山東省植物源揮發(fā)性有機(jī)物排放特征

趙丹青，倫小秀，王 強(qiáng)，吳 鞠，王 璇，馮如帆

北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100083

植被揮發(fā)性有機(jī)化合物(BVOCs)較人為源揮發(fā)性有機(jī)化合物(AVOCs)排放量更高且更具活性[1-2]，在全球范圍內(nèi)對(duì)大氣對(duì)流層化學(xué)、碳收支、臭氧(O3)形成產(chǎn)生重大影響[3]，并進(jìn)一步影響氣候變化[4-5].山東省位于我國(guó)東部沿海，與我國(guó)PM2.5和O3污染嚴(yán)重的城市群——京津冀地區(qū)的空氣污染輸送路徑重合. 近年來(lái)，山東省實(shí)施新發(fā)展理念(降碳減污擴(kuò)綠)，綠地面積增加，2021 年山東省森林覆蓋率為14.16%，林地面積達(dá)22 381 km2，此外還有大面積農(nóng)田(108 891 km2)、草地(974 km2)和灌木林(2 352 km2)[6-7].夏季是O3污染高發(fā)季[8]，也是植物排放BVOCs 的主要季節(jié)[9]，這些植物排放的BVOCs 會(huì)對(duì)O3生成產(chǎn)生重要貢獻(xiàn)，因此研究山東省BVOCs 排放特征、準(zhǔn)確計(jì)算BVOCs 排放量已成為山東省大氣污染防治的關(guān)鍵一環(huán). 當(dāng)前針對(duì)山東省VOCs 的研究主要集中于人為源，如大氣中VOCs 組分濃度及其對(duì)O3、二次有機(jī)氣溶膠等空氣污染的貢獻(xiàn)等[10]. 對(duì)天然源排放的BVOCs 組分和清單關(guān)注較少，山東省缺乏詳細(xì)的BVOCs 組分排放清單數(shù)據(jù). 多數(shù)研究?jī)H將異戊二烯作為典型植物源揮發(fā)性有機(jī)物示蹤物，而單萜烯、倍半萜、含氧VOCs 等其他BVOCs 組分往往被忽略[11].這可能導(dǎo)致BVOCs 對(duì)O3形成的貢獻(xiàn)被低估[12-15]. 與此同時(shí)，山東省屬于溫帶季風(fēng)氣候，降雨集中且雨熱同期，探究降雨對(duì)植物排放BVOCs 速率的影響有助于更為精確地掌握山東省BVOCs 排放特征.

因此，該研究通過(guò)對(duì)9 個(gè)山東省主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔楊樹(shù)(Populus tomentosa)、黑松(Pinus thunbergii)、赤松(Pinus densiflora)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、白蠟(Fraxinus chinensis)、櫟樹(shù)(Quercus Linn)、油松(Pinus tabuliformis)、柳樹(shù)(Salix babylonica)〕降雨前后BVOCs 排放特征及環(huán)境因子實(shí)地監(jiān)測(cè)，探索降雨對(duì)主要樹(shù)種排放BVOCs 速率的影響. 并將測(cè)得主要樹(shù)種的排放速率換算為標(biāo)準(zhǔn)排放因子〔光合有效輻射為1 000 μmol/(m2·s)、溫度為30 ℃下的排放速率〕，結(jié)合山東省各樹(shù)種不同齡級(jí)的蓄積量數(shù)據(jù)，采用G95 光溫模型-遙感葉生物量校正法，計(jì)算得到山東省BVOCs 排放總量，建立山東省BVOCs 排放清單，以期為區(qū)域突發(fā)性空氣污染事件形成前的應(yīng)急政策制定提供科學(xué)參考.

