1.6. Химические основы воздействия загрязняющих веществ на окружающую. Влияние аэрозолей на растения

1.6. Химические основы воздействия загрязняющих веществ на окружающую

среду

Загрязнение атмосферы промышленными источниками сопровождается прямым или косвенным воздействием на биосферу, жизнь и здоровье человека, природные ресурсы, растительность, здания, строительные материалы и т.д.

Влияние ЗВ на атмосферу было рассмотрено в предыдущих разделах.

1.6.1. Влияние загрязняющих веществ на растительность

Развитие растений тесно связано с условиями окружающей среды. Температура, характерная для данного района, количество осадков, характеристика почвы, состояние атмосферы - все эти факторы, взаимодействуя между собой, определяют характер ландшафта и виды растений, являющихся его частью. Если окружающие условия изменяются, то изменяется и растительный мир(вплоть до гибели). Поскольку растения развивались в присутствии соединений, характерных для атмосферного воздуха по составу и концентрациям, то в таких условиях редко наблюдаются отрицательные воздействия на них. Эти воздействия обнаруживаются только тогда, когда концентрация ЗВ оказывается выше допустимого порогового уровня (вблизи городов, промышленных центров). ЗВ по разному действуют на растения. Поэтому в присутствии определенных количеств ЗВ наименее устойчивые виды ослабевают и гибнут, в то время как более устойчивые живут и размножаются.

Воздействие на экологическую систему (пустыня, луг, лес и т.д.) на первых порах не отражается на ней в целом - любые нарушения сначала проявляются на молекулярном уровне отдельного растения или системы растений. Все ЗВ оказывают влияние на процессы, протекающие в клетке, в частности, нарушают водный баланс. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление ЗВ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производства энергии. Из ЗВ, отрицательно действующих на растительность, следует отметить диоксид серы, фториды, озон, оксиды азота и их смеси.

Диоксид серы - первоначально поступает в растение через устьица - отверстия, имеющиеся на листьях и в нормальных условиях использующиеся для газообмена. Диоксид серы прежде всего воздействует на клетки, которые регулируют открывание этих отверстий. Даже при очень малых концентрациях диоксид серы способен оказывать действие, в результате которого при достаточно высокой относительной влажности устьица остаются постоянно открытыми; при высоких концентрациях диоксида углерода устьица закрываются.

Попав в межклеточные пространства листа, диоксид серы вступает в контакт м мембраной, окружающей клетку. В состав мембраны входят жиры и белки, она служит для регулирования поступления веществ внутрь клетки и вывода их из нее. При нарушении целостности этой полупроницаемой мембраны нарушается баланс питательных веществ и процесс поступления ионов.

Далее диоксид серы поступает в клетку. Первые визуально наблюдаемые изменения, связанные с действием диоксида серы, происходят внутри хлоропластов, ответственных за протекание фотосинтеза. Внутри листа диоксид серы превращается либо в бисульфиты, сульфиты и сульфаты, либо остается в виде водного раствора. Все эти соединения серы ингибируют процесс фотосинтеза.

Диоксид серы воздействует на жизненно важные ферменты (хлорофиллаза), что приводит к разрушению соответствующих ферментных систем. Под действием диоксида серы хлорофилл может превращаться в фитиновые продукты.

Деревья, сбрасывающие листву, поглощают больше диоксида серы, чем вечнозеленые, но гораздо более устойчивы к его действию. Обычно концентрации диоксида серы до 1 мкг/л не дают видимого ущерба для листьев, но могут привести к снижению содержания хлорофилла и преждевременному опадению листьев. Хронические повреждения вечнозеленых хвойных деревьев наступают при концентрации диоксида серы около 0.3 мкг/л, что проявляется в преждевременной потере более старых иголок, снижении их количества и, наконец, отмирание дерева. При концентрации диоксида серы больше 1 мкг/л наблюдается резкое повреждение иголок, сопровождающееся полным разложением хлорофилла, что приводит к их обесцвечиванию в течение нескольких часов.

Фториды. Последствия воздействия фторидов на процессы обмена в клетке аналогичны рассмотренным выше, хотя их механизмы различаются. Фториды содержатся во всех растительных тканях, токсическое действие оказывает их избыток. Для большинства растений порог токсичности составляет 50 -100 млн-1 фторидов; при более высоких концентрациях происходит изменение в процессах обмена и в структуре клетки.

В число наиболее чувствительных к фторидам деревьев относятся ясень, ель и желтая сосна; менее чувствительны липа, бук и граб; еще менее чувствительны акация, дуб, тис и можжевельник.

Симптомы поражения сосны и пихты фторидами аналогичны симптомам, вызываемыми диоксидом серы. Симптомом поражения широколистных растений является появление тусклых серозеленых водянистых участков на верхнем кончике и на краю листа. Пораженная ткань быстро отмирает и при продолжении воздействия в течение 1 -2 дней окраска листа меняется от светлой до темно -коричневой.

Озон - третий из наиболее вредных ЗВ, также сначала воздействует на растения на молекулярном уровне, а первичным объектом воздействия также оказываются устьица листьев и мембраны; озон способствует закрыванию устьиц.

В зависимости от вида растений и окружающих условий симптомы, вызываемые озоном, могут быть весьма разнообразны. В результате поражения листья приобретают соломенную, а иногда и бронзовую окраску.

Оксиды азота - редко присутствуют в атмосфере в концентрациях, которые способствуют вредному воздействию на растения. Отрицательная роль оксидов азота в основном связана с тем, что они являются предшественниками озона в атмосфере, а также способны оказывать воздействие на растения в комбинации с озоном или с диоксидом серы. Первичным симптомом является образование тускло - зеленых водянистых участков, окраска которых постепенно становится соломенной или бронзовой.

Пероксиацетилнитраты (ПАН). Считается, что токсичность ПАН связана с его способностью реагировать с тиольными (-SH) группами, имеющими большое значение для протекания фотосинтеза. Наиболее чувствительными видами растений являются: фасоль, латук -салат, петуния.

Из комбинаций ЗВ можно отметить следующие: оксиды серы и озон, оксиды серы и диоксид азота. В табл. 1.15 приведены виды растений, которые обладают наибольшей чувствительной к диоксиду серы, фторидам, озону.

Таблица 1.15

Виды растений, чувствительные к атмосферным загрязнениям

Кислотный “дождь”. Считается, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены диоксидом серы и на 1/3 -оксидами азота. В связи с этим представляется важной информация о перемещении этих и других ЗВ в атмосфере от источников загрязнения (табл.1.16).

При нормальных условиях чистая дождевая вода, содержащая растворенный атмосферный диоксид углерода, образующий угольную кислоту, имеет рН=5.5 -5.6. При наличии кислотных “дождей” величина рН снижается.

В регионах, где почвы и воды содержат значительные количества щелочных веществ, кислотные “дожди” не наносят большого вреда, так как они нейтрализуются в почве, озерах и реках. В регионах, содержащих малые количества известняков и характеризующихся наличием гранитов и других скалистых пород, которые не в состоянии нейтрализовать кислотные “дожди”, величина рН в озерах, реках, лесных и сельскохозяйственных почв понижается.

Кислотные “дожди” могут вызывать существенные поражения растений. К наиболее чувствительным относятся травы, бобы и подсолнечник. Наиболее устойчивыми являются хвойные деревья, затем следуют лиственные породы, широколиственные растения.

Кислотные “дожди” также отрицательно действуют на почву, разлагая органические соединения гумуса и вымывая из почвы важные питательные вещества. Кроме того кислотные “дожди” прямо или косвенно являются причиной такого ущерба, как загрязнение воды тяжелыми металлами, экстрагируемыми из почвы, резкое усиление коррозии металлических конструкций, механизмов и оборудования, а также разрушение зданий и исторических памятников.

