城市植物挥发性有机化合物排放与臭氧相互作用及其机制

近地面臭氧(O₃)已成为继PM_2.5后影响我国空气质量的一种重要二次污染物。随着氮氧化物浓度的持续下降和气候变暖的加剧,城市O₃的形成对挥发性有机化合物的浓度更加敏感。近年来城市绿色空间显著增长,植物源挥发性有机化合物(BVOCs)排放和浓度逐年增加。针对BVOCs与近地面O₃之间复杂的交互作用,从植物BVOCs的特性与作用出发,综述了不同因素尤其是O₃浓度增加对树木生理状态及BVOCs排放速率的影响,定量分析了已有研究中O₃对不同植物异戊二烯和单萜烯排放速率的影响,以及BVOCs对O₃形成的贡献,总结了BVOCs与O₃相互作用研究领域存在的不足。未来亟需加强的研究包括：(1)城市树种BVOCs排放因子的实测,建立物种的排放速率数据库,优化模型参数,提升精细尺度BVOCs排放量估算模型精度;(2)多种环境因子,比如污染物浓度、温湿度等对城市植物BVOCs排放的交互作用和综合影响的研究;(3)植物BVOCs对O     

陆地生态系统植物挥发性有机化合物的排放及其生态学功能研究进展

综述了国内外生物源挥发性有机化合物 (Biologicalvolatileorganiccompounds, BVOCs) 研究现状及未来的研究方向, 侧重介绍了陆地生态系统中植物排放BVOCs的种类、生物学功能及其对大气化学过程的影响。BVOCs按其化学结构以及在大气中的滞留时间可以分为 4类 :异戊二烯、单萜、其它活性BVOCs和其它次活性BVOCs。不同的植物类群排放不同的BVOCs种类并具有不同的排放特性, 环境条件对植物不同BVOCs的排放影响也不同。BVOCs作为有机物质被排放到体外, 从植物能量代谢的角度来讲要消耗一部分植物光合作用产物从而降低植物的生产力, 因此推测植物排放BVOCs具有一定的生理学或者生态学的功能。其中比较成熟的假说是抗热胁迫假说, 其次是抗氧化假说, 也有一些其它假说例如促氮同化假说等。但这些假说都还缺乏直接的有力证据, 有待更多的研究来支持。BVOCs被排放到大气中对大气化学过程的影响更是科学家关注的问题, BVOCs对大气的影响一方面是在大气对流层中促进臭氧 (O3 ) 的形成, 造成环境污染, 另一方面BVOCs通过对大气中的OH自由基和臭氧等氧化物浓度的调整而影响到大气中甲烷等温室气体的平衡, 对大气温室效应具有间接的贡献。我国在BVOCs的研究上也做了大量的工作, 包括分析鉴定了一些植物排放的BVOCs, 探讨了环境因子对植物BVOCs排放速率的影响, 从不同尺度估测了BVOCs的排放量等等。今后对BVOCs的研究将会集中在以下几个方面 :1) 进一步研究不同植物类群释放的BVOCs种类及其它们在大气中的理化性质 ;2 ) 继续探讨植物排放BVOCs的合成与代谢途径及其生物学功能 ;3) 研究BVOCs对大气化学过程的作用, 以及区域植被变化对BVOCs排放格局进而对区域乃至全球环境变化的影响 ;4 ) 加强对一些研究比较薄弱的生态系统例如在热带地区所进行的BVOCs研究工作 ;5 ) 进一步建立和完善BVOCs排放的理论模型, 以模拟不同陆地生态系统BVOCs排放的时空动态。     

常见花卉植物释放挥发性有机化合物的研究进展

花卉植物释放的挥发性有机化合物对大气环境质量、全球气候变化和人体健康都有着直接或间接的影响。本文综述了植物源挥发性有机化合物(BVOCs)的基本概念与作用,常见花卉植物释放VOCs种类和速率,释放VOCs组分和效应,以及影响花卉植物释放VOCs的内部因素(发育阶段和不同器官)及外部因素(温度、光周期和水分)等方面的研究进展。针对我国在花卉植物释放VOCs的负面效应和长期监测等方面研究较少的现状,我们对花卉植物释放VOCs今后的研究方向进行了展望,建议关注多重因素影响下花卉植物释放VOCs的组分和速率,并进行长期观测,深入探讨其对环境及人类的负面影响,以期为人类健康生活和大气质量改善提供科学依据。     