1 材料與方法

1.1 植物排放BVOCs 的采集與分析

采用動(dòng)態(tài)頂空法采集植物排放的BVOCs(見(jiàn)圖1)，采樣時(shí)以10 L 聚氟乙烯采樣袋(TF-402-10，大連德霖氣體包裝有限公司)將植物目標(biāo)部分罩住，用FEP軟管(內(nèi)徑6 mm，外徑8 mm，上海匯荊機(jī)電設(shè)備有限公司)連接采樣泵(QC-1B，北京市科安勞保新技術(shù)公司)排空袋內(nèi)氣體，再通入經(jīng)活性炭、O3脫除柱(填充顆粒KI 1.4~2.5 g，寧波環(huán)測(cè)實(shí)驗(yàn)器材有限公司)凈化后(去除空氣中的水分及VOCs)的空氣，充氣完成后使氣流循環(huán)，氣體流速為200 mL/min. 待植物穩(wěn)定30 min 后連接填充Tenax TA、Carbograph 1、Carbosieve SIII 的吸附管(填充吸附劑顆粒粒徑為0.18~0.25 mm，Camsco 公司，美國(guó))，并開(kāi)始循環(huán)采樣，采樣時(shí)間為1 h.

圖1 動(dòng)態(tài)頂空采樣裝置Fig.1 Dynamic headspace sampling installation diagram

使用美國(guó)PerkinElme 公司Turbo Matrix 650ATDClarus 600 型GC-MS 色譜儀進(jìn)行樣品分析，相關(guān)參數(shù)參考文獻(xiàn)[16]. 采用外標(biāo)法定量各化合物的峰面積，線性擬合R2>0.99. 標(biāo)準(zhǔn)物稀釋及標(biāo)曲制作方法參考文獻(xiàn)[17]. 使用TurboMass 5.4.2 軟件對(duì)BVOCs 進(jìn)行定性和定量. 將大于基線噪聲10 倍的色譜峰與商用數(shù)據(jù)庫(kù)(NIST 2017)的質(zhì)譜圖進(jìn)行比較，每種化合物的定性相似度應(yīng)在90%以上.

1.2 影響B(tài)VOCs 排放的相關(guān)環(huán)境因子監(jiān)測(cè)

選擇同一棵樹(shù)的朝南樹(shù)冠中部枝葉，在光照充足的晴天采集雨前植物BVOCs 排放速率，降雨停止后采集雨后BVOCs 排放速率. 采樣時(shí)間為2022 年，每次采集3 個(gè)平行樣，采樣期間使用氣象儀(Kestrel 4000 型，Kestrel，美國(guó))測(cè)定植物周邊的溫度、濕度，使用光傳感器(SKP 215 PAR Quantum 型，Skye Instruments，英國(guó))測(cè)定光合有效輻射(PAR)、使用土壤濕度儀(PH328 型，東莞萬(wàn)創(chuàng)電子制品有限公司)測(cè)定土壤濕度. 該研究以環(huán)境溫度代替葉溫，動(dòng)態(tài)頂空采樣法由于技術(shù)限制，陽(yáng)光直射下會(huì)出現(xiàn)采樣袋內(nèi)溫度升高、水蒸氣積累等情況，為避免該情況并減小誤差，將采樣位置設(shè)置于非陽(yáng)光直射部位. 可以發(fā)現(xiàn)，降雨后通常伴隨溫度降低以及空氣濕度、土壤濕度增加等情況(見(jiàn)表1).

1.3 排放速率計(jì)算方法

優(yōu)勢(shì)樹(shù)種BVOCs 排放速率計(jì)算公式：

式中：ER 為每個(gè)樹(shù)種的排放速率，μg/(g·h)；m為測(cè)得的BVOCs 成分含量，μg；t為采樣時(shí)間，h；M為采樣枝條的葉生物量(干質(zhì)量)，g.

1.4 排放量計(jì)算方法

根據(jù)Guenther 等[18]提出的“G95”光溫模型，加入遙感實(shí)測(cè)月際葉生物量校正因子，在國(guó)家森林資源平臺(tái)(http://www.stgz.org.cn)獲得山東省各地級(jí)市優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡級(jí)蓄積量. 將各樹(shù)種排放的BVOCs 分為五類(lèi)，分別為異戊二烯、單萜烯、倍半萜烯、含氧VOCs (如醇、醛、酮、有機(jī)酸等)及其他VOCs (如低碳烷烴、芳香烴等)，計(jì)算山東省不同樹(shù)種各齡級(jí)BVOCs 排放總量.

