Влияние загрязняющих веществ атмосферного воздуха на морфофизиологические показатели растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ

Содержание

• Введение
• 1. Состав атмосферного воздуха
• 2. Загрязняющие вещества атмосферного воздуха
• 2.1. Химическое загрязнение
• 2.2 Биологическое загрязнение
• 2.3 Механическое загрязнение, физическое загрязнение
• 3. Характеристика приоритетных загрязнений воздуха
• 4. Влияние загрязняющих веществ на морфофизиологические показатели растений
• 5. Физиологическая роль серы
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Атмосферный воздух такого состава, к которому мы привыкли, сформировался еще 200 миллионов лет назад. На протяжении многих веков он оставался неизменным. Именно при таких соотношениях воздуха возможна жизнь на Земле, как человека, так и аэробного микроорганизма.
• Несмотря на то, что на состав атмосферного воздуха влияют естественные причины, происходящие на планете (извержения вулканов, лесные пожары, выветривание, эрозия почвы и др.). Они не приносят большого ущерба. Такое воздействие, которое оказывает человек, особенно в последние десятилетия, несравнимо ни с чем.
• Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают из воздуха на земную поверхность под действием силы тяжести дождевых потоков. Многие газы растворяются во влаге облаков и с дождями также достигают почвы. Под воздействием солнечного света в атмосфере погибают болезнетворные микроорганизмы. Но в настоящее время объем ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ резко возрос, составляет многие миллионы тонн и превышает пределы способности атмосферы к самоочищению.
• Динамическое загрязнение атмосферы происходит, главным образом, в ее нижних слоях Загрязняющие вещества, попав в атмосферу, под воздействием излучения, присутствия свободных радикалов, озона, молекул воды претерпевают изменения, различные химические превращения вплоть до образования весьма опасных соединений. Степень загрязнения атмосферного воздуха зависит от числа источников загрязнения атмосферы и массы выбрасывающих загрязняющих веществ.
• И если раньше растения справлялись с определенной массой загрязняющих веществ (в процессе фотосинтеза, накапливания углерода и других вредных элементов), то сейчас разница между загрязнением и очисткой несопоставимо выше.
• Растения не обладают сформировавшейся в ходе эволюции, системой адаптации к вредным газам. Газы и взвеси достаточно легко проникают в ткани, органы растений через устьица, приобретая возможность влиять на обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия на уровне клеточных мембран и клеточных стенок. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ведет к ухудшению газообмена, нарушению водного режима, а также затрудняет поглощение света.
• Для уменьшения вредного воздействия загрязняющих веществ в городах выводят зеленые насаждения. Они выполняют важнейшие средообразующие и средозащитные функции, связанные с выделением кислорода и фитонцидов, ионизацией воздуха, осаждением пыли, формированием своеобразного микроклимата и т.д.
• Целью курсовой работы является выявить влияние загрязняющих веществ атмосферного воздуха на морфофизиологические показатели растений.
• Задачи:
• 1. Дать характеристику приоритетным загрязнениям воздуха.
• 2. Изучить состав атмосферного воздуха.
• Курсовая работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы. Список литературы содержит 23 наименований. Объем основного текста составляет 30 страниц. Приложение содержит таблицы и методические материалы, не вошедшие в основной текст работы.

1. Состав атмосферного воздуха

Атмосфера - мощная газовая оболочка Земли, характеризирующаяся резко выраженной неоднородностью строения и состава (табл. 1). Масса атмосферы составляет 5*10¹⁵т.

По особенностям строения атмосферу делят на 4 сферы: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу. Мощность тропосферы 8-10км в полярных областях и 16-18км у экватора. Это самая плотная часть атмосферы и она непосредственно граничит с поверхностью океана и суши. Температура здесь понижается с высотой (до 6°С на каждый километр). Стратосфера распределена на две зоны: нижнюю, достигающую высоты 25 км, и верхнюю, которая простирается до высоты 50 км. В стратосфере, на высоте 25км расположен озоновый слой. Выше стратосферы располагается мезосфера, достигающая 80км от уровня моря и характеризующаяся мощностью 25км. В мезосфере происходит понижение температуры с высотой. Далее идет термосфера (ионосфера). Верхней оболочкой атмосферы является экзосфера, область диспозиции атмосферных газов (преодоление атомами и ионами поля Земли), в результате которой Земля теряет то или иное количество атмосферных газов.

