The impact of biogenic volatile organic compounds emission on photochemical processes occurring in the troposphere

• Autorzy: Bogacki M. , Syguła P.

Identyfikatory

DOI

10.7494/geom.2013.7.1.37

Warianty tytułu

PL

Wpływ emisji biogennych lotnych związków organicznych na procesy fotochemiczne zachodzące w troposferze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Biogenic volatile organic compounds (BVOCs) have a significant impact on air quality in the ground layer of the atmosphere and they play a major role in forming the climate. They are the main precursors of tropospheric ozone and they are a source of secondary organic aerosols in the atmosphere. Indirectly they also affect the dimate-forming processes. The paper presents the influence of BVOCs on photochemical processes occurring in the atmosphere. The main mechanisms of reactions associated with BVOC oxidation in the air and the formation of secondary organic aerosols have been discussed here. Physico-chemical conditions of the course of the indicated mechanisms have been identified. The problems and uncertainties faced by atmospheric chemists while preparing a qualitative and quantitative description of chemical reactions in the atmosphere involving BVOCs have been discussed as well.

PL

Biogenne lotne związki organiczne (BLZO) mają istotny wpływ na jakość powietrza w przyziemnej warstwie atmosfery oraz odgrywają dużą rolę w kształtowaniu klimatu. Należą do głównych prekursorów ozonu troposferycznego oraz są źródłem wtórnych aerozoli organicznych w atmosferze. Pośrednio oddziałują również na procesy klimatotwórcze. W artykule przedstawiono wpływ BLZO na procesy fotochemiczne zachodzące w atmosferze. Opisano główne mechanizmy przebiegu reakcji związanych z utlenianiem BLZO w powietrzu oraz tworzeniem się wtórnych aerozoli organicznych. Wskazano uwarunkowania fizykochemiczne przebiegu omawianych mechanizmów. Przedyskutowano problemy i niepewności, na jakie natrafiają chemicy atmosfery przy jakościowo-ilościowym opisie przebiegu reakcji chemicznych w atmosferze z udziałem BLZO.

Słowa kluczowe

EN

ozone; tropospheric chemistry; photochemical processes; oxidants; biogenic emission; anthropogenic emission; anthropogenic source; biogenic source; volatile organic compounds; NOx; secondary organic aerosols

PL

ozon; chemizm troposfery; procesy fotochemiczne; utleniacze; emisja antropogeniczna; emisja biogenna; źródło antropogeniczne; źródło naturalne (biologiczne); lotne związki organiczne; NOx; wtórne aerozole organiczne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 7, no. 1
• Strony: 37--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Bogacki M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Protection and Managament of Environment, Krakow, Poland

