Pages Navigation Menu

Što su biogeni hlapivi organski spojevi (BHOS)?

Što su biogeni hlapivi organski spojevi (BHOS)?

Udišemo ih pa čak i pijemo! Da li ste ikada hodali kroz borovu šumu? Miris bora dovodi vas u svijet monoterpena i drugih biogenih hlapivih organskih spojeva (BHOS=BVOC, biogenic volatile organic compounds) ispuštenih (emitiranih) iz drveća. Miris, borovoj šumi daje organska tvar pinen (alfa ili beta, 90% iz porodice Pinaceae). Ako ste pili fantu limun, njen okus vam daje limonen (Fig. 1). Ovi mirisi i aromatske tvari, koje nije moguće sve raspoznati njuhom, zovu se biogene hlapive organske tvari. Riječ biogene, upućuje na njihovo porijeklo od živih organizama, posebice drveća.

CL

Slika 1. Neki od izabranih primjera monoterpena su: a) alfa-pinen, b) beta-pinen najčesće emitiran iz igličastog drveća c-d) limonen iz naranča i limuna.

Vegetacija emitira više od 30 000 različitih organskih spojeva (Bäck, 1998). Na globalnoj razini procijenjeno je, da je količina emisije BHOS veća od količine antropogenih hlapljivih organskih spojeva (anthropogenic volatile organic compounds, AVOC).

Zbog njihove velike emisije i velike reaktivnosti sa glavnim oxidima u kemiji atmosphere, BHOS značajno pridonose kemijii atmosphere i kao takvi imaju veliki utjecaj na kvalitetu zraka. Kada su ispušteni iz atmosfere, kroz pući ili difuzijom kroz kutikulu, BHOS prolaze kroz mnoge transformacije (Räisänen, 2008). U prisutnosti svjetla, kroz reakcije BHOS i dušikovih oxida (NO2 i NO = NOX), formira se troposferski ozon koji je štetan za dišne organe životinja i ljudi. Praćenje ovih reakcija je posebno važno u urbanim, zagađenim sredinama, gdje je zagađenje zraka prešlo dopuštenu granicu.

St

Slika 2. Poznato ‘HOS stablo’ koje ilustrira mogućnost proizvodnje i emitiranja različitih biogenih hlapivih organskih spojeva (BHOS) iz drveća (prema: Fall 1999).

BHOS imaju tri glavne uloge u atmosferskim-biosferskim interakcijama:

1. ekološku ( komunikacija biljka – insekt ili biljka – biljka),

2. fiziološku ( termotolerantnost, zastitu od stetnog ozona)

3. atmosfersku (oksidacijski kapacitet, fotokemijsko formiranje smoga (Bäck, 1998)).

Hemiterpeni kao sto je izopreni (C5 hydrocarbon), monoterpeni kao što su pinen i limonen (C10 hydrocarbon) i njihovi derivati (tako zvani isoprenoidi ili terpenoidi) su naj reprezentativniji BHOS, emiritani iz bilja u atmosferu (Vitale et al. 2007; Šimpraga et al., 2011).

Poznato HOS stablo ilustrira mogućnost proizvodnje i emitiranja različitih BHOS iz drveća u atmosferu igrajući veliku ulogu u metabolizmu bilja (Fig. 2). Glavni pokretači ovih procesa su baš kao i kod fotosinteze, utjecaj svjetla i temperature kao glavni faktori.

Danas nema univerzalne metode koja bi mjerila BHOS, međutim, najpoznatije su:

a) Off-line plinska kromatografija-mas spektrometrija (gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS) i najnovija brza.

b) On-line proton transfer reaction – mass spectormetry (PTR-MS).

GC-MS je metoda, pri kojoj se GC koristi da odvoji razlicite spojeve, a MS da ih identificira. PTR-MS je posebni tip mas spektrometrije koji se koristi samo za kvantifikaciju spojeva, ali ne i njihovu identifikaciju. Zbog toga su ove dvije metode komplementarne.

clip_image003 

Slika 3. Plinska kromatografija-mas spectrometrija (GC-MS) and proton transfer reakcija- mas spectrometrija (PTR-MS) analiticke metode za kvantifikaciju (GC-MS, PTR-MS) i identifikaciju (GC-MS) BVOS. Izvor: University of Innsbruck, J. Beauchamp & J. Dunkl. (www. http://www.atmosphere.mpg.de/enid/EN__Instruments/PTR-MS_5ql.html)

Metoda koja se najčešće koristi za mjerenje navedenih plinova je – zatvorena dinamična vreća za grančicu (‘branch bag’) sistem. Grančice sa listovima se zatvaraju u vrečice napravljene od Teflona, budući da je velika reaktivnost BHOS sa drugim materijalima.

Vreca

Slika 4. Zatvorena dinamična vrečica za grančicu ‘branch bag’-sistem za mjerenje biogenih hlapivih organskih spojeva (BHOS) iz drveća.

Sve je više BHOS projekata na međunarodnoj razini i istraživanja se nastavljaju. Zbog njihove više količine emitirane u tropima mnogi BHOS projekti se provode u tropskim klimatskim područjima kao sto su npr. Brazilski projekt LBA, The Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia) u Amazoni (1995-2005). Ali ima ih u umjerenim klilmatskim područjima npr. Belgijski projekt (IMPECVOC, Impact of phenology and environmental conditions on biogenic volatile organic compounds from forest ecosystems, u obje Belgijske pokrajine Flandriji i Valoniji (2007-2011) zbog indirektne uloge u zagadjenju zraka u velikim industrijkim područjima.

Reference:

Bäck, J., 1998. VOC emissions from vegetation and climate change. Department of Forest Ecology, University of Helsinki, Finland.

Fall, R. et al,. 1999. Volatile organic compounds emitted after leaf wounding: On-line analysis by proton-transfer-reaction mass spectrometry. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 104(D13), 15963-15974.

Räisänen, T., 2008. Impact of climate change and forest management on monoterpene emission and needle secondary compounds of Boreal scots pine (Pinus sylvestris L.), Faculty of Forest Sciences, University of Joensuu, Finland.

Šimpraga, M. et al., 2011. Comparing monoterpenoid emissions and net photosynthesis of beech (Fagus sylvatica L.) in controlled and natural conditions. Atmospheric Environment 45, 2922-2928.

IMPECVOC project website: www.impecvoc.ugent.be

LBA project website: http://daac.ornl.gov/LBA/lba.shtml

Napisala Maja Šimpraga dipl.ing.agr.