Таблица 1.16

Трансформация ЗВ в атмосфере

1.6.2. Воздействие загрязняющих веществ на животный мир

Воздействие ЗВ промышленных выбросов на животных может быть как прямым, так и косвенным.

Обычно прямое воздействие ЗВ, воспринимаемых организмом путем непосредственного контакта или при вдыхании, не приводит к серьезным повреждениям, поскольку количества поглощенных ЗВ, независимо от фазового состояния, сравнительно не велики. Значительно серьезнее вторичное, косвенное воздействие, при котором животные получают ЗВ с кормом. ЗВ, накопившиеся в растительной пище, поступают в пищеварительный тракт животных в значительно больших количествах, чем при прямом воздействии. В районах с высоким уровнем загрязнения количество пыли, поступающее в пищеварительную и дыхательную системы, достигает 30-40 кг/месяц. Пылевые и газовые выбросы, накопившиеся в кормах, вызывают серьезные опасения, если эти вещества растворимы в воде или желудочном соке. При этом ЗВ распределяются по всему организму, нарушая его функционирование. Опасность отрицательного воздействия накопившихся ЗВ возрастает с увеличением их растворимости в воде и желудочном соке.

Потребление кормов, содержащих мышьяк и его соединения, приводит к потере веса, выпадению шерсти и другим отрицательным последствиям. При потреблении кормов, содержащих фтор и его соединения происходит хроническое отравление - флюороз; симптомами его являются: потеря веса и аппетита, снижение надоев, замедленный рост и дефекты формирования зубов.

1.6.3. Воздействие загрязняющих веществ на материалы

Повреждение конструкционных материалов вследствие воздействия ЗВ атмосферного воздуха приносит громадный материальный ущерб промышленности.

В табл.1.17 приведены различные типы повреждений, вызываемых загрязненным воздухом.

Таблица.1.17

Повреждение материалов при воздействии загрязненного воздуха

Ниже рассматривается влияние отдельных ЗВ на материалы.

1.6.3.1. Воздействие диоксида серы

Одним из наиболее дорогостоящих последствий загрязнения атмосферы диоксидом серы является ускорение коррозии металлов. Это определяется не только затратами на ремонт или замену разрушенных деталей и механизмов, но и затратами на антикоррозионную обработку. Значительная часть затрат связана обычно с коррозией железа и его сплавов; однако в присутствии диоксида серы наблюдается коррозия и других важных металлов, используемых в условиях атмосферного воздействия : цинка, меди и алюминия.

В наибольшей степени коррозия железа наблюдается в индустриальных районах, в наименьшей - в сельских районах.

Основными продуктами коррозии железа являются  -FeOOH,  -FeOOH, Fe3 O4 и другие оксиды аморфной структуры. Образование этих соединений протекает по механизму электрохимической коррозии в тонкой пленке воды на поверхности металла. В упрощенной форме процесс можно представить так:

на аноде Fe  Fe2+ + 2e-

на катоде 1/2 О2 + Н2О + 2е-  2ОН-

Дальнейшие превращения зависят от рН пленки воды:

в сильно щелочной среде 4 Fe (OH)2 + O2  4()FeOOH + 2h3O

в слабо щелочной среде 6 Fe (OH)2 + O2  2Fe3O4 + 6 h3O

В нейтральной или слабо кислой средах образование гидроксида(11) железа не возможно; вместо него образуются различные гидроксикомплексы железа и комплексы с другими анионами, имеющимися в растворе. Эти ионы отражают характер среды, в которой находится металл, например, сульфат -ионы в атмосфере промышленных районов.

Таким образом первой ступенью коррозии можно считать адсорбцию диоксида серы на поверхности металла; количество адсорбированного диоксида серы увеличивается при наличии ржавчины, поверхностных частиц, повышенной влажности. Вторая ступень коррозии сводится к реакции: Fe(11) + SO2 + O2  FeSO4 .

Эмпирическая зависимость, выражающая степень коррозии металлов, имеет вид:

A = 325exp [0.00275CSO2 -(163.2/RH)],

где А -глубина коррозии, мкм;  -время, год; RH -средняя относительная влажность, %; Сso2 - концентрация диоксида серы, мкгм-3.

Из приведенного уравнения видно, что степень коррозии более сильно зависит от влажности, чем от содержания диоксида серы, особенно при концентрациях, характерных для городских районов.

Цинкшироко применяется в качестве антикоррозионного покрытия железа и стали. Коррозии основного металла препятствует пленка нерастворимых основных карбонатов цинка. Основным фактором, определяющим скорость коррозии цинка, является концентрация диоксида серы и влаги в атмосфере. Скорость коррозии (в мкм/год) можно вычислить по формуле:

 = 0.0503 Сso2 /RH

Ускорение коррозии цинка в присутствии диоксида серы обусловлено образованием растворимого сульфата цинка на внешней поверхности защитной пленки, образующегося при взаимодействии растворенного диоксида серы в поверхностном слое воды с цинком или оксидом цинка.

Медь и медные сплавы в атмосферных условиях образуют в большинстве случаев тонкую устойчивую поверхностную пленку, которая препятствует дальнейшему протеканию коррозии. В начальный период атмосферной коррозии образуются оксиды и сульфиды меди, имеющие коричневую окраску, которые способны к уплотнению с образованием черной пленки; через несколько лет образуется зеленоватый налет (патина), представляющий собой основной сульфат меди - соединение, устойчивое к дальнейшему атмосферному воздействию. Скорость образования патины увеличивается с возрастанием концентрации диоксида серы в атмосфере и относительной влажности; вновь образующаяся патина содержит - CuSO4 6Cu(OH)2, при старении она превращается в CuSO4 3 Cu(OH)2.

Алюминий. Считается, что Al устойчив к коррозии, обусловленной диоксидом серы, так как на его поверхности образуется инертная оксидная пленка. Однако при одновременном присутствии в атмосфере диоксида серы и высоких концентраций твердых макрочастиц может происходить повреждение поверхности, обусловленное образованием продукта коррозии -Al2 (SO4)3 18 h3O. При низкой относительной влажности алюминий поглощает незначительное количество диоксида серы, в основном, за счет физической адсорбции. При повышении влажности поглощение усиливается, хотя и не достигает таких величин, как для железа и цинка.

Краски. При относительно больших концентрациях диоксида серы (1 -2 млн-1) время высыхания масляных красок увеличивается за счет повышения продолжительности процесса, а образующаяся при высыхании пленка становится более хрупкой; для некоторых красок наблюдается потеря цветности.

Для масляной краски скорость эрозии (,мкм/год), в зависимости от концентрации диоксида серы (Cso2, мкгм-3) и относительной влажности (Н, %), может быть рассчитана по формуле:

 = 14.3 + 0.015Cso2 + 0.388Н.

Воздействие на текстильные товары. Под действием диоксида серы прочность натуральных и некоторых синтетических волокон может уменьшаться за счет разрыва высокомолекулярных цепей в макромолекулах. Полиамидные волокна (нейлон и др.) также могут потерять прочность, особенно если они имеют малый диаметр и находятся под нагрузкой. Полиэфирные, акриловые и полипропиленовые волокна устойчивы к действию диоксида серы; некоторые из них, однако, могут быть повреждены при воздействии частиц, содержащих сульфаты.

Воздействие на строительные материалы, произведения искусства. Неокрашенные каменная и бетонная кладки, известковый раствор и кирпич поглощают диоксид серы с образованием сульфатов. Особенно пагубно образование сульфатов для материалов, содержащих известняк, так как это приводит к образованию в материале механических напряжений, вследствие которых материал растрескивается, при этом создаются условия для проникновения воды, что способствует дальнейшему разрушению материала (особенно в процессе замерзания).

Установлено, что бактерии, потребляющие серу, могут, как непосредственно, так и косвенным путем вызывать повреждения каменных сооружений.

