植物二氧化硫吸收

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1、培格曼大气环境卷册.29日，第7号，第825-836页，1995年爱尔维思科学有限公司版权所有1995 在英国印制.保留所有权利 1352-2310/95 $ 9.50 + 0.001352-2310（94）00312-2松针气孔中二氧化硫吸收和蒸腾的实验与数值分析特.威赛拉，克.哈姆瑞，特.阿霍宁和莫.库姆迈拉赫尔辛基大学物理系，芬-00014,芬兰帕.海瑞和特.帕夫杰赫尔辛基大学森林生态系，芬-00014,芬兰易.克瑞斯纳尔俄罗斯科学院水和环境问题研究所，彼尔姆州105，巴尔纳尔656099，俄罗斯纳.萨克黑瑞俄罗斯科学院化学动力学和燃烧研究所，新西伯利亚斯卡亚研究所630090，俄罗斯

2、和安.安.路斯尼科卡尔波夫物理化学研究所，10 UL.奥巴克哈，103064莫斯科K-64，俄罗斯（1994年4月16日第一次修订和1994年9月23日的最终形式）摘要-我们提出欧洲赤松（樟子松L）在典型的偏北夏季条件下SO2干沉降流室测量 的实验，以及对于独立树枝的蒸腾作用的实地测量，解决单个近似圆柱形对称的气孔稳态 扩散方程的数值模型解释了这些结果。从而得出了一个用来估计气孔之间最大的干扰效应 （合并相邻气孔的浓度场）的分析方法，并且通过这个结果发现了一个功能性的孔隙半径 是2-3微米，气孔的剖面比最大规模较小。这表明，气孔是能够转移不同程度的蒸气。如果得到的估计针电阻被分为4倍，当地松树

3、树冠散气孔对二氧化硫的叶面积阻力指数为200-300/sm 的顺序。关键词缩进：气孔阻力，二氧化硫的沉积，蒸腾，苏格兰松针，气相扩散。引言植被和气候之间的气体交换受很多因素的影响，这些因素随着植被上层单细胞的微 气候而变化，以湍流方式扩散的气体，通过气孔穿过整个叶片的下边界层，穿过空气空间 进入叶肉细胞（例如诺贝尔奖，1991年）。在整个运输中，由对流边界层和分子扩散控制， 而气孔运输仅仅是一个扩散过程，关于电阻的干沉积问题，实用的方法是基于沉积速度和 空气动力学、子层及表面电阻的总和成反比建模，（见Wesely例如，1989年）。当速度乘 以给定表面的污染物浓度时，就是生成的表面污染物通量密

4、度总摩尔数。评估子层阻力存在各种手段，在多项研究的基础上，威斯勒和希克斯（1977）建议微 气象反抗形式的扩散取决于二氧化硫在空气中的摩擦速度。如果可以充分将植被视为一次 透水边界大气，这种方法对应于一个所谓的单层或大叶模型是合适的。另外，一个更传统 的方法是根据估计由半经验的菲亚特板舍伍德数方法（例如：迈耶斯，1987），制定了一维 分子跨越粘性底层有效深度的扩散。然而，这种考虑只有在所谓的多层或单叶垂直结构模 型下严格持有，因为容易以整个树冠的规模考虑，并不能一概而论。单层和多层模型的基 础方面被讨论过，例如考恩（1968），瑞佩彻，菲尼根（1988年）。如二氧化硫和臭氧，所 有的气体计算

5、出干燥表面的沉积速度，似乎对用于子层阻力的参数化形式相对来说不敏感 （例如 Walcek 等，1986）。大叶片的表面电阻，似乎是最难以按所要求的精度长期评估。它根据测量作为残余阻 力的沉积速度或计算半经验来推断的，可分为几个部分组成，在该领域的数量里，这通常 不只是一个单一的衡量（Wesely，1989）。通常情况下，最重要的组成部分是散装的气孔 阻力（例如二氧化硫和臭氧（福勒等，1989），这些阻力与叶肉阻力，同时与树皮，土壤， 枯枝落叶等的阻力是一个系列。在实验数据的基础上，它可能以数学形式表达了气孔阻力， 但就太阳辐射，温度和水压而言并不一致。然而，这些词句是整个生物系统行为的经验陈

