空氣污染對森林環境的衝擊

引用授權聯絡人: 周崇光 / ckchou@gate.sinica.edu.tw / (02) 2787-5889

關鍵字: 氮氧化物、植物源有機物、有機硝酸鹽、空氣污染、森林環境

異戊二烯 (C5H8, isoprene)、單萜烯 (C10H16, monoterpene) 以及衍生之類萜化合物 (terpenoids) 是由植物排出的揮發性有機物,也是芬多精的重要組成。人為空氣污染產生大量的氮氧化物(NOx)傳輸至森林環境中,可與這些高活性的有機分子反應,將芬多精轉化為有機硝酸鹽(organonitrate),進而生成細懸浮微粒(PM2.5).

在森林中,植物會因應自然環境的變化而排放許多高反應性的有機氣體,例如:異戊二烯 (C5H8, isoprene)、單萜烯 (C10H16, monoterpene) 以及衍生之類萜化合物 (terpenoid)等,其中萜烯類有機物也是芬多精的重要組成。這些植物源揮發性有機物(biogenic volatile organic compounds, BVOCs)使得森林大氣具有極高的化學活性,也有許多研究指出芬多精有益於健康。

近年隨著都市的擴張,台灣的都市範圍已經十分貼近中央山脈的西側,都市空氣污染物可以隨著大氣環流入侵天然的森林地區,這些空氣污染物對於自然森林環境的衝擊為何? 環境變遷研究中心的科學團隊與台灣大學實驗林管理處合作,在溪頭實驗林進行了一項長期的森林環境調查研究,研究結果發現:台灣中西部的都市污染物可以隨著白天的地形風場傳輸到海拔約1200公尺的溪頭林區,對溪頭的空氣品質造成顯著的衝擊。這項研究並且採集了溪頭林區的次微米微粒 (submicron particle, PM1)進行化學分析,分析的結果顯示微粒中含有高濃度的有機硝酸鹽 (organonitrate),研究人員利用精密的質譜分析技術分析構成有機硝酸鹽的分子組成,更進一步發現:溪頭林區大氣中主要的有機硝酸鹽都是由上述的植物源揮發性有機物和氮氧化物(nitrogen oxides, NOx)反應所產生,氮氧化物是由車輛引擎或是工業鍋爐等高溫過程排出的污染物,此項發現證實了空氣污染和自然生物圈之間的交互作用,人為的NOx和自然的BVOCs在森林大氣中一同被轉化成有機硝酸鹽,由於有機硝酸鹽的揮發性極低,因而會快速地演化成微粒物質,於是原本有益健康的芬多精被轉化為可能危害健康的PM2.5。此外,這些BVOCs在自然的森林中原本具有其獨特的生態功能,人為空氣污染導致BVOCs的非自然消耗,BVOCs濃度的異常是否會進一步影響森林生態的健康值得我們給予高度的關切。

關鍵概念

  • 人為空氣污染產生之氮氧化物與植物排放的高活性有機物反應,不僅改變了森林大氣中功能性有機氣體的濃度,並衍生具健康危害的污染物質
  • 都市空氣污染物的傳輸不僅造成都市外圍森林大氣組成的變遷,並可能影響其生態功能

更多相關資訊

  • Salvador, C. M., Chou, C. C.-K.*, Cheung, H.-C., Ho, T.-T., Tsai, C.-Y., Tsao, T.-M., Tsai, M.-J. and Su, T.-C. (2020). Measurements of submicron organonitrate particles: Implications for the impacts of NOx pollution in a subtropical forest. Atmos. Res., .
  • 論文連結

研究人員登入