植物源揮發性有機化合物應對大氣臭氧污染研究獲進展

　　中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室馮兆忠研究組在環境臭氧（O3-）脅迫對植物源揮發性有機化合物（BVOCs）影響方面再次取得重要進展。該項成果近期在線發表于國際植物生態領域刊物Plant, Cell and Environment (2017, doi: 10.1111/pce.13007)。

　　目前，地表O3-濃度升高是全球普遍面臨的主要大氣問題。中國環保部自2015年就報道O3是中國大部分地區的夏季主要污染物，尤其是在“京津冀”、“長江三角洲”、“珠江三角洲”等地區。高濃度的地表O3不僅影響人體健康，還嚴重影響植物生態系統服務功能。研究顯示，植物體內通過次生代謝合成的BVOCs尤其是主要成分異戊二烯(Isoprene)與大氣環境存在復雜的相互作用。一方面，大氣環境變化影響植物Isoprene釋放；另一方面Isoprene是近地層O3-和二次氣溶膠的重要前體物。如何準確預測大氣O-3濃度升高對區域及全球尺度植物釋放Isoprene總量的影響及其對大氣O3污染形勢的貢獻，已成為當今學者亟待解決的重要科學問題。

　　馮兆忠研究組利用開頂氣室（OTCs）模擬未來地表O3濃度梯度升高情景，采用“固相吸附-熱脫附-氣相色譜/質譜”測定方法，探究了楊樹Isoprene釋放與不同O3濃度梯度的劑量響應關系，取得重要新進展：（1）盡管劑量響應關系存在著品種間差異，但無論是葉片尺度還是整株尺度，楊樹Isoprene的釋放速率與基于O3濃度暴露積累量的O3評估指標（AOT40）及氣孔導度吸收量的O3評估指標（PODY）都存在顯著負相關性。（2）充分灌溉條件下，基于AOT40及PODY兩種不同評估指標的O3-Isoprene劑量響應關系一致。但是考慮O3對不同品種楊樹Isoprene釋放的相對影響，基于氣孔導度吸收量的評估方法更能反映生長在不同環境中的楊樹因O3濃度變化而引起的Isoprene釋放總量響應。在區域甚至全球BVOCs總量評估中，為簡化模型及計算的復雜性，并考慮實際操作的可行性，作者推薦POD7為區域尺度下大氣O3影響植物Isoprene釋放總量的評價指標。

　　本研究結果將小尺度的實驗研究上升到區域尺度的評估預測，為進一步評估當前及未來全球環境變化對植物VOCs釋放量的影響及優化全球尺度BVOCs釋放總量模型提供量化參數和科學依據。

　　文章第一作者為博士研究生袁相洋，通訊作者為馮兆忠。該研究得到了中科院“百人計劃”項目，國家重點研發計劃（2017YFC0210106）、中科院前沿科學重點研究項目（QYZDB-SSW-DQC019）及中科院 “國際人才計劃”（國際訪問學者）項目的資助。