6、述，它们对于单层模型的适用性和有效限制性是有价值的，而不是物理报表（瑞佩彻和菲 尼根，1988年）。在这项研究中，我们的目的之一是澄清物理方面相关子层和单叶气孔阻力，用多层模 型解决例如树冠内具体情况，或气孔生理功能的调查这样一个可利用的方法的决心（另见 lushnikov等，1994）。这里不考虑严格的方法来来评估批量的大叶片阻力，请注意气孔质 量传输的理论研究可以追溯到本世纪初（布朗和埃斯科姆，1900;杰弗里斯，1918）。其中， 后来的库克（1967）、贾曼（1974年）、奥德尔（1977年）、泰勒、Yianoulis（1980）和 Leuning（1983）等的研究工作可能是最有趣的

7、。Lushnikov（1994年）等人考虑气孔（合 并相邻的浓度场气孔）之间的干扰，提出了一种新的方法，有关详细的实验研究干扰，我 们指的是Verduin（1949）、汀和卢米斯（1965）的研究。把我们所介绍的物理工具用于流动室测量SO2干沉降和苏格兰松树（樟子松1）树枝 蒸腾的实验结果。蚕豆的气孔控制蒸腾作SO2干沉降和苏格兰松树（樟子松L）树枝的蒸 腾用是众所周知的事实，但早先的研究（如福勒和开普敦，1983）表明，针叶森林的气孔 主要也是二氧化硫的沉降。实验在海拔为海平面以上390米（见哈日等，1994），位于芬兰 北部的北极研究站（经度2935E，北纬6746N）进行。我们的目标主要

8、是分析SO2和 水蒸气从物理的角度交换，和代表一个夏日松树附近高山树木行结果的关键性因素（气孔 半径，其每单位面积的数量，气孔的几何形状），这个结果是我们所期望的，在这里不考虑 植物叶肉的化学反应。一般来说，读者对于贝奇（1977），加兰，布兰森（1977年），凯普 特（1978年），多拉德（1980）海尔葛（1982年）和福勒（1989年）等人研究的松林SO2 干沉降，由戴恩斯（1968 年），Pfanz（1987 年），Laisk（1988 年）和 kropff（1989 年） 等人研究的二氧化硫相互作用和植物代谢方面感兴趣。实验二氧化硫沉积1993年8月3、4号，在直径14厘米和23厘米

9、长的圆柱形封闭试管内，进行了生长 了 5年的松树树枝二氧化硫沉积量的测量，其中针叶表面干燥，而且没有附生地衣，并且 是在白天测量的。在测量中使用的树枝在水中切割，以避免木质部形成气泡，然后放在水 锅。罗斯 （1994）等人已经表明，如果在水汽赤字温和，测量的二氧化碳浓度恒定 （350ppm），照射范围从50到250 Wm-2,空气温度为17C的条件下，这种处理不会使 树枝的代谢中断。将丙烯酸塑料试管置于光线照射条件下，维持不变，试管内入口处有风扇，使混合气体（室外空气和、02）进入，保持试管内气体浓度混合均匀。图-1显示了一个被用来作为SO 2显示器，热电43S的荧光分析仪（0-200 ppb

10、）的实验设置的原理图。GAS MONITORS图-1计量单位的示意图气孔吸收二氧化硫分析过滤单元质量流控制器气体监测器试管流输出使用N 2中含50ppmSO 2的集装箱生成所需浓度的SO 2,室外空气中使用的泵和小纤维粒子过滤器中的气流和容器中的气流混合，在测量期间使用质量流量控制器，主要气 流保持51/分不变。容器中S02流量变化从2.5到20毫升/分，进入试管的初始浓度从25 到200ppb，用泡沫流量计频繁检查气流，平均速度由通过试管的流速决定，通过试管的流 速只有5.4毫米/秒，但由风扇引起的气体的平均速度是50厘米/秒（见哈夫特等，1990）， 这相当于在平静的当地树冠内的风速。室外