植物源挥发性有机物对氮沉降响应研究展望

植物排放的挥发性有机物(Biogenic volatile organic compounds, BVOCs),属于植物次生代谢物质,是植物重要的防御物质,亦是全球碳(C)素循环的一个重要组成部分。它们具有很高的化学活性,参与对流层大气化学过程,并对全球变化和碳氮(N)循环等具有潜在的影响。尽管N沉降全球化已严重干扰了生态系统的碳氮循环,并且已威胁到生态系统的健康和安全。然而N沉降对BVOCs影响的研究报道十分缺乏。综述了BVOCs影响因素的基础上,重点论述了N素对BVOCs的影响,提出了N沉降对植物BVOCs影响的趋势模型:在N素不足的系统中,N沉降的增加补充了系统所需的N素,有利于植物的生长,大量BVOCs的排放会受到抑制;在N素丰富或过量的系统中,N沉降导致系统N素过饱和或富营养化,不利于植物的生长,刺激BVOCs的排放增加。此外,还探讨了研究N沉降对BVOCs影响的可行性方法,强调开展我国N沉降对BVOCs的影响研究的重要性和紧迫性。为我国开展N沉降对BVOCs的影响研究以及加深了解生态系统CN循环及其藕合提供参考。     

几种海南岛热带雨林优势种植物挥发性有机物排放对模拟氮沉降的短期响应

BVOCs(Biogenic Volatile Organic Compounds)是植物向大气释放的一类重要气态化合物,能参与大气化学过程和陆地生态系统碳素循环。分析环境因子对BVOCs排放的影响,对科学认识未来气候变化具有重要意义。氮素作为植物生长、发育所需的大量营养元素之一,其沉降增加是当前全球气候变化的主要驱动因素之一,但学者对BVOCs如何应对氮沉降增加知之甚少。因此以海南岛热带雨林树种：木荷(Schima superba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)和线枝蒲桃(Syzygium araiocladum)为研究对象,通过温室盆栽实验模拟氮沉降对3个树种BVOCs释放的短期效应。主要结论如下：(1)自然状态下,从木荷、厚壳桂和线枝蒲桃的枝叶中鉴定出14、34和24种挥发性有机化合物,包括异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他挥发性有机化合物(烷烃、羰基、醛、醇、酯、醚和酸),此外三个阔叶树种释放BVOCs的速率呈厚壳桂>木荷>线枝蒲桃;(2)外源施氮均促进了三种植物幼苗VOCs释放,其中总VOCs释放速率和成分数量均随施氮浓度的升高而增加,且叶面...     

大气二氧化碳浓度增加对木本植物BVOCs释放的影响

植物挥发性有机化合物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)在近地表臭氧和二次有机气溶胶生成中有重要作用,而大气CO2浓度上升对植物BVOCs释放有显著影响。利用Meta-analysis方法对已发表的数据进行整合分析发现:(1)总体而言,大气CO2浓度增加会导致不同木本植物(常绿与落叶)BVOCs释放降低;(2)就不同木本植物BVOCs释放而言,大气CO2浓度增加主要导致落叶植物BVOCs释放速率降低,而常绿植物则以增加为主;(3)就植物释放BVOCs种类而言,大气CO2浓度增加显著降低异戊二烯的释放速率,对单萜烯释放速率则无显著影响。结果可为阐明陆地生态系统BVOCs释放对全球CO2浓度增加的响应提供依据。     

大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO₂和O₃浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO₂和O₃浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.     

