全球許多城市都種植了柳樹。Credit: avada/Alamy

在北京，數百萬棵柳樹和楊樹將這座特大城市變成了綠色大都會。但一項研究發現，這些樹木釋放的化合物正成為空氣污染的主要來源。

北京並非特例。發表在今日《科學進展》期刊上的研究表明，許多城市地區種植的樹木——這些樹種通常因其快速生長和對氣候的適應性而被選中——正在加劇臭氧排放。全球暖化導致的氣溫上升可能會使問題惡化。

臭氧的形成是某些植被、車輛和化學工業釋放的揮發性有機物（VOCs）與主要由交通和工業排放的氮氧化物（NOx）發生反應的結果。在陽光照射下，這些化合物之間的一系列反應會導致臭氧的形成。吸入臭氧會刺激或損壞呼吸道，導致呼吸困難，特別是對於患有哮喘或肺部疾病的人。

論文共同作者、中國廣州暨南大學大氣化學家袁斌（Bin Yuan）表示，該團隊最初旨在了解人類活動對臭氧污染的影響。但他們驚訝地發現，城市植被對臭氧排放的貢獻遠大於先前認為的。「剛拿到數據時，我們一開始不敢相信，」袁斌說。

許多樹種都會釋放揮發性有機物，有些樹種的釋放量較高。柳樹（Salix spp.）和楊樹（Populus spp.）已被廣泛種植於許多城市，它們會釋放高濃度的異戊二烯，這是一種光合作用的副產物。

研究團隊發現，北京約有35%的樹木是異戊二烯的排放源。研究人員在北京各地採集空氣樣本，測量揮發性有機物濃度，並收集了全市監測站的臭氧數據。他們發現，在2021年5月至7月的研究期間，植被約佔北京總揮發性有機物排放量的10%，其餘則來自人類活動，如汽車排放和工業化學品。

由於揮發性有機物本身不會直接形成臭氧，因此團隊需要另一種方法來衡量植被對城市臭氧污染的貢獻程度。為此，他們估計了揮發性有機物在大氣中與羥基的反應速率。羥基與揮發性有機物反應生成過氧自由基，過氧自由基進而與空氣中的氮氧化物反應，形成化合物，這些化合物在陽光下轉化為臭氧。研究發現，植被貢獻了形成臭氧的化學物質的52%，其中異戊二烯是主要的貢獻者。

儘管人類活動產生的總揮發性有機物排放量高於植被，但其對臭氧形成的貢獻卻遠小於植物。

研究人員還調查了24個特大城市種植的樹種，以估計其潛在的異戊二烯排放量。他們發現，在他們調查的大部分城市，包括澳大利亞的雪梨和墨爾本，異戊二烯排放量預計高於北京。例如，在雪梨，約有65%的樹木會排放異戊二烯。

雪梨麥格理大學環境化學家伊恩·傑米（Ian Jamie）表示，由於過去幾十年來其他排放源已大幅減少，植被作為揮發性有機物來源的比例正變得越來越大。他指出，汽車排放曾是有機化合物的主要來源，但現已減少。

隨著氣溫升高，揮發性有機物和臭氧的產生量都會增加。研究發現，在35°C時，植被揮發性有機物與羥基的反應速率是在20°C時的七倍。因此，植被對化學反應的貢獻率從20°C時的21%上升到35°C時的74%。