植物排放与吸收羰基化合物及其与大气的交换

Carbonyl compounds play an important role in the atmospheric chemistry.In the remote and forest areas, there are huge amount of carbonyl compounds emitted and uptook by plants which play the important role the secondary organic aerosol(SOA) and global areosol change. In this study, dynamic enclosure system and annular denuder sampling system (ADSS) will be employed and the test plant branch or the whole plant would be enclosured by Teflon bag which filled with standard gas in different concentrations. Carbonyls in the gas-phase, particle-phase and the plant leaves are collected simultaneously after each experiment. 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) characteristics of carbonyl compounds emitted and uptook by plants and their relationship with temperature，humidity，environment VOCs, illumination intensity, seasonal variation and growth periodicity; (2) distribution and transformation of carbonyl compounds between the air and plant leaves;(3)the mechanism of the mutual transformation between carbonyl emissions.It is significant for researcher to understand the forest atmospheric chemistry, the mechanism of forest SOA and the formation of gray haze weather of adjacent cities.

羰基化合物在大气光化学反应中扮演着重要的角色。在边远及森林地区，植物排放或吸收羰基化合物总量巨大，对二次有机气溶胶（SOA）的形成以及全球有机气溶胶变化都有重要影响。本研究拟采用动态圈闭技术以及环形扩散采样法，用Teflon采样袋把植物枝条或整棵植物圈闭起来后向袋中加入不同浓度的标准气体，采集Teflon袋中气相、颗粒相以及植物叶片中的羰基化合物，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）植物排放或吸收羰基化合物特征与温度、湿度、环境VOCs、光照、季节变化及植物生长周期等因素的关系；（2）羰基化合物在大气和植物叶片中分布及其迁移转化；（3）植物排放与吸收羰基化合物之间相互转化机理。该项目对森林地区大气化学、SOA形成机理及相邻城市灰霾的研究具有重要意义。

羰基化合物在室内外大气光化学反应既是反应物又是产物，对二次有机气溶胶的形成有着重要作用。本项目建立了大气羰基化合物气相/颗粒相的分析方法，对植物排放和吸收羰基化合物变化特征进行了研究，而实验结果发现植物在排放及吸收羰基化合物时除了排放或吸收速率会发生变化外，并没有发生转换。在森林大气颗粒相样品中，共检测出单羰基化合物9种。其季节变化趋势与气相中的季节变化趋势大致相同。冬季浓度最高（平均总羰基化合物浓度为5.87 ug/m3），夏季浓度为5.21 ug/m3，秋季浓度次之为4.09 ug/m3，春季最低，仅为2.89 ug/m3。相关性分析表明，绝大多数检测出的颗粒相中羰基化合物浓度与气相中羰基化合物浓度之间存在较高的正相关（>0.6，其中甲醛相关性最高达到0.89，壬醛最低0.62）。这也可以初步推断出，森林大气气相中羰基化合物含量影响着颗粒相中的羰基化合物含量，从而影响了SOA的形成。采用在线监测动态熏蒸系统对吊兰进行了长达7d的熏蒸处理。实验结果表明，除了叶绿素含量和CAT活性分别下降了22.16%和18.9%外，其余生理指标均有所上升，其中相对电导率和H2O2的变化最大，分别提高了165.76%和522.15%。另一方面甲醛的熏蒸对全绿吊兰外观没有明显影响，但是通过SEM电镜对经过8ppm甲醛熏蒸后的叶片表面气孔进行观察发现，气孔形状变得细小狭长，气孔开度变小。而对熏蒸后植物的修复情况跟踪研究发现，叶片中MDA与T-AOC两项生理指标经过15 d基本能恢复至正常水平。此外，研究发现植物在夜间吸收甲醛的能力有明显降低，为此，本研究还筛选出了3株甲醛高效降解菌，为进一步利用微生物提升植物夜间净化室内空气污染能力研究打下基础。