北京地区侧柏和垂柳释放有益挥发性有机物组分日动态变化特征

以侧柏(Platycladus orientalis)和垂柳(Salix babylonica)为研究对象,采用动态顶空套袋采集法和自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术来分析这些植物释放的挥发性有机物(VOCs)的组成和释放模式。选择不同的时间和天气条件下的样本进行采集,并记录相关信息。通过对原始数据的分析,确定有益挥发性有机物(BVOCs)的成分和相对百分含量。研究结果显示,侧柏和垂柳在不同季节释放的BVOCs成分主要包括醇类、醛类、烯烃类等其他类化合物,这些有益BVOCs在植物的生理和生态功能中扮演着重要的角色,对于深入了解植物与环境之间的相互作用具有重要意义。侧柏和垂柳释放BVOCs成分在不同季节会有所变化。其次,研究分析了侧柏和垂柳在不同季节中有益BVOCs成分的含量和变动趋势。侧柏在不同季节的释放模式呈现出明显的差异。春季的释放模式呈现出“单峰单谷”曲线,夏季的释放模式呈现出“单峰”曲线,而秋季的释放模式呈现出“双峰单谷”曲线。这表明侧柏在不同季节中的挥发物释放存在明显的季节性变化。相比之下,垂柳的释放模式在不同季节中相对稳定,呈现出一致的“单峰型”曲线。这说明垂柳的挥发物释放...     

植物挥发性有机物合成与代谢途径及其释放与感知调控机制的研究进展CSCD

植物释放的挥发性有机物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是具有低沸点、易挥发的低分子量亲脂性化合物,在植物发育的整个过程中,它们通常通过不同底物的几个独立途径由不同的酶催化合成,并受关键基因及转录因子等调控代谢,随后在植物细胞内和细胞之间移动而被释放出来,最终作为植物内部信号被植物感知从而进行传递交流,影响着植物各种生理反应。本文对植物BVOCs参与合成及代谢途径的调控机制、释放的细胞生理和理化性质及植物对BVOCs的感知调控进行分析和解读,以期为BVOCs的合成与代谢、释放与被感知机制的进一步研究提供参考。     

沈阳市四种乔木树种BVOCs排放特征

采用热解析与气相色谱联用技术对沈阳市4种主要乔木树种--银中杨、垂柳、榆树和皂角的BVOCs排放特征进行了观测.实验发现,不同树种排放BVOCs的组成情况明显不同,银中杨和垂柳以释放异戊二烯为主,且二者的BVOCs排放速率明显高于其他树种;榆树和皂角以释放柠檬烯为主.4种乔木树种BVOCs的释放具有显著的日变化和季节变化规律,各树种的BVOCs排放速率日变化曲线多表现为单峰型,排放高峰一般出现在中午或下午,且夜间几乎均不排放异戊二烯.季节变化趋势主要表现为夏季最高,春、秋季较低.     

我国地表臭氧生态环境效应研究进展

针对当前我国大部分地区夏季出现的高浓度地表臭氧污染,综述了目前在地表臭氧的生态环境效应方面取得的研究进展及未来的研究展望。主要进展包括地表臭氧的污染水平,及其对植物的影响机制,具体包括地表臭氧对植物叶片的表观伤害、光合固碳能力、植物源挥发性有机化合物(BVOCs)释放、土壤微生物和土壤温室气体排放等方面的影响;在此基础上,提出了减少臭氧生态环境效应的管理措施。此外,对我国未来的研究进行了展望,建议加强在农田和森林布设臭氧浓度监测点、开展多因子同时存在的交互作用、气孔臭氧吸收量-响应(生物量或产量)关系以及臭氧对地下生态过程累积效应的长期定位等方面的研究,以期为我国地表臭氧污染的生态环境效应研究起到一定的推动作用。     

植物防御的新发现: 植物-植物相互交流

 植物和昆虫在长期的相互作用过程中形成了复杂的防御体系。近年来, 人们发现植物在受到外界伤害后, 它们邻近的健康植物能够感受到威胁来临, 并积极表达抗性基因和产生防御物质。这种现象被称为“植物-植物相互交流”。一系列的相关研究表明: 绿叶挥发物和萜烯类物质是受伤害植物对邻近健康植物发送的主要信号, 邻近的健康植物在接收到这些挥发性有机化合物信号后, 直接防御和间接防御能力都能够迅速提升。人们猜测植物挥发性有机化合物“启动”了邻近健康植物的多种防御反应, 使它们在面临真正威胁时迅速做出防御反应。然而, 植物-植物交流的分子机制至今尚不清楚。我们运用拟南芥(Arabidopsis thaliana)全基因组芯片技术和突变体材料, 对植物-植物交流的分子机理进行了探讨。结果发现: 有效的挥发性有机化合物并不限于绿叶挥发物和萜烯类物质, 且挥发性有机化合物的种类和节律能够相互配合, 从而达到最佳效果; 邻近健康植物的乙烯信号途径在植物-植物交流过程中是不可或缺的, 茉莉酸信号起到了辅助和信号放大的作用。     

