BVOCs的研究进展.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流BVOCs的研究进展.精品文档.BVOCs的研究进展摘要：生物挥发性有机物(BVOCs)作为大气中的一种痕量气体，积极参与着大气中各类化学反应。植物BVOCs排放的影响机制，以及BVOCs与大气其他化学成分之间的反馈作用是目前全球变化研究的热点内容之一。本文综述了BVOCs的排放影响因素、生物学功能、对大气化学的影响以及其采样、测定方法等，并阐述了国内外BVOCs研究现状及未来的研究方向。关键词：生物挥发性有机物 异戊二烯 单萜 释放速率 影响因素 大气化学 分析1. 引言VOCs(Volatile organic compounds)是由各

2、种人类活动和生物代谢排放到大气中的挥发性有机化合物的总称。由人类活动产生的VOCs，称为人为源VOCs(Anthropogenic volatile organic compounds，AVOCs)，由生物代谢排放的VOCs称为生物源VOCs(Biogenic volatile organic compounds，BVOCs)。尽管在某些地区特别是城市，AVOCs是大气中主要的VOCs源，但从全球尺度来看，BVOCs的排放量要远大于AVOCs的排放量(Guenther et a1，1995)，BVOCs的全球排放量达到1 273 Tg Ca-1(1 Tg C=1012gC)，其中仅陆地生态系统

3、中的植被所排放的BVOCs就达1 150 Tg Ca-1 (Guenther et a1，1995)。 2. BVOCs的种类与特性大气中的BVOCs绝大多数是由植物通过一系列生理过程产生并排放到大气中，包括异戊二烯、萜类、烷烃类、烯烃类、醇类、酯类等，由表1.11可知，BVOCs全球年排放量以异戊二烯与单萜类为主。BVOCs具有较强的挥发性，除直接危害人体健康外，由于其在对流层大气中活性很强，在一定的条件下还会形成光化学烟雾，并进一步与大气中的无机氧化物等反应生成二次有机气溶胶。数据来源Dam are derived fxom Guenther et a，1995；KesselmeierSt

4、audt，1999；PefiuelasLlusiia，2001，2003 异戊二烯分子式为C5H8，它的分子结构有两个烯键，属于非饱和碳氢化合物。异戊二烯是一种重要的BVOCs，其含量也最大，是对流层最主要的NMHCs之一。研究表明，其排放量占植物碳氢化合物(hydrocarbons，HCs)总排放量的一半。在农村和边远地区，其在大气边界层中含量也最多，甚至可以影响城市地区的大气化学行为。排放异戊二烯的树种主要是落叶树种和一些针叶树种，如栎属、杨属、柳属、桉属和云杉属等。 单萜的分子式为C10H18的同分异构体。单萜在全球的总BVoCs的排放量中也占有很大比例，主要由针叶树林所释放，可细分为单

5、萜类及半萜类，而排放量以单萜类占绝大多数。常见的单萜类包括：pienen，-pillene，d-Limonene，p-Cymene，Camphere，3一Carene，Myrcene，l,8-Cineole，-Terpinene等。排放单萜的植物主要是针叶树种和一些落叶树种如栎属、云杉属，最近发现橡胶(Hevea br弱iliensis)也排放单萜2。3. BVOCs的主要来源 BvOCs主要来自于植物(如异戊二烯、单萜、倍半萜烯等)、海洋(如甲基硫、二甲基硫、硝酸甲酯等)、土壤(如羰基硫等)和化石燃料泄漏等，其中植物排放的BVoCs占BVoCs总量的983。以下介绍植物排放BVoCs的机理。

