不同綠地類(lèi)型下城市綠化樹(shù)種BVOCs排放特征

張 倩, 李洪遠(yuǎn), 呂鈴鑰, 楊佳楠

(南開(kāi)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 天津 300350)

不同綠地類(lèi)型下城市綠化樹(shù)種BVOCs排放特征

張 倩, 李洪遠(yuǎn), 呂鈴鑰, 楊佳楠

(南開(kāi)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 天津 300350)

[目的] 探討天津市綠化樹(shù)種在不同綠地生境條件下植物源揮發(fā)性有機(jī)物(BVOCs)的排放特征，為城市園林綠地樹(shù)種的篩選提供依據(jù)。[方法] 采用動(dòng)態(tài)頂空套袋法和熱脫附—?dú)庀嗌V/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分析了不同綠地類(lèi)型下對(duì)檜柏(Juniperuschinensis)、絳柳(Salixmatsudana)、西府海棠(Malusmicromalus)和國(guó)槐(Sophorajaponica)4種城市常見(jiàn)綠化樹(shù)種BVOCs排放特征。[結(jié)果] (1) 不同生境條件下檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐釋放BVOCs數(shù)量和成分均不同。4種樹(shù)種在濱水綠地、道路綠地、公園綠地和校園綠地4種不同綠地類(lèi)型下分別共鑒定出69種、84種、20種和36種揮發(fā)性有機(jī)物。4種綠地類(lèi)型下4種樹(shù)木釋放烯烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量顯著高于其他類(lèi)型物質(zhì)，且其相對(duì)含量均按道路綠地>校園綠地>公園綠地>濱水綠地的順序依次遞減，而酯類(lèi)和烷烴類(lèi)物質(zhì)恰與其相反，二者相對(duì)含量均在濱水綠地類(lèi)型下顯著較高。 (2) 絳柳釋放的醇類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)與4種綠地類(lèi)型下的光照強(qiáng)度，檜柏釋放的烯烴類(lèi)、烷烴類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)、西府海棠釋放的烷烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)、國(guó)槐釋放的烯烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)與4種綠地類(lèi)型下的相對(duì)濕度，檜柏和絳柳釋放的醇類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)、國(guó)槐釋放的烯烴類(lèi)物質(zhì)與4種綠地類(lèi)型下的溫度分別呈顯著相關(guān)。[結(jié)論] 綠地生境條件的差異影響綠化樹(shù)種排放BVOCs的成分和含量，且僅有部分類(lèi)型揮發(fā)物與環(huán)境因子呈顯著性相關(guān)。

揮發(fā)性有機(jī)物; 綠化樹(shù)種; 綠地類(lèi)型; 環(huán)境因子

文獻(xiàn)參數(shù)： 張 倩, 李洪遠(yuǎn), 呂鈴鑰, 等.不同綠地類(lèi)型下城市綠化樹(shù)種BVOCs排放特征[J].水土保持通報(bào)，2017,37(3)：22-27.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.004； Zhang Qian, Li Hongyuan, Lü Lingyue, et al. Emission characteristics of BVOCs from urban greening tree species in different greenbelt [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(3)：22-27.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.03.004

京津冀地區(qū)是中國(guó)PM2.5的高發(fā)區(qū)，而PM2.5的來(lái)源有多種途徑，大氣中的二次有機(jī)氣溶膠(SOA)是其重要組成部分，平均占PM2.5有機(jī)組分質(zhì)量的20%～50%[1]，在光化學(xué)煙霧條件下，其含量甚至可達(dá)70%以上[2]。而SOA主要借助大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)形成。VOCs按其來(lái)源可分為天然源(BVOCs)和人為源(AVOCs)，并且天然源VOCs主要來(lái)自植被的排放[3]。由于BVOCs的反應(yīng)活性較高，不僅可以與空氣中的NOx經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧[4]，同時(shí)也可以氧化成二次有機(jī)氣溶膠和過(guò)氧?；狨5-6]。這些對(duì)PM2.5，城市光化學(xué)煙霧及灰霾的形成都具有重要貢獻(xiàn)[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球植物源VOCs的釋放量約為1.15×109t/a[8]，占全球VOCs釋放總量的90%以上，遠(yuǎn)大于人為源VOCs[3]。