Стеклянные и керамические поверхности практически не подвергаются разрушению под воздействием диоксида серы (за исключением фторсодержащих изделий). Следует отметить, что оксиды серы отрицательно воздействуют и на многие другие материалы (бумаги, электрические контакты и др.), но в значительно меньшей степени.

studfiles.net

Аэрозольное загрязнение атмосферы

Аэрозоли - некие твёрдые мелкие частички, находящиеся в атмосфере. Со стороны это выглядит как дымка или туман.Аэрозоли образуются в атмосфере по множеству причин, как естественных, так и не очень. Например, частицы попадают в воздух при извержении вулканов, пожарах, пыльных бурях. Но немалое их количество оказывается в атмосфере и в результате деятельности человека.

Образование аэрозолей (антропогенные причины)

Наибольший ущерб наносят работа ТЭС, а также сажевых, цементных и металлургических заводов. Немалый вклад вносят обогатительные фабрики и насыпи ненужных материалов (отходы при добыче полезных материалов). Но влияние оказывают и многие другие вещи: разжигание костров, взрывы, выхлопные газы и т.д.Автор фото - sovraskin, ссылка на оригинал (фото было изменено).

Таким образом огромное количество частиц попадает в земную атмосферу: пыль; соединения кремния, углерода и кальция; соли кислот; оксиды железа, меди, мышьяка, хрома, свинца, магния и многие другие. Самое неприятное заключается в том, что эти частицы не просто так там витают, а начинают взаимодействовать друг с другом. Примерно так и образуется смог, обитающий во множестве больших городов.

Последствия аэрозольного загрязнения

Аэрозоли наносят серьёзный вред здоровью людей, являясь причиной множества заболеваний. Большинство из них связано с органами дыхания, но также вред наносится и кровеносной системе. Многие люди не могут перенести таких заболеваний и умирают, но остальных это мало заботит и они продолжают всё также кататься на машинах, сжигая нефтепродукты и загрязняя воздух.

Влияние аэрозоли оказывают не только на людей, но также и на природу. Особенно большой ущерб наносится растениям. Замечали когда-нибудь разницу между здоровыми растениями лесов и чахлыми кустиками и деревьями городов? Заметить различия не так уж и просто, ведь для этого нужно присмотреться к листьям растения. Аэрозоли оседают именно на них, нарушая таким образом отлаженную работу растения. Самым страшным является то, что нарушается процесс фотосинтеза (растения могут перерабатывать углекислый газ в органические вещества). Ну и в итоге углекислого газа в атмосфере становится всё больше, и дышать, соответственно, сложнее.

Процесс этот медленный и мы вряд ли сможем в полной мере ощутить последствия такого воздействия на природу. Расплачиваться будут наши потомки.

naturae.ru

Влияние загрязнения атмосферы на растения

Наземные органы растений обеспечивают организмы воздушным питанием, приводят эффективное улавливание и аккумулирование энергии солнечной радиации, обмен энергией и веществами со средой. Токсические газы и пары проникают в листья и другие органы растения по тем же путям, которые используются для обычного газообмена. Накопление в тканях токсических веществ или оседание на поверхности листьев, побегов и плодов выше определённого уровня нарушает функциональную деятельность и структуру, прежде всего, ассимиляционного аппарата.

Ранними симптомами происходящих в растениях нарушений, под влиянием содержащихся в воздухе вредных веществ являются изменения активности фотосинтеза, дыхания и транспирации, обнаруживаемые с помощью, чувствительных физиологических методов, а нарушение структуры и клеток – под световым или электронным микроскопом. Начальные изменения физиологической активности и структуры органов растений обычно неглубокие и исчезают при устранении вызвавшей причины – действующего газа или пыли [1].

Визуально различимые симптомы поражения листьев атмосферными токсикантами проявляется у разных видов по-разному, и зависят от концентрации, продолжительности действия и токсичности действующих веществ. В большинстве случаев они имеют вид верхушечного краевого хлороза или некроза листьев, сворачивания или гофрированности листовой пластинки, реже рассеянных по листовой пластинке некротических точек или пятен, общего потемнения, потери тургора и преждевременного опадения листьев.

Неоднозначная поражаемость растений токсическими газами и аэрозолями в сходных условиях отображает разную их газоустойчивость, пылеустойчивость и дымоустойчивость.

Реакция растения на загазованность зависит и от их состояния и фазы развития. Осенью, по мере завершения вегетации, они устойчивее, чем летом; зимой – выносливее, чем осенью.

В результате хронических и острых поражений снижается плотность облиственности крон деревьев вплоть до полной потери листьев всей или частью кроны со стороны источника газов. На таких деревьях резко сокращается прирост, формируются укороченные побеги или флагообразная крона [3].

Под действием значительных концентраций вредных газов, особенно двуокиси серы и фтора, клетки мезофилла сплющиваются, их стенки спадают, pH клеточного сока снижается, нарушается углеводно – азотный режим, сама клетка деформируется, хлоропласты и хлорофилл разрушаются – всё это в мезофилле происходит довольно быстро.

Сосудистая ткань повреждается несколько меньше, а одревесневшие, лигнифицированные клетки почти не меняются. Поэтому ксилема повреждается обычно мало, но флоэма – нежная «живая» ткань – повреждается довольно сильно. Кроме того, газы подавляют движение протоплазмы и растяжение клеток [4].

Глава 2. Методика исследований

Сбор материала проводился с11 марта о15 марта 2013г. в Тюменской области, Нижнетавдинском районе, в окрестностях биостанции «Озеро Кучак».

Для сбора материала был выбран маршрутный метод. Были совершены две экскурсии в окрестностях биостанции.

Были срезаны побеги на высоте 1,5-2 метров у деревьев и кустарников для определения видового состава. Затем, используя определители древесных и кустарниковых пород в безлистном состоянии (Е.А. Дунаев 1999, Ю.В. Рычин 1971, Е.Т. Валягина-Малютина 2001), определяли видовой состав собранной коллекции.

Далее был проведен анализ полученных данных. Используя литературные данные (И.М. Культиасов 1982 (табл.1)), распределили собранные виды по газочувствительности и газоустойчивости.

Результаты приведены в главе 3.

Глава 3. Результаты и их обсуждение

Всего было собрано 43 вида. Используя данные Культиасова определенные виды были распределены на различные группы, в зависимости от их газочувствительности и зазоустойчивости. Данные приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Чувствительность древесных пород окрестностей биостанции "озеро Кучак" к острому воздействию загрязняющих атмосферу веществ

Наиболее чувствительными породами к загрязнению атмосферы серой и ее соединениями являются Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и Береза бородавчатая (Betula pendula). Чувствительными к соединениям серы являются Липа сердцевидная(Tilia cordata), Рябина обыкновенная(Sorbus aucuparia), Тополь бальзамический(Populus balsamifera), Тополь дрожащий

(Populus tremula). Сосна обыкновенная и Береза бородавчатая так же очень чувствительны к загрязнению гафнием и соляной кислотой. Наиболее устойчивыми древесными породами к загазованности являются Тополь дрожащий и Клен ясенелистный.

В качестве биоиндикаторов чаще всего используются такие древесные растения, как Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и Береза бородавчатая (Betula pendula).

Наиболее часто используемой методикой является методика Е.Г. Куликовой, основанная на визуальном распределении древесных растений по категориям жизненного состояния (табл. 3, табл.4).

Таблица 3.

Визуальное распределение древесных пород по категориям жизненного состояния

Таблица 4.

Категории жизненного состояния деревьев по Куликовой

Популярна методика Е.Г. Мозолевской, так же основанная на визуальном определении жизненного состояния деревьев. Далее определяется средний балл состояния деревьев одного вида по формуле:

где - коэффициент состояния отдельных видов деревьев,

- баллы состояния отдельных деревьев,

- общее число деревьев каждого балла состояния,

N – общее число учтенных деревьев каждого вида,

- сумма.