6、3.1 异戊二烯 20世纪80年代，有学者提出了释放异戊二烯是植物光呼吸副产物的假设，20年后这个假设才被证实。80年代在美国东南部的野外研究中，通过在林冠塔上设电子显微装置的方法，首次观察并证实了BVOCs传输到大气圈的过程。最近几年，异戊二烯的产生和释放研究取得重大进展，它的基本生化途径也被证实，植物合成过程最后一步所需的蛋白也被提纯。对于植物中异戊二烯的来源，一直以来，甲羟戊酸(MAV)被认为是植物异戊二烯化合物的唯一生物合成前体。异戊二烯是在植物叶绿体内通过甲羟戊酸途径产生，由2分子乙酰辅酶A合成1分子异戊烯焦磷酸(IPP)或它的异构体3，3一二甲基丙烯基焦磷酸(DMAPP)，再经脱焦

7、磷酸而产生。但近几年来，代谢途径的研究取得了突破性进展，发现植物细胞质体也存在第二条代谢途径，臣闸酮酸磷酸甘油醛代谢途径。在这个代谢途径中，IPP的直接前体不是甲羟戊酸，而是在转酮酶的作用下，由丙酮酸和3磷酸甘油醛合成5磷酸木酮糖而来。这两种途径的主要差异就是异戊烯基焦磷酸(IPP)形成机制的不同，其共同点是最后一步由lPP在异构酶作用下形成3,3-二甲基丙烯基二磷酸(DMAPP)，DMAPP再在异戊二烯合成酶作用下脱焦磷酸形成异戊二烯。在MVA途径中，首先由3个乙酰辅酶A缩合生成-羟基，-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)，这一反应由乙酰辅酶A(AACT)和HMGCoA合成酶(HMGS)完成

8、。HMG-CoA随后又在HMG-CoA还原酶(HMGR)的作用下生成MVA，MVA再经焦磷酸化和脱羧作用形成C5的IPP；MEP途径中，IPP的直接前体不是MVA，而是在转酮酶作用下，由丙酮酸提供了2C骨架和3-磷酸甘油醛提供3C骨架缩合而成的5-磷酸木酮糖，进而形成IPP。3.2 单萜类 人们很早就认识到植物可产生并释放单萜类化合物。常见的植物释放的单萜合成途径是在异戊二烯合成途径的基础上，由异戊烯基焦磷酸(IPP)合成GPP。然后以GPP为前体合成包括单萜在内的各种萜类物质。与异戊二烯不同的是，在合成后，单萜类物质将被贮存于植物的某些特定结构中，且这种结构具有种属特异性。如松属和冷杉属植物

9、针叶中的树脂道，芸香科植物叶片上的腺点。通常单萜类物质每天只有一小部分释放到大气中，所以其合成速率与释放速率不同。单萜的释放速率是单萜库大小和扩散阻力的综合表现。当存贮结构内部气压低于饱和蒸汽压时，单萜库的大小就影响释放率。3.3 其他BVOCs 挥发性含氧化合物的种类繁多(包括醇类、醛类、酮类、有机酸和酯类等)。其合成途径不一，人们对这些物质的研究报道较少。如(Z)一3一已烯醇及其相关化合物（Z）-3-已烯醛在叶片中合成。它们是亚麻酸的过氧化产物。亚麻酸是植物细胞膜中较普通的一种脂肪酸，且大多数植物体内都含有产生C6醇和醛所必需的酶。正常植物释放的量很少。甲醇很可能来源于细胞中果胶的去甲基化

10、。但这种途径是否是导致甲醇释放的原因还不清楚。如果甲醇是通过这种途径产生的，那么在叶子快速生长和伸展期间，甲醇的释放率是最高的。Goldan等在森林上空发现了甲基丁醇，并且在中午含量很丰富，甚至比异戊二烯和单萜的含量还高，其昼夜变化模式正好与异戊二烯的相一致。这暗示了甲基丁醇可能来源于异戊二烯。另外还发现有些植物释放大量的丙酮(特别从植物芽中)4。20世纪90年代，有研究证实了空气样品中的甲基丁醇直接来自于植物的树叶。在有羟基存在时，这种化合物的活性很高，能通过减少羟基的含量控制其对大气化学产生的影响。4. 影响植物排放BVOCs的各种因素 植物BVOCs主要在叶绿体内合成。当前，主要通过植物