1.5 參數(shù)的確定

1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)排放因子

根據(jù)2021 年山東省各樹(shù)種蓄積量由高到低選擇楊樹(shù)、黑松、赤松、側(cè)柏、刺槐、白蠟、櫟樹(shù)、油松、柳樹(shù)共9 個(gè)樹(shù)種，合計(jì)占山東省森林總蓄積量的83.73%，對(duì)上述優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的BVOCs 排放速率進(jìn)行實(shí)測(cè). 并將計(jì)算得到的排放速率換算為標(biāo)準(zhǔn)排放因子，換算公式參考文獻(xiàn)[18]. 異戊二烯進(jìn)行光、溫兩次校正，其他四類(lèi)組分(單萜烯、倍半萜烯、含氧VOCs 及其他VOCs)進(jìn)行溫度校正. 對(duì)于其他蓄積量較少的樹(shù)種，異戊二烯、單萜烯標(biāo)準(zhǔn)排放因子選取筆者所在研究組在華北其他地區(qū)開(kāi)展的觀測(cè)數(shù)據(jù)，少數(shù)倍半萜烯、含氧VOCs、其他VOCs 等無(wú)觀測(cè)數(shù)據(jù)的樹(shù)種選取國(guó)內(nèi)外或同科屬植物排放值[19]. 目前，國(guó)內(nèi)灌木及農(nóng)田BVOCs 排放量多利用MEGAN 模型計(jì)算，為增強(qiáng)與其他研究的可比性，灌木及農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)排放因子選自MEGAN 模型內(nèi)部數(shù)據(jù)[20].

1.5.2 葉生物量

在國(guó)家森林資源平臺(tái)獲取山東省各地級(jí)市不同樹(shù)種、齡級(jí)蓄積量（非公開(kāi)數(shù)據(jù)），參考文獻(xiàn)[21]依據(jù)蓄積量估算葉生物量的方法計(jì)算植物葉生物量〔B，見(jiàn)式(2)〕，不同齡級(jí)樹(shù)種葉生物量計(jì)算時(shí)所用參數(shù)不同.

式中：V為樹(shù)種蓄積量，m3；DT為樹(shù)干基本密度t/m3，取自《中國(guó)主要樹(shù)種的木材物理性質(zhì)》[22]；PT、PL分別為樹(shù)干、樹(shù)葉在喬木層總生物量中的占比，取自《中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和生產(chǎn)力》[23]、《中國(guó)主要森林類(lèi)型生物生產(chǎn)力格局及其數(shù)學(xué)模型》[24]. 月度葉生物量數(shù)據(jù)利用遙感數(shù)據(jù)反演進(jìn)行校正，山東省1 月葉生物量最低，校正因子為0.001；2 月、3 月、4 月、5 月、6 月、7 月的校正因子分別為0.045、0.083、0.248、0.742、0.913、0.986；8 月葉生物量最高，校正因子為1.000；9 月、10 月、11 月、12 月的校正因子分別為0.838、0.408、0.122、0.029.

1.5.3 氣象數(shù)據(jù)

山東省溫度、光合有效輻射小時(shí)平均值來(lái)源于中國(guó)氣象局，使用陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)(CLDAS-V2.0)近實(shí)時(shí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集地面觀測(cè)數(shù)據(jù)(http://data.cma.cn/data/cdcdetail/dataCode/NAFP_CLDAS2.0_NRT.html).

2 結(jié)果與討論

2.1 山東省BVOCs 排放清單

2.1.1 山東省樹(shù)種BVOCs 排放量數(shù)據(jù)