近年來(lái)，城市空氣污染問(wèn)題隨城市化水平的提高而愈發(fā)嚴(yán)峻。城市綠地作為城市生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，在發(fā)揮固碳釋氧、抑菌滯塵、調(diào)節(jié)氣候等功能的同時(shí)，綠地植物也向環(huán)境中釋放VOCs?？梢?jiàn)，城市綠地作為一把雙刃劍，其VOCs的排放對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量造成的負(fù)面影響也不容忽視。謝揚(yáng)飏等[9]研究發(fā)現(xiàn)北京市園林植物VOCs年總排放量約為3.85×104t，與北京市人為源VOCs的排放量大體一致。因此，減少綠地VOCs的排放在城市園林綠化工作中是非常必要的。

目前對(duì)城市綠化樹(shù)種僅限于不同樹(shù)種的排放特征和排放速率的研究[10-12]。不同綠地生境條件對(duì)樹(shù)種VOCs排放影響的研究還很少。本研究擬選取天津市典型的4種綠化樹(shù)種檜柏(Juniperuschinensis)、絳柳(Salixmatsudana)、西府海棠(Malusmicromalus)和國(guó)槐(Sophorajaponica)作為研究對(duì)象，采用動(dòng)態(tài)頂空套袋法和熱脫附—?dú)庀嗌V/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(TDS/GC/MS)分析在不同綠地生境條件下4種城市綠化樹(shù)種揮發(fā)性有機(jī)物的排放特征及其與不同環(huán)境因子的相關(guān)性，以期為城市園林綠地樹(shù)種的篩選配置及其管理提供新的理論參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)景觀功能和生態(tài)功能的統(tǒng)一，并且對(duì)區(qū)域空氣環(huán)境質(zhì)量的改善有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)地區(qū)與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

天津市地理坐標(biāo)為116°43′—118°04′E,38°34′—40°15′N(xiāo),地處中緯度亞歐大陸東岸,屬溫暖帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,四季分明,因臨近渤海灣,受海洋氣候影響明顯。年平均氣溫在11.4～12.9 ℃,平均溫差30.7 ℃,極端最高氣溫40.3 ℃,極端最低氣溫-20.3 ℃;無(wú)霜期206 d;全年平均降水量為584.5 mm,主要集中于夏季(6,7,8月),約占全年降水量的75%,最大日降水量為240.3 mm;年蒸發(fā)量為1 469.1 mm,是降水量的2.4倍,蒸發(fā)量以5月最大,為184.6 mm,12月最小28.5 mm。

1.2 采集方法

采用動(dòng)態(tài)頂空套袋法，于2015年7月11日，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣，分別在天津市水上公園內(nèi)濱水綠地、南翠屏公園內(nèi)公園綠地、南開(kāi)大學(xué)校園綠地和復(fù)康路兩側(cè)道路綠地4種綠地生境下選擇健康、長(zhǎng)勢(shì)基本相同的檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐4種樹(shù)種向陽(yáng)背風(fēng)面中部健康無(wú)缺刻的枝葉進(jìn)行樣品采集。每個(gè)樹(shù)種選取樹(shù)齡相同、長(zhǎng)勢(shì)一致的3個(gè)單株作為采樣標(biāo)準(zhǔn)株進(jìn)行BVOCs的采集，每次3個(gè)重復(fù)，每次采樣40 min。同時(shí)進(jìn)行空白采樣，扣除環(huán)境本底濃度。并且利用小氣候監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、溫度和空氣相對(duì)濕度3個(gè)參數(shù)，并進(jìn)行記錄。

1.3 分析方法

植物揮發(fā)性有機(jī)物的分析鑒定主要利用熱脫附—?dú)庀嗌V/質(zhì)譜聯(lián)用法分析，所使用的儀器型號(hào)為PerkinElmer生產(chǎn)的ATD350-Clarus600 GC MS。

(1) TDS條件。系統(tǒng)壓力：20 kPa，干溫度：250 ℃(10 min)，冷阱溫度：260 ℃。

(2) GC工作條件。DB-5 Low Bleed/MS(60 m×0.320 mm×0.5 μm)色譜柱，通過(guò)液氮脫附進(jìn)樣，He載氣。程序升溫：40 ℃(3 min)-6 ℃/min-270 ℃(5 min)-280 ℃(5 min)。