Коэффициент состояния древостоя в целом (К) определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных видов деревьев на пробной площадке:

число видов деревьев

Береза бородавчатая (Betula pendula) является важным объектом биоиндикационных исследований. Наиболее чувствительным ее органом является зеленый лист, так как он очень подвержен действию токсических газов. Угнетение роста листьев находится в прямой зависимости от степени загазованности местообитания: чем выше загрязнение воздуха, тем меньше морфометрические параметры листа. Для того чтобы более наглядно продемонстрировать эту закономерность, необходимо не просто сравнить листья визуально, а определить и сравнить их площади и размеры. Уровень флуктуирующей ассиметрии чувствителен к действию химического загрязнения и возрастает при увеличении антропогенного прессинга. Повышение степени воздействия приводит к возрастанию изменчивости показателей и снижению стабильности [9].

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) является часто используемым биоиндикатором. У сосны наблюдаются хорошо заметные изменения морфологических признаков хвои. Для определения состояния дерева используют хвою последних двух лет жизни дерева. Определяют такие признаки как [8]:

· наличие хлорозов и некрозов;

· сближенность расположения хвои на побеге;

· длина хвои;

· толщина хвои;

Так же используется определение состояния сосны обыкновенной по генеративным побегам. Определяется длина шишки и ее диаметр.

Заключение:

· В ходе работы была собрана коллекция, включающая в себя 43 вида растений;

· В качестве биоиндикаторов чаще всего из них используется лишь два вида: Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и Береза бородавчатая (Betula pendula), так как они наиболее чувствительны к загрязнению атмосферного воздуха

Список литературы

1. Майснер А.Д. «Жизнь растений в неблагоприятных условиях». Минск, «Вышэйная школа». 1981.

2. Культиасов И.М. «Экология растений». Москва, издательство Московского Университета. 1982.

3. Илькун Г.М. «Загрязнители атмосферы и растения». Киев, 1978.

4. Кулагин Ю.З. «Древесные растения и промышленная среда». Москва, Наука, 1974

5. Дунаев Е.А. «Деревянистые растения Подмосковья в осенне-зимний период: методы экологических исследований». Москва, МосгорСЮН. 1999.

6. Рычин Ю.В. «Древесно-кустарниковая флора». Москва, «Просвещение». 1971.

7. Валягина-Малютина Е.Т. «Деревья и кустарники зимой. Определитель древесных и кустарниковых пород по побегам и почкам в безлистном состоянии». Москва, издательство КМК. 2001.

8. http://neobionika.ru/ekolognapravlenie/147.html

9. http://xreferat.ru/112/588-2-ocenka-kachestva-sredy-goroda-orska-po-funkcional-noiy-asimmetrii-listovoiy-plastinki-berezy-povisloiy-betula-pendula.html

studopedya.ru

1.6. Химические основы воздействия загрязняющих веществ на окружающую

среду

Загрязнение атмосферы промышленными источниками сопровождается прямым или косвенным воздействием на биосферу, жизнь и здоровье человека, природные ресурсы, растительность, здания, строительные материалы и т.д.

Влияние ЗВ на атмосферу было рассмотрено в предыдущих разделах.

1.6.1. Влияние загрязняющих веществ на растительность

Развитие растений тесно связано с условиями окружающей среды. Температура, характерная для данного района, количество осадков, характеристика почвы, состояние атмосферы - все эти факторы, взаимодействуя между собой, определяют характер ландшафта и виды растений, являющихся его частью. Если окружающие условия изменяются, то изменяется и растительный мир(вплоть до гибели). Поскольку растения развивались в присутствии соединений, характерных для атмосферного воздуха по составу и концентрациям, то в таких условиях редко наблюдаются отрицательные воздействия на них. Эти воздействия обнаруживаются только тогда, когда концентрация ЗВ оказывается выше допустимого порогового уровня (вблизи городов, промышленных центров). ЗВ по разному действуют на растения. Поэтому в присутствии определенных количеств ЗВ наименее устойчивые виды ослабевают и гибнут, в то время как более устойчивые живут и размножаются.

Воздействие на экологическую систему (пустыня, луг, лес и т.д.) на первых порах не отражается на ней в целом - любые нарушения сначала проявляются на молекулярном уровне отдельного растения или системы растений. Все ЗВ оказывают влияние на процессы, протекающие в клетке, в частности, нарушают водный баланс. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление ЗВ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производства энергии. Из ЗВ, отрицательно действующих на растительность, следует отметить диоксид серы, фториды, озон, оксиды азота и их смеси.

Диоксид серы - первоначально поступает в растение через устьица - отверстия, имеющиеся на листьях и в нормальных условиях использующиеся для газообмена. Диоксид серы прежде всего воздействует на клетки, которые регулируют открывание этих отверстий. Даже при очень малых концентрациях диоксид серы способен оказывать действие, в результате которого при достаточно высокой относительной влажности устьица остаются постоянно открытыми; при высоких концентрациях диоксида углерода устьица закрываются.

Попав в межклеточные пространства листа, диоксид серы вступает в контакт м мембраной, окружающей клетку. В состав мембраны входят жиры и белки, она служит для регулирования поступления веществ внутрь клетки и вывода их из нее. При нарушении целостности этой полупроницаемой мембраны нарушается баланс питательных веществ и процесс поступления ионов.

Далее диоксид серы поступает в клетку. Первые визуально наблюдаемые изменения, связанные с действием диоксида серы, происходят внутри хлоропластов, ответственных за протекание фотосинтеза. Внутри листа диоксид серы превращается либо в бисульфиты, сульфиты и сульфаты, либо остается в виде водного раствора. Все эти соединения серы ингибируют процесс фотосинтеза.

Диоксид серы воздействует на жизненно важные ферменты (хлорофиллаза), что приводит к разрушению соответствующих ферментных систем. Под действием диоксида серы хлорофилл может превращаться в фитиновые продукты.

Деревья, сбрасывающие листву, поглощают больше диоксида серы, чем вечнозеленые, но гораздо более устойчивы к его действию. Обычно концентрации диоксида серы до 1 мкг/л не дают видимого ущерба для листьев, но могут привести к снижению содержания хлорофилла и преждевременному опадению листьев. Хронические повреждения вечнозеленых хвойных деревьев наступают при концентрации диоксида серы около 0.3 мкг/л, что проявляется в преждевременной потере более старых иголок, снижении их количества и, наконец, отмирание дерева. При концентрации диоксида серы больше 1 мкг/л наблюдается резкое повреждение иголок, сопровождающееся полным разложением хлорофилла, что приводит к их обесцвечиванию в течение нескольких часов.

Фториды. Последствия воздействия фторидов на процессы обмена в клетке аналогичны рассмотренным выше, хотя их механизмы различаются. Фториды содержатся во всех растительных тканях, токсическое действие оказывает их избыток. Для большинства растений порог токсичности составляет 50 -100 млн-1 фторидов; при более высоких концентрациях происходит изменение в процессах обмена и в структуре клетки.

В число наиболее чувствительных к фторидам деревьев относятся ясень, ель и желтая сосна; менее чувствительны липа, бук и граб; еще менее чувствительны акация, дуб, тис и можжевельник.

Симптомы поражения сосны и пихты фторидами аналогичны симптомам, вызываемыми диоксидом серы. Симптомом поражения широколистных растений является появление тусклых серозеленых водянистых участков на верхнем кончике и на краю листа. Пораженная ткань быстро отмирает и при продолжении воздействия в течение 1 -2 дней окраска листа меняется от светлой до темно -коричневой.

Озон - третий из наиболее вредных ЗВ, также сначала воздействует на растения на молекулярном уровне, а первичным объектом воздействия также оказываются устьица листьев и мембраны; озон способствует закрыванию устьиц.

В зависимости от вида растений и окружающих условий симптомы, вызываемые озоном, могут быть весьма разнообразны. В результате поражения листья приобретают соломенную, а иногда и бронзовую окраску.

