作为一位化学家，Allen Goldstein的职业是追踪那些由树木排出的难以捉摸的化合物。

 

站在美国内华达山脉中一座约20米高的塔式脚手架上，Goldstein正在查看一片黄松幼林的尖顶。地平面的空气温暖静止，充满了松树与杉树的芳香。但在森林上空，一阵从西而来的强风使塔台令人不安地摇来晃去。

 

Goldstein深深地吸了一口气，开始解释森林每天的化学振荡。日出之时，树木会开始排出复杂的挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOC），譬如松香萜烯；到午前时分，大约30公里以外的橡树林地给西风中增添了VOC异戊二烯；当空中的太阳升至顶点，来自加利福尼亚中央河谷的污染也上升到了群山之中。

 

Goldstein来自加利福尼亚大学伯克利分校，专门研究如何诠释森林的气味。他将自己的职业生涯建立在寻找和定性一些自然界中难以捉摸、通过空气传播的化学物质之上。在加利福尼亚布洛杰特森林研究站驻守的这10年，他和他的团队已经描述了十多种由植物释放的化合物。这些化合物以前从来没有任何人测量过，有一些甚至从来无人知晓它们存在于大气之中。

 

用灵敏的探测器测量在树丛顶端的空气成分，他发现森林在气溶胶化学和臭氧等污染过程中是决定性的一环。这一发现也许有助于填补大气科学中令人困惑的空白，譬如为什么产生于植物的VOC会影响空气质量以及它们是怎样影响气候的。

 

这个工作在树顶之上的化学家现在四十岁有余，拥有宽阔的肩膀、明快的微笑和谦逊的风范。他很受学生欢迎，很容易在谈论化学时变得活泼愉快。他在学校同事中也很受欢迎，这也许与他酿酒的业余爱好有关。

 

Goldstein 1996年从哈佛大学来到伯克利，在哈佛他开发了最早的可以全天持续追踪植物排出VOC设备之一。在伯克利测试设备后，发现仪器灵敏度足以捕捉早晨从附近咖啡馆融入空中的咖啡因和大麻的痕迹。

 

不过，他对追踪吸食大麻的年轻人毫无兴趣。他专注于森林排放出的各种VOC。据估计，地球上绝大多数（也许高达90%）的VOC排放都来自于植被，美国前总统罗纳德·里根曾经提起这个事实。他宣称，森林排放的污染物比汽车排放得更多。

 

当被问到这个问题时，Goldstein的脸色变得阴郁，一方面因为这个论断将自然排放和汽车排气相提并论，另一方面，也因为媒体总对这个问题喋喋不休。不过从某种角度上来说，引起了Goldstein最初的兴趣：人类污染和植物排放之间是什么关系。

 

Goldstein经常说，走入化学领域并非单纯为了科学，而是能为社会进步做点什么，曾经也将律师职业作为自己的梦想。他说：“我喜欢选择有趣而富有挑战性的科学问题，因为它们也关系到如何对待我们身边的世界。”

 

 

VOC涵盖了从排放的废气和溶液的恶臭到戈尔茨坦酿造的葡萄酒的酒香。有一些VOC的反应很活泼，只能在自然界中存在片刻，另外的则年复一年地四处飘浮。

 

在内华达山脉的试验研究点，VOC是解开臭氧谜题的钥匙。当臭氧污染从人数众多的区域向西扩向森林，这部分污染似乎消失了。多年以来，科学家们认为几乎所有消失的臭氧都通过树叶上被称作气孔的小孔进入了树木内部，而这个过程可能在气孔处造成破坏。但是Goldstein在上个世纪90年代后期提出自己的发现——森林在夏天最多只能吸收1/3消失的臭氧。

 

他发觉关键在于当气温上升时更多的臭氧消失了，这暗示着与VOC有关，因为更热的天气会导致植物释放出更多的VOC（也是为什么热天里森林的气味更刺鼻）。他发现有一些VOC会在数秒内产生反应，很快夺去臭氧中的氧原子。新产生的高氧分子变得更重更有黏性，形成的气溶胶可以成为覆盖整座森林的薄雾。

 

美国国家海洋与大气总局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）的大气化学家Joost de Gouw认为，Goldstein的工作将VOC和这些气溶胶联系起来是一个关键性的突破。“他是最早将VOC和有机气溶胶视为一个整体的人之一，从而发现有机气溶胶的来源比我们想象得更多”。

 

在每年人类和植物排放的13亿吨VOC中，保守估计只有1200万吨变成了气溶胶粒子。但Goldstein估计有1.5亿~2亿吨VOC没有转变为气溶胶。“这成为一个我们从未算清楚的化学难题。”

 

此外，这里面有许多化合物不容易被检测。爱草脑（甲基胡椒酚），一种发现于八角的类甘草芳烃，是半挥发性的化合物——在室内温度下它可能是气体，也可能是固体。这种不可预测性意味着Goldstein必须让仪器在任何一种情况下都能进行检测，它还极有可能在被测量之前先黏着在管道内部。当Goldstein和他的学生找到合适的检测方法后，他们发现爱草脑在黄松林的空气中很常见。

 

 

Goldstein开始从全球视角审视森林释放的气体的作用。大气建模研究人员认为，从全球尺度来看，植物产生的气溶胶对气候产生的影响是未知的。这些气溶胶也许存在制冷效果，但科学家们对它制冷的能力和未来可能发生的改变知之甚少。

 

很难说清在一给定区域内的气溶胶有多少来源于植物，而且估计值变化范围非常广。Goldstein和他的同事观察了在美国东南部炎热的夏天所释放出的气溶胶，发现人造气溶胶只是其中一部分，另外的一大部分很可能就来自植物，这如同在Blodgett森林中所观察到的一样。有研究者报告说，东南部的气溶胶阻挡了足够的阳光才使该区域得以冷却。

 

尽管他过去的工作都专注于Blodgett地区，但是Goldstein准备跟它说再见了。这个夏天他会在那儿组织最后一次野外活动，之后就收起他的塔台并关闭站点。当他第一次来到那里的时候，Goldstein还是一位年轻的教授。现在他已经是部门负责人，在这一领域内受人敬重。环视周围时常使用的仪器棚屋，他显得有些伤感。

 

“是时候离开了，我要从山间搬到谷地里去。” Goldstein说。这意味着他要从山里的新鲜空气中转移到美国空气质量最恶劣的一些地方去。Arvin是一座位于中央河谷的小镇，靠近Goldstein可能要设置塔台的地方，这里一年有1/5的时间臭氧含量超过了联邦臭氧标准。Goldstein准备观察中央河谷中的排放物，希望了解它们的来源以及如何使其减少。

 

他还打算调查植物排出VOC和农田氮污染之间的关系，这也许会让当地的农民不爽。在许多地区，植物排出的VOC与氮污染产生化学反应形成臭氧，Goldstein想知道在中央河谷有多少臭氧产生于这一地区种植的扁桃、开心果、橘子、柠檬和葡萄。

 

最后，这位热衷于“品尝”森林之味的科学家说，科学家所了解树木的化学和人类的化学这两者之间的故事，才刚刚开始。

 

 

Nature, 2009, 459:498-499

 

（来源：《科学新闻》 2009年第11期)