树木年轮中的氮稳定同位素（δ15N）、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）及其硝基衍生物（NPAHs）作为城市地区空气污染重建的可靠工具：一项关于空气中一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、PM10、PM2.5和二氧化硫（SO2）浓度的研究

《Environmental Pollution》：Nitrogen stable isotope (δ15N), PCBs, PAHs and their nitro derivates (NPAHs) in tree rings as a reliable tool for air pollution reconstruction in urban areas: A study of CO, NO 2, PM 10, PM 2.5, and SO 2 concentrations in the air

多环芳烃、多氯联苯及硝基多环芳烃在污染区与清洁区伦敦 plane 树年轮中的积累差异及氮稳定同位素分析，表明城市污染物可通过年轮有机污染物及δ1?N指标重建，PM10、NO2、SO2与年轮的相关性（Adj. R2=0.35-0.8）验证了此方法的有效性。

　　

S. Kosti? | M. Kebert | S. Orlovi? | T. Levani?

气候与环境科学实验室，LSCE-IPSL（CEA-CNRS-UVSQ），法国吉夫-叙尔-伊韦特，91190

摘要

本研究比较了伦敦梧桐（Platanus × acerifolia (Aiton) Willd.）在城市受污染街道和未受污染公园中的年轮年代学数据，分析了16种多环芳烃（PAHs）、10种多氯联苯（PCBs）和6种硝基（-NO₂）PAH衍生物（NPAHs）的积累情况，以及氮稳定同位素比值（δ¹⁵N）。通过复杂广义加性混合模型（GAMM），追踪了1950年至2021年的年度污染物积累情况，这些污染物包括二氧化氮（NO₂）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO₂）、PM_2.5和PM₁₀。结果表明，树木年轮中积累了所有35种目标污染物，而受污染地区的树木年轮中污染物含量是未受污染地区的2到3倍。δ¹⁵N数据也显示，受污染地区的树木积累了更多的重氮稳定同位素。公园中的树木径向生长量更大，但其年轮变化与空气污染物及有机污染物和δ¹⁵N的变化无关。GAMM分析显示，只有PM₁₀与树木年轮有弱相关性（Adj. R²<0.35），而NO₂和SO₂与树木年轮的相关性最好（Adj. R²=0.4-0.8）。总之，本研究表明可以通过树木年轮中积累的有机污染物重建空气污染情况，而δ¹⁵N可作为利用复杂环境模型重建空气污染的关键指标。

章节摘录

引言

树木是宝贵的“数据记录器”，也是地球上寿命最长的生物之一（Piovesan和Biondi, 2021）。在其数百甚至数千年的生命周期中，树木会不断在其茎干的径向生长（即年轮）中记录每年的“时间信息”。根据现有证据，这种生物转化的效果取决于植物遗传特性、污染物的化学性质以及周围环境因素。

研究区域和林分描述

本研究选择了位于塞尔维亚北部（东南欧）的诺维萨德市两个地点（见图1）。诺维萨德位于潘诺尼亚平原，毗邻多瑙河，海拔76–82米。该市周围主要是农业用地，自然区域和森林占比不到10%。诺维萨德有30万居民，以及一些大型工业综合体。由于高度工业化，近年来空气污染严重。

空气质量

空气质量数据来自诺维萨德的官方监测站点，时间跨度为2010年至2021年。所有参数（臭氧除外）在两个站点均进行了测量，而臭氧仅在靠近对照站点的一个监测点进行监测。数据集涵盖了从前一年10月到次年9月底的年度数据。

城市环境中的树木径向生长限制

城市环境与自然环境存在显著差异（Pickett等, 2011）。因此，树木的径向生长不仅受遗传和气候（即树木特性）的影响，还受建筑环境中的特定因素影响（Wilde等, 2018）。建筑密度、路面类型、微气候变化以及热岛效应、干旱和多种污染物等因素都会影响树木的生长状况（Putalová等, 2019; Sitko等, 2021）。

结论

伦敦梧桐年轮中的有机污染物和氮稳定同位素特征与空气污染记录相吻合。研究发现，PAHs和PCBs在整个年轮序列中均有检出，而δ¹⁵N显示出明显的层次结构。由于两个地点的气候条件和土壤相同，这种差异可归因于人为因素；污染水平与人类活动直接相关。

作者贡献声明

Marko Kebert：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、方法论制定、数据分析。Sa?a Kosti?：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、可视化处理、方法论制定、资金申请、数据分析、概念构建。Tom Levani?：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、指导工作、方法论制定、数据分析、概念构建。Sa?a Orlovi?：撰写、审稿与编辑、原始草稿撰写、指导工作。

未引用参考文献

Bachar等，2020；Barichivich等，2021；Brunekreef和Holgate，2002；Fritts，2012；Lehmann等，2024；Locosselli和Buckeridge，2017；Macek等，2000；Malhi等，2021；McKone和Maddalena，2007；Mirzakhani等，2024；Molina和Segura，2021；Monroe等，2019；Mu?oz等，2019；Rauert和Harner，2016；?krbi?等，2017；Symonds和Moussalli，2011；Wilde和Maxwell，2018；Wood和Wood，2015。

参与同意书

不适用。

出版同意书

不适用。

伦理审批

不适用。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

数据可用性

数据可应要求提供。

资金支持

本研究由省级高等教育与科学研究秘书处通过项目“城市环境中特定因素对街道树木活力的影响”（合同编号003085367 2024 09418 003 000 000 001/2）以及STSM通过CleanForest COST行动（CA21138）资助。

利益冲突声明

? 作者声明以下财务利益或个人关系可能被视为潜在的利益冲突：Sasa Kostic表示获得了省级高等教育与科学研究秘书处的财务支持；Sasa Kostic表示获得了欧洲科技合作的旅行资助。如果还有其他作者，他们也声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响研究结果。