11、叶片一大气间的气体交换特征，来分析影响其释放的主要因子及机理。大量研究表明，BVOCs的排放与外在的环境条件以及植物本身的生物机理有关。外在的环境条件包括温度、光照强度、湿度、甚至是空气中污染物浓度。它们主要是通过影响植物的内在生理作用，从而影响BVOCs的排放量。4.1 环境变化对森林BVOCs释放情况的影响4.1.1 温度 温度是影响BVOC释放的一个主要因子。大多数实验结果表明，BVOCs的释放速率在一定范围内会随温度的升高而不断增加。 Tingey等5曾将萜烯释放速率和温度之间的关系概括为：In(ER)=a+b(T)式中，ER为萜烯释放速率，T为环境温度，a、b为特征常量。由此可见，萜

12、烯释放速率是温度的指数函数。Guenther等对桉树的研究结果进一步表明，在光强一定的条件下，异戊二烯的释放速率会随着叶温的不断升高而以指数函数形式增加，有人在栎属植物上也得到了完全相同的研究结果。Kim对美国东南部松林的研究结果表明，湿地松在生长季内的单萜释放速率与环境温度之间呈显著相关，在夏季时的相关系数更是高达0.85以上。此外，还有许多对不同地区不同树种的研究结果也都证明，BVOCs的释放速率和温度之间具有显著的相关关系6。4.1.2 光照强度 光照强度是影响植物BVOCs挥发的重要因素。多数植物BVOCs的释放速率受光照强度的影响很大7-8。通常认为，异戊二烯合成酶的活性受到叶绿体内

13、ATP或DMAPP的浓度控制(主要通过碳素供应)，而光合电子转移又影响ATP或DMAPP的合成，因此，光合电子转移从物质和能量两方面控制植物异戊二烯的合成(释放)速率提出采用光合电子转移量来表征单萜合成酶的活性，进而表征植物的单萜合成(释放)能力的方法。在环境胁迫或在环境因素变化较大时，该方法适用性较强。植物异戊二烯释放速率与光合有效辐射Qhotosynmetically active radiation，PAR)关系密切。在无光照或低光照时，植物异戊二烯释放速率极低，随着光合有效辐射增大，异戊二烯的释放速率迅速增加，当PAR达到或超过1000umol-2s-1，异戊二烯的释放速率达到相对稳定

14、的状态。与异戊二烯不同，多数野外实验的结果表明，植物的单萜释放速率受PAR影响不大，主要是叶片内单萜合成酶的活性受PAR的影响不大。但罗勒烯(ocimene)例外，其释放速率受PAR影响强烈。植物单萜合成速率与光电子转移量成正相关，但释放速率与光合速率却不是正相关，主要原因可能是低温时单萜的挥发性较低的缘故6。4.1.3 湿度 湿度的变化对BVOC的释放影响较大，并且这种变化在不同树种之间有较大差异。部分树种的BVOC释放速率随环境(大气、土壤)湿度的增加而逐渐增加，也有的随湿度增加不断降低，还有部分树种BVOC的释放速率对周围环境湿度的变化不敏感。4.1.4 其他环境因子 温度、光强和湿度是

15、影响BVOCs释放的3个最主要因子，其变化对BVOC的释放过程影响较大风力的大小、树木所处的营养环境以及所受胁迫的状况也都对BVOCs的释放具有重要的影响6。另外，环境中大气的组分及各种气体的浓度变化，特别是CO2浓度的变化也是影响BVOCs释放的一个重要方面，特别是在C02排放量日益增加，全球气候不断变暖的情况下，这一方面的研究不仅具有深远的理论意义，而且更具现实意义9。4.2 植物种类 由于不同的植物种类体内的生理作用存在差异，所以不同种类的植物排放的BVOCs种类及数量也有不同。表1.2显示了美国Lamb等对不同植被种类进行了BVOCs监测结果。4.3 植物叶片年龄 植物叶片的生长发育阶

