近日，南京信息工程大学生态与应用气象学院冯兆忠教授团队在极端高温事件和臭氧(O3)污染的生态效应研究领域取得重要进展，相关成果以“Extreme heat event alters BVOC responses to elevated ozone: from physiology to emission patterns”为题发表于《Environmental Science & Technology》。论文以南京信息工程大学为第一单位，我校2023届博士生李双江为第一作者，袁相洋副教授为共同第一作者，冯兆忠教授为通讯作者。其他作者包括金小龙（Evgenios Agathokleous）教授，硕士生周钰清、王盛磊、章堃，福建农林大学李胜兰副教授，东芬兰大学James D. Blande 教授。该研究得到国家自然科学基金（32401386，42130714和42375111）和国家自然科学基金(NSFC)-芬兰研究委员会（RCF）合作交流项目（NSFC项目：42311530043；RCF项目：356149）的资助。
近年来，极端高温事件在全球范围内日益频发，深刻影响着自然环境、农业生产和人类健康。值得关注的是，极端高温事件发生时伴随的高温低湿气象条件，常导致O3污染与极端高温交织出现，这一现象在我国东部地区表现尤为显著。极端高温和O3污染对植物生理生长影响的同时也会影响BVOCs排放。因此，准确评估O3升高和极端高温复合作用下 BVOCs的排放特征与机制，对区域大气污染治理有重要意义。然而，目前有关BVOCs排放如何响应极端高温和O3污染复合作用的实验证据仍较为匮乏。
2022年6月至9月，团队成员利用田间开顶气室（OTC）O3控制平台，基于5个O3浓度梯度，系统观测了我国森林生态系统和城市绿化中广泛分布的栎属(Quercus L.)植物BVOCs排放对O3的响应，以及极端高温对该响应过程的影响（图1）。结果表明：两种最典型的BVOCs—异戊二烯和单萜烯—排放对O3的响应均呈非线性模式，且表现出“毒物兴奋效应”，即低浓度O3促进其排放，而高浓度O3则抑制其排放。进一步发现，在所有O3处理条件下，极端高温事件均显著抑制异戊二烯和单萜烯的排放。当极端高温解除后，除最高O3暴露水平（环境O3浓度高80ppb）外，异戊二烯排放普遍得以恢复，而单萜烯排放均未恢复到极端高温事件前的水平。相关叶片生理过程分析发现，极端高温导致异戊二烯对O3的响应机制从“合成能力驱动”转变为由“活性氧（ROS）损耗驱动”。相比之下，在极端高温事件发生前，单萜烯对O3的响应主要由合成能力调控，而极端高温事件后，其响应难以再通过合成能力的变化或ROS损耗进行解释。
该研究发现，极端高温事件会显著抑制植物源挥发性有机化合物(BVOCs)的排放，而非传统意义上BVOCs排放随温度的升高而增加。同时，研究强调了极端高温事件对BVOCs响应O3机制的深刻影响，为预测未来气候情景下区域BVOCs排放特征及空气污染的精细化治理提供了重要科学依据。
图1 BVOCs排放对于O3和极端高温的响应
论文信息：Shuangjiang Li#, Xiangyang Yuan#, Shenglan Li, Yuqing Zhou, Shenglei Wang, Kun Zhang,Evgenios Agathokleous, James D. Blande, Zhaozhong Feng*.Extreme heat event alters BVOC responses to elevated ozone: from physiology to emission patterns. Environmental Science & Technology, 2025, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c01132.