11、SO 2的背景浓度，在测量空气的主要气流是可 以忽略不计的（小于1 ppb的）。为了获得有代表性SO 2浓度的样品，管径为20毫米控制出口流量，流经管道的气体 从侧管进入SO 2分析仪进行分析。取样管是由聚四氟乙烯制作的，它的内径为4毫米，取 样时间是ca. 3分钟，测量时间变化从5分钟到10分钟。每次测量由两部分组成，首先， 在空试管内测量初始气体浓度，主要是为了控制SO 2的流量，并消除可能的墙壁损失，然 后松树树枝被放置在试管中心，检测进入分析仪的SO 2浓度。然而，检测SO 2、CO 2和O 3混合气体的浓度时，有没有办法控制这些化合物进口 的浓度，因此，这些结果在这里不考虑。蒸腾在1

12、993年8月10日，在该领域的条件下进行了蒸腾实验测量，选定了五个苏格兰松 树的树枝，对树冠的不同部位进行测量，在水中将它们切下，以避免木质部形成气泡，然 后放置在水盆中，水的表面滴一层薄薄的油，为预防其从水面蒸发。使用1419赛多利斯平 衡，使实验树枝系统的重量精确到了 10毫克，并且隔离了风引起的干扰，自动气象站（见 哈日等人，1994年）提供干燥和潮湿的空气温度读数。理论为了解释实验结果，并推断出气孔的孔径，电阻理论和扩散传质，有以下理论。我们 认为，气态物质在通过气孔的恒温混合气体（空气和蒸汽）中运输，在于这个气孔的前厅 和子气孔腔（图2），该图显示了一个本地的苏格兰松树关闭的气孔在光

13、学显微镜下的横截 面。此后，我们称之为一个简单的气孔在前厅的毛孔开放，相邻气孔之间的距离是100微 米。图-2 一个北部苏格兰松树关闭气孔横截面：（C）角质层（AC）前厅（CP）关闭气孔;（SSC） 分气孔腔为证实理论，进行连续实验，限制了毛孔，蒸气分子在距离均匀的孔之间运动，遇到 空气分子之前是远远小于孔径。这种转变控制意味着孔径是同一量级的，孔径和扩散受分 子与孔壁之间的碰撞和冲突的影响，使得蒸腾作用在叶腔内部分气孔产生一个多余的压力。 Leuning（1983年）彻底的检验了这种转变控制的蒸腾作用，如果可以假设它的直径是大于 1微米，在温度和大气压力适中的条件下，气孔是可以连续控制的。固

14、定扩散的连续控制数学理论往往是基于费克的第一和第二扩散定律（如鸟类等， I960），公式如下：=（1）= 0（2）其中Ji是摩尔通量密度，Ci是混合物质i的摩尔浓度，需要强调的是严格正确的方程 是在固体或静止的液体中的扩散，Dij是反扩散二元气体混合物的摩尔常数，物质i在物种j中的二 元扩散系数。我们应用上述方程，很好的说明了稀蒸气的混合物在空气中，物质之间的扩 散耦合作用在连续控制下是微不足道的（Lushnikov等，1994）。这种情况下，Dij在蒸气 和纯净的空气中是二元扩散系数。以下介绍两种方法来解答方程，第一种方法（现象学模型），鉴于磁通密度的解析表 达式和允许气孔之间干扰的模型，对