(3) MS工作條件。電離方式：EI；離子能：70 eV；質(zhì)量范圍：29～350 amu；接口溫度：250 ℃，離子源溫度：200 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)TurboMass軟件分析可獲得GC/MS原始數(shù)據(jù)總離子流圖(TIC)，圖中各峰所代表的化學(xué)信息經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索NIST 2008 Libraries確認(rèn)并篩選，以此對(duì)檜柏和絳柳釋放的揮發(fā)性有機(jī)物成分進(jìn)行定性。通過(guò)面積歸一化法對(duì)各類(lèi)揮發(fā)物的相對(duì)含量進(jìn)行定量。通過(guò)Excel 2010和Origin 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠地類(lèi)型下4種綠化樹(shù)種揮發(fā)性物質(zhì)分析

2.1.1 不同綠地類(lèi)型下檜柏釋放BVOCs成分分析 檜柏在濱水綠地、道路綠地、公園綠地和校園綠地4種不同綠地類(lèi)型下共鑒定出69種揮發(fā)性有機(jī)物。其中有17種化合物均在4種綠地類(lèi)型下釋放，包括3-側(cè)柏烯、蒎烯等9種烯烴類(lèi)化合物，己醛、壬醛、癸醛3種醛類(lèi)化合物，乙酸葉醇酯、乙酸冰片酯2種酯類(lèi)化合物，新薄荷醇、α-松油醇2種醇類(lèi)化合物和異佛爾酮1種酮類(lèi)化合物。丙烯酸異丙酯、正十三烷、側(cè)柏醇等11種化合物僅在濱水綠地類(lèi)型下釋放，脫氫橙花叔醇、氧化石竹烯等5種化合物僅在道路綠地類(lèi)型下釋放，波斯菊萜、花生四烯酸甲酯和月桂醛3種化合物僅出現(xiàn)在公園綠地，月桂烯、α-水芹烯、檸檬烯等10種化合物僅在校園綠地釋放。但不同生境下檜柏釋放BVOCs成分不同。檜柏在校園綠地類(lèi)型下釋放的揮發(fā)物種類(lèi)遠(yuǎn)大于公園綠地。

不同綠地類(lèi)型下檜柏釋放BVOCs中各類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量存在一定差異(圖1)。檜柏釋放BVOCs中烯烴類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化趨勢(shì)相同，均表現(xiàn)為道路綠地>校園綠地>公園綠地>濱水綠地，濱水綠地下烯烴類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量與其他生境差別較大。烷烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化趨勢(shì)與烯烴類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)相反，但烷烴類(lèi)物質(zhì)在道路綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量遠(yuǎn)低于其他綠地類(lèi)型。醛類(lèi)物質(zhì)在濱水綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量顯著較高，表現(xiàn)為:濱水綠地>道路綠地>公園綠地>校園綠地。酮類(lèi)物質(zhì)在不同綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量則表現(xiàn)為：濱水綠地>校園綠地>公園綠地>道路綠地。

圖1 天津市檜柏不同揮發(fā)物種類(lèi)相對(duì)含量的生境差異

2.1.2 不同綠地類(lèi)型下絳柳釋放BVOCs成分分析 絳柳在4種不同綠地類(lèi)型下共鑒定出84種揮發(fā)性有機(jī)物。其中有19種化合物均在4種綠地類(lèi)型下釋放，包括異戊二烯、丁酸丁酯等化合物。己醛、月桂烯等9種化合物僅在濱水綠地類(lèi)型下釋放，萜品油烯、乙酸庚酯等13種化合物僅在道路綠地類(lèi)型下釋放，茉莉酮、側(cè)柏醇等13種僅在公園綠地下釋放，正辛醛、羅勒烯等11種化合物僅在校園綠地下釋放。絳柳在濱水綠地和道路綠地類(lèi)型下釋放的揮發(fā)物種類(lèi)最多，與釋放揮發(fā)物種類(lèi)最少的公園綠地差異較小。

