亚热带森林植物挥发性有机物(BVOCs)排放通量与大气甲醛之间的关系

陆地植物是大气中挥发性有机物的主要来源,准确获得中国典型生态系统,特别是亚热带森林植物挥发性有机物的排放通量,对碳循环、空气质量、大气化学和光化学等方面的研究都是一项具有重要意义的工作。2013年5月—2016年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)和梯度技术在江西省亚热带人工林冠层上测量了植物挥发性有机物(BVOCs,包括异戊二烯和单萜烯)的排放通量,同步测量了气象参数、太阳辐射(总辐射、直接辐射、光合有效辐射PAR)等。基于冠层尺度BVOCs排放经验模式和测量数据,计算了2013年1月—2016年12月亚热带人工林BVOCs的排放通量。2013—2016年,通量塔100 km内异戊二烯的年排放量分别为1.2×10~5、2.4×10~5、2.1×10~5、1.6×10~5 kg,单萜烯的年排放量分别为2.1×10~5、2.1×10~5、1.9×10~5、2.0×10~5 kg。4年间,亚热带森林甲醛柱浓度表现出显著的季节变化,夏季高、冬季低,与BVOCs的排放特征基本一致。结合分析卫星测量的甲醛HCHO(molec·cm-2)柱浓度月平均数据,发现亚热带人工林BVOCs排放通量(mg·m~(-2)·h~(-1))与HCHO柱浓度(c_(HCHO))月均值之间存在良好的线性关系:异戊二烯排放通量F_1=1.29×10~(-16)c_(HCHO)-0.77、单萜烯排放通量F_2=1.02×10~(-16)c_(HCHO)-0.21、BVOCs排放通量F=2.31×10~(-16)c_(HCHO)-0.98。因此,基于卫星测量的HCHO数据,可以估算BVOCs排放通量,异戊二烯、单萜烯和BVOCs的计算偏差低于30%。该研究可为获取大范围BVOCs排放通量提供一种新方法,也为卫星数据的广泛应用提供了借鉴。