15、几何系统结构进行了简化，第二种方法包括几何系统 结构，但它的数值和干扰忽略不计。唯象模型我们简化了几何的系统如图-2，据推测，分气孔腔的大小比孔径大，使通过光圈的子 气孔扩散呈无限平面（子上表面气孔腔）。此外，通过假定这架飞机的通量（传热传质）可 忽略不计。并且气孔被认为是一个直接打开的不透水的平面圆柱体，即毛鳞片没有任何前 厅。根据这些假设，蒸气的总摩尔通量密度转入一针叶（或叶）（Lushnikov等（1994）; 也见布和埃斯科姆，1900;杰弗里斯，1918年）Vfl（&.叫一 % 0）（3）其中Csto是每表面积气孔的数量，a是孔隙半径，Dva是蒸气在空气中的二元扩散系数， L是毛孔的

16、长度，Cv,8是水蒸气在外界环境空气中的摩尔浓度，Cv.o是接近子气孔表面的 水蒸气的摩尔浓度。对于蒸气的蒸腾作用，Cv.o是由水的饱和蒸气压等于气孔腔表面的温 度决定的，对于二氧化硫的吸收，Cv.o是由细胞外的水中二氧化硫的平衡决定的。平衡由 蒸汽在水中的溶解度确定，因此也受溶液的pH值的影响。然而，它已被证实在现实气态浓 度（Kropff，1989年）和内部浓度（CV，O）中，溶解的SO2对细胞pH值的短期影响 估计非常小，可以忽略不计（黑色和昂斯沃斯，1979年，卡尔森，1983;又见Wesely，1989年），所以这里Cv.o被假设为零。在上述等式中，1N表示子气孔扩散（见Sneddo

17、n, 1951年）L/n a表示通过孔隙 的一维扩散，几何特征 +表示向周围的环境扩散。如果气孔被隔离而不受干扰，描述分气 孔扩散的这个因素是近似等价的（一个孤立的气孔可能对气流的影响非常小（Lushnikov 等，1994），即然而，叶面上大量的气孔产生自己的浓度场，往往会减少通过孤立气孔的气流量o lushnikov 等人（1994）提出了一种方法来估计平面叶上受到干扰的单气孔在叶表面积的平均浓度分 布，为了估计针叶干扰，我们考虑它的平行六面体的边长b1 b2,并计算校正侧边的气孔 干扰，采用了同样的方法。所以（见Lushnikov等人，1994年）L = ； + 0 7+）72 心 dy

18、）曾丫+ 4 k 队）8扁驾十她+坤孕 （5）汀和卢米斯（1965）通过每一个屏幕面积上不同的毛孔数量研究扩散。当干扰是非常强时 （Lushnikov等, 1994年），精确的汀和卢米斯系数为1.5,上面的表达式方程（3） （b1 = b2）可以预测实验结果，像真正的叶子，在所受到的干扰微弱的情况下更为精确。介绍估 计干扰的方法，这里也可以延长加强叶片表面对流的条件。对于一个圆形的叶子，lushnikov 等人（1994）根据流速，适当减少纯气体扩散的限制，加强对流，提出了干扰校正，。后 来的表达得出了近似与流速的平方根成反比，因此它类似于使用传统表达（如迈尔斯，1987） 估算子层的阻力。我

19、们希望强调子层阻力的概念，纯气孔传输源于因子1N+和整个子层 的扩散，子层的扩散只有在限制强对流（高流速）是一维的。因为电阻发散，在流速特别 小的情况下，这种方法不能适用于传统的电阻（如汀和卢米斯（1965）的实验）。在这项研 究中，不考虑定量对流的影响，后来我们发现，就算是最强的干扰（近似于表达式（5）（干 扰随着流速的跌幅），似乎对于松针的影响都很小。数值模型数值方法系统表明，图2是假设圆柱形对称的，在这种情况下拉普拉斯方程（2）采用的形式是笛牛。(6)其中r是径向坐标，z是垂直坐标。我们使用有限差分的方法来解答这个公式，这种方法是用一个迭代过程，找到一个浓 度一定的，分气孔腔，孔，表面前

