与臭氧污染之间的复杂关系！

01 BVOCs的定义及生成机制

定义

植物源挥发性有机物（BVOCs）是指由各类植物（包括根、叶、花、果实等）通过次级代谢过程合成的有机化合物。这些化合物不仅对植物本身的小生态环境产生影响，还能在大气中扮演重要角色。

生成机制

BVOCs的形成是一个复杂的生化过程，涉及多个独立的生化途径。这些途径的调控包括关键基因、转录因子以及植物处于不同生长阶段的内在信号。这使得BVOCs能够在植物细胞内部，以及细胞之间有效传递，从而调节植物的生理和生化反应。并且按照不同植物的类型和生物量，BVOCs的释放量和性质都有所差异。

02 不同树种的BVOCs排放速率

根据相关研究，BVOCs中的异戊二烯和单萜烯是形成臭氧和二次气溶胶（SOA）的重要前驱体。研究显示，异戊二烯排放速率较高的树种主要包括青冈栎、意大利杨和法国梧桐等，具体排放速率高达30µgC/(g×h)。而单萜烯排放速率的较高树种则是苹果树、湿地松及油松，排放速率超过10µgC/(g×h)。在城市绿化策略上，建议优先选择BVOCs排放速率较低的树种，例如北方地区可选择落地松、红松等，南方地区则推荐荷木和茶树等树种。

表1：不同树种排放异戊二烯和单萜烯的标准浓度速率

03 环境对BVOCs排放速率的影响

研究表明，BVOCs的排放与环境条件密切相关。空气湿度、土壤湿度、光照和温度是影响BVOCs释放的关键因素。尤其是降雨，往往会显著降低阔叶树种的BVOCs排放速率，异戊二烯的减少尤为明显。这表明，降雨可能成为应对短期臭氧污染的一种有效方式。

图表：降雨前后不同树种的BVOCs排放速率

04 BVOCs的排放特征

根据研究，BVOCs的排放特征主要表现为异戊二烯和含氧VOCs占据了较大比例，其次为单萜烯和倍半萜烯。排放源主要集中在森林和农田，而灌木和草地的排放量相对较少。BVOCs的排放量在一年中表现出季节性，通常在夏季最为集中，其次为春季和秋季，冬季的排放量则较少。

图4：山东不同树种BVOCs的总排放量

05 BVOCs的作用与危害

对植物和人类的积极作用

BVOCs不仅是植物之间交流的媒介，还能通过化感作用影响植物的防御机制和生长竞争。此外，这些物质在医疗、香料和化妆品等领域也有重要应用。

对大气环境的危害

然而，BVOCs在带来自然效益的同时，也对大气环境造成影响。每年植物排放的BVOCs量占全球陆地非甲烷挥发性有机物排放量的90%。它们与氮氧化物（NOx）反应生成臭氧，并且单萜烯是形成二次气溶胶的最主要前体。这种反应在阳光和氮氧化物存在的情况下尤其严重，导致了对流层臭氧的增加，环境影响不容忽视。

图5：BVOCs的主要作用

结论

在环境治理中，我们不仅要关注人为的污染，还需重视如BVOCs这样自然产生的污染源。通过科学合理地选择树种，以及对环境因素的实时监测，可以有效应对空气污染问题，尤其是在臭氧浓度高的地区。以山东省为例，研究发现该省的BVOCs主要由幼龄林及中龄林排放，且主要排放源是杨树和玉米。森林和农田的排放有显著差异，森林以异戊二烯为主，而农田主要释放含氧VOCs。

在保护环境和促进可持续发展的今天，深入了解BVOCs及其在生态系统中的作用，将帮助我们更好地应对空气污染的挑战。