植物在夜间及特定环境下排放羰基化合物特征研究

植物排放是大气羰基化合物的主要来源之一。在边远及森林地区，羰基化合物对气溶胶的形成和发展以及全球有机气溶胶的预算方面起着重要作用。夜间是植物代谢和生长的重要时段。采用五氟苯肼(PFPH)/气相色谱（GC）/质谱联用(MS)分析方法以及动态圈闭技术选择夜间时段，把单个植物的部分枝叶圈闭起来，探讨植物在夜间排放羰基化合物的种类、速率、变化规律及其与Teflon袋子内温湿度情况、白天的排放情况、周围大气挥发性有机物（异戊烯、单萜烯等）浓度的相互关系；同时，在Teflon袋中加入不同浓度二氧化碳和甲烷，研究植物在温室气体受迫的特定环境下羰基化合物的排放特征。本项目的研究不仅有助于更加深入、全面地揭示植物排放羰基化合物的特征和机理、森林夜间VOC变化规律以及森林二次气溶胶的形成过程，并且对于研究全球变暖对植物排放羰基化合物以及对森林地区大气化学的影响都有着重要意义。

建立了五氟苯肼/气相色谱/质谱联用的大气中24种羰基化合物的分析方法并成功应用到南昌室内外大气中的采用分析。结合该方法，自制了一整套室内植物排放羰基化合物实验装置。选取橡皮树、铁线蕨、滴水观音、桂花为研究对象，研究其在特定环境下排放特征。对于甲醛，四种植物的排放特征相似，当光照强度为40μmol m-2s-1时排放最大，最高达到1.89 nmol m-2 s-1（橡皮树）。在夜间（光照为0）以及光照100μmol m-2s-1植物排放羰基化合物种类和量最少，仅仅在桂花中检测出少量的乙醛（0.39 nmol m-2 s-1）和丁醛（0.28 nmol m-2 s-1）。CO2含量对桂花排放影响最大。总体来说， CO2浓度增大，羰基化合物排放总量降低，当CO2为1200ppm时，桂花排放羰基化合物总量最低（0.55 nmol m-2 s-1），当CO2含量为300ppm时最高（2.35 nmol m-2 s-1）。羰基化合物排放速率与CH4浓度关系密切，总体成反比趋势。当CH4浓度由1.6ppm增大到4.0ppm时，植物排放羰基化合总量逐渐降低。在白天采样的基础上，选取樟树和桂花采用动态圈闭技术对其进行连续2天以夜间为主的采样分析。两种植物在夜间样品中共检出6种羰基化合物。与白天样品相比，樟树和桂花的羰基化合物排放总量明显减少，减少量分别为87%和67%。这可能由于植物在夜间，受温度降低以及呼吸作用的影响，其排放羰基化合物能力降低。.采用自制实验装置对四种常见室内植物植物（豆瓣绿、鹅掌柴、富贵竹、袖珍椰子）吸收低分子量羰基化合物进行研究。结果表明，在有光照下，四种植物对污染物的去除速率（μmol m-2 h-1）范围分别为：0.24 (丁醛)~1.36 (丙酮)、0.25(丁醛)~0.69(乙醛)、0.07(丁醛)~0.30(乙醛)、0.57(丙醛)~0.75(乙醛)，而在无光照下，相应的植物去除速率（μmol m-2 h-1）分别为：0.07(丁醛)~0.27(丙酮)、0.09(丁醛)~0.29(乙醛)、 0.02(丁醛) ~0.22(乙醛)、0.13(乙醛)~0.45(丙酮)。在光照下，四种植物对羰基化合物的去除效果明显优于无光情况。该成果对进一步研究羰基化合物植物与大气之间的交换以及评价植物排放的羰基化合物对大气污染和大气光化学反应的贡献方面具有重要的意义。