20、厅和角质层，表面定义空气浓度密闭的网格（图3）。这 些表面上的边界条件（、）通过浓度的指定条件描述，即c. = *（7）或由指定的边界通量:%毕VZ（8）（水平面）（9）图-3数值模型的几何结构数字1-6表示气孔的表7角质层数字8和9表示表面（虚线）定义空气的浓度。Ri表示四个半径hi表示各自高度Zi表示不同表面的z坐标其中Ws是吸收率，通过表面的8和9 （图3）使用指定形式（Cv,8 = Cv,9 =Cv,）可以 得出空气的浓度，指定的Ws = 0形式表达抗渗性的角质层，前厅和气孔孔径（4-7面）通 量。指定浓度形式可以给出表面分气孔腔的条件，这和公式3即Cv.s= Cv.o表面1-3的方

21、法近似相同，对于中等蒸腾速率是正确的。然而，如果我们能够可靠估计吸收二氧化硫的 速度，指定吸收SO2通量的边界条件会更合适。当解决了浓度图，摩尔通量通过气孔（摩尔S-1）的总和等于通过8表面的通量，1*日=2兀火盘昨宁（10）打 r-R4并通过表面9，孔,9 =戏*孔：.（H）对于该模型的详细描述，请参阅附录。最后，将总蒸气的摩尔通量密度换成针叶的摩尔通量密度，通过H（12）用数值模型提供的方式不假设一维的转移过程，进行气孔空气运输的几何重要性调 查，似乎有些过于严格，此外上述模型在这里的系统研究，可以选择系统边界的条件，但 改变边界条件和扩展该模型的适用性是没有障碍的。例如允许通过表面气孔7

22、的竞争和角 质层的吸收进行运输，可以模拟，或者在强烈的条件下，通过指定零磁通通过表面8子层 的影响，电阻可以模拟对流。结果与讨论SO2沉积的测量用有不同针数的两个树枝进行沉积测量，因此也有不同的表面面积和总气孔数目。一 个树枝测量两次，第一次树枝在正常生活条件下新陈代谢，第二次树枝经过一夜干燥的，关闭了气孔，使用赛多利斯1419称量干树枝的重量，没有发生蒸腾作用显示气孔被关闭。如图-4显示了试管中二氧化硫的浓度测量结果是一个递减函数，干树枝1的沉积大幅 下降，显示二氧化硫主要是通过气孔沉积。70add) co一庖卷0U850403010Twig 1, driedTwig 1Twig 22040

23、6090 100 120 140 100 180 200图-4作为一个入口函数测量S02在试管中的浓度下降浓度针叶特性的测定用理论模型解释图-4的结果，需要知道单气孔的尺寸，气孔单位面积（表面密度）以 及针叶的总面积。这些因素的控制方法如下所述，针叶在实验之前进行了风干，但这种处 理方法不能明显的修改针叶的特点。气孔特征 模型计算中最关键的因素是气孔半径，不幸的是，这一特点的直接确定也 是最困难的。在显微镜下，如果针叶的表面在活体内部，就只有前厅细胞清晰可见，为得 到U针叶的最大孔径，需要将针叶杀死和脱蜡（例如Jeffree等，1971;turunen和Huttunen， 1991）以保持毛孔

24、打开。然而，自从存在可以防止大规模转移和使气孔开放程度可能不同 的蜡，这种处理方法不一定能发现气孔功能半径的大小（用于预测实验数据计算的大小）， Jeffree等人已调查了用蜡填充云杉叶前室，云杉的蒸腾和光合作用率（1971年）。laisk （1983）表明有大麦叶片上的气孔孔径分布的资料，这项研究中，用试管测量和比较模型 可得出功能孔隙半径。从六个气孔的截面确定前厅的离子，分气孔腔和气孔的长度，这些尺寸变化不大，类 似图-2气孔系统，发现二前室在一定程度上填充了蜡。表面平均气孔密度用放大镜（25x）观察得出，松叶气孔主要分布成整齐排列的行，距 离内排气孔中心之间约100 /米，这些行平均约1

