植樹被忽略的應有考量│吳文希、黃大洲

植樹被忽略的應有考量│吳文希、黃大洲

樹木可豐富環境中的生物多樣性、調節環境中的溫度、降低空氣中的污染物質及塵埃、優美化環境、降低温室氣体的濃度、生產人獸的糧食及人類所需的生活材料,優點多多。但最近一期的國際期刋《科學進展》(Science Advances),有一篇由中國大陸23位學者發表的文章,提醒世人應重視樹木會產生「揮發性的有機物質」(VOCs)。

生物源BVOCs的種類

(1)異戊二烯(isoprene)是植物釋放最多的化合物,落葉性樹種如橡樹、楊樹及楓香樹均會大量的產生;它是一種無色易燃且容易揮發的五碳不飽和烴,主要由陸地植物(如橡樹、柳樹等闊葉樹)在陽光照射與高溫下釋放,能幫助植物抵抗熱損傷;它也是天然橡膠及多種生物分子的基本結構單元,其衍生物包含維生素A及K和萜類化合物等。

(2)單萜(monoterpenes):廣泛存在於植物的精油及樹脂中,五碳基結構單元衍生物,多為具揮發性的精油成分,可以水蒸氣蒸餾法從植物中萃取而得,如樹脂中的α蒎烯、β-蒎烯和柑橘類中的檸檬烯;通常係自針葉樹和松樹釋放;可應用於製藥工業(抗發炎或抗菌製劑)及化學工業中的樹脂原料。

(3)倍半萜(sesquiterpenes):含15個碳原子,不易氧化,性質較為穩定、揮發性較慢,在芳香療法與香水調香中常作為定香劑或中底調基底,具抗發炎、抗過敏、抗菌與防腐、舒緩神經等功效,例如石竹烯、廣藿香、檀香、洋甘菊等所散發的香味,也形成複雜的林地香氣。

(4)其他含氧化合物:少量綠葉揮發物、醇類、羰基化合物和少量酯類。

生物源BVOCs的重要性

這些BVOCs與羥基(hydroxyls)反應會生成過氧自由基,過氧自由基又會與在空氣中的氮氧化含物反應生成另一種化合物,這些化合物在陽光照射下便會轉化成臭氧;城市地區種植的許多樹木,通常都是生長迅速和氣候適應性強的樹種,成為加劇臭氧排放的肇因。研究發現BVOCs占臭氧形成總量的52%,其中「異戊二烯」(isoprene)是主要成分,它是一種光合作用的副產物。

調查發現,北京大約有35%的樹木會釋放異戊二烯,而澳洲雪梨則約有65%的樹木會排放異戊二烯。BVOCs被認為是城市臭氧形成的關鍵前驅物;依據北京通量資料和模型分析發現,城市中的植被具備生成臭氧所需一半以上的條件,尤其高溫是臭氧濃度超標的主要原因,因此暖化導致的氣溫上升可能會使臭氧濃度劇烈上升。

植物釋放BVOCs的原因來自:(1)自身防禦:保護葉片免受高溫壓力及氧化傷害;(2)害蟲防治:驅趕植物害蟲或吸引有益之捕食性昆蟲;(3)訊號傳遞:向鄰近的植物發出警告訊息。

影響BVOCs的生成因子

台大森林及資源學研究所以孟宗竹為對象的研究分析如下:(1)光梯度:直接可接受光照的頂端葉片比下位者釋放較高量的異戊二烯。(2)葉片組織:頂端葉片通常含有較高的「異戊二烯合成酵素」能力,以應對高溫及光線的衝擊。(3)生長時期:夏天長成的葉片比春天萌發的幼葉釋放出更大量的異戊二烯。(4)酵素活性:隨季節的變化而起伏,即自春天開始逐漸上昇,至秋天葉片老化時而下降。(5)葉溫效應:異戊二烯的釋放隨溫度上升呈指數成長,直升至最適的攝氏35-40 度,然後酵素變成不活化,停止釋放。(6)光強度:異戊二烯一旦合成後便立即釋放,不會存留在植物體中;由於合成是依賴光合作用,因此排放量隨著光照強度的增加而增加,直到光合作用機制達到飽和。

高、低量異戊二烯釋放植物

(1)高量釋放的植物:台大植物病理學研究所的一份論文報導,經檢測41種植物後,發現桑科的垂榕、印度橡膠樹及麵包樹;荳科的水黃皮及印度黃檀;桃金孃科的白千層、蓮霧;金縷梅科的楓香;以漆樹科的芒果等9種植物,會排放相對較高量的異戊二烯。大陸地區高釋放BVOCs的植物有柳樹中的垂柳和松柳、楊樹中的白楊和西洋楊、橡樹/櫟樹,以及針葉樹的油松和雪松等。

(2)低量釋放的植物:白樺是BVOC排放量極低的植物;銀杏是種對臭氧耐受性強、極高效可清除臭氧、二氧化碳和顆粒物及保持極低BVOC排放的植物;杜仲是一種BVOC排放率及臭氧生成潛勢極低的藥用植物;紫荊是觀賞植物且可降低生成臭氧的氣體;梧桐可有效攔截懸浮微粒,且不會釋放大量活性碳氫化合物;落葉松是低BVOV釋放植物;白榆是具有能最大化空氣淨化指標的植物;椴樹適合作為行道樹;槭樹中的青楓(台灣青楓)及台灣紅榨槭排放量低於橡樹;紅豆杉的排放量也很低。

都市植栽應有規劃考量

都市綠化策略應兼顧都市降溫與空氣品質。現代都市規劃至少應有以下考量。(1)適地適樹(植物選擇):在交通流量大、NOx濃度高的敏感區,如主要幹道兩側、工業區周邊,嚴禁大面積種植高排放樹種,改以低排放樹種,如樺樹、槭樹為主。(2)增加樹種多樣性:避免栽植單一樹種,採取混合種植高、中、低排放的樹種,如此可以稀釋單一高排放樹種在特定季節的高濃度排放。(3)利用樹木的「空氣過濾」功能:優先選擇葉片表面粗糙、有絨毛或能分泌黏液的樹種。這類樹種可能排放微量BVOCs,但它們捕捉都市PM2.5和二氧化氮的能力極強。(4)微氣候與通風設計:行道樹的排列不能過於密集,因過密的樹冠會阻擋空氣流通,導致都市街道峽谷內的廢氣無法擴散,反而加劇NOx與BVOCs的混合反應。

隨著全球暖化,城市植被所釋出的BVOCs可能會更加突出。為避免全球氣溫逐年暖化,推展城市綠美化時務必考量所應栽植的樹種,以臻減緩城市增溫的效益。

(前者是台大農學院前院長、後者係台北市前市長)

附加資訊

  • 作者: 吳文希、黃大洲
  • pages: 72
  • 標題: 植樹被忽略的應有考量