通過(guò)G95 光溫模型-遙感葉生物量校正法，結(jié)合山東省各地區(qū)光合有效輻射、溫度數(shù)據(jù)計(jì)算BVOCs排放清單. 由表2 可見(jiàn)：山東省2021 年BVOCs 排放總量為256 837.21 t. 其中，森林和農(nóng)田的排放量分別為151 049.56 t(58.81%)和82 377.72 t(32.07%)；灌木及草地排放量較少，分別為211 19.06 t(8.22%)和2 290.87 t(0.89%). 含氧VOCs 和異戊二烯是排放量較大的兩類(lèi)物質(zhì)，排放量占比分別為36.61%和25.75%，單萜烯(18.20%)次之，其他VOCs(13.61%)和倍半萜烯(5.83%)較少. 從山東省BVOCs 排放清單可以看出，樹(shù)種間排放組分差異較大，闊葉樹(shù)主要排放異戊二烯(53.32%)；針葉樹(shù)主要排放單萜烯(67.11%)；農(nóng)田主要排放含氧VOCs(60.81%)，萜烯類(lèi)物質(zhì)排放較少；灌木和草地都主要排放含氧VOCs. 農(nóng)田和森林是BVOCs 排放的兩大主體，二者排放的化合物在組分上有較大差異，農(nóng)田排放的含氧VOCs 主要包括甲醇、乙醛和乙醇等低分子碳?xì)溲趸衔铮渌鸙OCs 多為C2~C4的低分子碳?xì)浠衔?，如乙烯、乙烷等[25-26]；而森林喬木中含氧VOCs 主要包括高分子(C5~C20)的酸、醇、醛、酮，其他VOCs 主要是烷烴、芳香族化合物和含氮物質(zhì).

2.1.2 山東省BVOCs 排放的林齡分布特征

森林植被分布及森林經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)決定了山東省BVOCs 主要由幼齡林(42.90%)及中齡林(33.72%)排放(見(jiàn)圖2). 楊樹(shù)、柳樹(shù)是應(yīng)用最多的用材樹(shù)種，種植量較大，柏樹(shù)、櫟類(lèi)、白蠟為高價(jià)值的用材樹(shù)種，板栗為經(jīng)濟(jì)樹(shù)種. 用材林和經(jīng)濟(jì)林追求經(jīng)濟(jì)效益最大化，低齡化采伐由來(lái)已久，80%以上樹(shù)木在10 年生之前被砍伐[27]，因此主要為幼齡林及中齡林. 刺槐為山東省本土樹(shù)種，以自然生長(zhǎng)為主，各齡級(jí)均勻分布[28]. 黑松、赤松等主要為山地林及海岸帶防護(hù)林，主要分布在煙臺(tái)市、威海市、青島市、泰安市、臨沂市、濟(jì)南市等地區(qū)，已實(shí)現(xiàn)自然更新. 松樹(shù)林是山東省最重要的沿海防護(hù)林體系[29]，多為20 世紀(jì)五六十年代種植，已進(jìn)入成熟、過(guò)熟階段，天然更新是主要更新方式.

圖2 山東省11 種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種BVOCs 排放的林齡占比Fig.2 The age distribution of BVOCs emission from 11 dominant tree species in Shandong Province

2.1.3 山東省BVOCs 排放空間分布特征

BVOCs 排放量呈南高北地低的特征，高排放區(qū)域主要集中在魯東和魯南等地區(qū)(見(jiàn)表3)，排放量較大的4 個(gè)城市分別是臨沂市(30.62×103t，占11.92%)、濰坊市(25.21×103t，占9.81%)、濟(jì)南市(24.49×103t，占9.53%)和煙臺(tái)市(23.36×103t ，占9.09%). 這些地區(qū)林木蓄積量和農(nóng)田作物種植量比其他地區(qū)更多，楊樹(shù)和玉米是主要排放源.

表3 山東省各地級(jí)市2021 年BVOCs 排放量Table 3 BVOCs emissions from prefecture-level cities in Shandong Province in 2021

異戊二烯主要由楊樹(shù)、刺槐及其他軟闊類(lèi)樹(shù)木排放，上述樹(shù)種多分布于臨沂市、濰坊市、濟(jì)南市等省內(nèi)中部、南部地區(qū)，排放量在空間上呈東高西低的趨勢(shì). 單萜烯排放量呈東南高、西北低的趨勢(shì)，主要由黑松、柏木及赤松等針葉樹(shù)排放. 針葉樹(shù)種主要生長(zhǎng)在煙臺(tái)市、威海市、青島市等省內(nèi)東部沿海山地地區(qū)和中部的臨沂市等地區(qū)，作為沿海防護(hù)林和景觀綠化樹(shù)種. 倍半萜烯主要由楊樹(shù)、柏木及黑松排放，多分布于臨沂市、濰坊市、濟(jì)南市、青島市等省內(nèi)中南部地區(qū). 含氧VOCs 和其他VOCs 主要由農(nóng)田排放，玉米和小麥?zhǔn)瞧渲饕欧旁?，集中于泰安市、?jì)寧市、聊城市等省內(nèi)西南部地區(qū). 山東省為農(nóng)業(yè)大省，各地區(qū)大量的農(nóng)田導(dǎo)致含氧VOCs 排放量高、區(qū)域變化不明顯.