不同綠地類(lèi)型下絳柳釋放BVOCs中各類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量存在一定差異(圖2)。不同綠地類(lèi)型下絳柳釋放BVOCs中烯烴類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量按：道路綠地>校園綠地>公園綠地>濱水綠地的順序依次遞減，濱水綠地類(lèi)型下烯烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量顯著較低。烷烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量在不同綠地類(lèi)型下的變化趨勢(shì)與烯烴類(lèi)物質(zhì)相反。醛類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量在公園綠地類(lèi)型下最高，道路綠地下最低，其極差較大。而醇類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為:道路綠地>公園綠地>校園綠地>濱水綠地。酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化趨勢(shì)與醇類(lèi)物質(zhì)相反。

圖2 天津市絳柳不同揮發(fā)物種類(lèi)相對(duì)含量的生境差異

2.1.3 不同綠地類(lèi)型下西府海棠釋放BVOCs成分分析 西府海棠在4種不同綠地類(lèi)型下共鑒定出20種揮發(fā)性有機(jī)物。與檜柏、絳柳和國(guó)槐相比，其在4種綠地類(lèi)型下鑒定出的揮發(fā)性有機(jī)物最少。其中有10種化合物均在4種綠地類(lèi)型下釋放，包括α-法尼烯、α-松油醇等化合物。梨醇酯、1-庚烯-3-酮、3,3,5-三甲基環(huán)己酮3種化合物僅在道路綠地類(lèi)型下釋放；順-3-己烯醛、1-己基乙酸萘酯2種化合物僅在公園綠地類(lèi)型下釋放。但相比于檜柏和絳柳，西府海棠在4種綠地類(lèi)型下釋放的揮發(fā)性有機(jī)物種類(lèi)明顯較少，其在道路綠地類(lèi)型下釋放的揮發(fā)物種類(lèi)最多，但也僅為17種。

西府海棠在不同綠地類(lèi)型下釋放的BVOCs中各類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量不同(圖3)。烯烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量較其他類(lèi)型物質(zhì)的相對(duì)含量顯著較高。且其相對(duì)含量按道路綠地>校園綠地>公園綠地>濱水綠地的順序依次遞減，而烷烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)的變化趨勢(shì)則與之相反。二者在公園綠地和校園綠地下的相對(duì)含量差異較小，但酯類(lèi)物質(zhì)在濱水綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量明顯高于其他綠地類(lèi)型。而醛類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為：道路綠地>濱水綠地>校園綠地>公園綠地。醇類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量均在公園綠地出現(xiàn)最高值，道路綠地出現(xiàn)最低值。

圖3 天津市西府海棠不同揮發(fā)物種類(lèi)相對(duì)含量的生境差異

2.1.4 不同綠地類(lèi)型下國(guó)槐釋放BVOCs成分分析 國(guó)槐在4種不同綠地類(lèi)型下共鑒定出36種揮發(fā)性有機(jī)物。有8種化合物均在4種綠地類(lèi)型下釋放，大多數(shù)為如異戊二烯、α-蒎烯等烯烴類(lèi)化合物。丙酸丁酯、二氫月桂烯醇、乙酸異龍腦酯3種化合物僅在道路綠地類(lèi)型下釋放，(Z)-丁酸-3-己烯酯、丙酸異戊酯、酞酸二甲酯3種化合物僅在公園綠地類(lèi)型下釋放。

此外，國(guó)槐釋放揮發(fā)性有機(jī)物種類(lèi)的數(shù)量在道路綠地和公園綠地類(lèi)型下出現(xiàn)最大值和最小值，分別為26，20種。

國(guó)槐在不同綠地類(lèi)型下釋放的BVOCs中各類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量差異顯著(圖4)。在不同綠地類(lèi)型下國(guó)槐釋放BVOCs中烯烴類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量按道路綠地>校園綠地>公園綠地>濱水綠地的順序依次遞減，其在濱水綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量顯著較低。烷烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化趨勢(shì)恰與烯烴類(lèi)物質(zhì)相反。二者在濱水綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量與其它綠地類(lèi)型差異顯著。醛類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化趨勢(shì)則表現(xiàn)為：濱水綠地>校園綠地>道路綠地>公園綠地，道路綠地和公園綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量差異甚小。醇類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量則按：公園綠地>濱水綠地>道路綠地>校園綠地的順序遞減。酮類(lèi)物質(zhì)在校園綠地類(lèi)型下的相對(duì)含量最高，在道路綠地類(lèi)型下最低。

