Материал: 5440

71

Воздействие токсических соединений на растения в концентрации превышающей предельно допустимые нормы обуславливает их острое и хроническое поражение [60, 76].

Вредные воздействия диоксида серы (SO2) на растения оказывают «кислотные дожди». Источниками «кислотных дождей» являются: двуокись серы (диоксид серы), окислы азота и летучие органические соединения. Термин «кислотные дожди» появилось в 1872 году. Его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Детальным научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов ХХ века. О вредном воздействии кислотных дождей свидетельствуют следующие примеры. В Канаде из-за частых кислотных дождей стали мертвыми более 4000 озер, а 12000 озер находятся на грани гибели. В Швеции в 18000 озерах нарушено биологическое равновесие. Кислотные дожди наносят большой урон лесам. В ФРГ и некоторых районах Швейцарии погибла 1/3 всех елей. В горно-лесных районах Баварии, Шварцвальда пострадало 50% лесных угодий. В последние 20 лет скорость роста многих вечнозеленых растений замедлилась на 2030% по сравнению с 1970 – 1990 гг. (Зайков, Маслов, Рубайло,

1991).

В Хабаровске основными поставщиками диоксида серы в атмосферу являются тепловые электростанции, использующие серосодержащий уголь, предприятия машиностроения, металлообработки, нефтепереработки и автотранспорт. На предприятиях не везде установлены системы доочистки дымов. Кроме этого, в город Хабаровск в последние годы начали поступать в массовом количестве бывшие в употреблении автомобили иностранного производства с ненормированными выбросами вредных веществ в выхлопных газах.

Повреждение растений двуокисью серы отмечается у хвойных и лиственных пород в основном вдоль автомагистралей и на территориях, примыкающих к ТЭЦ и предприятиям. Предельно допустимые концентрации двуокиси серы в воздухе, приводящие к незначительному повреждению растений (в период вегетации),

72

составляют 0,05 мг/м3. Это значение может быть принято для таких чувствительных растений, как ель, сосна, пшеница, рожь, ячмень.

Озон является источником супероксидного радикала (О2), который в свою очередь образует такие радикалы, как ОН - О2 и Н2О2. Эти радикалы при повышении влажности являются сильными окислителями для клеточных тканей. Озон стимулирует активность ферментов фенольного метаболизма (фенил-аланин- аммония, полифенол-оксида и пероксида). Активность этих ферментов может стимулировать окисление фенолов до хинонов и вызывать аккумуляцию продуктов их полимеризации, что может служить причиной появления некротических образований на поврежденных листьях. Под действием химического стресса в растениях повышается содержание этилена, уменьшается фотосинтез, нарушается дыхание и снижается биосинтез белков, жиров и углеводов. Долговременное воздействие низких концентраций О3 наносит растениям больше повреждений, чем действие высокой концентрации в течение короткого времени.

Широколиственные деревья белее устойчивы к озону, чем хвойные. Для различных видов растений критическая концентрация озона в воздухе, при которой наблюдается их повреждение, изменяется в широких пределах. Так, для чувствительных видов растений критическая доза воздействия озона составляет 0,05 –0,1 млн-1 за 2-4 ч. Критическое содержание озона в воздухе, при котором регулируется поражение кукурузы и овса, изменяется в диапазоне 0.1 – 0,12 млн-1 (за 2 часа). Чувствительные к воздействию озона растения повреждаются при концентрации озона в атмосфере 0,3 млн.1, а устойчивые – не более 0,4 млн1.

Соединение кислорода с азотом может быть представлено

окислами азота: N2O, NO, N2O3, NO2, (N2O4), N2O5.

Окись азота NO – бесцветный ядовитый газ (незначительно растворимый в воде). При обычной температуре NO соединения с кислородом с образованием NO2. NO2 – двуокись азота – бурый газ с удушливым запахом, тяжелее воздуха, потребляемого при