2.1.4 山東省BVOCs 排放量的月變化特征

由圖3 可見(jiàn)：山東省BVOCs 月排放量呈倒U 形曲 線，BVOCs 排 放 集 中 在 夏 季(6——8 月)，總 量 為167.04×103t，占全年總排放量的65.04%；冬季(1 月、2 月、12 月)的排放量?jī)H占全年總排放量的1.80%；春季(3——5 月)和秋季(9——11 月)的排放量分別占全年總排放量的15.83%和17.33%.

圖3 森林和農(nóng)田BVOCs 排放量的月變化情況Fig.3 The monthly variation of BVOCs emissions from forest and farmland

異戊二烯主要由闊葉林排放，排放量在4 月開(kāi)始急劇增加，6 月增速減緩，7 月達(dá)到最高，8 月急劇減少，10 月降速減緩，1 月排放量降至最低. 異戊二烯排放集中在夏季(6——8 月)，總量為48.07×103t，占全年總排放量的72.67%，冬季(1 月、2 月和12 月)的排放量?jī)H占全年總排放量的0.13%，春季(3——5 月)和秋季(9——11 月)的排放量分別占全年總排放量的12.28%和14.92%. 單萜烯主要由針葉林排放，針葉樹(shù)種多為常綠，可全年持續(xù)排放BVOCs，但由于光照、溫度等因素影響主要排放時(shí)段集中在夏季(57.43%). 倍半萜烯、其他VOCs 排放量較少，并集中于夏季排放. 含氧VOCs 主要由農(nóng)田排放，但農(nóng)田排放量在7 月出現(xiàn)了小幅降低，這與作物生長(zhǎng)季有關(guān). 6 月底農(nóng)田第二大排放源小麥?zhǔn)崭罱Y(jié)束，BVOCs 排放量降低.

該研究未考慮植物自身季節(jié)節(jié)律，因此BVOCs排放量的季節(jié)性變化主要源于溫度、太陽(yáng)輻射和葉生物量的變化[30]. 夏季植物葉生物量最多，溫度及太陽(yáng)輻射比冬季高. 高溫提高了植物體內(nèi)的酶活性，BVOCs 合成速率和氣孔導(dǎo)度增大，排放速率增加[31].高太陽(yáng)輻射提高了植物的凈光合速率，為合成異戊二烯類(lèi)化合物提供了足夠的碳源[32]. BVOCs 是形成O3的前體物，其中的高反應(yīng)活性物質(zhì)(如異戊二烯、單萜烯)在光照的催化下，極易與空氣中的羥基等自由基反應(yīng)生成O3[33]. 研究[34-35]表明，在BVOCs 排放量高的城市，O3污染天異戊二烯的臭氧生成潛勢(shì)增加了1 倍以上，并且O3濃度與異戊二烯等植物排放的烯烴濃度出現(xiàn)峰值的時(shí)間相同.

近年來(lái)，一些學(xué)者使用不同的數(shù)據(jù)源和算法對(duì)山東省BVOCs 排放量進(jìn)行了估算，所得清單較為粗略(見(jiàn)表4)，該研究實(shí)測(cè)山東省優(yōu)勢(shì)樹(shù)種排放的BVOCs全組分，計(jì)算了山東省本地化BVOCs 排放清單. 對(duì)比已有研究可以看出，筆者估算的山東省2021 年BVOCs 排放總量明顯高于韓枝燏等[36]研究結(jié)果，低于Li 等[38]研究結(jié)果，這些差異主要由使用的不同植被數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)排放因子導(dǎo)致. Chen 等[41]研究表明，使用不同的排放因子和植被遙感數(shù)據(jù)時(shí)，同一地區(qū)BVOCs 的估計(jì)排放量變化范圍大于200%. 因此，使用本地樹(shù)種的排放因子和蓄積量數(shù)據(jù)，對(duì)于提高清單準(zhǔn)確性具有重要意義.

