在外界环境的刺激下,植物会通过释放挥发性有机化合物来维护自身生长.城市是人类活动的主要集聚地,剧烈的人为干扰导致城市环境特征呈现出复杂的变化趋势,从而使城市植物排放挥发性有机化合物的过程与自然界出现较大差异.城市中的植物源挥发性有机化合物(Biogenic Volatile Organic Compounds,B VOCs)会直接与城市中的氧化物质接触,生成二次污染物,并在高温、强光照的条件下发生光化学反应,严重破坏城市大气环境,危害居民健康.总结了城市BVOCs的常见类型、作用机制及现有研究方法,分析了不同时间、空间和人类活动背景下的城市BVOCs排放特征,并进一步梳理了当前研究的不足,提出未来重点研究方向,旨在为大气环境治理、环境空间规划、居民健康保障等方面的城市管理工作提供指导.

论述了以低分子量二元酸(C2-C12)、酮酸(ωC2-ωC12和pyruvic acid)和α-羰基化合物(C2-C3)为代表的水溶性有机气溶胶的分布特征与季节变化,阐述二元酸及相关化合物的实验测定方法,探究了该类有机酸的光化学氧化机制、粒径分布、来源与形成转化过程、诊断比值等.基于不同城市、海洋与极地二元羧酸的实验分析及数据对比,指出陆地气溶胶主要受一次源排放影响,如化石燃料燃烧、生物质燃烧、食物烹制和塑料垃圾焚烧等,而海洋气溶胶则受陆源和海表浮游植物等释放的未饱和脂肪酸、生物挥发性有机物,以及大气长距离传输途中气溶胶光氧化过程的共同影响.此外,本文对二元酸的单体稳定碳同位素组成进行了讨论,揭示了稳定碳同位素值是判断气溶胶光化学氧化过程的重要手段,同时讨论了气溶胶长距离传输与二元酸及相关化合物的稳定碳同位素组成的潜在联系.

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.

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.

目的:基于超高效液相色谱-线性离子阱-静电场轨道阱高分辨质谱系统(UPLC-LTQ-Orbitrap-MS)分析鉴定中药瓜蒌的化学成分.方法:瓜蒌样品粉碎过筛后采用70％甲醇超声提取,Waters HSS T3-C18色谱柱(2.1 mm×100mm,1.8 μm),流动相0.1％甲酸水溶液-甲醇梯度洗脱,流速0.3 mL·min-1,采用电喷雾离子源(ESI),正、负离子分别进行一级、二级质谱数据采集.为了获得更多的化合物信息,根据色谱峰分离情况、质谱响应强度以及一级质谱解卷积后提取得到的准分子离子数量,优化样品提取条件、色谱及质谱参数.根据精确相对分子质量、离子碎片信息、相关对照品比对,并结合瓜蒌化学成分文献信息,对其中的化学成分进行分析鉴定.结果:从瓜蒌中共分析鉴定了91个化学成分,包括14个氨基酸类化合物,5个单萜类化合物,5个四环三萜类化合物,1个五环三萜类化合物,14个黄酮类化合物,17个有机酸类化合物,3个多糖类化合物,7个核苷类化合物,7个生物碱及含氮化合物,12个挥发性成分,1个植物甾醇,及其他5种化合物.结论:该方法具有高效分离、高灵敏检测优势,可较为全面地对瓜蒌中不同类型化合物进行分析鉴定,为瓜蒌药效物质基础及质量标准研究提供参考.