Оксиды азота - редко присутствуют в атмосфере в концентрациях, которые способствуют вредному воздействию на растения. Отрицательная роль оксидов азота в основном связана с тем, что они являются предшественниками озона в атмосфере, а также способны оказывать воздействие на растения в комбинации с озоном или с диоксидом серы. Первичным симптомом является образование тускло - зеленых водянистых участков, окраска которых постепенно становится соломенной или бронзовой.

Пероксиацетилнитраты (ПАН). Считается, что токсичность ПАН связана с его способностью реагировать с тиольными (-SH) группами, имеющими большое значение для протекания фотосинтеза. Наиболее чувствительными видами растений являются: фасоль, латук -салат, петуния.

Из комбинаций ЗВ можно отметить следующие: оксиды серы и озон, оксиды серы и диоксид азота. В табл. 1.15 приведены виды растений, которые обладают наибольшей чувствительной к диоксиду серы, фторидам, озону.

Таблица 1.15

Виды растений, чувствительные к атмосферным загрязнениям

Кислотный “дождь”. Считается, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены диоксидом серы и на 1/3 -оксидами азота. В связи с этим представляется важной информация о перемещении этих и других ЗВ в атмосфере от источников загрязнения (табл.1.16).

При нормальных условиях чистая дождевая вода, содержащая растворенный атмосферный диоксид углерода, образующий угольную кислоту, имеет рН=5.5 -5.6. При наличии кислотных “дождей” величина рН снижается.

В регионах, где почвы и воды содержат значительные количества щелочных веществ, кислотные “дожди” не наносят большого вреда, так как они нейтрализуются в почве, озерах и реках. В регионах, содержащих малые количества известняков и характеризующихся наличием гранитов и других скалистых пород, которые не в состоянии нейтрализовать кислотные “дожди”, величина рН в озерах, реках, лесных и сельскохозяйственных почв понижается.

Кислотные “дожди” могут вызывать существенные поражения растений. К наиболее чувствительным относятся травы, бобы и подсолнечник. Наиболее устойчивыми являются хвойные деревья, затем следуют лиственные породы, широколиственные растения.

Кислотные “дожди” также отрицательно действуют на почву, разлагая органические соединения гумуса и вымывая из почвы важные питательные вещества. Кроме того кислотные “дожди” прямо или косвенно являются причиной такого ущерба, как загрязнение воды тяжелыми металлами, экстрагируемыми из почвы, резкое усиление коррозии металлических конструкций, механизмов и оборудования, а также разрушение зданий и исторических памятников.

Таблица 1.16

Трансформация ЗВ в атмосфере

1.6.2. Воздействие загрязняющих веществ на животный мир

Воздействие ЗВ промышленных выбросов на животных может быть как прямым, так и косвенным.

Обычно прямое воздействие ЗВ, воспринимаемых организмом путем непосредственного контакта или при вдыхании, не приводит к серьезным повреждениям, поскольку количества поглощенных ЗВ, независимо от фазового состояния, сравнительно не велики. Значительно серьезнее вторичное, косвенное воздействие, при котором животные получают ЗВ с кормом. ЗВ, накопившиеся в растительной пище, поступают в пищеварительный тракт животных в значительно больших количествах, чем при прямом воздействии. В районах с высоким уровнем загрязнения количество пыли, поступающее в пищеварительную и дыхательную системы, достигает 30-40 кг/месяц. Пылевые и газовые выбросы, накопившиеся в кормах, вызывают серьезные опасения, если эти вещества растворимы в воде или желудочном соке. При этом ЗВ распределяются по всему организму, нарушая его функционирование. Опасность отрицательного воздействия накопившихся ЗВ возрастает с увеличением их растворимости в воде и желудочном соке.

Потребление кормов, содержащих мышьяк и его соединения, приводит к потере веса, выпадению шерсти и другим отрицательным последствиям. При потреблении кормов, содержащих фтор и его соединения происходит хроническое отравление - флюороз; симптомами его являются: потеря веса и аппетита, снижение надоев, замедленный рост и дефекты формирования зубов.

1.6.3. Воздействие загрязняющих веществ на материалы

Повреждение конструкционных материалов вследствие воздействия ЗВ атмосферного воздуха приносит громадный материальный ущерб промышленности.

В табл.1.17 приведены различные типы повреждений, вызываемых загрязненным воздухом.

Таблица.1.17

Повреждение материалов при воздействии загрязненного воздуха

Ниже рассматривается влияние отдельных ЗВ на материалы.

1.6.3.1. Воздействие диоксида серы

Одним из наиболее дорогостоящих последствий загрязнения атмосферы диоксидом серы является ускорение коррозии металлов. Это определяется не только затратами на ремонт или замену разрушенных деталей и механизмов, но и затратами на антикоррозионную обработку. Значительная часть затрат связана обычно с коррозией железа и его сплавов; однако в присутствии диоксида серы наблюдается коррозия и других важных металлов, используемых в условиях атмосферного воздействия : цинка, меди и алюминия.

В наибольшей степени коррозия железа наблюдается в индустриальных районах, в наименьшей - в сельских районах.

Основными продуктами коррозии железа являются  -FeOOH,  -FeOOH, Fe3 O4 и другие оксиды аморфной структуры. Образование этих соединений протекает по механизму электрохимической коррозии в тонкой пленке воды на поверхности металла. В упрощенной форме процесс можно представить так:

на аноде Fe  Fe2+ + 2e-

на катоде 1/2 О2 + Н2О + 2е-  2ОН-

Дальнейшие превращения зависят от рН пленки воды:

в сильно щелочной среде 4 Fe (OH)2 + O2  4()FeOOH + 2h3O

в слабо щелочной среде 6 Fe (OH)2 + O2  2Fe3O4 + 6 h3O

В нейтральной или слабо кислой средах образование гидроксида(11) железа не возможно; вместо него образуются различные гидроксикомплексы железа и комплексы с другими анионами, имеющимися в растворе. Эти ионы отражают характер среды, в которой находится металл, например, сульфат -ионы в атмосфере промышленных районов.

Таким образом первой ступенью коррозии можно считать адсорбцию диоксида серы на поверхности металла; количество адсорбированного диоксида серы увеличивается при наличии ржавчины, поверхностных частиц, повышенной влажности. Вторая ступень коррозии сводится к реакции: Fe(11) + SO2 + O2  FeSO4 .

Эмпирическая зависимость, выражающая степень коррозии металлов, имеет вид:

A = 325exp [0.00275CSO2 -(163.2/RH)],

где А -глубина коррозии, мкм;  -время, год; RH -средняя относительная влажность, %; Сso2 - концентрация диоксида серы, мкгм-3.

Из приведенного уравнения видно, что степень коррозии более сильно зависит от влажности, чем от содержания диоксида серы, особенно при концентрациях, характерных для городских районов.

Цинкшироко применяется в качестве антикоррозионного покрытия железа и стали. Коррозии основного металла препятствует пленка нерастворимых основных карбонатов цинка. Основным фактором, определяющим скорость коррозии цинка, является концентрация диоксида серы и влаги в атмосфере. Скорость коррозии (в мкм/год) можно вычислить по формуле:

 = 0.0503 Сso2 /RH

Ускорение коррозии цинка в присутствии диоксида серы обусловлено образованием растворимого сульфата цинка на внешней поверхности защитной пленки, образующегося при взаимодействии растворенного диоксида серы в поверхностном слое воды с цинком или оксидом цинка.

Медь и медные сплавы в атмосферных условиях образуют в большинстве случаев тонкую устойчивую поверхностную пленку, которая препятствует дальнейшему протеканию коррозии. В начальный период атмосферной коррозии образуются оксиды и сульфиды меди, имеющие коричневую окраску, которые способны к уплотнению с образованием черной пленки; через несколько лет образуется зеленоватый налет (патина), представляющий собой основной сульфат меди - соединение, устойчивое к дальнейшему атмосферному воздействию. Скорость образования патины увеличивается с возрастанием концентрации диоксида серы в атмосфере и относительной влажности; вновь образующаяся патина содержит - CuSO4 6Cu(OH)2, при старении она превращается в CuSO4 3 Cu(OH)2.

