森林大气羰基化合物在气相及颗粒相中的分布特征研究

A large amount of carbonyl compounds can be found both in gas- and particle- phase in the forest air. The distribution and partition of carbonyls in the gas- and particle-phase may also directly or indirectly affect the formation of secondary organic aerosol(SOA). The formation and migration of forest SOA played the important role to the formation of gray haze weather of adjacent cities. In this study, carbonyls both in the gas- and particle-phase are collected by dynamic enclosure system and annular denuder sampling system(ADSS) in Jiangxi forest area. Carbonyl emissions from plants and other VOCs, such as isoprene and monoterpene are also collected at the same time. The purposes of this study are: (1) species and distribution of carbonyls from plant emissions and photoxidtion products of VOCs in the forest air; (2) the distribution and partition of carbonyls in the gas- and particle-phase in the forest air;(3) the partition ratio of carbonyls in the gas- and particle phase and their relationship with temperature and humidity, and the role in the growth and formation of SOA.This project is significant for researcher to understand the mechanism of forest SOA.

森林大气无论是在气相还是在颗粒相中都存在大量的羰基化合物。而这些羰基化合物在气相和颗粒相中的分布、变化可以间接或直接影响着森林二次有机气溶胶（SOA）的形成。森林SOA的形成及迁移对相邻城市灰霾天气的形成起着重要的作用。本研究拟选择在江西森林地区采用动态圈闭技术和环形扩散采样法采集气相、颗粒相中的羰基化合物，同时测定植物排放的羰基化合物和部分VOCs如异戊二烯和单萜烯等，分析探讨（1）森林大气中植物直接排放和VOCs通过光氧化产生的羰基化合物的种类和分布；（2）羰基化合物在气相、颗粒相的分布和变化；（3）森林大气羰基化合物气相、颗粒相的分配比与温度、湿度的关系及对SOA形成和生长贡献。该项目对森林SOA形成机理的研究具有重要意义。

羰基化合物特别是高分子量羰基化合物大量存在于森林大气颗粒项中，而这些颗粒相可以直接或间接影响形成森林二次有机气溶胶。为了更好的研究森林大气羰基化合物特征，特别是在气相和颗粒相中的分配特征，本研究建立了采集和分析大气气相及颗粒项中羰基化合物的分析方法-PFPH/GC/MS。该方法能同时分析大气气相及颗粒项中包括乙二醛和甲基乙二醛在内的24种羰基化合物。在对森林大气野外采样分析表明，冬季的比值较低，夏季最高，这说明，在夏季，低分子量羰基化合物主要以气态形式存在，而在颗粒项中存在不多。而在冬季，高分子量羰基化合物在颗粒项中存在较多，对气溶胶的贡献较大。日变化趋势中可以看出一个共同趋势，即一天中傍晚及夜间的气/粒系数最低，而白天较高，这也说明，在夜间，羰基化合物特别是高分子量羰基化合物主要以颗粒相形式存在。此外，为了深入研究森林植物排放羰基化合物特性，以PFPH/GC/MS分析方法为基础，建立了一整套植物排放及吸收羰基化合物实验装置。但本装置接头多，导管口径小，而且只能以室内盆栽为研究对象，有一定的局限性，若应用在森林植物中，还需进一步改进采样系统，为后续研究做准备。