圖4 天津市國(guó)槐不同揮發(fā)物種類(lèi)相對(duì)含量的生境差異

2.2 不同綠地類(lèi)型下環(huán)境因子對(duì)4種綠化樹(shù)種VOCs排放的影響

在植物生活的小生境中，任何環(huán)境因子都可導(dǎo)致BVOCs 的排放發(fā)生變化[13]。對(duì)不同綠地類(lèi)型下太陽(yáng)輻射、溫度、空氣相對(duì)濕度等環(huán)境因子對(duì)兩樹(shù)種釋放各類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物相對(duì)含量的影響進(jìn)行分析。表1為不同綠地類(lèi)型下環(huán)境因子的差異。

表1 天津市不同綠地類(lèi)型下環(huán)境因子差異

不同綠地類(lèi)型下檜柏釋放的醇類(lèi)和酮類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物相對(duì)含量與溫度呈顯著相關(guān)，但酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量隨溫度的升高而降低。而烯烴類(lèi)和酯類(lèi)相對(duì)含量與空氣相對(duì)濕度呈極顯著相關(guān)，烷烴類(lèi)、醇類(lèi)和酮類(lèi)與相對(duì)濕度呈顯著相關(guān)，但隨空氣相對(duì)濕度增加，烯烴類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量降低。絳柳釋放的醇類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物相對(duì)含量與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和溫度均呈顯著正相關(guān)，而酮類(lèi)則與其相反，隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和溫度的升高而降低。西府海棠釋放烷烴類(lèi)和酯類(lèi)揮發(fā)物均與空氣相對(duì)濕度呈顯著相關(guān)，但酯類(lèi)與相對(duì)濕度的相關(guān)性較高，其相對(duì)含量對(duì)相對(duì)濕度的變化更為敏感。國(guó)槐釋放的烯烴類(lèi)揮發(fā)物與溫度和相對(duì)濕度的相關(guān)性均較高，但其相對(duì)含量隨溫度的升高而增加，隨相對(duì)濕度的升高而降低。而酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量與空氣相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)。4種喬木釋放的其余各類(lèi)型揮發(fā)性有機(jī)物與環(huán)境因子間相關(guān)性較弱，無(wú)顯著相關(guān)性(表2)。可能由于不同生境下，影響植物釋放揮發(fā)性有機(jī)物的外界環(huán)境因素和植物本身的內(nèi)部因素較多，從而導(dǎo)致4種樹(shù)種釋放的某些揮發(fā)性有機(jī)物種類(lèi)相對(duì)含量與不同生境下的環(huán)境因子相關(guān)性不顯著。

表2 天津市不同綠地類(lèi)型下4種樹(shù)種釋放各類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物相對(duì)含量與環(huán)境因子的相關(guān)性

