生态中心植物源挥发性有机化合物应对大气臭氧污染研究获进展

中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室冯兆忠研究组在环境臭氧(O₃)胁迫对植物源挥发性有机化合物(BVOCs)影响方面再次取得重要进展。该项成果近期在线发表于国际植物生态领域刊物Plant, Cell and Environment (2017, doi: 10.1111/pce.13007)。

目前，地表O₃浓度升高是全球普遍面临的主要大气问题。中国环保部自2015年就报道O₃是中国大部分地区的夏季主要污染物，尤其是在“京津冀”、“长江三角洲”、“珠江三角洲”等地区。高浓度的地表O₃不仅影响人体健康，还严重影响植物生态系统服务功能。研究显示，植物体内通过次生代谢合成的BVOCs尤其是主要成分异戊二烯(Isoprene)与大气环境存在复杂的相互作用。一方面，大气环境变化影响植物Isoprene释放;另一方面Isoprene是近地层O₃和二次气溶胶的重要前体物。如何准确预测大气O₃浓度升高对区域及全球尺度植物释放Isoprene总量的影响及其对大气O₃污染形势的贡献，已成为当今学者亟待解决的重要科学问题。

冯兆忠研究组利用开顶气室(OTCs)模拟未来地表O₃浓度梯度升高情景，采用“固相吸附-热脱附-气相色谱/质谱”测定方法，探究了杨树Isoprene释放与不同O₃浓度梯度的剂量响应关系，取得重要新进展：(1)尽管剂量响应关系存在着品种间差异，但无论是叶片尺度还是整株尺度，杨树Isoprene的释放速率与基于O₃浓度暴露积累量的O₃评估指标(AOT40)及气孔导度吸收量的O₃评估指标(PODY)都存在显著负相关性。(2)充分灌溉条件下，基于AOT40及PODY两种不同评估指标的O3-Isoprene剂量响应关系一致。但是考虑O₃对不同品种杨树Isoprene释放的相对影响，基于气孔导度吸收量的评估方法更能反映生长在不同环境中的杨树因O₃浓度变化而引起的Isoprene释放总量响应。在区域甚至全球BVOCs总量评估中，为简化模型及计算的复杂性，并考虑实际操作的可行性，作者推荐POD7为区域尺度下大气O₃影响植物Isoprene释放总量的评价指标。

本研究结果将小尺度的实验研究上升到区域尺度的评估预测，为进一步评估当前及未来全球环境变化对植物VOCs释放量的影响及优化全球尺度BVOCs释放总量模型提供量化参数和科学依据。

文章第一作者为博士研究生袁相洋，通讯作者为冯兆忠。该研究得到了中科院“百人计划”项目，国家重点研发计划(2017YFC0210106)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-DQC019)及中科院 “国际人才计划”(国际访问学者)项目的资助。

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原标题：生态中心植物源挥发性有机化合物应对大气臭氧污染研究获进展