16、段也会影响挥发性化合物的释放。随着叶片逐渐成熟，异戊二烯释放率可增加125倍，而到衰老期时释放率下降。光合作用一般在叶片展开时就开始了，而异戊二烯释放开始时间要滞后于光合作用。在幼叶中用于合成异戊二烯的碳源是光合作用所固定的018，而老叶中可达28。另有研究指出，不同桉树叶片的单萜类物质释放率存在着差异。研究表明，叶龄是造成单萜类物质释放率不同的原因之一，幼叶相对老叶释放出更多的桉树脑和蒎烯。4.4 外来干扰 外来干扰主要是指人类活动和自然力破坏对树木所造成的损害。人为扰动的形式多样，如整枝修剪、移栽、晃动、碰撞等；自然力破坏也有多种类型，如风摧、闪电袭击、虫害以及微生物侵袭等6。Juuti等

17、10通过人为的方法将蒙特例松压缩后转移到一个容积可变的容器中，发现其单萜释放速率是正常条件下生长的植株的1O5O倍另外，摘叶也对BVOCs的释放速率具有较大影响。火炬松摘叶后的萜烯的释放速率比正常条件下提高了52O倍，但经过同样处理的湿地松却没有表现出类似的敏感性。外来干扰对森林BVOC释放的影响比较复杂。一般情况下树木受到外来扰动后，BVOCs的释放速率会显著增加，这可能与树木的逆境生理过程密切相关。树木在受伤后会合成一些次生代谢物质(如萜烯类、酚类等)，并利用这些物质来阻止其它生物的入侵，以抵御各种外来伤害。5. BVOCs的生物学功能 BVOCs作为有机物被排放出植物体外，对植物来说无疑

18、是一种损失。已经知道，丙酮和甲醇是作为植物的不可避免的代谢废物排放到体外的，而诸如异戊二烯、MBO以及一些光依赖性单萜等BVOCs在植物体内是重新合成而不是一种废物，它们的合成与排放需要消耗部分植物光合作用的产物，降低了植物的生产率(Sharkey&Yeh，2001)，因而，这些物质的合成和排放应该具有一定的生理学功能或者生态学功能。现在有很多假说来解释植物为什么要排放BVOCs，其中主要有抗氧化假说、抗热胁迫假说、促氮同化假说等等，但到目前为止，对植物排放BVOCs的原因仍然不清楚1。5.1 生理学功能5.1.1 抗氧化假说 由于异戊二烯能够和臭氧(03)和OH自由基快速反应，因此被认为是叶

19、子里的一种抗氧化剂。叶绿体内，由于光合电子传递的存在，不可避免地产生活性氧，于是便存在了一些酶系统去消除这些过氧化物和过氧化氢自由基(Asada，1994)。现在还不确定是什么酶系统去消除氢氧自由基，只知道甘露醇和甲酸钠起到一定的作用(Shen et a1，1997)。异戊二烯能够与氢氧自由基快速反应，使得氢氧自由基在与叶绿体内的代谢中间产物反应之前已被还原，异戊二烯从而起到了抗氧化的作用。 然而，这一假说还存在明显的不足，因为这个假说的前提是异戊二烯与03反应产生的氧化物应该比氓本身对叶绿体的破坏作用小，但这还没有得到有力的证据，因为异戊二烯的氧化物本身是过氧化物，具有高度活性和破坏作用(H

20、ewitt et a1，1990)。尽管如此，异戊二烯的抗氧化保护机制仍然具有一定的合理性，但还需要更多的实验来证明。5.1.2 抗热胁迫假说 科学家们发现异戊二烯总是在比较高的温度下(一般是叶温30 oC)产生，且随着温度的增高其排放速率也在增加(Monson et a1，1994)，于是推测异戊二烯有可能有利于植物抵抗热胁迫。Sharkey和Singsaas(1995)最先提出异戊二烯可以使叶子抗热胁迫，保护光合作用。他们对野葛(Pueraria lobata)研究发现，排放异戊二烯的叶子的光合器官比不排放异戊二烯的叶子的光合器官更稳定，因为异戊二烯可以插进到类囊体的亲脂区从而起到稳定膜的