注：*表示在0.05水平上差異顯著； **表示在0.01水平上差異顯著。

3 討 論

不同植物釋放的揮發(fā)性有機(jī)物組成成分具有顯著的差異性和時(shí)間變化特征。外界環(huán)境條件的改變直接影響植物的生理代謝活動(dòng)，進(jìn)而影響植物揮發(fā)性有機(jī)物的形成和釋放。檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐在4種綠地類(lèi)型下釋放烯烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量均較高，原因在于溫度和植物葉綠體內(nèi)ATP或DMAPP的濃度可直接或間接控制揮發(fā)性成分合成酶的活性，異戊二烯的釋放速率與溫度和光合有效輻射有關(guān)，而單萜釋放速率與溫度變化呈較好的指數(shù)關(guān)系[14]，夏季溫度升高，植物的單萜釋放速率會(huì)迅速增大。另外，對(duì)BVOCs的釋放機(jī)制所提出的碳素/營(yíng)養(yǎng)平衡(CNB)假說(shuō)認(rèn)為植物以碳為基礎(chǔ)的次生代謝物質(zhì)與植物體內(nèi)的C/N比呈正相關(guān)[15]。而在光照充足條件下，光合作用增強(qiáng)，植物體內(nèi)C/N比升高，將直接導(dǎo)致萜烯類(lèi)、酚類(lèi)等不含N的次生代謝物質(zhì)含量增加。這也是4種城市綠化樹(shù)種釋放萜烯類(lèi)物質(zhì)在夏季含量較高的原因之一。值得注意的是，濱水綠地空氣相對(duì)濕度明顯高于其他3種綠地類(lèi)型，檜柏和西府海棠釋放的酯類(lèi)物質(zhì)與相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)，檜柏釋放的烯烴類(lèi)物質(zhì)與相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)。且檜柏和西府海棠釋放酯類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量在濱水綠地類(lèi)型中最高；檜柏釋放烯烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量在濱水綠地類(lèi)型中最低。這一現(xiàn)象可說(shuō)明相對(duì)濕度也是影響植物VOCs釋放的主要因素之一，且不同樹(shù)種BVOCs濃度對(duì)相對(duì)濕度的敏感性不同。相關(guān)研究也表明，增加周?chē)h(huán)境濕度可以加快挪威云杉(Piceaabies)和歐洲赤松(Pinussylvestris) BVOCs的釋放，也可改變樹(shù)木釋放的VOCs組分[16]。陳靜等[17]研究指出，油松釋放的單萜烯濃度與溫度呈極顯著正相關(guān)，與相對(duì)濕度及光合有效輻射相關(guān)性不顯著。對(duì)于揮發(fā)量較大的α-蒎烯，其與溫度和相對(duì)濕度相關(guān)性顯著，而檸檬烯則與溫度相關(guān)性極顯著。而側(cè)柏釋放的單萜烯、α-蒎烯、檸檬烯均與溫度呈極顯著正相關(guān)，單萜烯、α-蒎烯與相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)。這與本研究中檜柏和絳柳在不同綠地類(lèi)型下釋放的烯烴類(lèi)物質(zhì)濃度與環(huán)境因子間的相關(guān)性存在相似之處。對(duì)于特定的烯烴類(lèi)化合物與環(huán)境因子之間的相關(guān)性可在今后做進(jìn)一步研究。除了光照、溫度和相對(duì)濕度外，CO2濃度、O3濃度等環(huán)境因子和N素、樹(shù)齡、葉齡、發(fā)育部位、脅迫等非環(huán)境因子也同樣影響B(tài)VOCs的釋放[18-21]。

BVOCs排放隨著氣候及環(huán)境條件的不同會(huì)有顯著的空間差異[22-23]。不同綠地類(lèi)型下的植物種類(lèi)和種植密度等因素會(huì)造成較大的不同綠地生境下BVOCs的排放差異[24]，使本研究中檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐在不同生境下釋放BVOCs數(shù)量和成分均不同。常杰等[25]研究表明，由于臺(tái)州街道及河道旁種植了大量高BVOCs排放潛力樹(shù)種且種植密度大于公園及居民區(qū)綠地，故前者BVOCs排放總量約為后者的2倍左右。另外，從景觀類(lèi)型的角度而言，杭州市區(qū)塊狀綠地的BVOCs排放強(qiáng)度較帶狀綠地大，帶狀綠地有較大的植被面積和更好的光照，總排放量較大[26]。因此，在城市綠化樹(shù)種的選擇上應(yīng)盡量選用排放量少的樹(shù)種。

此外，植物揮發(fā)性有機(jī)物有多種生理功能。植物釋放的酯類(lèi)、萜烯類(lèi)化合物有利于緩解緊張情緒[27]，適量吸入醇類(lèi)化合物使人感到清新和振奮[28]。單萜烯可使周?chē)h(huán)境空氣增加清新感，并且具有抑制空氣微生物生長(zhǎng)和促進(jìn)支氣管和腎臟系統(tǒng)活動(dòng)的功能[29]。而單萜類(lèi)與倍半萜類(lèi)化合物的相對(duì)峰面積之和可作為衡量植物保健作用的指標(biāo)[30]。本研究中的4種樹(shù)種釋放的BVOCs主要為萜烯類(lèi)化合物，說(shuō)明檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐均是理想的保健樹(shù)種。并且長(zhǎng)葉烯、芳樟醇等10余種具有抑菌作用物質(zhì)均在4種樹(shù)木中被檢測(cè)到，因此可多種植于環(huán)境質(zhì)量較差的道路綠地，進(jìn)而改善道路環(huán)境。