Атмосфера нашей планеты состоит в основном из азота и кислорода. Кроме того, в состав атмосферы входят углекислый газ, озон, аргон, водород, гелий и некоторые другие газы, а также водяной пар, содержание которого в среднем составляет 2,4 г/см³.

Газовая среда, содержащая необходимые компоненты воздуха, является одним из важнейших экологических факторов. Кислород необходим всем живым организмам для дыхания, а другой компонент воздуха - углекислый газ - обеспечивает воздушное питание зеленых растений - фотосинтез.

Временное изменение содержания кислорода на 2-3% не оказывает заметного физиологического действия, но в почве и глубоких нарах животных его содержание может опускаться значительно ниже.

Таблица 1. Состав земной атмосферы

Составляющая	Объемное соотношение, %	Массовое содержание, %
Азот Аргон Гелий Оксид азота (I) Кислород Криптон Метан Неон Углекислый газ	78,1 0,93 5,24*10-4 5,0*10-5 20,95 1,14*10-4 1,4*10-4 1,8*10-3 0,032	75,53 1,28 7,24*10-5 7,6*10-5 23,14 3,3*10-4 7,75*10-5 1,25*10-3 0,046

Атмосферный воздух в последние десятилетия интенсивно загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания. Таким образом, под загрязнением атмосферы понимается привнесение в атмосферу веществ в виде газа, пара или пыли в степени, оказывающей вредное воздействие на организмы, неживую природу или технические устройства. Это одно из наиболее опасных последствий НТР и использования человеком ископаемого топлива.

Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают из воздуха на земную поверхность под действием силы тяжести и дождевых потоков. Многие газы растворяются во влаге облаков и с дождями также достигают почвы. Под воздействием солнечного света в атмосфере погибают болезнетворные микроорганизмы. Но в настоящее время объем ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ резко возрос, составляет многие миллионы тонн и превышает пределы способности атмосферы к самоочищению.

Загрязнения любого масштаба по многочисленным цепям природных связей переходит из одной среды в другую. На этом пути первым оказываются автотрофные организмы - растения. Газы, пыль, содержащие различные компоненты, легко проникают в ткани растения через устьица и могут непосредственно влиять на обмен веществ в клетках, вступая в химические взаимодействия на уровне клеточных стенок и мембран.

Пыль, оседая на поверхности листьев, затрудняет поглощение света, нарушает водный обмен. Под действием загрязняющих веществ происходит подавление фотосинтеза, нарушение водообмена, многих биохимических процессов, снижение транспирации, общее угнетение роста и развития растений. Это приводит к изменению окраски листьев, некрозу, опадению листьев, изменению формы роста и т.д.

2. Загрязняющие вещества атмосферного воздуха

Для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха населенных мест используют ПДК - предельно допустимых концентраций и ОБУВ - ориентировочно безопасные уровни воздействия. Всего в России разработано более 600 ПДК и 1300 ОБУВ (табл. 2).

Загрязнение среды и организмов - реально осуществляющийся процесс изменения их химических констант, в результате которого количественное значение и качественные характеристики последних выходят за пределы периодических и апериодических отклонений, происходит нарушение естественного массоэнергообмена.

Загрязнение можно разделить на 4 категории: химические, биологические, физические и механические.

Источниками антропогенного загрязнения атмосферного воздуха являются все виды хозяйственной или иной деятельности человечества.

Таблица 2. ПДК и ОБУВ загрязняющих веществ атмосферного воздуха

ПДК и ОБУВ загрязняющих веществ атмосферного воздуха	Класс опасности	ПДК, мг/м3	ОБУВ, мг/м3
		max разовая	Среднесуточная
Бенз(а)пирен	1		0,1
Диоксины	1		0,5
Кадмия оксид	1		0,0003
Озон	1	0,16	0,03
Ртуть и ее соединения	1		0,0003
Свинец и его соединения	1	0,001	0,0003
Азота диоксид	2	0,085	0,04
Бензол	2	0,3	0,1
Железа трихлорид	2		0,04
Кобальт	2		0,0004
Марганец и ее соединения	2	0,01	0,001
Меди оксид	2		0,002
Формальдегид	2		0,03
Хлор Ацетальдегид	2 3	0,1 0,01	0,03
Взвеш. Вещества	3	0,5	0,15
Магния диоксид	3	0,4	0,05
Олова диоксид	3		0,02
Цинка диоксид	3		0,05
Аммиак	4	0,2	0,04
Скипидар	4	2,0	1,0
Углерода оксид	4	5,0	3,0
Циклогексан	4	1,4
Магния дихлорид	ОБУВ			0,1
Этанол	ОБУВ			1,5
Целлюлоза	ОБУВ			0,03
Фосфор	ОБУВ			0,0005
Метан	ОБУВ			50,0
Сурьма	ОБУВ			0,01
Пыль абразивная	ОБУВ			0,04
Нитропарафин	ОБУВ			0,25