73

горении. Повреждение растений окислами азота проявляется в снижении фотосинтеза и дыхания, уменьшении функции биосинтеза. От интенсивности и продолжительности воздействия О2 на растение зависит и степень их поражения. В настоящее время в литературе имеется крайне ограниченная информация о критических значениях содержания окислов азота в воздухе, при которых наблюдаются поражение растений. ПДК NO2 для растений составляет: среднегодовая ПДК 0,05 млн-1 (0,1 мг/м3) –и среднесуточная - 0,13 млн-1 (0,244 мг/м3). Это предел, выше которого начинаются видимые повреждения у растений. Двуокись азота является ключевым компонентом и расходуется в атмосфере на фотохимические процессы, в результате которых образуется озон и перокси-ацетил-нитраты. Однако в непосредственной близости от индустриальных объектов определенного типа концентрации NO2 может оказаться достаточной для индуцирования фототоксических объектов. Кроме этого, экспериментально доказано, что двуокись азота усиливает фототоксичность других газообразных загрязняющих атмосферу соединений. В настоящее время значимость воздействия NO2 растительность рассматривается в плане ответных реакций на воздействие смеси NO2, SO2 и О3. При совместном воздействии NO2, SO2 и О3 на растения наблюдается эффект синегризма, в результате которого усиливается (или уменьшается) степень поражения растений по сравнению с эффектом воздействия от отдельного вещества.

Перокси-ацетил-нитрат (ПАН) является высокотоксичным компонентом фотоокислительного смога. Как и другие газообразные загрязняющие соединения ПАН в основном проникает в растения через устьица. Процесс ингибирования фотосинтеза, дыхания, уменьшения, а порой и прекращения биосинтеза зависит от концентрации ПАН и продолжительности его воздействия. Как правило, поражение растений перокси- ацетил-нитратом наблюдается при более низких (по сравнению с озоном) дозах воздействия. Критические концентрации ПАН в воздухе, при которых регистрируются поражения чувствительных видов, составляют 10-20 млрд-1 (49 – 99 мг/м3) за период 4 часа.

74

При сравнении реакции растений на воздействие смеси ПАН и озона были зарегистрированы случаи более сильного поражения. Первый симптом, который развивается в течение 24 – 72 часов после экспонирования с газообразным загрязнение ПАН – появление глянцевидных образований на нижней стороне листьев. У таких культур, как шпинат, столовая свекла, салат посевной и свекла листовая, глянцевитые поверхности имеют серебристый оттенок, как при поражении заморозками. У цикорного салата и репы при поражении чаще всего происходит обесцвечивание нижней поверхности листьев. Эти повреждения могут переходить в некротические участки с глянцевидными краями. Такое развитие ожогов происходит вдоль жилок и не ограниченного какой-либо анатомической областью листа. Салат посевной и шпинат чувствительны к действию загрязняющих воздух веществ, а свекла, сельдерей корневой, овес, люцерна обладают средней чувствительностью. Повреждаются фотохимическим «смогом» - ПАН, прежде всего молодые листья, а затем листья более зрелого возраста.

Фтор (F) – бледно-желтый газ (от греческого слова «фториос» - разрушительный). Фтор разрушает многие вещества. Фтористый водород (НF) – бесцветный газ с резким запахом. Ниже температуры 19,5 – подвижная жидкость. Хорошо растворим в воде с образованием фтористоводородной кислоты. Очень ядовит ! Даже малые концентрации фтористого водорода (НF) могут вызвать повреждение растений. Интенсивность повреждения зависит от чувствительности видов и продолжительности влияния загрязнения. Так как фтор, в отличие от серы, не метаболизируется растением, его кумуляция в тканях представляет опасность для людей и животных, употребляющих эти растения. При оценке риска для растений и животных следует рассматривать концентрацию фторидов в почве, воздухе и содержание их в растениях на разных стадиях развития. Установлено, что в период роста концентрация HF в атмосфере не должна превышать 0,3 мкг/м3, при максимальной разовой концентрации в воздухе – 0,9 мгк/м3. Растения по чувствительности к фтористому водороду разделяются на три

75

класса: очень чувствительные, чувствительные и менее чувствительные с учетом продолжительности воздействия на растения (таблица 1.4.1.). Средняя концентрация фторидов, при которой не ожидается появление видимых симптомов, колеблется от 0,2 мкг/м3 для хвойных до 0,4 мгк/м3 – для лиственных пород.

Таблица 1.4.1

Предельно допустимые концентрации фтористого водорода

(в мкг/м3) в воздухе (Prinz, B. Brandt C. J., 1980).

Зерновые и фуражные сельскохозяйственные растения являются менее чувствительнные растения являются менее чувствительными к HF, однако, они могут за период вегетации накапливать фтор, что представляет несомненную опасность при употреблении их в пищу.

Хлор (CL) – желто-зеленый газ с резким раздражающим запахом. Ядовит. Химически активен. Хлористый водород HCL

– бесцветный газ с резким запахом, на воздухе дымит. Очень