21、作用。由于林冠的光强经常快速变动，只有异戊二烯才能被快速产生去抵抗这种热胁迫。Singsaas等(1997)运用3种方法测定，结果都表明异戊二烯具有抗热胁迫的作用：一种方法是用氮气流来控制一些沙漠植物叶子内源异戊二烯的合成，结果显示，光合作用在35时就受到破坏，而当向氮气流中加入异戊二烯时，光合作用在45时才受到破坏，作用机制可能是异戊二烯增加了膜的憎水作用。 后来的实验中又发现了一些光依赖性单萜和MBO能帮助植物抵抗热胁迫(Loreto et a1，1998；Gray et a1，2003)。然而，虽然有很多证据表明BVOCs可以增加植物的抗热胁迫作用，然而却没有任何直接的证据。另外，Lor

22、eto等(1998)指出如果植物排放BVOCs是一种对环境的适应，植物应该合成挥发性较低的萜类而不该合成挥发性很高的异戊二烯，因为异戊二烯易挥发到大气中造成损失，而萜类由于其相对较差的挥发性更易被保存于植物体内，从而不至于浪费。到目前为止，异戊二烯能够增加植物的抗热胁迫的确切机制仍然不清楚。5.1.3 其他生理学作用 尽管许多实验没有表明异戊二烯能够保护植物免受干旱胁迫的伤害，然而在干旱条件下，由于蒸腾作用的减少，蒸腾作用的冷却效应也下降，因此在干旱胁迫的时候，植物是有抵抗热胁迫的要求的。但实际上在干旱胁迫的时候，没有发现异戊二烯排放速率的变化，这可能是由于在干旱条件下气孑L的关闭影响了异戊二

23、烯的排放，但异戊二烯在气孔中累积，超过了受胁迫前的浓度，从而保护了植物免受热伤害(Gray et a1，2003)。也有的研究认为BVOCs没有什么生理学上的意义，而是一种祖传特性。Imreto等(1998)通过对栎属分类学和BVOCs的种类相关研究发现，由形态分类学和分子遗传学所划分的不同亚属具有不同的BVOCs排放特性。同时发现起源于北美、亚洲和地中海地区的一种栎树都仅排放异戊二烯，因此，排放异戊二烯可能是栎属植物的祖传特性而并不具备生理学上的功能，该属中的大多数种类具有这种特性，而少数植物不排放异戊二烯可能是这种祖传特性在近代的进化枝中被丢失或被修改，因而BVOCs可以作为化学分类法的一

24、个标记，结合分子标记，可以重建栎属的进化史(Loreto et a1，1998)。5.2 生态学功能5.2.1 BVOCs的一般生态学功能 BVOCs，特别是萜类，具有很强的生态学功能，主要有：1)化感作用，例如能阻碍幼苗周围竞争性植物的生长。2)对病原微生物的抑制作用，例如Langenheim(1994)认为单萜通常储存在植物体内充当抑制真菌的作用。3)对植食性昆虫的引诱、取食、拒食、毒杀、杀卵或者吸引昆虫授粉的作用(Pare&Tumlinson，1997)，例如Terry等(1995)提出异戊二烯能够充当花期的信号功能，Martin等(2003)对云杉(Picea abies)的幼树进行茉

25、莉酮酸甲酯(Methyl ias-monate，MeJA)喷洒，结果发现萜类的含量增加了5倍，这些萜类主要是单萜和倍半萜。这些萜类能起到对植食性昆虫的拒食作用，或者吸引植食性昆虫的天敌或者拟寄生物。另外，当BVOCs聚集在植物的叶片、枝条和茎干的特殊器官中时，在受到损伤后就会大量释放出来，这些BVOCs被认为是抵御病原体和动物啃食的有效抑制物，而且还对伤口的愈合起到积极的作用(DeMoraes et a1，2001)。5.2.2 促氮同化假说 Martin和Guenther(1995)在研究北美东部温带森林异戊二烯的排放格局时发现，在森林演替的早期到中期的落叶阔叶林异戊二烯的排放量最高，在演替