25、40微米，除了让表面气孔的密度70 /平方 毫米。在这些实验中前细胞出现的变化，像椭圆光盘长轴从30到60，短轴从20到30微 米。针叶的表面面积。采样15个针叶，用这些相关的表面积和重量测得树枝1的总表面积， 这样使它们几乎涵盖所有大小。一个针叶的表面积估计公式4 =如俄据（嚣/4）+罗）+ m 亡 A*4-*其中b1是长度，b2是宽度，b3是针的厚度（Tiren，1926年）。单个针叶面积变化范围 从24平方毫米（体重2.2毫克）到109平方毫米（重量14毫克），针的长度变化范围从 12到39毫米，平均宽度为0.7至1.4毫米，平均厚度从0.2到0.4毫米。然后，所有针大 小根据自己的长度

26、被列为三个，数出每个尺寸类的针数目，并确定在每个类别的总重量， 通过针数总重量的比例计算平均重量，估计相关的表面积重量得到总面积，其结果是0.026 平方米的树枝1提供总数为1.8x10 6气孔，同样类似地分析嫩枝2。因此总面积为0.050 平方米的针叶提供总数为3.5x10 6气孔，树枝1和2的针数目和重量分别为514和2.82 克，100 和 15.19 克。SO2沉降测量模型的解释在这里，我们解释试管测量二氧化硫沉积的数值（图4）模型及估计功能孔径，根据唯 象模型计算出气孔之间的干扰。根据图-2，通过气缸的尺寸描述前厅和子气孔腔（图3），前厅缸孔长（图3中H2）是 10米，半径R3和高度

27、H3分别是5毫米和20毫米，分气孔的气缸半径R 1,高度h1分 别是10毫米和35毫米。值为I000毫米的空气气缸用于半径R4和高度H。从这个值扩大 的气缸未发现有任何实际效果通量，同样的，需要使用有限差分法计算网格节点数量，使 选择不断变化的这个数字不受任何明显通量的影响。对二氧化硫的浓度分气孔的气缸表面 （1-3）设置为0，空气中二氧化硫的扩散系数是0.120平方厘米渺，温度是17C间（Reid 等，1987）。数值模型给出的总摩尔通量密度（方程（12），当总摩尔通量密度乘以针总摩尔数就可获得总表面积通量（I;摩尔渺）。由于试管内浓度是均匀的，子气孔浓度为零，通量和出 口浓度成正比，即现在

28、模型决定因子k取决于几何形状，表面密度气孔和扩散系数。因此，试管 中浓度的下降应取决于线性出口浓度k / V （流速V = 5升/摩尔）。测量树枝1和2的浓度下降即图-5中出口浓度的函数，实线代表采用数值计算模型，从其 中相应的孔径（树枝1是2.2微米，树枝2是3.1微米）拟合最小二乘法曲线（树枝1的 K = 2.04x10 -5立方米/秒，树枝2的K = 5.82x10 - 5立方米/秒），它已被认为气孔吸收 的浓度下降纯粹的结果，虽然干树枝（图4）也存在吸收。然而，根据图4,如果非气孔吸 收和出口浓度也成正比，比重虽然很小，提前估计的孔隙半径仍会将减少约5%，另一方面， 图5中的线，本来不

29、能通过，如果他们被动通过，孔隙半径的估计将增加大约5%。在上述计算中，表面密度气孔是70每平方毫米。例如，如果我们假设树枝2孔径为 2.2微米，获得所需的因子k值的表面密度应该是约100每平方毫米。据我们的实验，这种 浓度变化发生本地，但并不是本地所有地方都会发生。修改孔尺寸大小的另一个方面是孔 的长度，如果15微米（见图2）用来代替10微米，树枝1和孔径2将分别是2.7和3.7 米，前厅和子气孔腔大小实际变化的影响并不重要。706050403020100020406080 100 120 140 160 1B0 200出口浓度（PPB）图5试管中二氧化硫浓度下降作为出口浓度的函数（重绘根据图

