曾建強(qiáng)等-AMT:設(shè)計(jì)并表征了一種測量植物排放BVOCs的半開放式動(dòng)態(tài)箱系統(tǒng)
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(duì)臭氧(O3)和二次有機(jī)氣溶膠(SOA)生成具有重要貢獻(xiàn),對(duì)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(dòng)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(duì)植物排放BVOCs的吸附損失、對(duì)植物正常生理狀態(tài)的干擾是該方法在測量時(shí)面臨的主要挑戰(zhàn),當(dāng)前還缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)箱性能的系統(tǒng)評(píng)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(jì)了一種用于測量植物排放BVOCs的半開放式動(dòng)態(tài)箱系統(tǒng)(圖1)。并利用在線和離線手段,實(shí)驗(yàn)室和外場觀測相結(jié)合,評(píng)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(shí)的傳遞效率,發(fā)現(xiàn)較高流速(較短滯留時(shí)間)不僅能縮短到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)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(shí)驗(yàn)表明,濕度對(duì)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(shí)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(shí)吸附損失和對(duì)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(huì)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(píng)估并校正其在動(dòng)態(tài)箱測量過程中的損失,是需要進(jìn)一步解決的問題。

圖1. 半開放式動(dòng)態(tài)箱的野外實(shí)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
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(xiàng)目、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、廣東省科技廳、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(tái)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.

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