4 結(jié) 論

(1) 不同生境條件下檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐釋放BVOCs數(shù)量和成分均不同。4種樹(shù)種在濱水綠地、道路綠地、公園綠地和校園綠地4種不同綠地類(lèi)型下分別共鑒定出69，84，20和36種揮發(fā)性有機(jī)物。4種綠地類(lèi)型下檜柏、絳柳、西府海棠和國(guó)槐釋放烯烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量均較其他類(lèi)型物質(zhì)顯著較高，且其相對(duì)含量均按道路綠地>校園綠地>公園綠地>濱水綠地的順序依次遞減，而酯類(lèi)和烷烴類(lèi)物質(zhì)與其相反，二者相對(duì)含量均在濱水綠地類(lèi)型下顯著較高。而4種樹(shù)種釋放的醇類(lèi)、醛類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)在不同綠地類(lèi)型下相對(duì)含量的大小順序不盡相同。

(2) 絳柳釋放的醇類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)與4種綠地類(lèi)型下的光照強(qiáng)度，檜柏釋放的烯烴類(lèi)、烷烴類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)、西府海棠釋放的烷烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)、國(guó)槐釋放的烯烴類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)與4種綠地類(lèi)型下的相對(duì)濕度，檜柏和絳柳釋放的醇類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)、國(guó)槐釋放的烯烴類(lèi)物質(zhì)與4種綠地類(lèi)型下的溫度分別呈顯著相關(guān)。其余各類(lèi)型揮發(fā)物與這3種環(huán)境因子的相關(guān)性均較差。

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Emission Characteristics of BVOCs from Urban Greening Tree Species in Different Greenbelt

ZHANG Qian, LI Hongyuan, Lü Lingyue, YANG Jianan

(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,NankaiUniversity,Tianjin300350,China)

[Objective] To explore the emission characteristics of biogenic volatile organic compounds(BVOCs) from greening tree species in different greenbelts in Tianjin City, and to provide the basis for selecting of the green tree species in urban gardens. [Methods] Four urban greening tree species likeJuniperuschinensis,Salixmatsudana,MalusmicromalusandSophorajaponicawere sampled for collecting and measuring BVOCs by dynamic bagging headspace and the thermal desorption-gas chromatography/mass spectrometry(TDS-GC/MS) technology. [Results] (1) Totally 69, 84, 20 and 36 types of BVOCs were detected respectively fromJ.chinensis,S.matsudana,M.micromalusandS.japonica. But the quantity and composition of the BVOCs released by the four urban greening trees varied in different habitats. For all the species, relative contents of olefin compounds were significantly higher than the corresponding values of other types of components. Relative contents of olefin in the four greenbelts had a rank as: road greenbelt>campus greenbelt>park greenbelt> waterfront greenbelt. On the contrary, for the contents of ester and alkane volatiles, their relatives content were obviously higher in waterfront greenbelt than the ones in other greenbelts. (2) The contents of alcohols and ketones released byS.matsudanawere significantly correlated with light intensity. Relative humidity was significantly correlated with the relative contents of olefins, alkanes, alcohols, esters and ketones released byJ.chinensis, the contents of alkanes and esters released byM.micromalus, the contents of olefins and esters released byS.japonica; whereas, temperature was significantly correlated with the contents of alcohols and ketones released by bothJ.chinensisandS.matsudana, the content of olefins released byS.japonica. [Conclusion] Greenbelt habitat condition can influence the composition and content of BVOCs released by greening tree species, but only some types of volatiles were significantly correlated with some enviromental factors.

volatile organic compounds; greening trees; greenbelt habitat; environmental factors

2016-07-18

2016-11-04

國(guó)家自然科學(xué)資助項(xiàng)目“不同生境下城市綠化樹(shù)種VOCs排放影響機(jī)制及估算模型研究”(31370700)

張倩(1992—),女(漢族),黑龍江省哈爾濱市人,碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)學(xué)。E-mail:zhangqian921204@163.com。

李洪遠(yuǎn)(1963—),男(漢族),天津市武清區(qū)人,博士,教授,博士生導(dǎo)師，主要從事恢復(fù)生態(tài)學(xué)與城市綠地生態(tài)學(xué)研究。E-mail:econklee@126.com。

A

1000-288X(2017)03-0022-06

X173， Q948