在北京外场观测期间，袁斌调试仪器。研究团队供图

■本报记者 朱汉斌

“要想环境好，就要多种树”是一种普遍的观念，可一项近日发表于《科学进展》的研究提醒，高温天气下，部分城市树木释放的气体正为臭氧污染提供原料。

这项研究由暨南大学教授袁斌、邵敏团队联合国内外多家合作单位历时6年完成。他们在北京核心城区架起一套“呼吸监测器”，分析直接观测数据后得出一个意外结论——北京夏季的高温天里，城市绿化排放已经成为臭氧污染最重要的影响因素之一。影响其大小的关键不在于种了多少树，而在于种了什么树。

“就城市植被排放及其空气质量效应而言，种什么树和种多少树同样重要。”论文共同通讯作者袁斌告诉《中国科学报》。

该研究填补了城市植物排放长期缺少直接观测证据的空白。审稿人评价称，该研究“从北京的直接观测出发，将分析拓展至全球20多个城市，及时揭示了气候变暖和城市持续扩绿背景下树种选择的重要性”，“具有跨学科价值，有望对城市空气质量、城市生态和绿化规划等多个领域产生影响”。

树木排放也可能给城市空气污染“添把火”

树木能遮阴降温、吸收二氧化碳、改善景观，长期以来被视为改善城市环境的“优等生”。然而，树木也会释放挥发性有机物（VOCs），这些物质在阳光和氮氧化物共同作用下参与大气化学反应，促进地表臭氧生成。地表臭氧会刺激人体呼吸系统、损害植被，是当前全球许多大城市的主要空气污染物之一。

在气候变暖背景下，城市树木排放问题正受到更多关注。高温会增强植物VOCs释放，而城市热岛效应和日益频繁的热浪可能进一步放大这种影响。但到目前为止，城市植被究竟向大气排放了多少VOCs、这些排放对城市空气质量的影响程度如何，仍缺少来自真实城市环境直接观测数据的验证和约束。

研究城市空气污染物，通常做法是测量空气中的污染物浓度。但浓度只是一个结果，它只能反映某一时刻空气里有多少污染物。这些污染物可能来自本地，也可能从别处输送而来。无论来自哪里，它们都会受气象条件和大气化学反应的持续影响。尤其是一些化学性质活泼的VOCs，进入空气1个小时甚至几分钟就可能被消耗殆尽。仅靠浓度观测，很难反推出它们真正排放了多少、来自哪里。

“为了真正搞清楚城市向大气‘排放了什么、排了多少’，我们需要一种更直接的方法。”论文第一作者、暨南大学博士生何贤俊对《中国科学报》表示。

给城市戴上“呼吸监测器”

2021年5月至7月，研究团队在北京核心城区的北京气象铁塔上利用高时间分辨率化学电离质谱仪和涡度协方差技术，开展了城市VOCs通量观测。

“这相当于给城市戴上了一个‘呼吸监测器’，能够直接测量城市地表向大气释放了哪些VOCs、释放速度有多快。”何贤俊表示，这类观测技术门槛极高，全球应用案例寥寥。团队耗时数年攻克了观测平台选址与搭建、长距离管路采样、高频数据处理等一系列技术难题。

“我们最初关注的重点，是交通尾气、溶剂使用和餐饮油烟等人为排放源。然而，通量观测数据却把一个原本被我们视为‘配角’的来源推到了台前——城市树木。”何贤俊说。

数据显示，观测期间，植物来源的VOCs只占排放通量的10%左右。但令人意外的是，这10%的排放贡献了VOCs总反应活性的一半以上。

排放通量是指排放了多少，反应活性是指这些排放进入大气后推动臭氧生成的潜力。植物排放的主要成分是异戊二烯——这种反应活性极强的VOCs在大气中的寿命往往只有几个小时。它就像一种化学火药，虽然量不大，威力却惊人。

“这个出乎意料的发现彻底改变了研究的走向。”何贤俊表示。

高温是“放大器”，越热越活跃

研究发现，温度是这场化学反应的“放大器”。

当气温从20℃升至35℃时，植物来源VOCs的反应活性通量增加了约700%，在总反应活性中的占比从21%升至74%。凉爽天气下，树木排放的VOCs还不成气候；热浪来袭时，偏偏是臭氧最容易超标的时段，树木的化学输出会急剧攀升。

这种温度响应直接反映在臭氧生成上。基于大气三维模型的估算显示，北京城区的城市绿化排放可使该区域日最高1小时臭氧浓度平均增加约13ppb（十亿分之一）。

模型结果显示，在计入城市绿化排放的情况下，32℃以上高温天的臭氧超标概率达到67%。城市热岛效应还会进一步放大这种影响——北京城区约0.8℃的热岛增温，能让峰值臭氧增加约6.8%。气候变暖意味着更多高温天，更多高温天意味着树木释放更多活性VOCs，更多活性VOCs意味着更多臭氧，连锁效应可能进一步加大城市臭氧治理压力。

北京并不是中国绿化率最高的城市，为什么树木排放的影响这么强？

“我们将北京的观测结果与已有的全球城市数据进行横向比较，发现北京的植被异戊二烯标准化排放强度位于其中的最高水平，接近温带森林的观测水平。”袁斌说。

实际上，北京人为源排放相关的VOCs浓度正持续下降。政府不断收紧排放管控，让“人为排放”这条腿变短；而城市绿化持续推进，又让“树木排放”这条腿变长。两者共同导致了目前的结果。

研究团队进一步比对了全球20多个大城市的树木清单、绿化数据和排放数据，最终锁定了一个关键因素——树种结构。研究发现，北京约35%的树木属于异戊二烯高排放树种，垂柳和毛白杨是典型代表。在全球城市比较中，各地植被异戊二烯标准化排放强度相差超过一个数量级，而高排放树种占比正是解释这种差异的核心指标。

“扩绿”更要“优种”

论文共同通讯作者邵敏指出，决定城市树木排放强度及其空气质量效应的关键，不是绿化覆盖率本身，而是城市里种了什么树。

“我们的研究并不是否定城市绿化，而是为‘如何更科学地扩绿’增加了一个空气质量维度。”邵敏说。

研究提示，可将高VOCs排放树种比例作为一个补充指标，用于评估城市树木影响空气质量的潜在风险。对北方城市而言，这一点尤其值得关注——柳树、杨树等树种因适应性强、生长快而被广泛种植，但它们往往具有较高的异戊二烯排放潜势，可能在高温天气下增加臭氧治理压力。

当然，这并不意味着要“一刀切”地砍树换树。对于已种植区域，可以结合树木生命周期，在补植、更新和新增绿地中逐步提高低排放树种比例；对于新建的城区、公园和城市森林，则可在规划阶段就把空气质量影响纳入树种选择。越早把树种排放特性纳入绿化规划，越有助于减少未来气候变暖背景下的臭氧治理压力。

值得强调的是，树木排放的VOCs只是臭氧生成的条件之一，臭氧污染还取决于氮氧化物、阳光和气象条件等因素。在北京高温天气下，持续加强氮氧化物减排仍是控制臭氧污染的重要措施，树种优化应作为现有减排政策的补充而非替代。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.aee5583