Yliopiston etusivulle Suomeksi På svenska In English Helsingin yliopisto

Exchange of volatile organic compounds in the boreal forest floor

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, metsatieteiden laitos fi
dc.contributor Helsingfors universitet, agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten, institutionen för skogsvetenskaper sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences en
dc.contributor Department of Physics, Division of Atmospheric Sciences en
dc.contributor Finnish Meteorological Institute en
dc.contributor.author Aaltonen, Hermanni fi
dc.date.accessioned 2012-11-20T10:46:00Z
dc.date.available 2012-11-30 fi
dc.date.available 2012-11-20T10:46:00Z
dc.date.issued 2012-12-10 fi
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-651-397-6 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/37593
dc.description.abstract Terrestrial ecosystems, mainly plants, emit large amounts of volatile organic compounds (VOCs) into the atmosphere. In addition to plants, VOCs also have less-known sources, such as soil. VOCs are a very diverse group of reactive compounds, including terpenoids, alcohols, aldehydes and ketones. Due to their high reactivity, VOCs take part in chemical reactions in the atmosphere and thus also affect Earth s radiation balance. In this study, chamber and snow gradient techniques for measuring boreal soil and forest floor VOC fluxes were developed. Spatial and temporal variability in fluxes was studied with year-round measurements in the field and the sources of boreal soil VOCs in the laboratory with fungal isolates. Determination of the compounds was performed mass spectrometrically. This study reveals that VOCs from soil are emitted by living roots, above- and belowground litter and microbes. The strongest source appears to be litter, in which both plant residuals and decomposers play a role in the emissions. Temperature and moisture are the most critical physical factors driving VOC fluxes. Since the environment in boreal forests undergoes strong seasonal changes, the VOC flux strength of the forest floor varies markedly during the year, being highest in spring and autumn. The high spatial heterogeneity of the forest floor was also clearly visible in VOC fluxes. The fluxes of trace gases (CO2, CH4 and N2O) from soil, which are also related to the soil biological activity and physical conditions, did not correlate with the VOC fluxes. Our results show that emissions of VOCs from the boreal forest floor accounts for as much as several tens of percent, depending on the season, of the total forest ecosystem VOC emissions. This can be utilized in air chemistry models, which are almost entirely lacking the below-canopy compartment. en
dc.description.abstract 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) voita 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. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en fi
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-651-396-9 fi
dc.relation.isformatof Helsinki University Print: Finnish Society of Forest Science, 2012, Dissertationes Forestales. 1795-7389 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject metsätieteet fi
dc.title Exchange of volatile organic compounds in the boreal forest floor en
dc.title.alternative Boreaalisen metsänpohjan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden vaihto fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Bäck, Jaana fi
dc.ths Pumpanen, Jukka fi
dc.ths Pihlatie, Mari fi
dc.opn Rinnan, Riikka fi
dc.type.dcmitype Text fi

Files in this item

Files Description Size Format View/Open
aaltonen_dissertation.pdf 1.667Mb PDF View/Open
This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search Helda


Advanced Search

Browse

My Account