26、的后期常绿阔叶林的异戊二烯排放量又慢慢下降。后来Klinger等(1998)也发现在非洲的演替早期的次生森林异戊二烯排放量最高，而在演替后期的原生热带雨林的异戊二烯的排放量又逐渐下降。后来这种现象在中国也得到了验证(Klinger et a1，2002)。Klinger等(1998)提出了促氮同化假说，认为异戊二烯这种沿着生态系统演替方向有规律地变化是生态系统的一种自组织行为，并推测对于氮缺乏的早期生态系统，异戊二烯可以增加可吸收氮的形成。这个假说的化学机制来源于Carter和Atkinson(1996)的研究，该研究认为异戊二烯能与大气中的氢氧自由基经过一系列的反应生成一些碱式硝酸盐和有机硝

27、酸酯。该研究估计通过异戊二烯的氧化途径，萨王纳生态系统的树木从大气中能够获得大量的氮，这很可能使不同的树种按其寿命长短增加259的生物量。6. BVOCs对大气化学的影响 尽管BVOCs的生物学功能是科学家的研究热点之一，但BVOCs研究的另外一个热点是探讨BVOCs对大气化学过程的影响。近期的研究初步表明，BVOCs能促进对流层中的污染物臭氧(03)的形成，并对大气温室效应具有某些直接或间接的贡献。6.1 有助于对流层O3的形成 大气对流层中氓的形成有3个因子：紫外光、NOx和VOC。大气中的VOC是对流层03形成的主要因素之一，而BVOCs在大气VOC中占绝大部分，因而BVOCs对对流层仉

28、的形成具有很大的贡献。异戊二烯与OH自由基或者与03反应产生的氧化物能进一步产生有机过氧自由基(R02)，R02能与其它的R02，H02，或者NO反应。在NOx的高浓度地区，当NO的浓度超过(3050)10-12m3m-3时，R02几乎专门与NO反应产生N02，N02易被光解成NO和基态氧原子，而基态氧原子又很快地与02结合而形成晚。在一些林区的大气研究发现，尽管没有人为源VOCs的产生，但来自植物的异戊二烯的浓度可以导致一定浓度的O3产生(Jacob&Wofsy，1988；张莉等，2002)11。另外，异戊二烯甚至可以导致远距离03的产生。因为异戊二烯氧化物能和NOx反应产生有机硝酸盐(Tu

29、azon&Atkinson，1990)，其中有一种物质是过氧硝酸乙酰酯(PANs，光化学烟雾的主要成分)，在低温下比较稳定，但在较高温度下又能分解而产生NOx。这样，在温度较低的高海拔产生的PANs能在下降到温度较高的低海拔之前而被远距离运输，到达一定地方之后下降分解又产生NOx。通过这种方法，即使在那些附近没有NOx源的地方也能产生03。6.2 BVOCs对气候的影响 BVOCs被排放到大气中，首先是对大气的一种重要的碳氢化合物贡献，其排放量相当于人为源甲烷的排放量(Guenther et a1，1995)，所以，其排放量应该被考虑到全球碳通量的估计中去(Pefiuelas&LlusiO，2

30、003)。大气中的BVOCs还有利于次生气溶胶的形成，气溶胶是空气中的水汽形成云的重要凝结核，因而大气中的气溶胶浓度能够影响区域乃至全球的气候变化(Kavottras et a1，1998)。此外，由于气溶胶对太阳辐射的反射和散射作用，BVOCs在白天有助于地表植被抵抗高温(Shallcross&Monks，2000)。然而，根据有些报道，在排放大量萜类的植被上空，白天会出现逆温层(Larom et a1，1997)。Fuentes等(2000)认为是由于这些BVOCs起到了温室效应的作用，以及由BVOCs形成的气溶胶吸收了水蒸气凝结释放的热量，BVOCs能够直接的影响到大气的温室效应。 其次