К числу крупнейших источников загрязнения атмосферного воздуха всегда относился автотранспорт. За последние годы наблюдается увеличение интенсивности автомобильного движения практически на всех автодорогах. Кроме того, увеличилось количество личного автотранспорта, как легкового, так и грузового. загрязняющее вещество морфофизиологический сера

Выбросы автотранспорта содержат около 200-400 химических соединений, обладающих токсическим действием.

Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми автотранспортом, считаются оксиды углерода, азота, серы, углеводорода, сажа и аэрозоль соединений свинца (хлорбромиды и оксид свинца). Кроме того, в выбросах автотранспорта содержаться также немалые количества альдегидов (акромина и формальдегида), являющихся весьма токсичными веществами, а также канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, основным представителем которых является 3,4 - бенз(а)пирен.

Наибольшее количество загрязняющих веществ автотранспорт выбрасывает при кратковременных остановках на перекрестках.

Эксплуатация автотранспортных средств сопровождается выбросами пыли от дорожного покрытия. Особенно велико оно на автомобильных дорогах с гравийным и щебеночным покрытием и на грунтовых дорогах. В 1997 году выбросы пыли на дорогах составили 2,5 млн.т, при этом в окружающую среду поступали свинец, кадмий и другие тяжелые металлы, а также хлориды.

Тепловые электростанции (ТЭС), потребляя около 40% добываемого в мире топлива, выбрасывают в атмосферу около 25% общего количества вредных веществ.

Компоненты дымовых выбросов в зависимости от влияния на них технологии сжигания топлива можно разделить на две группы :

- загрязняющие вещества, количество которых в продуктах сгорания может быть с достаточной точностью рассчитано по составу топлива (диоксид серы, количество и состав золы, соединений ванадия);

- количество других вредных примесей зависит от состава топлива и технологий его сжигания.

Сюда относятся оксиды азота, углерода, сероводород, летучая зола.

2.1 Химическое загрязнение

Химические загрязнители растений - химические элементы, соединения и комплексы, изменяющие качественный и (или) количественный химический состав растительного организма. Основными загрязнителями, характеризующимися фитопогенным эффектом, являются химические элементы и их соединения, оказывающиеся причиной дисхемии. Их происхождение может быть:

1. Космогенного происхождения - никель, оксид марганца, индолы (в составе метеоритов), изотопы свинца, молибдена и т.д. Ежесуточное выпадение метеоритного вещества - 14-170 г.

2. Техногенного происхождения компоненты флюидов, передвижение которых - звено тектоно-метаморфичского процесса, связанного с поступлением магматического материала из верхней мантии в количестве до 12 км³ в год. В состав флюидов входят олово, бериллий, молибден, тантал, уран, торий, вольфрам, цирконий, литий, рубидий, цезий, фтор, цезий и ртуть, а также молекулярный азот, кобальт и метан. С начала возникновения земной коры в геохимический цикл вовлекаются сера и углекислый газ. Важную роль играет так называемое ртутное дыхание Земли.

3. Биогенного происхождения - соединения, выделяемые бактериями, грибами и беспозвоночными [7, 2-4]; аллелопатически активные соединения высших растений [11, 3-8]; выделения кожных желез позвоночных; соединения, образующиеся при разложении отмерших организмов; соединения, не утилизируемые и выделяемые организмом; соединения, возникающие в процессе пиролиза организмов при пожарах (например, полициклические ароматические углеводы, образующиеся при пиролизе древесины; изотопы свинца, цинка, меди, ртути и марганца.; H₂S, CS₂ и SO₂.

Установлено, что растения, в первую очередь высшие, способны выделять значительное количество элементов и способствовать тем самым возникновению аэробиохимических ореолов рассеяния. Количество идентифицированных соединений, выделенных из организмов, превысило 20 тыс. Высказано убеждение, что исторические изменения химических соединений (химическая эволюция) вызывают эволюцию организмов, которая, в свою очередь, приводит к появлению соединений с новыми свойствами, воздействующих на организмы и вновь приводящих к их изменению.