Алюминий. Считается, что Al устойчив к коррозии, обусловленной диоксидом серы, так как на его поверхности образуется инертная оксидная пленка. Однако при одновременном присутствии в атмосфере диоксида серы и высоких концентраций твердых макрочастиц может происходить повреждение поверхности, обусловленное образованием продукта коррозии -Al2 (SO4)3 18 h3O. При низкой относительной влажности алюминий поглощает незначительное количество диоксида серы, в основном, за счет физической адсорбции. При повышении влажности поглощение усиливается, хотя и не достигает таких величин, как для железа и цинка.

Краски. При относительно больших концентрациях диоксида серы (1 -2 млн-1) время высыхания масляных красок увеличивается за счет повышения продолжительности процесса, а образующаяся при высыхании пленка становится более хрупкой; для некоторых красок наблюдается потеря цветности.

Для масляной краски скорость эрозии (,мкм/год), в зависимости от концентрации диоксида серы (Cso2, мкгм-3) и относительной влажности (Н, %), может быть рассчитана по формуле:

 = 14.3 + 0.015Cso2 + 0.388Н.

Воздействие на текстильные товары. Под действием диоксида серы прочность натуральных и некоторых синтетических волокон может уменьшаться за счет разрыва высокомолекулярных цепей в макромолекулах. Полиамидные волокна (нейлон и др.) также могут потерять прочность, особенно если они имеют малый диаметр и находятся под нагрузкой. Полиэфирные, акриловые и полипропиленовые волокна устойчивы к действию диоксида серы; некоторые из них, однако, могут быть повреждены при воздействии частиц, содержащих сульфаты.

Воздействие на строительные материалы, произведения искусства. Неокрашенные каменная и бетонная кладки, известковый раствор и кирпич поглощают диоксид серы с образованием сульфатов. Особенно пагубно образование сульфатов для материалов, содержащих известняк, так как это приводит к образованию в материале механических напряжений, вследствие которых материал растрескивается, при этом создаются условия для проникновения воды, что способствует дальнейшему разрушению материала (особенно в процессе замерзания).

Установлено, что бактерии, потребляющие серу, могут, как непосредственно, так и косвенным путем вызывать повреждения каменных сооружений.

Стеклянные и керамические поверхности практически не подвергаются разрушению под воздействием диоксида серы (за исключением фторсодержащих изделий). Следует отметить, что оксиды серы отрицательно воздействуют и на многие другие материалы (бумаги, электрические контакты и др.), но в значительно меньшей степени.

studfiles.net

2. Источники атмосферных аэрозолей. Атмосферные аэрозоли, источники их образования. Процессы, протекающие с участием атмосферного аэрозоля

Похожие главы из других работ:

Атмосферные аэрозоли, источники их образования. Процессы, протекающие с участием атмосферного аэрозоля

3. Образование аэрозолей

Физический механизм образования почвенно-эрозионного аэрозоля Как было сказано ранее, почвенный аэрозоль попадает в атмосферу в результате процесса ветровой эрозии. На крупинки, выступающие над самым верхним слоем почвы...

Атмосферные аэрозоли, источники их образования. Процессы, протекающие с участием атмосферного аэрозоля

4. Процессы, протекающие с участием атмосферных аэрозолей

Атмосферные аэрозоли являются естественными катализаторами фотохимических и иных реакций в атмосфере и конечными продуктами ряда процессов. В ходе атмосферного переноса аэрозольные частицы вступают с окружающей средой во взаимодействие...

Влияние атмосферных загрязнений автомототранспортом на растения березы бородавчатой

Глава 1. ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АВТОМОТОТРАНСПОРТОМ НА РАСТЕНИЯ БЕРЕЗЫ БОРОДАВЧАТОЙ

Береза бородавчатая (Betula pendula) из семейства березовых (Betulaceae) образует частые насаждения и входит в состав смешанного леса. Береза является важнейшей лесообразующей породой, преобладающей в 60% лиственных и хвойно-лиственных лесов...

Геохимическая оценка уровня опасности загрязнения участка территории города

Источники загрязнения

Уровень содержания веществ формируется под действием природных и антропогенных факторов. К природным факторам относятся атмосферные осадки, продукты эрозии почвы. Туманы, дым и газы от лесных и степных пожаров...

Загрязнение атмосферного воздуха

Выводы: влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье человека

От загрязнения воздуха страдают животные и растения. Например, отходы медеплавильных заводов - хлор, мышьяк, сурьма - вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу...

Загрязняющие вещества в атмосфере

3. Негативное влияние атмосферных веществ-загрязнителей на здоровье человека

Различные вещества, загрязняющие воздух, по разному влияют на состояние здоровья человека, вызывая различные болезни. Вдыхание воздуха, в котором присутствуют продукты горения (разреженный выхлоп дизельного двигателя)...

Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере

Глава I. Физическое описание распространения атмосферных примесей

1.1 Общие сведения о загрязнении атмосферы городов автотранспортом (линейный источник загрязнения) Источники загрязнения различаются по мощности выбросов (мощные, крупные и мелкие), по высоте выбросов (низкие, средние, высокие)...

Использование ГИС технологий для оценки загрязнения окружающей среды на примере г. Ялта

1.5 Источники данных для ГИС

Одним из основных источников данных для ГИС являются материалы дистанционного зондирования. Они объединяют все типы данных, получаемых с носителей космического (пилотируемые орбитальные станции...

Картографические методы оценки экологического состояния территории

3. Картографирование атмосферных проблем на примере загрязнения атмосферы

Атмосфера как наиболее динамичная среда характеризуется сложной пространственно-временной динамикой уровней содержания примесей...

Мониторинг химического состава атмосферного аэрозоля промышленного города

ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путями: 1) доставляя аэрозольные частицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листья растений; 2) повышая кислотность атмосферных...

Очистные сооружения для отходов нефтеперерабатывающих предприятий

5.1 Возможные источники ЧС

Даже небольшие аварии на промышленных предприятиях могут иметь серьезные последствия для жизни и здоровья сотрудников. При крупных авариях могут пострадать не только работники самой организации, но и любые люди...

Проблема загрязнения водных объектов

2. Источники загрязнения

...

Проблема загрязнения водных ресурсов

3. Источники загрязнения

...

Фитотоксичность почв с. Угузево, ее влияние на растения семейства злаковых

1.1.2 Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей

Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили...

Электромагнитное загрязнение окружающей среды от передающих радиотехнических объектов на территории г. Красноярска

1.1 Источники ЭМИ РЧ и их применение

К электромагнитным излучениям радиочастотного (или радиоволнового) диапазона(ЭМИ РЧ) относятся ЭМП с частотой от 3 Гц до 3000ГГц (соответственно с длиной волны от 100000 км до 0,1 мм)...

eco.bobrodobro.ru

Действие токсичных газов на растения

Вредное влияние токсичных газов на растения происходит путем прямого их воздействия на ассимиляционный аппарат и косвенно — через почву Первое приводит к ухудшению роста, отмиранию органов, сни жению количества и качества урожая, а второе уменьшает плодородие почвы, вызывает гибель полезной микрофлоры, отравление корневой системы, нарушение минерального питания и как следствие — снижение урожая. Токсичные газы могут также усиливать накопление мутаций. У видов одно и то же вещество вызывает разные типы и разную степень повреждений. С другой стороны, сходные нарушения могут быть вызваны различными веществами. Токсическое повреждение растений зависит от получен ной ими дозы.