31、，虽然BVOCs在大气中的滞留时间比较短，一般认为BVOCs对大气化学过程没有直接的作用，但是BVOCs能够对大气中的温室气体产生影响，所以这种间接作用不可忽视。陆地生态系统中释放各种BVOCs(主要是异戊二烯类化合物)能够与大气中化石燃料燃烧及自然过程中产生的氮氧化合物(NOx)，形成03，这是大气对流层中03的重要来源，而且，这些反应还可能降低大气中的氢氧自由基(OH)浓度，减小了大气的还原性，使得甲烷和其它温室气体滞留时间延长，在大气中聚集(Brasseur&Chatfield，1991)，影响到局部地区对流层的热辐射平衡(Trainer et a1，1987；Fehsenfeld et

32、 a1，1992)，进而间接地作用于大气的温室效应，对区域乃至全球的气候产生影响1。7. BVOCs的采样 BVOCs 组分的结构和极性差异很大，采样方法适用范围要宽；同时，BVOCs 含量较低，采样方法应具有较高的富集倍数；而且，采样方法还应能与分析仪器实现方便的联用，这样才能避免采样后样品污染，提高分析效率。目前，在BVOCs 研究中常用的采样富集手段主要有以下几种：液液萃取法、水蒸汽蒸馏法、吹扫捕集法(Purge and Trap, P&T)、超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction, SFE)和固相微萃取法(Solid Phase Microextr

33、action, SPME)。液液萃取法和水蒸气蒸馏法是BVOCs 的经典采样方法，具有实验设备简单、萃取参数调节容易、萃取容量大等优点，在过去20 年间被广泛应用。但是，随着现代分析方法对分析效率和环保要求的提高，这些经典采样方法由于复杂的后处理步骤(如净化、浓缩等)和使用高毒有机溶剂，越来越不能适应快速和准确分析的要求。目前，P&T、SFE 和SPME 等方法正在逐步替代经典的采样富集方法12-13。8. BVOCs 分析的数据处理 BVOCs 研究不仅是对某些VOCs 的定性定量分析,而是对采集到的BVOCs 数据进行统计学研究，从而找出潜在的有效生物信息和规律。BVOCs 的特征研究应能

34、代表一类生物样本挥发性物质散发统计规律，其代表性需要大量样本数据支撑。而采用何种统计学和化学计量学的方法来描述潜在的生物信息和规律，成为BVOCs 研究的一个热点。另一方面，通过一定数据处理方法获得的统计学规律是“面”上的规律，这些规律如何与具体的包含生物信息的BVOCs 成分(即“点”上的规律)联系，也是BVOCs 研究的要点之一。只有二者能互相统一和补充才能较完全地反映BVOCs 的特征规律。目前，对于大量BVOCs 分析实验数据的处理和BVOCs 特征的描述，所采用的数据处理方法一般有：归一化法、主成分分析(Principle Component Analysis, PCA)、偏最小二乘

35、法(Partial Least Squart，PLS)和人工神经网络 (Artificial Neural Network，ANN)12。尤其，归一化法、PCA 和PLS 在BVOCs 分析的数据处理中有着较多的应用和报道。9. BVOCs与人类健康的关系 植物挥发性物质对人体的影响较为复杂，有直接影响和间接影响两种方式。直接影响：如植物挥发性气体对人体的危害对呼吸系统起毒性作用，如一些植物的花粉或者种子，可引起呼吸困难、哮喘，甚至死亡。有些植物可以引起精神性中毒，如曼佗罗、大麻、洋金花等。有些植物可以引起免疫系统中毒，如毒麦、豚草等可引起鼻炎、休克等。一些植物具有引起皮肤、粘膜性刺激性中毒作

36、用。如大戟科、瑞香科植物所含的萜酯类化合物。还有一些植物可以挥发性气体对人类或者动物起致癌、促癌作用14。间接影响：植物挥发物质通过与其他物质发生化学反应，形成新的物质，而新的物质对人体健康产生影响。如挥发性有机物和氮氧化物可通过光化学反应形成臭氧，而臭氧浓度的升高对人体健康会产生影响。这些挥发性有机物中，植物的挥发起了很重要的作用。植物的挥发性气体在氧化的过程中，会产生一些短寿命，活性强的产物，如过氧化物、乙醛等。这些物质可以将NO转化成N02，这个过程是形成臭氧的前驱反应。有关这方面的研究相当多。有些植物挥发性对人体健康的影响是缓慢、长期的。有的需要几年甚至几十年才会显示出其毒性来，因此这