表4 山東省BVOCs 排放量估算研究比較Table 4 Comparison of studies on estimation of BVOCs emissions in Shandong Province

2.2 降雨對(duì)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種BVOCs 排放速率的影響

通過(guò)對(duì)9 種樹(shù)種同一健康植株相同高度枝葉降雨前后的環(huán)境因子、BVOCs 排放特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，降雨后闊葉樹(shù)種(楊樹(shù)、櫟樹(shù)、柳樹(shù)、刺槐、白蠟)BVOCs 排放速率降低，降幅在66.12%~93.94%之間(見(jiàn)圖4)，其中異戊二烯降低最為顯著. 降雨后針葉樹(shù)種黑松、油松的單萜烯、總BVOCs 排放速率均增加，赤松和側(cè)柏則均降低. 對(duì)各樹(shù)種BVOCs 排放速率與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析(見(jiàn)表5)發(fā)現(xiàn)，闊葉樹(shù)種BVOCs 排放速率與環(huán)境因子相關(guān)性顯著，針葉樹(shù)中黑松與赤松BVOCs 排放速率與環(huán)境因子相關(guān)性均不顯著. 除柳樹(shù)、白蠟和黑松外，植物BVOCs 排放速率與土壤濕度和空氣濕度均呈負(fù)相關(guān)，與光照和溫度均呈正相關(guān).

表5 各樹(shù)種BVOCs 排放速率與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient between BVOCs emission rate of each tree species and environmental factors

圖4 降雨前后山東省優(yōu)勢(shì)樹(shù)種BVOCs 排放速率Fig.4 BVOCs emission rate of dominant tree species in Shandong Province before and after precipitation

植物排放BVOCs 的速率受環(huán)境影響較大，從環(huán)境因素的變化來(lái)看，降雨主要從以下幾個(gè)方面影響了植物BVOCs 排放速率：①光照和溫度，二者主要影響植物體內(nèi)參與BVOCs 合成的酶活性和底物濃度[42-43].異戊二烯、3-甲基-3-丁烯-1-醇等半萜烯類(lèi)物質(zhì)在葉綠體內(nèi)合成[44]，需要異戊二烯合成酶(ISPS)和光合作用產(chǎn)生的還原氫參與. 降雨后通常會(huì)出現(xiàn)溫度下降、光照強(qiáng)度減弱等情況，因此植物排放BVOCs 的速率也會(huì)隨之下降. 此外，ISPS 的Km值(酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的底物濃度)較高(0.5~8 mmol/L)，合成異戊二烯需要較高的底物濃度[45-46]，而降雨使葉片凈光合速率降低，減少了電子供體[47]，植物細(xì)胞大量吸水降低了底物濃度，這也在一定程度上降低了植物排放BVOCs 的速率. ②空氣濕度. 高相對(duì)濕度下，針葉樹(shù)種的單萜烯排放速率明顯增加，而異戊二烯的排放速率則明顯降低[48-49]. 這是因?yàn)榇蟛糠謫屋葡┰谥参锂a(chǎn)生后并不直接釋放，而是暫時(shí)儲(chǔ)存在植物體內(nèi)莖部和葉片組織中，充足的水分和高相對(duì)濕度會(huì)促使莖、葉組織不均勻膨脹，釋放貯存在樹(shù)脂管道、毛狀體、葉組織腺體等部位的單萜烯[50]，這與筆者研究中黑松及油松在降雨后單萜烯排放增加的結(jié)果一致. ③土壤濕度. 關(guān)于土壤濕度對(duì)BVOCs排放的影響尚未有統(tǒng)一定論，雖然多數(shù)研究表明干旱會(huì)限制植物生化反應(yīng)[51]，但正常生長(zhǎng)的植物在降雨后的BVOCs 生化合成較少受到關(guān)注，部分樹(shù)種(如蘋(píng)果、木荷、紅豆等)的異戊二烯、單萜烯排放速率與土壤濕度呈明顯的負(fù)相關(guān)[52-54].

