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乾旱不只影響水源 更改變空氣污染物排放量

2019/4/12 — 14:43

資料圖片,圖片來源:redcharlie , Unsplash

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2011-2015 年美國加州曾經歷嚴重乾旱,對河溪、森林與野生生物造成明顯影響。最新刊於 Environmental Science & Technology 的研究指,乾旱不只導致水源短缺,更可能影響空氣質素。

學界一直知道,植物可同時製造與淨化近地臭氧 (ground level ozone) 這種引致呼吸問題、破壞肺部的空氣污染物:大部份植物都可透過氣孔吸入臭氧,但亦有部份植物如橡樹會釋出揮發性有機物 (VOCs) 。當 VOCs 與大氣化合物產生反應,便會製造臭氧。

要知道乾旱如何影響這些反應相當困難。因為乾旱會令植物整體氣孔縮小避免水份流失,同時會減低吱收臭氧的能力;但乾旱亦會減少植物的 VOC 製造量。

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為了解兩者關係,維珍尼亞大學研究團隊以衛星數據與空氣監察站數據,分析長年受臭氧污染困擾的加州城市貝克斯菲爾德 (Bakersfield) 與佛雷斯諾 (Fresno) ,在當年長期乾旱下的空氣質素。

團隊發現,乾旱期間植物的確吸收較少臭氧,在最乾燥的數年更減少吸收達 15% 。然而在乾旱早期,橡樹等植物仍維持製造一種關鍵 VOC 異戊二烯 (Isoprene) ,以助抵禦熱力。研究又顯示,橡樹會以自身碳存來維持異戊二烯的生產量。有參與研究的維珍尼亞大學個體生態學家 Manuel Lerdau 形容情況如人類做運動時,消耗最近吸收的能量後,轉以燃燒脂肪一樣。

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經歷了連續 4 年乾旱後,這種天氣壓力終於造成減少了植物的 VOC 製造量。在 2013 年植物異戊二烯水平急劇下降,貝克斯菲爾德與佛雷斯諾的跌幅分別為 65% 與 54% 。在長年乾旱結束後,異戊二烯製造量也無立即反彈。

這看似是個好消息,可減低加州霧霾出現機會。不過,由於大氣化學成份複雜,乾旱實際上可能令空氣污染問題更為棘手。現時主要空氣污染管制措施均集中於控制來自汽車和工廠等來源的氮氧化物 (NOx) ,而氮氧化物會與 VOC 產生反應製造臭氧,當大氣 VOC 含量較高,控制氮氧化物有助阻止霧霾產生,但當 VOC 減少時,控制氮氧化物排放則對阻止霧霾形成無太大作用。

更重要是,現時美國各州也無措施可控制植物的 VOC 排放,令西岸容易出現乾旱州份難以達到聯邦潔淨空氣標準。研究將會有助當局在製作空氣污染模型時,將乾旱納入考慮因素中,有助制定更好的環保措施保障市民健康。

來源:
Science, Drought is not just about water. It affects air pollution, too, 11 April 2019

報告:
Demetillo, M.A.G., Anderson, J.F., Geddes, J.A. & et al. (2019). Observing Severe Drought Influences on Ozone Air Pollution in California. Environmental Science & Technology published 10 April 2019. DOI: 10.1021/acs.est.8b04852

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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