科學家提出代表性生物源揮發性有機物排放因子新方法

近日，中國科學院廣州地球化學研究所博士生曾建強在研究員王新明和張艷利的指導下，提出的考慮種內變異優化代表性生物源揮發性有機物排放因子的原位測量方法。相關成果發表于《地球物理研究通訊》。

陸地植物排放的生物源揮發性有機物約占全球揮發性有機物排放總量的90%，對高反應活性生物源揮發性有機物排放量的準確估算對探討生物圈-大氣圈相互作用及其空氣質量與氣候效應至關重要。然而，從全球到區域尺度，生物源揮發性有機物排放量的估算仍存在較大的不確定性，生物源揮發性有機物排放因子是造成其不確定性的重要因素。生物源揮發性有機物排放因子的準確測量受到諸多因素影響，種內變異性是一個重要因素。

同一種植物不同個體的排放因子可能有數量級差異，絕大多數野外觀測對同一樹種測量個體樣本數不超過5個，因而難以獲得統計意義上具有代表性的排放因子，也導致不同研究報道的同一種植物生物源揮發性有機物排放因子差異懸殊。因此，進行野外排放因子實測時，如何能解決種內差異性而使測量結果具有代表性，同時又不會給野外測量帶來巨大的額外負擔，是一項具有挑戰性的任務。

該研究使用便攜式光合作用系統對同一種植園內的114棵尾葉桉開展了原位測量，發現其主要排放的異戊二烯和β-羅勒烯這2種生物源揮發性有機物的排放因子個體差異超過一個數量級，但排放因子及生理參數符合正態或對數正態分布特征，說明測得的平均排放因子具有統計代表性。

研究進一步發現，排放因子和凈光合速率（Pn）存在顯著相關性。考慮到測量Pn僅需要2分鐘而測量生物源揮發性有機物排放需要10倍以上時間（>20分鐘），研究人員因此提出先通過大樣本測量確定代表性Pn均值，然后再選擇代表性Pn均值附近的個體進一步開展生物源揮發性有機物測量。

針對這114棵尾葉桉測量結果的分析表明，針對測得的Pn平均值和其標準偏差SD，即使僅選Pn范圍為“平均值±0.1×SD”的個體進行BVOC排放測量，采樣量可減少至原來的10%左右，但測得的生物源揮發性有機物排放因子均值與總體均值十分接近且無顯著差異。

該研究提出的考慮種內變異優化代表性生物源揮發性有機物排放因子的原位測量方法，不僅確保了測量數據的代表性、準確性和可靠性，還提高了生物源揮發性有機物排放因子的測量效率，為原位代表性生物源揮發性有機物排放因子的準確測量提供了一種可操作性方案。

論文所有實驗數據均在中國科學院廣州地球化學研究所公共技術服務中心有機地球化學分析平臺完成測試。

相關論文信息：https://doi.org/10.1029/ 2024GL108870