2.3 不確定性分析

a) 實(shí)測(cè)排放因子. 不確定性主要源于采樣過(guò)程、樣品分析等方面. 該研究采用目前應(yīng)用最廣的動(dòng)態(tài)頂空采樣法，但采樣時(shí)循環(huán)使用一定量空氣可能出現(xiàn)CO2消耗、水蒸氣積累、BVOCs 在吸附劑中的穿透等問(wèn)題. 此外，在樣品分析過(guò)程中，峰值靠后的個(gè)別物質(zhì)識(shí)別相似率較低，影響標(biāo)準(zhǔn)排放因子的計(jì)算數(shù)值.此外，該研究加入了葉生物量的月度校正. 然而，植物BVOCs 的排放具有明顯的晝夜節(jié)律，忽略其晝夜節(jié)律也會(huì)導(dǎo)致清單誤差增加.

b) 葉生物量換算. 該研究使用MODIS 遙感數(shù)據(jù)對(duì)月際葉生物量進(jìn)行校正，但農(nóng)田各類(lèi)作物種植期和生長(zhǎng)期存在較大時(shí)差，如秋小麥播種至收獲在10 月——翌年6 月，生長(zhǎng)季集中在3——5 月，而玉米則在5 月中旬至9 月底，生長(zhǎng)期集中于7——9 月. 各類(lèi)作物生長(zhǎng)季差異大，不利于遙感葉生物量校正. 此外山東省還種植大量棚內(nèi)蔬果，但由于缺乏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，無(wú)法計(jì)算其BVOCs 排放量.

c) 排放量計(jì)算方法. G95 光溫模型為Guenther等[20]開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在?jì)算排放量時(shí)，異戊二烯考慮光合有效輻射和溫度的影響，而單萜烯等其他物質(zhì)則僅考慮溫度影響，未考慮光合有效輻射的影響，此外該模型也未考慮土壤水分等其他環(huán)境因素的影響.

d) 環(huán)境校正因子. 清單計(jì)算時(shí)多以環(huán)境溫度代替葉溫，這會(huì)導(dǎo)致BVOCs 排放總量估算出現(xiàn)誤差.Chen 等[41]在東亞地區(qū)的BVOCs 排放模擬中發(fā)現(xiàn)，使用環(huán)境溫度代替葉溫使BVOC 總排放量被高估了30.7%，異戊二烯排放量被高估了46.7%，單萜烯排放量被高估了24.2%. 但由此引起的誤差與區(qū)域和季節(jié)相關(guān)，通常夏季葉溫會(huì)低于環(huán)境溫度，BVOCs 排放會(huì)被高估；冬季低緯度地區(qū)被高估，高緯度地區(qū)被低估.

3 結(jié)論

a)山東省BVOCs 主要由森林和農(nóng)田排放，灌木及草地排放量較少. 森林主要排放異戊二烯和含氧VOCs，如高分子(C5~C20)的酸、醇、醛、酮等. 農(nóng)田主要排放含氧VOCs 和其他VOCs，如甲醇、乙醛、乙醇及C2~C4的低分子碳?xì)浠衔锏?

b)山東省BVOCs 總排放量月際變化呈倒U 形，排放集中在夏季(6——8 月)，主要由幼齡林及中齡林排放. 農(nóng)田BVOCs 排放量呈雙峰特征，峰值出現(xiàn)在6 月和8 月. 森林BVOCs 排放量呈單峰趨勢(shì)，月度變化表現(xiàn)出極強(qiáng)的溫度依賴性，7 月平均溫度最高，BVOCs 排放量最大.

c)降雨主要影響了闊葉樹(shù)種異戊二烯的排放速率以及針葉樹(shù)種的單萜烯排放速率. 闊葉樹(shù)種白蠟、楊樹(shù)、柳樹(shù)、刺槐、櫟樹(shù)的BVOCs 排放速率在降雨后均出現(xiàn)降低，降幅在66.12%~93.94%之間，異戊二烯降低最明顯. 從空氣污染控制角度看，山東省優(yōu)勢(shì)樹(shù)種主要為楊樹(shù)刺槐等闊葉樹(shù)，異戊二烯排放量大，降雨可顯著降低生成O3的底物——異戊二烯的排放量，可見(jiàn)以降雨應(yīng)對(duì)短期O3污染預(yù)警是一種可取的方式.