一项发表于《科学进展》并由《自然》在8月20日报道的新研究显示，大量释放异戊二烯的城市树木，在炎热天气里可能对形成臭氧的化学过程产生远高于其排放量占比的影响。研究人员分析北京的实地观测后发现，在2021年5月至7月这一研究期间，植被只占全市挥发性有机化合物排放总量的大约10%，却贡献了通向臭氧生成的实测化学反应活性的52%。这一差异说明，判断一种排放源对臭氧的作用，不能只比较它释放物质的总重量，还必须考察这些物质进入空气后参与反应的速度和能力。研究把重点放在城市树种组成与高温之间的联系，为正在同时应对热浪和空气污染的大城市提出了新的科学问题。
近地面臭氧由阳光驱动的一连串反应产生，参与物质包括来自植物、车辆和工业化学品的挥发性有机化合物，以及主要由交通和工业活动排放的氮氧化物。它不同于高层大气中能够阻挡有害紫外线的保护性臭氧；人们吸入近地面臭氧后，呼吸道可能发炎或受损，哮喘和肺部疾病患者尤其容易出现呼吸困难。研究人员同时强调，城市树木能够遮阴降温、吸收和储存碳、改善生物多样性，并通过多种过程清除部分污染物。因而这项发现并不意味着树木本身有害，也不是反对扩大城市绿地，而是提示规划者在追求树冠覆盖率的同时，还要考虑不同树种释放化合物的差别，并继续控制交通和工业污染。
研究团队在北京多个地点采集空气样本，把化学测量结果与全市臭氧监测站的数据结合，并估算各种挥发性化合物与大气中羟基自由基发生反应的速度。羟基自由基与这些化合物反应后会产生过氧自由基，过氧自由基再与氮氧化物相互作用，最终在阳光照射下推动臭氧形成。异戊二烯是一种反应性很强的挥发性有机化合物，也是某些树种进行光合作用时释放的副产物。柳树和杨树等在不少城市广泛种植的树种会排放较多异戊二烯。测量显示，虽然车辆、溶剂、工业化学品等人类来源排放的挥发性化合物总量更大，但异戊二烯仍然主导了植物对臭氧前体化学反应活性的贡献，这正是排放占比与反应贡献相差悬殊的原因。
研究把北京大约35%的树木归为能够排放异戊二烯的树种。为了判断这一现象是否只限于中国首都，研究人员随后调查了24座特大城市常见的种植树种，并估算它们潜在的异戊二烯排放。结果显示，包括澳大利亚悉尼和墨尔本在内的多个城市，其潜在排放水平可能高于北京；《自然》报道，悉尼大约65%的树木会释放这种化合物。这项跨城市比较表明，地方政府多年前或目前作出的树种选择，能够长期影响一座城市的空气化学。不过研究也没有把树木排放等同于必然出现同等程度的臭氧污染，因为实际结果还取决于氮氧化物浓度、日照强度、温度和其他天气条件。不同城市必须结合本地监测，而不能简单照搬北京的数值。
高温明显放大了植物排放带来的化学效应。研究发现，当温度从20摄氏度升至35摄氏度时，与植物挥发性化合物有关的羟基反应活性增加到原来的七倍，植被在全部测得反应活性中的比例也从21%上升到74%。树木在更热条件下会释放更多相关化合物，而强烈阳光也有利于臭氧生成，因此热浪可能让这些过程同时增强。这意味着全球变暖和更频繁的极端高温，可能放大城市空气质量管理中的一项权衡：城市需要更多树冠来缓解危险热量，但如果新增或更新的树木主要属于高异戊二烯排放种类，它们在氮氧化物仍然充足的环境中又可能增强臭氧形成。研究因此支持把降温效益、物种适应性和空气化学放在同一套绿化规划中评估。
因斯布鲁克大学介绍，根据研究团队的估算，如果北京在树木老化后的日常更新过程中，把高排放树木总量的十分之一替换为低排放树种，全市异戊二烯排放至少可以减少29%。研究人员没有建议大规模砍伐现有树木，因为那样会立即损失遮阴、降温、储碳和其他生态服务。更平衡的做法包括逐步替换、提高树种多样性、优先选择适合当地气候且排放较低的品种，同时继续削减车辆和工业产生的氮氧化物及人为挥发性有机化合物。研究结果目前以北京的密集观测和24座城市的树种比较为基础，未来仍需在不同气候、污染结构和绿化条件下进行更多实测，才能把这一发现转化为适合每座城市的种植清单、热浪应对方案和臭氧治理政策。
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