城市社区尺度花粉致敏风险评估方法研究进展

目前,花粉过敏性疾病在国内外城市中均具有较高发病率。作为城市居民生活的基本单元,社区对居民健康有重要的影响。因此,社区尺度的花粉致敏风险评估研究是提升居民健康的重要抓手。鉴于此,研究从花粉产生的植物本体角度和影响花粉传播的空间环境角度系统地综述了影响社区花粉致敏风险的相关因素,并进一步梳理了花粉致敏风险的评估方法。研究发现:在空间尺度上,目前国内外评估花粉致敏风险相关方法主要应用于微观的植物尺度与宏观的城市尺度,在中观尺度的应用仅局限于校园、公园中的绿地,尚未对社区进行研究;在评估因素上,现有评估方法多关注植物自身因素,如树木高度、冠幅等因素,而较少涉及诸如通风、温湿度等环境因素;然而社区中环境条件复杂,建筑环境不容忽视,因此了解植物与环境的综合作用对于社区花粉致敏风险的评估至关重要。基于上述发现,提出未来建立适宜社区尺度的致敏评估方法的可能途径:首先应建立适用于评估社区常用植物的统一标准数据集,在综合考虑植物因子、社区环境因子和临床患病率等各类因子的基础上建立社区花粉致敏风险评估方法,还可利用可视化技术建立包含社区三维特征的模型来模拟社区花粉分布及扩散规律,确立社区尺度下花粉致敏风险评估方法,降低社区花粉致病率,进一步提升居民健康水平。     

细菌挥发性代谢产物的类型、检测技术及应用

细菌挥发性代谢产物是细菌代谢产物的重要组成部分,与细菌生命活动和细菌生长数量密切关联,是细菌与周围各种生物进行交流的重要信息物质。细菌挥发性代谢产物类型和特征表现复杂,其浓度低、种类多,从极性到非极性跨度大,需要依赖特殊检测技术进行分析测定。归纳了常见细菌挥发性代谢产物的类型,介绍了气相色谱-质谱和电子鼻两种检测挥发性有机化合物的方法,例举了细菌挥发性代谢产物检测在医学和食品科学研究领域的应用,并提出了细菌挥发性代谢产物检测研究中的几个关键问题。     

城市热岛的生态环境效应

城市热岛效应(Urbanheatislandeffect,简称UHI)是一种由于城市建筑及人类活动导致热量在城区空间范围内聚集的现象,是城市气候最显著的特征之一。热岛引起地表温度的提高,必将强烈地影响着城市生态系统的物流、能流,改变城市生态系统结构和功能,产生一系列生态环境效应,影响着城市气候、城市水文、城市土壤理化性质、城市大气环境、城市生物习性、城市物质循环、城市能量代谢以及城市居民健康等。提高能量利用效率、优化城市格局、建设绿色屋顶、采用高反射率地表材料以及增加城市绿地均可有效地控制城市热岛效应。利用遥感手段和数值模型技术,开展多尺度的城市热岛生态环境效应研究,为改善城市生态环境、实现城市可持续发展提供理论依据。     

植物挥发性有机物合成研究进展

植物挥发性有机物与人类生产和生活密切相关。在农业研究方面,植物挥发性有机物具有吸引传粉昆虫,抵御生物和非生物胁迫,介导作物之间信息交流,赋予果实特征风味等重要作用。综述了萜类化合物、苯/苯丙烷类化合物、脂肪酸衍生物和氨基酸衍生物等4类挥发性有机物的合成研究现状,并提出了今后应开展的工作与方法,旨在为进一步开展本领域研究提供有用信息。     

环境污染物危害时植物应激乙烯的生成及其生理生态学意义

随着工农业生产的不断发展,排放到环境中的各种污染物日益增多,造成多种形式的环境污染。环境污染不但直接危害人类的健康,而且也危害植物。植物受污染物危害时外表会出现枝叶枯黄,坏死脱落等可见症状,并且体内的生理活动也受到干扰,呈现代谢障碍,发生许多生理生化反应,其影响广泛而又深刻。其中有些反应仅单纯为细胞结构与功能受损的结果,有些反应是植物适应性的保护机制,有些反应则两者兼之。例如,当环境污染物危害时,植物体内会产生应激乙烯,虽然这是植物受危害时代谢受到干扰的一种反应,但这种反     

