O3 and NOx interactions with foliage: processes and compounds at the needle-air interface

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-711-0
Title: O3 and NOx interactions with foliage: processes and compounds at the needle-air interface
Author: Joensuu, Johanna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, department of forest sciences
Doctoral Programme in Sustainable Use of Renewable Natural Resources
faculty of science /Institute for Atmospheric and Earth System Research (INAR)
Date: 2020-12-15
Belongs to series: Dissertationes Forestales - URN:ISSN:2323-9220
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-711-0
http://hdl.handle.net/10138/321659
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Ozone (O3) and nitrogen oxides (NOx: nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide NO2) are reactive gases with an important role in atmospheric chemistry. Terpenes are a reactive subgroup of BVOCs (biogenic volatile organic compounds) emitted by plants. Needle or leaf surfaces are the first point of contact between the atmosphere and a plant. Boreal forests represent a significant portion of the global land area available for atmosphere-biosphere interactions. The aim of the study was to develop methods for observing the exchange of NOx in field conditions and to explore the roles of terpenes on needle surfaces and nitrate fertilization on the fate of O3 and NOx in plant-soil-atmosphere interfaces. The methods included whole-canopy measurements, shoot-scale chamber measurements, needle sampling and laboratory analyses, utilizing both continuous observations and experimental setups. In the studied low-NOx environment, the shoot-level NOx fluxes were too small to be monitored accurately in field conditions with an automated dynamic chamber. In addition to interference, the signal to noise ratio was low, and a significant proportion of the observed fluxes were to/from chamber walls. No clear NOx fluxes from Scots pine foliage were detected, and there was no effect of nitrogen fertilization on the observed fluxes. It seems unlikely that a fertilization treatment could cause significant NOx emission from boreal pine forests. The fluxes reported in our earlier studies included compounds other than NOx. Shoot terpene emissions and needle wax extracts were both dominated by monoterpenes. There was variation in the terpene spectra of both emissions and wax extracts. The proportion of sesquiterpenes was higher in the epicuticular waxes than emissions, and the observed sesquiterpene compounds were for the most part different in the emissions and wax extracts. The role of direct transport through the cuticle from sites of terpene synthesis may be more important than has been assumed.Otsoni (O3) ja typen oksidit (NOx, tässä työssä typpimonoksidi NO ja typpidioksidi NO2) ovat reaktiivisia hivenkaasuja, joilla on merkittävä rooli ilmakemiassa. Terpeenit puolestaan ovat kasvien tuottamia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (BVOC, biogenic volatile organic compounds). Neulasten tai lehtien pinnat ovat ensimmäinen piste, jossa ilmakehä ja kasvi kohtaavat. Boreaaliset metsät edustavat huomattavaa osaa siitä globaalista maa-alasta, jolla ilmakehän ja biosfäärin vuorovaikutukset tapahtuvat. Työn tavoitteena oli kehittää menetelmiä typen oksidien vaihdon seurantamittauksiin kenttäolosuhteissa ja toisaalta selvittää neulaspinnoillta löytyvien terpeenien ja nitraattilannoituksen vaikutuksia otsonin ja typenoksidien liikkeisiin neulasten, maaperän ja ilmakehän rajapinnoilla. Menetelmiin kuului metsikkötason mittauksia, versotason kammiomittauksia, neulasnäytteitä ja laboratorioanalyysejä, hyödyntäen sekä jatkuvia seurantamittauksia että kokeellisia mittauksia. Tutkimusalueella ilman NOx-pitoisuudet ovat matalia, ja versotason NOx-vuot olivat liian pieniä mitattiviksi tarkasti automatisoidulla dynaamisella kammiolla kenttäolosuhteissa. Muiden yhdisteiden aiheuttamien häiriöiden lisäksi signaali-kohinasuhde oli matala, ja merkittävä osa havaituista voista oli kammion pinnoille/pinnoilta. Selkeitä neulasten NOx-päästöjä ei havaittu, eikä typpilannoitus vaikuttanut mittaustuloksiin. Näin ollen on epätodennäköistä, että lannoituskäsittely voisi aiheuttaa merkittäviä neulasten NOx-päästöjä boreaalisesta mäntymetsästä. Ryhmän aiemmin raportoimissa NOy-päästöissä on mukana typen oksidien lisäksi muita yhdisteitä.
Subject: metsätieteet
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record