林业科学

作者：李笑笑,赵凤君*,舒立福,王明玉,司莉青,李伟克,周暖阳,李威,闫凯达

单位：中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所　国家林业草原火灾监测预警与防控工程技术研究中心　北京 100091

关键词：云南松,挥发油,挥发性有机化合物,水蒸气蒸馏法,模拟预热,顶空进样,气相色谱-质谱联用

基金：“十四五”国家重点研发计划项目（2022YFC3003003）；国家自然科学基金项目（32071778，32271895）。

目的: 研究云南松鲜针叶中的挥发油在模拟林火预热条件下的溢出特点，并探索挥发油影响林火行为的机理。方法: 采用水蒸气蒸馏法（SD）提取云南松针叶中的挥发油，测定其体积和质量，得到挥发油含量。使用自动顶空进样器模拟火场预热条件，与气相色谱?质谱（GC-MS）分析联用得到不同预热条件下挥发性油质气体的组分构成，通过比较不同预热条件下气体组分和含量的异同，研究挥发油溢出特点。结果: 1）云南松鲜针叶中挥发油的体积含量在10.61~15.43 mL?kg?1，均值为13.13 mL?kg?1，标准差为2.42 mL?kg?1；质量含量在7.86~9.74 g?kg?1，均值为8.52 g?kg?1，标准差为1.05 g?kg?1。2）在不同温度和时间的预热条件下共分离鉴定出48种挥发油组分，其中绝大多数属于萜类化合物，包括单萜烯、倍半萜烯和其他萜类含氧衍生物，还有微量的酸、醇和酯类化合物。在预热150 ℃、15 min条件下确认了27种萜类化合物，相对含量占比为89.16%，包括8种单萜烯占比54.70%，14种倍半萜烯占比31.86%，5种其他萜类含氧衍生物占比2.60%。3）随预热温度升高和预热时间延长，云南松针叶溢出的挥发性油质气体越来越多。50 ℃和75 ℃温度下挥发油溢出缓慢，溢出气体的量很少；100 ℃温度下挥发油的溢出量较50 ℃和75 ℃明显增加，挥发性油质气体持续溢出，且一直未达到平衡状态；125 ℃温度下挥发油的溢出量较前3个温度条件呈现跳跃式增加，预热30 min后达到顶空平衡的状态，挥发性油质气体的量不再增加；150 ℃温度下在预热15 min后，挥发油溢出变缓，逐渐达到平衡状态；175 ℃温度下挥发油溢出量最多，预热15 min尚未达到平衡状态。4）α-蒎烯是云南松针叶受热溢出的挥发油组分中含量最多的化合物，模拟预热条件下得到其相对含量在23.45%~79.66%，预热50 ℃温度下α-蒎烯的相对含量最高。5）以175 ℃、预热15 min条件下的α-蒎烯溢出量为100%，相对而言，50 ℃和75 ℃温度下预热60 min的α-蒎烯的相对溢出量仅为14.2%和25.1%；100 ℃温度下预热60 min的α-蒎烯的相对溢出量可达63.6%；125 ℃温度下预热30 min的α-蒎烯的相对溢出量达到90%；150 ℃预热温度下的α-蒎烯的相对溢出量达到90%只需要15 min。结论: 温度越高，云南松针叶中的挥发油越容易快速溢出；云南松针叶中的挥发油组分只有在预热温度达到一定条件后才会溢出，特别是倍半萜烯，但溢出温度远低于该组分的沸点；云南松针叶中的α-蒎烯在很低的预热温度下（50 ℃）就能溢出，是火场中参与燃烧的主要挥发性油质气体组分，火场温度升高和预热时间延长都会使α-蒎烯溢出量明显增加，其在真实火场大环境中的溢出量和累积规律应做为今后高强度极端火行为研究的重要内容。

来源：2024年第12期

《林业科学》期刊编辑部

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