我校林学院郭福涛课题组在林火烟气生态学领域取得重要进展

来源:乐鱼(中国)(新版)发布时间:2022-08-24作者:林学院创建部门:乐鱼(中国)(新版)

近日,我校郭福涛课题组在生态环境领域top期刊《Atmospheric Environment》、《Science of the Total Environment》和《Journal of Environmental Management》连续发表题为“Emissions of gaseous pollutants released by forest fire in relation to litter fuel moisture content ”、“Capture of fire smoke particles by leaves of Cunninghamia lanceolata and Schima superba, and importance of leaf characteristics”和“Dynamics of pollutant emissions from wildfires in Mainland of China”的系列高水平论文,系统揭示了林火释放污染物排放特性与可燃物含水量的关系、南方主要树种对林火烟气颗粒物的净化机制,并全面揭示了中国林火排放污染物的时空分布格局,科学论述了中国当前林火管理政策在有效降低污染物排放方面的积极意义。

论文封面(一)

森林火灾是造成温室气体(GHGs)和空气污染的重要排放源。随着全球变暖,森林火灾的频率、燃烧面积和强度预计将增加。燃烧释放的烟气污染物对燃烧区域附近的大气和森林生态系统产生了严重的影响。本研究以中国南方亚热带主要乔木树种(杉木、马尾松、桉树和香樟)为研究对象,分析了不同水分水平的枯落物可燃物燃烧产生的无机和有机气体污染物的化学组成和排放因子(EFs)。研究结果显示:1)随着可燃物含水率的增加,CO的排放因子增加,而CO2、NOx和SO2的排放则相反。针叶树种的可燃物比阔叶树种排放更多的气体污染物。2)总NMHC的排放随可燃物含水率的增加而显著增加。NMHC主要成分为烷烃类。随着含水率的增加,多支链烷烃和长链烷烃的含量增加,而烯烃和芳烃的含量降低。3)在进行林火扑救时,应注意由可燃物含水率变化导致的具有爆炸性有机污染物的排放,减少消防人员安全威胁。

可燃物水分含量对烷烃、烯烃和芳香烃化学成分的影响

论文封面(二)

林火释放的烟气颗粒物(PM2.5)不仅是雾霾天气形成的最主要因素,也容易通过呼吸被吸入肺部和器官,刺穿肺泡进入血液,危害人体健康。植物作为森林的主体,可以吸附大气中的污染性气体和微细颗粒物,是可持续的空气净化过滤器。研究植物叶片对林火颗粒物的吸附能力,可为估算森林生态系统对林火释放颗粒物的净排放提供基础数据,也可为揭示森林生态系统对林火污染物的净化机制提供理论基础。该研究通过模拟森林火灾烟雾环境,研究了杉木和木荷对森林火灾释放的烟雾颗粒的捕获和吸收能力及其与叶片形态特征和抗氧化酶活性的关系。研究结果表明:杉木、木荷对PM2.5的净化主要是靠叶片捕获,并且杉木叶片的捕获能力优于木荷,这与杉木叶片表面的粗糙度大于木荷有关。此外,适宜浓度烟雾处理对植物生理具有积极影响,并且杉木比木荷更适合用于净化森林火灾释放的颗粒物。

烟气影响下杉木、木荷叶片扫描电镜图

论文封面(三)

全球每年约有3.5Mha的森林和超过40%的草原受到野火的威胁,野火释放大量烟气对大气环境、生态系统功能和人类健康有显著影响。该研究以中国大陆区域主要乔木、灌木和草本为研究对象,利用自主设计生物质燃烧烟气分析系统,结合卫星遥感影像数据对中国大陆区域2001-2019年间野火排放污染物时空变化趋势进行分析,同时,研究结果表明,2001-2019年中国野火管理政策下CO2、CO、NOx、CxHy、PM2.5、TC、OC和EC的排放比自然野火发生状态下(不采取管控措施)平均减少80%以上,该结果表明中国当前的野火管理政策在有效降低污染物排放方面具有积极意义。

2014-2019年野火释放PM2.5与大气PM2.5的相关性

中国积极林火管控政策对野火排放量下降的贡献

近五年,郭福涛课题组在林火烟气污染物排放特性及生态效益领域持续攻关,取得了一系列创新性科研成果,连续获得3项国家自然科学基金资助,在《Atmospheric Environment》(2018,2019)、《Forest Ecology and Management》(2019)、《Environmental Pollution》(2020)、《Chemosphere》(2021)、《中国环境科学》(2019,2020)、《环境科学学报》(2020,2021)等国内外高水平学术期刊上发表了系列论文,在国内林火生态学领域获得了广泛认可。

该系列文章以乐鱼(中国)为第一完成单位,林学院郭福涛老师为论文通讯作者。

原文链接:

1、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231022002801

2、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722038694

3、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479722010726


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