4. Антропогенного происхождения - соединения, содержащиеся в выбросах и отходах производства, в выбросах двигателей и тепловых станций, образующиеся при передаче энергии, используемые во всех отраслях хозяйства, в здравоохранении и в быту, оказывающиеся в продуктах жизнедеятельности человека и в бытовых отходах. Именно эти соединения и входят в состав так называемого мирового потока ксенобиотиков.

Миграционная активность - одна их характеристик загрязнителей, определяющих своеобразие их территориального распространения. Поллюционная картография - позволяет создать представление не только о географическом, но и о сезонном количественном и качественном распространении ксенобиотиков. Например: на территории Северного полушария производиться выброс в атмосферу до *0% загрязнителей и более от их общего количества, образующегося в связи с деятельностью человека на Земле: количество свинца и ртути в урбанизованных районах Европы в 5 раз больше, чем на Кавказе; в 3-5 раз больше по сравнению с азиатской территорией европейская территория загрязнена и бенз(а)пиреном.

2.2 Биологическое загрязнение

К ним относят чужеродные организмы (вирусы, бактерии, грибы, гельминты), не обладающие фитопатогенной активностью и оказывающие повреждающее воздействие на растения лишь как поверхностные загрязнители, и экзогенные информационные макромолекулы, способные нарушить онтогенетические процессы у растений и вызвать у них изменения генетической конституции.

Действенные источники микробиологического загрязнения природной среды - лечебные учреждения, животноводческие, звероводческие и птицеводческие предприятия, предприятия микробиологической промышленности (например, предназначенные для изготовления фирменных препаратов.

2.3 Механическое загрязнение

Частицы почвы, золы, сажи и цемента, песок, пыль являются обычными естественными загрязнителями растений. Вызываемое ими загрязнение - нередко следствие пыльных бурь, вихрей, эрозии и дефляции почв, разрушения горных пород, селей, лесных пожаров и т.д. Дым с частицами золы от крупных лесных пожаров поднимается на высоту до 7000 м. и разносится потоками воздуха на сотни километров. В увеличении в атмосфере количества механических частиц, загрязняющих поверхность органов растений и, в связи с этим, нарушающих процессы функционирования, значительную роль играют выбросы теплоэлектростанций, цементных, асбестовых и металлургических заводов и т.д. Лишь замена твердого топлива на природный газ позволит уменьшить значение котельных в механическом загрязнении атмосферного воздуха.

2.4 Физическое загрязнение

К нему относятся необычная температура, неионизирующие и ионизирующие излучения, звук и ультразвук, вибрация, сила тяжести, давление и т.д. Растения каждого вида, как правило, исторически адаптированы к определенному режиму температурных изменений , в связи, с чем отклонения последних приводят патогенным последствиям. Наиболее значительный фитопатогенный эффект наблюдается при чрезмерном похолодании, потеплении или же при термических ожогах, например связанных с пожарами. В большинстве случаев нарушения температурного режима связаны с деятельностью производственных предприятий.

Значительную роль приобретают электрический ток и электро-магнитные поля, оказывающие разностороннее воздействие на ростовые процессы и их ритмику.

В целом физические загрязнители весьма разнообразны, причем активность и последствия их влияния на растительные организмы и их сообщества увеличиваются в результате человеческой деятельности.

3. Характеристика приоритетных загрязнений воздуха

Программой мониторинговых наблюдений за составлением атмосферы на стационарных постах предусматривается измерение концентраций пыли, оксидов серы, азота, углерода, азота, диоксидов углерода, азота, озона, сажи, углеводородов, ртути, свинца, кадмия., а также специфических веществ.

Зола - твердая фракция выбросов, является одним из основных загрязняющих веществ выбросов угольных ТЭС. Она имеет частицы диаметром от 2 до 100 мкм (50% частиц - менее 30 мкм).

Фазово-минералогический анализ золы различных видов топлива показывает, что ее основная фаза - стекло, а кристаллическая представлена различными количествами кварца, гематита, магнезита, силиката кальция. Химический состав летучей золы определяет ее нейтральную или щелочную реакцию. Установлено, что в зависимости от высоты труб в среднем 30-60% выбрасываемой золы выпадает в зоне 12-15 км. Остальная ее часть рассеивается на больших расстояниях, плотность резко падает.