30、4）图中实线表示是应用数值模型计算孔隙功能半径气孔开放的大小由光圈的刨面限制，这个刨面最大可能是 5微米（见Turunen和 Huttunen，1991年）和前厅对应椭圆的短轴长度（图2）。如果孔隙半径是5微米，它的 通量将比孔径是2.5微米的通量增加约1.9倍（其中Csto= 70，L = 10微米）上，如果相 应的孔径为10微米（特别是细胞光圈的长短轴），传输速率将是半径为5微米的1.25倍左 右（见圈库克，1967年）。这种情况下，2.5微米应为某种功能孔隙得大小，气孔真正开放 的长短轴可能分别是近5和10微米，但因为一些气孔可能封闭或蜡填充，因子1/1.9x1.25 0.4减少了传输速

31、率。Jeffree等人（1971年）估计，因子1/3减少了锡特卡云杉蜡填 充前室的蒸腾速率，laisk（1983）表明，大麦叶的气孔有不同程度的开放，但是否对松 针有效还是未知的。将分气孔表面上二氧化硫浓度设置为零得到以上的结果，不同表面1、2和3上通量比 分别是0.0005:0.24:1 （树枝2），接近气孔二氧化硫的吸收（气孔周围细胞的吸收）。如果 可以改变临界条件（方程（8）和（9），通过设置吸收率，足够大（例如：I M S-1）的转 移速率，分气孔表面的Cv,a= 0,这些表面以外的浓度也保持接近零，就可以改变上面的结 果，相应的通量比值为0.02:1:0.54，在这种情况下二氧化硫的

32、吸收更为均匀。当考虑子气 孔腔周围细胞硫的化学生物学行为时，严格的来说，是否由气孔周围细胞吸收很重要，据 说泰里和yianoulis（1980）也提出了类似的二氧化碳吸收和蒸腾的结果，蒸腾似乎是发生 在气孔周围的细胞中，而二氧化碳吸收发生相当均匀。通过k因子的针电阻值（或一个针叶上实际的气孔总和以及扩散边界层电阻）可以计 算出总针面积的比例值k,树枝1和树枝2的阻力分别是1300/sm和860/sm。Haillgren 等人（1982年）提出了 1岁的苏格兰松树嫩芽针叶阻力值（500/sm）较小（中日值，1978 年7月29日-8月7日，北纬61 ，东经16）。批量大叶片气孔阻力不能直截了当地

33、推导出所取得的成果，简单近似于叶面积指数 （LAI）将针叶阻力分散到整个树冠，这当然是一个很粗略的估计，因为它假定包括整个树 冠上所有的气孔。基于回归边材截面积和针面积之间（哈日等，1985），使用标准的技术估 计当地指数LAI，当体电阻是200-300/sm时，LAI是4.0。walcek等人（1986年）报告 说针叶林表面SO2的阻力在夏天是240/sm（日照200-400每平方Wm），通过由Wesely 提出的方法（1989），在夏日，植被茂密的森林中树冠针叶气孔二氧化硫的阻力是500/sm（太阳辐射200每平方Wm,气温20C）。最后，对照现象学模型，估计气孔干扰的重要性。当现象学适用

34、于无干扰模型（公式 （3）校正（即式（4）使用），转移率大约是预测的数值模型的1.2 （细枝1）和1.5 （嫩 枝2）倍。这主要是由于前厅存在差异，不包括在现象学模型里，如果前厅也忽略数值模式 的影响，两种型号的传输速率都非常接近对方。使用长度（BL和B2）设置为1和30毫米的针叶，估计干扰方程（5）,这种情况下的 干扰似乎很小，传输速率只下降约4% （气孔半径2-3微米和表面密度70每平方毫米）。注 意干扰校正因子对于长度并不敏感，虽然数值模型不包括气孔的干扰，在松针边界层在纯 扩散的情况下使用它似乎是合理的，流动室对流显着，对于其测量干扰的影响甚至更小。蒸腾的测量和解释为解释蒸腾测量理论，

