Exchange of volatile organic compounds in the boreal forest floor
Aaltonen H. (2012). Exchange of volatile organic compounds in the boreal forest floor. https://doi.org/10.14214/df.154
Tiivistelmä
Boreaalisen metsänpohjan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden vaihto Maaekosysteemit tuottavat ilmakehään suuria määriä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka nimensä mukaisesti sisältävät pääasiassa hiiltä ja vetyä, mutta monet myös esimerkiksi happea ja typpeä. Haihtuvia orgaanisia yhdisteitä kutsutaan usein lyhenteellä VOCs englanninkielisen nimensä mukaisesti (Volatile Organic Compounds). Kasvien lisäksi myös maaperä ja vesistöt ovat VOC-lähteitä, mutta niiden suhteellinen osuus ekosysteemien kokonaistuotosta on huonosti tunnettu. Haihtuviin orgaanisiin yhdisteisiin kuuluu laaja joukko reaktiivisia yhdisteitä, muun muassa terpeenejä, alkoholeja ja aldehydejä. Voimakkaasta reaktiivisuudestaan johtuen nämä yhdisteet osallistuvat ilmakehän kemiallisiin reaktioihin; alailmakehän otsonin- ja hiukkasmuodostuksen kautta niillä on vaikutuksia aina ilmanlaatuun ja maapallon säteilytasapainoon saakka. Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena kehittää menetelmiä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden mittaamiseen ja tutkia niiden vuodenaikaista vaihtelua boreaalisen havumetsän pohjakerroksessa. VOC-tuottoa mitattiin ympärivuotisesti useamman vuoden ajan maasto-olosuhteissa sekä laboratoriossa päästöjen lähteiden sekä ajallisen ja paikallisen vaihtelun selvittämiseksi. Mittaukset suoritettiin kammio- ja gradienttimenetelmillä ja yhdisteet analysoitiin massaspektrometreillä. Mittaukset osoittivat, että boreaalinen metsänpohja tuottaa runsaasti erilaisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat peräisin sekä karikkeesta että maaperän aktiivisista komponenteista, kuten juuret ja mikrobit. Merkittävimmäksi lähteeksi osoittautui karike, jossa sekä maatuvilla kasvinosilla että hajottajilla on roolinsa kokonaispäästöissä. Boreaalisella vyöhykkeellä vuodenajoilla on suuri vaikutus ekosysteemien toimintaan, ja tämä havaittiin myös haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöissä, jotka olivat selvästi suurempia keväisin ja syksyisin. Yksittäisistä ympäristötekijöistä lämpötila ja kosteus vaikuttivat eniten VOC-päästöjen suuruuteen. Suuret paikalliset erot metsänpohjan sekä maaperän rakenteessa ja olosuhteissa näkyivät päästöjen voimakkaana vaihteluna mittauspisteiden välillä. Tutkimuksessa mitattiin myös merkittävimpien kasvihuonekaasujen (CO2, CH4 ja N2O) vuota maaperästä, mutta vaikka nekin ovat riippuvaisia maaperän biologisesta aktiivisuudesta ja ympäristöoloista, ei yhteyttä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöihin havaittu. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että boreaalisen metsänpohjan osuus ekosysteemin VOC-kokonaispäästöistä vaihtelee muutamien prosenttien ja useiden kymmenien prosenttien välillä vuodenajasta riippuen. Tuloksia voidaan käyttää esimerkiksi ilmakemian malleissa, josta reaktiivisten orgaanisten yhdisteiden tuotto latvuston alla on aiemmin käytännössä kokonaan puuttunut.
Avainsanat
karike;
juuret;
metsämaa;
kammiomenetelmä;
VOC;
ilmakemia
-
Aaltonen,
University of Helsinki, Department of Forest Sciences
Sähköposti
hermanni.aaltonen@helsinki.fi
Julkaistu 27.11.2012
Katselukerrat 4177
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.154 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Bäck, J., Aaltonen, H., Hellén, H., Kajos, M.K., Patokoski, J., Taipale, R., Pumpanen, J. & Heinonsalo, J. 2010. Variable emissions of microbial volatile organic compounds (MVOCs) from root-associated fungi isolated from Scots pine. Atmospheric Environment 44: 3651–3659.
https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2010.06.042
Aaltonen, H., Pumpanen, J., Pihlatie, M., Hakola, H., Hellén, H., Kulmala, L., Vesala, T. & Bäck, J. 2011. Boreal pine forest floor biogenic volatile organic compound emissions peak in early summer and autumn. Agricultural and Forest Meteorology 151: 682–691.
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2010.12.010
Aaltonen, H., Pumpanen, J., Hakola, H., Vesala, T., Rasmus, S. & Bäck, J. 2012. Snowpack concentrations and estimated fluxes of volatile organic compounds in a boreal forest. Biogeosciences 9: 2033–2044.
https://doi.org/10.5194/bg-9-2033-2012
Aaltonen, H., Aalto, J., Kolari, P., Pihlatie, M., Pumpanen, J., Kulmala, M., Nikinmaa, E., Vesala, T. & Bäck, J. Continuous VOC flux measurements on boreal forest floor.