在前期巨桉挥发性物质鉴定及其林龄效应研究的基础上, 结合预备实验选择含量较高且随林龄变化较为明显的两种挥发性化合物 (正癸烷和2, 2, 4, 6, 6-五甲基庚烷), 研究其对受体植物 (萝卜Raphanus sativus、绿豆Vigna radiata、莴苣Lactuca sativa) 萌发、生长及四种生理指标的影响.结果显示:1) 两种化感物质对三种受体植物种子萌发均具有抑制作用, 且随浓度升高而增强.两物质对三种受体植物根长呈低促高抑现象且随浓度的增加抑制作用逐渐增强.正癸烷对三种受体植物苗高具有低浓度促进高浓度抑制作用;2, 2, 4, 6, 6-五甲基庚烷对萝卜和莴苣苗高具有低促高抑的作用, 对绿豆苗高呈现高浓度显著抑制作用.正癸烷对萝卜、绿豆苗/根鲜重比随浓度增加呈现不显著或促进作用, 对莴苣苗/根鲜重比作用不显著;2, 2, 4, 6, 6-五甲基庚烷对萝卜和绿豆的苗/根鲜重比呈现低浓度无显著变化高浓度促进作用, 而对莴苣苗/根鲜重比影响不显著.2) 正癸烷和2, 2, 4, 6, 6-五甲基庚烷对莴苣、2, 2, 4, 6, 6-五甲基庚烷对萝卜的SOD活性含量无显著影响, 这两种物质对其它受体植物的SOD、CAT活性均具有低浓度促进或影响不显著, 高浓度时显著抑制作用.两物质对三种受体植物MDA含量具有低浓度抑制或无显著变化, 高浓度促进作用.两种化感物质对三种受体植物幼苗根系活力 (TTC) 均呈现低浓度促进或影响不显著高浓度抑制作用.

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.

哮喘是由多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病,其发病率在世界范围内呈上升趋势.目前吸入激素治疗作为持续性哮喘的主流治疗方法,但对于哮喘的控制仍不理想.植物精油可以通过减轻气道炎症、改善气道顺应性、抑制气道重塑、消除过敏原和增加机体对过敏原的耐受性等方面控制哮喘症状.当前,植物精油对哮喘防治的研究正在蓬勃发展,并成为哮喘防治的潜在补充策略.但植物精油中的一些活性成分属于生物挥发性有机化合物,属于环境污染的来源之一和过敏原,从而引起过敏反应对哮喘患者症状控制不利.综述了植物精油的抗哮喘作用及其安全性.

全球增温对森林生态系统碳循环产生了重要影响,而生物源挥发性有机化合物(Biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是生态系统中生物合成的重要次生碳代谢产物.作为BVOCs的主要组成成分,单萜烯(Monoterpenes,MTs)合成与释放在森林生态系统碳循环过程中有重要作用.以南亚热带常见树种杉木(Cunninghamia Lanceolata(Lamb.)Hook)和木荷(Schiima superba Gardn.et Champ)2年生盆栽苗木为对象,设置未增温、电热线增温和红外辐射器增温3个处理,分析不同增温方式对植物MTs通量、光合作用及相关酶活性的影响.结果表明:杉木MTs通量显著高于木荷,分别为4027.634-16239.608 pmol m-2 s-1,49.228-130.512 pmol m-2 s-1.电热线增温导致杉木MTs通量增加约2倍,以柠檬烯和γ-松油烯为主,分别占73.3％和15.1％;红外辐射器增温处理下杉木MTs通量下降52.6％,以柠檬烯和α-松油烯为主,分别占71.3％和18.9％.不同处理间杉木气孔导度的变化趋势与其MTs通量结果类似,增温可能主要通过影响植物气孔导度从而影响MTs释放.增温处理后木荷净光合速率增加,其中电热线增温处理效果更显著(9.890 μmol C02 m-2 s-1),且不同处理存在显著性差异(P＜0.05).因此,在进行全球增温模拟研究时需考虑增温方式差异,建议尽量设置多种增温方式,以便更全面反映增温的生态效应,为全球增温模型提供更可靠的数据支撑.

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 swperba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)和线枝蒲桃(Syzygiumh araiocladumn)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、单菇烯、倍半菇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,且叶面施氮的影响效果显著高于土壤施氮.(3)三种植物幼苗对氮沉降的敏感性大小表现为木荷＞厚壳桂＞线枝蒲桃.(4)外源施氮对植物的生理参数和土壤肥力均产生了影响,且叶面施氮的影响效果更为突出.生理参数中,净光合速率与幼苗释放BVOCs关系最为密切,其次是气孔导度.施氮主要对土壤 pH、NH4+-N 和 NO3--N 有显著影响,其次是有效磷(Available phosphorous,AP)和总磷(Total phosphorus,TP).