Дымовые газы действуют на растения комплексно. Сначала они вызывают большой спектр реакций, типичный для растений н

стрессовой ситуации, а затем нарушают процессы жизнедеятельности клетки. При больших концентрациях ядовитых примесей в воздухе растения могут получить обширные ожоги и погибнуть, а длительное воздействие низких концентраций газообразных токсинов ведет к накоплению хронических нарушений. При этом у пораженных растений снижается устойчивость к засухе, холоду, иредителям. При больших концентрациях газообразных токсинов клегки деформируются, клеточный сок закисляется, повреждаются хлорофилл и хлоропласты, происходит сбой движения цитоплазмы и работы ферментных систем. Все это приводит к разрушению важных органических соединений и последующему отмиранию клеток (С. П. Васфилов, 2003).

Изменение фотосинтетической активности листьев служит чувствительным показателем их повреждения загрязняющими веществами, так как одна из первых мишеней их действия — фотосин- гсгические реакции. Попав внутрь листа, токсичные газы запускают на свету процессы фотоокисления белков, аминокислот и других важных веществ. В клетках мезофилла накапливаются пероксид водорода и кислородные радикалы, ингибируются одни ферменты (каталаза, кислая фосфатаза) и активизируются другие (например, пероксидаза, разрушающая гормон — индолилуксусную кислоту), деградируют тилакоиды, набухают и разрушаются Хлоропласты. В результате у сосны (Pinus sylvestris), например, фотосинтез может снижаться более чем вдвое, причем он задолго до появления видимых повреждений.

Изменяются и другие физиологически важные процессы. Так, интенсивность дыхания сначала возрастает, а потом сильно падает. Токсичные атмосферные примеси даже в невысоких концентрациях могут в 1,5 — 2 раза снизить интенсивность транспирации. 11аиример, деревья в промышленных зонах часто начинают сухо- iu-ршинить, так как на верхушке кроны транспирация падает особенно быстро, а из-за нарушения движений устьичных клеток пенной ход транспирации у поврежденных деревьев становится более изменчивым.

Нарушая ход важнейших физиологических и биохимических процессов, тормозя рост и развитие и вызывая падение продуктивности, соедини шч токсичных газов сильно ослабляют растения. Например, одна из мерных реакций хвойных на загрязнение — снижение устойчивости к пи наш температурам. Атмосферные токсиканты сбивают естественную шшамику вхождения деревьев в зимний покой, нарушая состав сахаров. Нниримср, сосны на загрязненных территориях позже входят в состояние покоя, который имеет меньшую глубину, и раньше из него выходят, •hem не завершившие переход к зимнему покою растения оказываются ж* готоны к суровым условиям зимы и сильно повреждаются морозом. 1ак, на Кольском полуострове при сильном загрязнении сернистым морозоустойчивость хвои сосны падает в 2 —4 раза. А выбросы медно-никелевого комбината привели там к гибели лесов на 40 тыс. га (А.Л.Федорков, 2002).

Токсины заметно изменяют внутриклеточные и анатомические структуры в растениях. Так, усиление окислительно-восстановительных процессов приводит к лавине неуправляемых реакций и нарушению компартментов клетки, повреждению органелл. В древесных побегах развиваются лизигенные межклетники, склери- фицируются первичная кора и флоэма, уменьшается доля вторичных тканей. В ксилеме увеличивается количество сосудов, но укорачиваются длина и диаметр их члеников. Так как деятельность камбия подавляется, то уменьшается растяжимость клеток и сокращается время камбиальной активности. У разных растений выраженность этих признаков неодинакова. Например, у осины (Populus tremula) работа камбия нарушается сильнее, чем у других тополей (P. nigra, Р. alba) (К.Ф.Хмелев, В.Н.Хватова, 2003).

eco-rasteniya.ru

Взаимодействие аэрозолей с объектами техносферы — реферат

Содержание

       Введение 4

       1 Общие сведения об аэрозолях 6

       1.1 Классификация аэрозолей 8

       1.2 Химический состав аэрозолей 10

       1.3 Источники аэрозольных загрязнений 11

       2 Негативное действие аэрозолей 13

       2.1 Аэрозоли опасные для здоровья 13

       2.2 Обледенение самолетов 15

       2.3 Видимость в атмосфере 15

       2.4 Изменение климата городов 16

       3 Применение аэрозолей 19

       3.1 Применение в промышленности 20

       3.2 Применение в медицине 21

       3.3 Маскирующие и сигнальные дымы 21

       3.4 Применение в сельском хозяйстве и для борьбы с вредителями 23

       Выводы 24

       Список использованных источников 25

       В  настоящее  время  концентрация  антропогенного  аэрозоля  в  атмосфере  возрастает, что  связано  с  увеличением  промышленных  выбросов  в  результате  активной  хозяйственной  деятельности  человека. Это  обстоятельство  делает  необходимым  учет  влияния  аэрозоля  на  здоровье людей, климат и объекты техносферы.

        Проблему  влияния  аэрозоля  на  климат  можно назвать  центральной  и  наиболее  сложной. Антропогенные  аэрозоли  наиболее  разнообразны  по  структуре  и  своим  физико-химическим  свойствам,  а  их  вклад  в  общее  содержание  атмосферного  аэрозоля  постоянно  растет  и  может  быть  резко  увеличен.

       Большое значение имеет также проблема рассеяния  туманов, мешающих посадке самолетов, па аэродромах. Серьезную задачу представляет борьба с взрывами пылей в каменноугольных шахтах, на мельницах, сахарных заводах и т. п. При этом взрывная волна переводит лежащую пыль в аэрозольное состояние. Весьма актуален также вопрос о борьбе с обледенением самолетов, телеграфных проводов и т. д., вызываемым переохлажденными туманами и дождями [1].

       Аэродисперсные  системы играют весьма большую роль в природе и жизни человека. Круговорот воды в природе идет путем объемной конденсации водяного пара с образованием облаков и их последующего дождевания, облака значительно смягчают климат, защищая поверхность земли как от чрезмерного нагревания солнечными лучами, так и от охлаждения путем лучеиспускания. Огромный вред приносит эрозия рыхлой пахотной земли ветрами. При перекрестном опылении многих растений пыльца   распространяется ветром в виде аэрозоля.  Аналогично происходит распространение значительной части семян и спор.  Целый ряд заболеваний передаются  через   воздух.

       Средства  борьбы с вредителями сельского  хозяйства и малярийными комарами применяются в форме аэрозолей. В военной технике большую  роль играют маскирующие дымы и туманы [1].

       Аэрозолями  называют дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой. В зависимости  от агрегатного состояния дисперсной фазы различают: туманы – аэрозоли с жидкой дисперсной фазой, дымы, пыли – аэрозоли с твердой дисперсной фазой; смоги – аэрозоли со смешанной  дисперсной фазой.

       Размеры частиц дисперсной фазы аэрозолей в  соответствии с классификацией дисперсных систем колеблются в пределах от 10-7 до 10-9м. Но очень часто к аэрозолям относят и грубодисперсные системы с размерами частиц от 10-4 до 10-6 м.

       Как и другие дисперсные системы, аэрозоли получают двумя методами: конденсационными и диспергационными. В конденсационном методе дисперсную фазу получают из парообразной путем физического процесса конденсации молекул до частиц коллоидного размера. Например, пар высокой концентрации охлаждается при разбавлении его холодным газом или при быстром расширении. Некоторые аэрозоли могут быть получены в результате химических реакций:

       НСl (г) + NН3 (г) → NН4Сl (г)

       Н2О (г) + SО3 (г) → Н2SО4 (ж)

       Очень часто конденсационным методом  получают аэрозоли в результате реакций горения (например, используемые в медицине «курительные сборы»).

       В диспергационном методе частицы  коллоидных размеров получают измельчением более крупных агрегатов. Очень часто образование аэрозолей в результате диспергировании нежелательно: угольная пыль в забоях, мучная пыль на мельницах, сахарная пыль [2].

