陸地植物排放的生物源揮發(fā)性有機(jī)物（BVOCs）約占全球VOCs排放總量的90%，對臭氧（O3）和二次有機(jī)氣溶膠（SOA）生成具有重要貢獻(xiàn)，對區(qū)域BVOCs排放量的準(zhǔn)確估算有利于形成近地面O3污染控制的科學(xué)決策。然而，從全球到區(qū)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(guān)鍵因素影響之一。動態(tài)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(tài)的干擾是該方法在測量時面臨的主要挑戰(zhàn)，當(dāng)前還缺乏對動態(tài)箱性能的系統(tǒng)評估和表征。
為更準(zhǔn)確測定植物在正常生長條件下BVOCs排放因子，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王新明研究員和張艷利研究員課題組設(shè)計了一種用于測量植物排放BVOCs的半開放式動態(tài)箱系統(tǒng)（圖1）。并利用在線和離線手段，實驗室和外場觀測相結(jié)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(fā)現(xiàn)較高流速（較短滯留時間）不僅能縮短到達(dá)穩(wěn)態(tài)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(xiàn)不同特征；通過野外實測箱體內(nèi)-外環(huán)境因子的差異，發(fā)現(xiàn)高流速有利于減小箱體內(nèi)-外的溫、濕度差異（圖3）。該研究也表明，即使可以優(yōu)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(gòu)體眾多，如何評估并校正其在動態(tài)箱測量過程中的損失，是需要進(jìn)一步解決的問題。
本研究受到國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年基金、香港RGC項目、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項、廣東省科技廳、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項目的聯(lián)合資助。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Atmospheric Measurement Techniques。
論文所有實驗數(shù)據(jù)均是在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所公共技術(shù)服務(wù)中心有機(jī)地球化學(xué)分析平臺完成測試。
圖1. 半開放式動態(tài)箱的野外實物圖（a, b）和結(jié)構(gòu)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(nèi)-外溫、濕度差異
