Measurements and fluxes of volatile chlorinated organic compounds (VOCl) from natural terrestrial sources : Measurement techniques and spatio-temporal variability of flux estimates

Volatile organic compounds (VOCs) and especially chlorinated VOCs (VOCls) are regarded as en viron mental risk substances in water bodies due to their toxic characteristics. Even in the atmo­sphere they highly impact atmospheric chemistry, e.g. degrading the ozone layer. Several studies have convincingly identified a number of natural VOCl sources thereby challenging the view of VOCls as only produced by humans. Yet, fundamental knowledge is still missing concerning the emission, distribution and the natural abundance of VOCls, especially regarding the high spatial and temporal variability of emissions from terrestrial sources. In the nuclear industry, Cl­36 is a dose­dominating radionuclide in some waste, and this adds to the need to better understand the processes, transport and fate of chlorine in the bio sphere. In this report 38 studies on VOCl flux measurement estimates were reviewed to summarize the current knowledge on spatio­temporal variations of different VOCls and various measurement tech niques. Chloromethane is the most studied VOCl compound and chloroform, the second most studied. A few other studies have estimated fluxes of additional VOCls such as tetrachloromethane (CCl4), methyl chloroform (CH3CCl3), tetrachloroethane (C2H2Cl4), freons (CFCs), chloroethane (C2H5Cl), bromodichloromethane (CHBrCl2). Studies were conducted in climates and terrestrial ecosystems ranging from arctic tundra to tropical rainforest but most studies focus on the temperate climate region. Wetlands and coastal systems dominate the studied ecosystems. Flux chambers are the most common method for investigation of the soil­atmosphere exchange of VOCls, but a few studies used soil gas profiles and one the Relaxed Eddy Accumulation (REA) technique. Methodological uncer­tainties are mainly related to sample contamination, few replicates, chamber design, and chamber deployment (the time of measurement) effects on the soil­atmosphere exchange itself. Despite the many challenges in measuring VOCls and estimating the fluxes, a substantial part of the chlorine in terrestrial ecosystems, and especially from wetlands and coastal areas, is emitted to the atmosphere as VOCls. In inland forested ecosystems, the release of Cl to the atmosphere could be as much as 0.1 g m–2, which is 40 % of the wet deposition and there are studies that suggest that freshwater wetlands are much larger source of chlorine in the atmosphere than previously understood.Flyktiga organiska föreningar (VOC) och i synnerhet klorerade VOCs (VOCls) betraktas som miljö­farliga ämnen i vattenmiljöer på grund av sina toxiska egenskaper, men även i atmosfären eftersom de har en stor inverkan på atmosfärskemin, t ex genom att påverka ozonskiktet. Ett antal studier har hittat flera naturliga källor för VOCl och därmed förändrat synen på VOCls som endast producerade av människor. Trots det så saknas kunskaperna fortfarande om utsläpp de naturliga flödena av VOCls, särskilt när det gäller variation i tid och rum från terrestra miljöer. I kärnkraftsindustrin är Cl­36 en dosdominerande radionuklid för en del avfallströmmar. Därför behövs en bättre förståelse för omsättningen av klor i ytnära ekosystem. Klormetan är den mest studerade av VOCl och den näst mest studerade är kloroform. Några andra studier har uppskattat flöde av andra VOCl som tetraklormetan (CCl4), metylkloroform (CH3CCl3), tetrakloretan (C2H2Cl4), freoner (CFC), kloretan (C2H5Cl), bromodiklormetan (CHBrCl2). Studier genomfördes i klimat och markbaserade ekosystem som sträcker sig från arktisk tundra till tropisk regnskog, men de flesta studier fokuserar på tempererat klimatområde. Våtmarker och kustsystem är de studerande dominerande ekosystemen. Kammare är den vanligaste metoden för att uppskatta flöden av av VOCls, men det finns också några studier med koncentrationsgradienter i markprofiler, och en form av mikrometeorologimetodik. De metodologiska osäkerheterna som diskuteras kretsar i första hand kring kontamination, få replikat, design av fältmätningar och fältmätningarnas påverkan på markprocesser och därmed indirekt på flödena. Trots de många utmaningarna för att mäta VOCls och uppskatta flödena är det klart att flödet av klor till atmosfären är ett viktigt flöde i klors biogeo­kemiska cykel i terrestra ekosystem. Skogsekosystem kan avge så mycket som 0.1 g m–2, vilket är 40 % av våtdepositionen av klorid och det finns studier som tyder på att våtmarker är en långt mycket större källa till klor i atmosfären än man tidigare trott