35、用每20分钟的气温、数值模型和数据计算蒸腾速率，在测量过 程中的水汽含量（从5.00 a.rn.W 6.20p.m.），温度的变化从8.0到14.2C，水蒸气浓度范 围从5.5到7.7 G M-3,平均气温和水汽浓度是11.9C和6.65 G M -3。在任何给定的空气 温度下，假设气孔腔饱和浓度和水蒸气浓度是对应的，温度变化对水蒸汽扩散系数的影响 很小，对应平均气温，所使用的系数是0.237平方厘米/秒（如Landoldt-B6rnstein1960 年），照射的平均值为240千瓦/平方米。表1显示了测得的5个不同树枝的平均蒸腾速率（总表面积不同的树枝，按顺序为 0.0921，0.155,

36、0.173, 0.157和0.146平方米）和相应的估计孔径。数值模型假设气孔的 表面浓度为70每平方毫米，测量二氧化硫的气孔孔径大小都是类似得，注意干扰仅存在于 针叶特性中（方程（5）,其对蒸腾作用的影响是很小的。Haillgren等人（1982年）得 出了净干沉积速率结论，即表1中在5.00a.m至6.20p.m，五个不同的树枝平均蒸腾速率 （1993年8月10日），使用当地计算气孔的功能半径的数值模型，气温值和水蒸气浓度每 20分钟测量一次。Functional radiusof stomaTranspiration rauTwig(mgsL82524242A蒸腾速率气孔功能半径计算气孔

37、硫的传导速率明显比水蒸气小，然而，其结果是由一个长期观测针叶含硫化合物 的降低的田间试验推断出来的。结论大量关于二氧化硫干沉降的研究表明，针叶林以及农作物的气孔是二氧化硫沉降的主 要方式（例如，Fowler和开普敦，1983年）。测量依赖野外环境或试管着两种方法，前者 关乎整个林冠具有代表性平均通量，后者通常用树枝或在实验室里进行。较大规模的做法 导致一个大叶气孔阻力的概念，不能直截了当估计叶片的基础阻力，总之，努力解决表征 大叶以及叶片的基础气孔物理阻力的问题，必须注意生物和化学变量。在这里，我们报告 了用比色皿测量的苏格兰松针SO2传输速率结果，用气孔空气运输的物理模型解释了这些 结果，并

38、在野外条件下独立进行了有关枝条蒸腾作用的测量。表面平均气孔密度是70个气孔每平方毫米，最大效应的干扰是10%，最关键的因素 是气孔的几何形状，传输速率对毛孔不敏感，但它对孔隙半径是敏感的，当xa变成-a2, 孔长度比半径传输速率也随之变化。但是孔半径值是很难确定的，现在我们可以使用数值 模型间接地测量，通过测量二氧化硫量估计两个孔半径分别为2.2和3.1微米，通过测量蒸 腾速率估计孔半径为1.8到2.5微米。在环境条件（特别是不同的日照）略有不同的情况 下分别进行测量，结果是一致的，表明至少短期在二氧化硫熏蒸期间，交流蒸气的机制是 类似的。所获得的孔径估计值这意味着气孔的功能孔径大小随不同的生

39、理活动，最大能开 放到5-10微米，也有一些气孔前室填充了蜡。我们曾试图澄清气孔大量运输固有的物理机制，并构建仍然保留其生物本质简化的物 理模型，传统的假设跨叶边界层以及跨子气孔腔一维扩散的方法本身不太正确，尽管通常它的效果很好，我们认为，用三维的方法，强制对流的存在减少了边界层阻力来自气孔的干扰（合并相邻气孔领域浓度）（见Lushnikov等，1994）。未来我们的目标是扩大包括化 学反应的数值模型和叶肉污染物的扩散，当然对叶肉进行了光合作用的简化处理，此外， 应对用以上的方法估计大叶阻力进行调查。致谢-作者要感谢卡利纳Sofrovna女士的帮助，以及对芬兰科学院、Maj和Tor Nessling基金会的财政支持表示诚挚的谢意。参考附录