城市绿地与居民健康福祉相关性研究进展——基于生态系统服务供需匹配视角

城市绿地耦合了生态系统服务与人类福祉,兼顾公平与效率的城市绿地空间格局,是提升人居环境和改善民生的重要途径。在厘清相关概念内涵的基础上,基于Citespace软件对城市绿地生态系统服务与健康福祉及其相近概念进行关键词共现图谱与聚类分析,可以发现：研究集聚性强、各集群下研究领域重叠度高,研究尺度逐渐精细化,城市绿地与建成环境、休闲性体力活动与健康空间分异成为近几年研究热点。从供给侧：城市绿地绿地生态系统服务类型以及其估与测度方法,需求侧：居民健康福祉需求测度方法及时空表达,供需匹配：城市绿地生态系统服务供需匹配方法与空间公平,提升与调控：城市绿地时空结构优化与高效服务4个方面系统地综述了绿地生态系统服务与居民健康相关性研究,并指出目前城市绿地生态系统服务供需研究在研究内容、研究逻辑、研究方法及研究结果等方面还需进一步深化与提升。未来研究应重点关注城市绿地生态系统服务空间特征关系与居民健康需求层级的供需匹配程度,通过耦合新数据环境下精细化、规范性居民健康时空行为空间研究,总结供需平衡状态下多维度城市绿地高效服务的空间形态、功能结构与要素组织,并将其应用到城市绿地空间格局研究与绿地系统规划实践中,拓展人居环境优化提质的理论与方法。     

耐阴植物对空气污染在相应功能空间中的应用

甲醛是室内空气中的有害挥发性有机化合物(VOCs)之一,不仅能引起感觉刺激,而且能诱发鼻咽癌。本研究的目的是研究耐阴植物从室内空气中去除甲醛的能力以及耐阴植物景观对人体健康、生态环境等方面的作用,并对现阶段耐阴植物景观在不同功能空间的应用进行研究。采用室内棕榈树为研究对象。在48 h内将不同浓度的甲醛连续通入室内(0.66±16.4) mg/m~3来评估整株植物、生长培养基和根对去除甲醛的贡献。研究表明,长时间暴露于空气中的情况下,该植物能有效地从被污染的空气中去除65%～100%的甲醛,但是去除效果取决于入口浓度。与对照植物相比,观察到处理植物的叶绿素含量,类胡萝卜素和水含量的微量降低。因此,本研究测试的耐阴棕榈植物显示出高耐受性和从内部环境中去除甲醛的良好潜力。     

城市绿地可达性和居民福祉关系研究综述

城市绿地为居民提供了丰富的生态系统服务,有助于提高居民的生活质量,促进居民身心健康,因此对居民人类福祉和城市可持续性具有重要意义。对国内外围绕绿地可达性及其与居民福祉的关系开展的研究进行了梳理和归纳,总结了绿地可达性的常用计算方法,梳理了绿地可达性与居民使用绿地、居民健康以及居民社会经济水平的关系研究,归纳了绿地供给和居民需求评价研究。综述发现,绿地可达性估算的主要方法包括行政或统计单元计算法、最小邻近距离法、服务区法和引力模型法;绿地可达性对居民健康的正面影响已得到广泛证实;但是在多数城市中绿地在空间上(尤其是城区-郊区梯度上)的分布都存在较大差异;一些研究发现社会经济水平低的居民绿地可达性更低,但这种关系在其他地区不一定成立。对未来的绿地可达性相关研究方向进行了展望,包括:更全面地量化绿地内部生物多样性、景观格局等特征,并分析其对居民福祉的影响;对公园以外其他类型的绿地与健康以外的人类福祉的关系进行更广泛的探讨,并在不同地区开展实证研究,以便对比不同社会经济文化背景下,绿地与居民福祉关系的差异;进一步开展基于多时相绿地格局和人群队列的纵向研究,探讨绿地与居民福祉的动态关系,以及社会经济过程对其的影响,从而更好地服务于城市规划和管理。