Пыль - обобщенное название аэрозолей твердых веществ (древесная, абразивная, цементная и др.). Вредное воздействие пыли на организм человека зависит от ее дисперсности формы частиц и их электрического заряда.

Оксид углерода (Со), угарный газ, - бесцветный газ без вкуса и запаха. Время жизни в атмосфере 2-4 месяца. Окисляется в атмосфере и почвенной микрофлорой до Со₂. недавно появились доказательства, что Со выделяется растениями в самый ранний период их роста, а затем - поглощается ими. Таким образом, наконец удалось объяснить сезонные колебания Со в атмосфере. Считается, что более 80% глобальных выбросов Со связано с автотранспортом. На высшие растения в возможных концентрациях не действует. Для человека является ядом, который лишает ткани тела необходимого им кислорода.

Оксиды серы. В атмосфере присутствуют сернистый ангидрид SO₂ (оксид серы (IV)), серный ангидрид SO₃ (оксид серы (VI)). SO₂ - негорючий тяжелый (плотность 2,93 кг/м³) бесцветный газ с характерным резким запахом, который ощущается при концентрациях от 0,78 до 2,6 мг/м³. в результате фотохимических и каталитических процессов сернистый ангидрид превращается в серный ангидрид SO₃, который во влажном воздухе превращается в серную кислоту и ее соли. Время жизни SO₂ в атмосферном воздухе около 10 часов.

Пороговая концентрация SO₂, принимаемая в качестве максимально разовой концентрации для растений, составляет 0,02 мг/м³.

Оксиды азота. Наиболее распространенными загрязнителями воздуха являются оксид азота NO(II) и диоксид азота NO₂ (IV).

Оксид азота NO - бесцветный тяжелый газ, кислородом воздуха окисляется до диоксида азота. Диоксид азота NO₂ - газ коричнево - бурого цвета (плотность 1,49 кг/м³), который, реагируя с влагой воздуха, превращается в азотную и азотистую кислоты. Время жизни NO₂ в атмосфере около 3 суток. NO₂ обуславливает фотохимическое загрязнение атмосферы, поскольку реагирует с другими веществами: с диоксидом серы SO₂, кислородом, углеводородами.

Диоксид азота в пять раз токсичнее оксида азота.

В атмосфере оксид и диоксид азота находятся в динамическом равновесии, превращаясь друг в друга в результате фотохимических реакций, в которых участвуют в качестве катализатора.

Их соотношение в воздухе зависит от интенсивности солнечного излучения, концентрации окислителей и др. факторов.

Пороговая концентрация NO₂, принимая в качестве максимально разовой концентрации для растений, составляет 0,02 мг/м³.

Озон (O₃) - бесцветный газ, образуется в результате работы электрических машин с искрящимися контактами, разрядов атмосферного электричества и вторичного загрязнения атмосферы под действием солнечной радиации с участием диоксида азота.

Озон токсичен для растений. Пороговое воздействие начинается при концентрации озона 0,06 мг/м³.

Бенз(а)пирен - относится к классу полициклических ароматических углеводородов. Кристаллы с температурой плавления +173єС, плохо растворимые в воде.

Сажа - практически чистый углерод, образующийся при неполном сгорании топлива, усиливает действие диоксида серы.

Сероводород (H₂S) - бесцветный тяжелый (плотность 1,54 кг/м³) ядовитый газ с резким запахом тухлых яиц. Активный восстановитель. Образуется в производстве сульфатной целлюлозы, а также при бактериальном гниении высокобелковых продуктов растительного и животного происхождения. Встречается в канализационных колодцах!

Свинец - поступает в атмосферу в основном в виде хлорбромидов и оксида свинца (II) с выхлопными газами автомобилей, присутствует в выбросах свинцовых заводов и др.

Ртуть - обладает повышенной возможностью распределения и биопереноса в окружающей среде.

4. Влияние загрязняющих веществ на морфофизиологические показатели растений

Хотя сохранение растительного покрова Земли без серьезных нарушений - безусловная необходимость, его состояние в настоящее время ухудшается.

Основные причины этого - разнообразия и разнонаправленность патологических явлений, возникающих у растений и их сообществ.