37、方面的研究较少，相关文献很少。10结语 20世纪80年代以来，国外兴起了对植物VOCs的研究热潮。国外对于植物VOCs排放研究较多，样品采集、分析方法、数据统计处理等方面都较为成熟，许多地区已经建立了植物BVOCs排放速率及影响因子模型，根据地区的光照强度、温度等环境因素，地区植被类型，陆地类型等数据，就可估算整个地区的BVOCs排放情况，并进而深入研究其对臭氧层的影响。然而，在我国，虽然近几年已经开始对植物BVOCs排放开始了研究，然而，受仪器设备、分析手段等的制约，我国这方面的研究相对滞后，只有较少地区开展这方面的研究，例如，邵敏，白郁华等研究了我国几种典型树种非甲烷烃类的排放特征；Wan

38、gzhillua等运用GIS技术，野外采样数据等对北京的BVOCs作了较详细的研究。 总的来说，不管国内还是国外，有关BVOCs的分析研究都还处于初级阶段，缺乏系统的研究模式，大部分的研究只定性和定量BVOCs组分，采样技术和数据处理方法急需完善。因此，建立一个简单方便、灵敏度高、成本低的采样方法是目前发展植物BVOCs排放分析研究领域的急迫需求。参考文献1 王永峰， 李庆军， 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，植物生态学报，2005，29（3）4784962 王志辉，白郁华，王雪松，刘兆荣，西双版纳地区三叶橡胶树异戊二烯和单萜烯排放机理初步研究，北京大学学报(自然

39、科学版)，2003，39(4)，73 谢祝钦，王明键，生物源VOCs排放系数与树种之关系，生物源挥发性有机物与臭氧污染国际研讨会论文集，20024 蔡志全，秦秀英, 植物释放挥发性有机物(VOCs)的研究, 生态科学，2002，21(1)：0860905 粟娟，谢德兴，廖少波，梁家强，孙冰，珠海市板樟山森林公园休闲保健型森林营建的研究J， 林业科学研究， 2001年05期6 郄光发, 王成一, 彭镇华, 森林生物挥发性有机物释放速率研究进展, 应用生态学报，2005，16(6)：11511155 7 牟玉静，宋文质，张晓山等，落叶阔叶树异戊二烯排放研究J，环境化学，1999，18(1)：2l-

40、278 王效科，牟玉静，欧阳志云等，太湖流域主要植物异戊二烯排放研究J，植物学通报，2002，1 9(2)：2242309 李德文, 史奕一, 何兴元, 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, 应用生态学报，2005，16(12)：2454245810 Juuti S， ey J，Atkinson R1990Monoterpene emision rate measurements from a monterey pine J Geophys Res95：7515751911 张莉，白艳莹，王效科，欧阳志云，牟玉静，缪启龙，浙江省毛竹异戊二烯排放规律及其影响，生态

41、学报，22（8）：1339-134412 张卓旻, 李攻科, 生物体产生的挥发性有机物的分析, 化学通报，2006，6913 黄悯嘉，游静，梁冰 ，色谱, 2001, 19 (4): 31431814 谷文祥，段舜山，骆世明，萜类化合物的生态特征及其对植物的化感作用J，华南农业大学学报，199819：10811215 石明洁，延晓冬，贾根锁， 生物挥发性有机物研究进展， 2008，2316 李德文，迟光宇，张兆伟，史奕，何兴元，沈阳市城区幼树挥发性有机物组成及排放速率，2009，2817 白建辉， 李庆军， 王永峰， 赵崇奖，西双版纳热带森林挥发性有机物的观测研究， 2004,24(2) 142146