       Аэрозоли  обладают способностью рассеивать свет. В них наблюдается конус Тиндаля. Из-за большей разницы в показателях преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды интенсивность светорассеивания в аэрозолях больше, чем у лиозолей (лиозоль - дисперсная система, в которой твердые частицы с размером 10-5…10-7 см распределены в жидкой непрерывной среде).  Этот факт используют для образования маскировочных дымовых завес.

       Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей подчиняются  тем же закономерностям, что и  свойства лиозолей. Из-за малой вязкости и плотности газовой дисперсионной  среды интенсивность броуновского движения, скорость диффузии и седиментации в аэрозолях значительно больше, чем в лиозолях. В аэрозолях у частиц дисперсной фазы отсутствует двойной электрический слой, однако частицы дисперсной фазы очень часто несут электрический заряд. Заряд возникает в результате трения или вследствие адсорбции ионов газа.

       Аэрозоли  коагулируют с большей скоростью, чем лиозоли, так как в аэрозолях  на границе раздела фаз отсутствует  двойной электрический слой.

       Аэрозоли  находят широкое применение в  народном хозяйстве, быту и медицине. Их очень широко применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений и сорняков. Аэрозоли AgI и PbI2 используют для искусственного вызывания дождей и для борьбы с градообразованием. В виде аэрозолей сжигается жидкое и большая часть твердого топлива. Краски и лаки в форме аэрозолей широко используют для окрашивания различных поверхностей. В медицине аэрозоли применяют в ингаляционной терапии, для защиты поврежденных кожных покровов, дезинфекции [2].

       Иногда  образование аэрозолей крайне нежелательно. Опасные для здоровья людей аэрозоли образуются в литейном, керамическом производствах, при добыче и переработке различных полезных ископаемых — руды, угля, асбеста и др. Аэрозоли, содержащие частицы угля, вызывают заболевание легких — антракоз, оксида кремния(IV) — силикоз, асбеста — асбестоз. Аллергические заболевания вызываются аэрозолями, образованными цветочной пыльцой растений, пылью, образующейся при переработке хлопка, льна. Взвеси бактерий, плесеней и вирусов — микробиологические или бактериальные аэрозоли — являются одним из путей передачи инфекционных болезней: туберкулеза легких, гриппа, острых респираторных заболеваний. Вредное воздействие на человеческий организм оказывают аэрозоли, образующиеся при сгорании топлива, дисперсная фаза которых состоит из сажи, смол, золы, канцерогенных углеводородов. Особенно опасны для здоровья смоги. Так, в 1952 г. образовавшийся в Лондоне смог, содержащий сотни тонн дыма и SO2, привел к гибели 4 тыс. человек. Большую опасность для здоровья людей представляют аэрозоли, содержащие в качестве дисперсной фазы радиоактивные вещества.

       Промышленные  аэрозоли оказывают отрицательное  воздействие на растительность и  животный мир, поэтому борьба с запыленностью  и загрязненностью атмосферы  приобретает все большее значение. Очистка воздуха от аэрозолей  достигается введением безотходных  технологий – улавливанием частиц дисперсной фазы с использованием фильтров, циклонов, электрического поля высокого напряжения [2].

       Роль  аэрозольных частиц в тропосфере чрезвычайно велика, так как помимо участия в ряде важных метеорологических  процессов они оказывают существенное влияние на климат Земли. Это проявляется  в непосредственном влиянии аэрозолей  на перенос коротковолновой и  длинноволновой радиации за счет ее поглощения и рассеивания, а также их участии  в процессах образования облаков, которые в свою очередь, обуславливают  изменение радиационного режима атмосферы [3].

       1.1 Классификация аэрозолей

       Аэрозоли  можно классифицировать по происхождению  на две большие группы: естественные и антропогенные. Аэрозоли естественного  происхождения образуются в процессе вулканической деятельности, при сгорании метеоритов в верхних слоях атмосферы, в результате пылевых и песчаных бурь, лесных пожаров, разбрызгивания морской воды (морской аэрозоль), за счет жизнедеятельности растительного и животного мира. Возникновение аэрозолей антропогенного происхождения обусловлено промышленной и хозяйственной деятельностью человека.

       Аэрозольные частицы классифицируют также и  по размеру частиц:

       • частицы размером порядка 10-7 см называют частицами (или ядрами) Айткена. Такие частицы в значительной степени подвержены броуновскому движению. Частицы столь малых размеров очень быстро коагулируют с частицами больших размеров. Ядра Айткена формируют электрические поля в атмосфере;

       •    частицы размером порядка 10-6 см более стабильны, для них коагуляция при атмосферных условиях протекает достаточно медленно;

       •    частицы размером около 10-5  см называют «большими». На такие аэрозоли одинаково слабое воздействие оказывают как броуновское движение, так и гравитационное осаждение. Частицы таких размеров характеризуются наибольшим временем жизни в атмосфере;

       •    частицы размером около 10-4 см оседают под действием силы тяжести со средней скоростью 0,02 см/с, что составляет более 17 м в сутки. Скорость оседания частиц таких размеров возрастает пропорционально квадрату радиуса частицы;

       •    частицы размером порядка 10-3 см участвуют в образовании облаков; скорость оседания такой частицы при нормальных условиях составляет 2 см/с. Частицы таких размеров можно увидеть невооруженным глазом на контрастной поверхности;

       •    размер 10-2 см соответствует размеру капель измороси. Такие частицы оседают со скоростью 100 см/с. Частицы такого размера характерны также и для морских аэрозолей, но по причине высокой скорости оседания практически не наблюдаются далеко от источника образования. В хорошую погоду частицы таких размеров в атмосфере присутствуют крайне редко и в незначительных количествах;

       •    размер 10-1 см соответствует размеру дождевых капель. В атмосфере в год образуется приблизительно 4·1022 дождевых капель, что составляет 10 капель на 1 см2 поверхности Земли;

       •    жидких аэрозолей размером  1  см не наблюдается, поскольку крупные капли дождя из-за гидродинамических эффектов разбиваются до диаметра 0,5 см. Тем не менее, град и снежинки могут достигать таких размеров;

       •    10 см - верхний предел размеров атмосферных  частиц, хотя некоторые из них (например, частицы пепла при извержении вулканов) могут достигать и больших  размеров [3].

       1.2 Химический состав аэрозолей

       Химический  состав атмосферных аэрозолей достаточно разнообразен: они образуются органическими и неорганическими веществами, как гигроскопичными, так и нерастворимыми в воде. Большую часть аэрозольного вещества (70…80%) составляют нерастворимые в воде минеральные и органические соединения. Органические вещества в своем большинстве представляют собой продукты неполного сгорания углеводородного топлива. Их содержание оценивается в 20…25 мкг/м3, но существует и их естественный фон (3…6 мкг/м3) за счет веществ, выделяемых растениями. Некоторые химические элементы в атмосферных аэрозолях, такие как Si, Са, Аl, Fе, Мg могут иметь как естественное, так и антропогенное происхождение, в то время как РЬ, Мn, Zn и некоторые другие являются типичными продуктами производственной деятельности человека [3].

       1.3 Источники аэрозольных загрязнений

       Существуют  естественные причины образования аэрозолей, к ним относят: пыльные бури, извержения вулканов, лесные пожары. Содержащиеся в промышленных выбросах аэрозоли антропогенного происхождения чаще всего образуются при сжигании топлива. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, металлургические, цементные, магнезитовые заводы.

turboreferat.ru

• 
  Влаговпитывающие шарики для растений
• 
  Вероника бухарская растение фото
• 
  Валериана растение полезные свойства
• 
  Буквица растение полезные свойства
• 
  Борщевик обыкновенный ядовитое растение
• 
  Боровая матка растение википедия
• 
  Белена растение где растет
• 
  Астильба как комнатное растение
• 
  Амулет препарат для растений
• 
  Аконит растение лечение рака
• 
  Акваскейп из простых растений