陸地植物排放的生物源揮發性有機物（BVOCs）約占全球VOCs排放總量的90%，對臭氧（O3）和二次有機氣溶膠（SOA）生成具有重要貢獻，對區域BVOCs排放量的準確估算有利于形成近地面O3污染控制的科學決策。然而，從全球到區域尺度，BVOCs排放量的估算仍存在較大的不確定性，而BVOCs排放因子是其關鍵因素影響之一。動態箱是常用于測量BVOCs排放速率的手段，測量過程中箱體對植物排放BVOCs的吸附損失、對植物正常生理狀態的干擾是該方法在測量時面臨的主要挑戰，當前還缺乏對動態箱性能的系統評估和表征。
為更準確測定植物在正常生長條件下BVOCs排放因子，中國科學院廣州地球化學研究所王新明研究員和張艷利研究員課題組設計了一種用于測量植物排放BVOCs的半開放式動態箱系統（圖1）。并利用在線和離線手段，實驗室和外場觀測相結合，評估了主要的BVOCs化合物，比如：異戊二烯、單萜烯和倍半萜烯等通過箱體時的傳遞效率，發現較高流速（較短滯留時間）不僅能縮短到達穩態的時間，也能減小BVOCs的吸附損失，但分子量較大的化合物即使在高流速條件下的損失也超過30 %；從0-100%濕度下的模擬實驗表明，濕度對BVOCs的吸附損失影響不顯著（圖2），但不同化合物呈現不同特征；通過野外實測箱體內-外環境因子的差異，發現高流速有利于減小箱體內-外的溫、濕度差異（圖3）。該研究也表明，即使可以優化條件盡量減少測量時吸附損失和對植物枝葉正常生理的干擾，分子量較大的單萜烯和倍半萜烯的吸附損失依然不可忽視，可能會造成其排放因子的顯著低估，由于單萜烯和倍半萜烯同分異構體眾多，如何評估并校正其在動態箱測量過程中的損失，是需要進一步解決的問題。
圖1. 半開放式動態箱的野外實物圖（a, b）和結構示意圖（c）
圖2 不同濕度、不同流速下BVOCs在箱體中的傳遞效率
圖3 不同流速條件下箱體內-外溫、濕度差異
本研究受到國家自然科學基金委優秀青年基金、香港RGC項目、中國科學院先導專項、廣東省科技廳、中國科學院青年創新促進會等項目的聯合資助。相關研究成果近期發表在Atmospheric Measurement Techniques。
論文所有實驗數據均是在中國科學院廣州地球化學研究所公共技術服務中心有機地球化學分析平臺完成測試。
論文信息：Zeng, J., Zhang, Y.*, Zhang, H., Song, W., Wu, Z., and Wang, X.*: Design and characterization of a semi-open dynamic chamber for measuring biogenic volatile organic compound (BVOC) emissions from plants, Atmos. Meas. Tech., 15, 79-93, https://doi.org/10.5194/amt-15-79-2022, 2022.