Возникновение тех или иных патологических явлений не у одного или немногих растений одного вида, а у большего числа или же у всех растений - представителей одной популяции придает возникающим патологическим явлениям популяционное значение. Возникновение патологических явлений у многих или у большинства растений одного вида во всех или в большинстве популяций последнего придает им видовые значения, так как они способны изменить характеристики признаков, входящих в кодекс признаков вида.

Наиболее опасны для растительного мира патологические явления, нарушающие:

Строение и функционирование пигментов, пластид, отдельных звеньев фотосинтеза и фотосинтетического аппарата в целом.

Строение и функционирование аппарата газообмена и механизма его регуляции, торможение клеточного дыхания , уменьшение количества устьичных аппаратов и ослабление газообмена у растений на больших территориях.

Строение и функционирование аппарата водного обмена и механизма его регуляции [увеличение количества прочно удерживаемой воды под влиянием магния, ослабление водного гомеостаза при заморозках и под влиянием загрязнителей в условиях засухи, патологические изменения тургора и осмотических параметров и т.д.].

Строение и функционирование механизмов минерального обмена [изменение нормального количественного соотношения между элементами, сдвиги в обмене одних элементов под влиянием других, в частности кальция, марганца и фосфора при избытке алюминия и т.д.].

Транспорт [ненормальная транслокация пластических соединений и продуктов метаболизма, изменение в связи с этим химического состава осевых органов, в частности, корней и т.д.].

Нормальную деятельность мерисистем [нарушение роста в высоту и роста в ширину, по величине линейного прироста и т.д., и возникающие у растений, произрастающих на кислых почвах, подвергнувшихся воздействию ионизирующего излучения, низких и высоких температур].

Нормальное осуществление клеточного цикла [изменение протяженности фаз клеточного цикла во времени и патология митоза под влиянием проникающего излучения, при гиперауксинии и гипоауксинии, при избытке и недостатке макро и микроэлементов, в частности алюминия].

Гистогенез и дифференциацию клеток и тканей [ксерофильные преобразования злаковых, возникающие под влиянием шлама алюминиевого завода, в частности нитевидность листочков у Robina pseudacacia L., деформация побегов и листьев у Ulmus laevis Pall., Acer negundo L. и Betula pendula Roth. и уменьшение длины шишек у Pinus sylvestris L. при загрязнении атмосферного воздуха].

Межклеточные, межтканевые и межорганные взаимосвязи и взаимодействия [патологические изменения апикальной доминантности, ростовых корреляций, нормального соотношения массы надземных и подземных органов, в частности, у Robinia pseudacacia L., произрастающей на отвалах угольных шахт и обогатительных фабрик].

Ритмику процессов онтогенеза [ускорение фенофаз при загрязнении атмосферного воздуха предотвращение образования плодов у Achillea millefolium L. при воздействии дымогазовых выбросов химического завода, ингибирование цветения у Xanthium strumarium L. под влиянием CO₂].

Возрастное преобразование в жизненном цикле и его нормальное существование [неотения у травянистых растений, произрастающих на территориях, коксохимических и металлургических заводов];

Физические (электрические, электромагнитные, оптические и температурные) константы и характеристики растений;

Гаметогенез, оплодотворение и формирование диссеминул [недоразвитие микроспор у злаков при воздействии каменноугольной золы; недоразвитие семян у Pinus sylvestris L. при загрязнении атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий];

Нормальное функционирование и жизнеспособность на ювелирных стадиях развития [уменьшение всхожести семян Pinus sylvestris L. в 2-3 раза при загрязнении атмосферного воздуха];

Нормальные сроки функционирования и жизнедеятельности клеток, тканей и органов [преждевременное и вызываемое осенними потеплениями отмирание верхушечных почек у 25% хвойных, произрастающих на осушенных болотах; отмирание хвоинок при контакте с оксидом магния - выбросом магнезитовых заводов, уменьшение срока жизни хвоинок Picea abies L.под влиянием никеля c 11-12 лет до 2 лет].

Демографические характеристики популяций - их возрастной состав, соотношения образующих их растений по полу, активность семенного размножения и вегетативного возобновления, жизнеспособность семян и проростков [уменьшение до 40-60% числа экземпляров Pinus sylvestris L., у которых образуются шишки: недоразвитие в этих шишках семян и изменение их нормального соотношения по полу при воздействии загрязненного воздуха; возникновение на загрязненных территориях, причем нередко на расстоянии до 6 км от источника загрязнения, зоны гибели растений].