autor

Syguła P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Protection and Managament of Environment, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Piccot S., Watson J., Jones J.: A Global Inventory of Volatile Organic Compound Emissions From Anthropogenic Sources. Journal of Geophysical Research, vol. 97(D9), 1992, pp. 9897-9912.
• [2] Koppmann R. (ed.), Carpenter L.J., Ciccioli P., Goldstein A., Hamilton J.F., Hoffmann T., Lewis A.C., Mannozzi M., O´Doherty S., Reimann S., Roberts J., Rudolph J., Shepson P., Steiner A., Warnke J., Wildt J., Williams J.: Volatile Organic Compounds in the Atmosphere, Blackwell Publishing, 2007.
• [3] Kesselmeier J., Staudt M.-.Biogenic volatile organic compounds (VOC):An overview on emission, physiology and ecology. Journal of Atmospheric Chemistry, vol. 33,1999, pp. 23-88.
• [4] Graedel Т.Е., Bates T.S., Bouwman A.F., Cunnold D., Dignon J., Fung I., Jacob D.J., Lamb B.K., Logan J.A., Marland G., Middleton P., Pacyna J.M., Placet M., Veldt C: A compilation of inventories of emissions to the atmosphere. Global Biogeochemical Cycles, vol. 7 (1), 1993, pp. 1-26.
• [5] Steinbrecher R., Koppmann R.: Bedeutung biogener Kohlenwasserstoffe. Biosphäre und Atmosphäre. Chemie in unserer Zeit, 41, 2007, pp. 286-292.
• [6] Wiedinmyer C., Guenther A., Harley P., Hewitt N., Geron C., Artaxo P., Steinbrecher R., Rasmussen R.: Global Organic Emissions from Vegetation. [in:] Granier G, Artaxo P., Reeves C. E. (ed.), Emissions of Atmospheric Trace Compounds, Springer Netherlands, 2004, pp. 115-170.
• [7] Goldan P.D., Kuster W.C., Fehsenfeld F., Montzka A.: The observation of C5 alcohol emission in a North American pine forest. Geophysical Reasearch Letter, vol. 20,1993, pp. 1039-1042.
• [8] Baker B.M., Guenther A., Greenberg J., Fall R.: Canopy fluxes of 2-methyl-3-buten-ol over a ponderosa pine forest by relaxed eddy accumulation: Field data and model comparison. Journal of Geophysical Research, vol. 104 (D21), 1999, pp.26107-26144.
• [9] Schade G.W., Goldstein A.H.: Fluxes of oxygenated volatile organic compounds from ponderosa pine plantation. Journal of Geophysical Research, vol. 106 (D3), 2001, pp. 3111-3123.
• [10] Müller J.-F.: Geographical distribution and seasonal variation of surface emissions and deposition velocities of atmospheric trace gases. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, vol. 97 (D4), 1992, pp. 3787-3804.
• [11] Calfapietra C., Fares S., Loreto F.: Volatile organic compounds from Italian vegetation and their interaction with ozone. Environmental Pollution, vol. 157, 2009, pp. 1478-1486.
• [12] Folberth G.A., Hauglustaine D.A., Lathière J., Brocheton F.: Impact of biogenic hydrocarbons on tropospheric chemistry: results from a global chemistry-climate model. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, vol. 5, 2005, pp.10517-10612.
• [13] Wang Q., Han Z., Wang T., Zhang R.: Impacts of biogenic emissions of VOC and NOx on tropospheric ozone during summertime in eastern China. Science of the Total Environment, vol. 395, 2008, pp. 41-49.
• [14] Atkinson R., Arey J.: Gas-phase tropospheric chemistry of biogenic volatile organic compounds: a review. Atmospheric Environment, vol. 37, suppl. 2, 2003, pp. 197-219.
• [15] Calogirou A., Larsen B.R., Kotzias D.: Gas-phase terpene oxidation products: a review. Atmospheric Environment, vol. 33 (9), 1999, pp. 1423-1439.
• [16] Calvert J.G., Atkinson R., Kerr J.A., Madronich S., Moortgat G.K., Wallington T.J.,Yarwood G.: The mechanisms of atmospheric oxidation of the alkenes. Oxford University Press, 2000.
• [17] Tillmann R.: Bildung sekundärer organischer Aerosole durch die Oxidation von Monoterpenen: Ein massenspektrometrischer Ansatz zur Auswertung von Atmosphären-Simulationskammer Experimenten. Bergischen Universitäat Wuppertal, 2007 [Ph.D. Thesis], [online]: http://elpub.bib.uni-wuppertal. de/servlets/DerivateServlet/Derivate-892/dc0722.pdf, access: 12.01.2013.
• [18] Hoffmann T., Zetzsch C., Rossi M.J.: Chemie von Aerosolen. Chemie in Unserer Zeit, vol. 41, 2007, pp. 232-246.
• [19] Kanakidou M., Seinfeld J.H., Pandis S.N., Barnes I., Dentener F.J., Facchini M.C., Van Dingenen R., Ervens В., Nenes A., Nielsen C.J., Swietlicki E., Putaud J.P., Balkanski Y., Fuzzi S., Horth J., Moortgat G.K., Winterhalter R., Myhre C.E.L., Tsigaridis K., Vignati E., Stephanou E. G., Wilson I. : Organic aerosol and global climate modelling: a review. Atmospheric Chemistry and Physics, vol. 5 (4), 2005, pp. 1053-1123.
• [20] Graber E.R., Rudich Y.: Atmospheric HULIS: How humic-like are they? A comprehensive and critical review. Atmospheric Chemistry and Physics, vol. 6, 2006, pp. 729-753.
• [21] Jang M.S., Czoschke N.M., Lee S. and Kamens R.M.: Heterogeneous atmospheric aerosol production by acid-catalyzed particle phase reactions. Science, vol. 298, 2002, pp. 814-817.