Фитоценогенез и флорогенез на отдельных территориях [уменьшение числа видов сосудистых видов растений и водорослей при загрязнении нефтью; возникновение фитоценозов с иным видовым составом растений, в частности, низкорослых березовых лесов при воздействии выбросов медеплавильных заводов].

Даже при незначительной концентрации загрязнителей длительное влияние на растения загрязненного воздуха приводит к уменьшению интенсивности их фотосинтеза и к замедлению их роста, а также к упрощению и распаду ценозов. Характерно, например, изреживание древостоев и уменьшение видового состава флоры в степных районах возникающие под влиянием дымогазовых выбросов металлургических и коксохимических предприятий.

Химические загрязнители оказывают влияние на патогенную активность потребителей растений, их численность, видовое разнообразие и количественное соотношение друг с другом. Установлено, что в березняках, загрязненных ⁹⁰Sr, личинки пилильщиков поражают 93,5% листьев, в то время как в неразряженных березняках количество пораженных листьев не превышает 2,5%. На территориях, подвергнувшихся промышленному задымлению, среди насекомых - фитофагов преобладают фитофаги с колюще - сосущим ротовым аппаратом.

Для нейтрализации загрязнителей или уменьшении их концентрации вблизи промышленных зон и в черте города выживают зеленые насаждения. Они обогащают воздух кислородом, фитонцидами, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их. Лесные культуры площадью 1га способны осадить их воздуха 25-34 т взвешенных веществ в год, усвоить огромное количество углекислого газа и других вредных веществ, очистить около 18 млн. м³ воздуха за год. Фитонциды выделяемые деревьями, очищают воздух городов от бактериального загрязнения. Оказывая большое влияние на чистоту воздуха, растительность сама при этом повреждается и гибнет.

Продолжительность жизни деревьев в городах и промышленных зонах сокращается по сравнению с условиями леса в 5-8 раз (липа в лесу живет 300-400 лет, а в городе - 50 лет).

При озеленении территории следует выбирать древесные, кустарниковые и газонные растения в зависимости от почвенно-климатических условий, качественного и количественного состава выбросов, закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в данной местности, эффективности данной породы для очистки воздуха от конкретного загрязнителя или их комбинации (пыле - газопоглощение), а также ее пыле - и газоустойчивости в реальной ситуации.

Высокой устойчивостью к диоксиду серы обладают клен ясенелистный, роза морщинистая, чубушник венечный. Но они обладают низкой поглотительной способностью. Высокой поглотительной способностью и устойчивостью отличаются тополь бальзамический, дерен белый.

На промышленных площадках, сильно и постоянно загрязненных сероводородом, успешно растут яблоня дикая, вишня степная, алиссум морской. Сероводород менее токсичен для растений улавливается ими в меньшей степени, чем диоксид серы или сероуглерод.

Поглощение диоксида азота обусловлено двумя процессами: в нейтрализации образующихся кислот и восстановлением азота с включением его в состав аминокислот. Диоксид азота поглощается растениями в 3 раза более интенсивно, чем оксид азота.

Диоксид азота поглощают клен серебристый, рябина обыкновенная, тополь бальзамический, липа мелколистная, береза повислая.

При совместном присутствии в атмосферном воздухе аммиака и диоксида азота липа мелколистная и тополь бальзамический предпочтут аммиак.

Оксид углерода усваивается кленом американским, бирючиной обыкновенной, ольхой белой, елью обыкновенной. Каждый 1м² листовой поверхности высших растений усваивается за 1 сутки от 12 до 120 кг оксида углерода. На свету оксид углерода усваивается значительно лучше, чем в темноте.

Пылеосаждающая способность древесного растения зависит от площади поверхности листьев (хвои), массы и плотности кроны, скорости концентрации пыли в воздушном потоке, расположения посадок, а также от частоты дождей, смывающих пыль с листьев.

Накопление хлоридов в листьях в пределах 0,7-1,5% вызывает наиболее сильные повреждения у каннского каштана обыкновенного, сирени обыкновенной, ясеня зеленого и слабые - у вяза сладкого, ивы белой, тополя канадского.

По характеру действия посадки разделяют на изолирующие и фильтрующие. Изолирующими называются посадки плотной структуры, которые создают на пути загрязненного воздушного потока механическую преграду, заставляющую поток обтекать массив. При нормальных метеоусловиях они снижают содержание газообразных примесей на 25-35% путем рассеивания и отклонения загрязненного воздушного потока, а также поглощающего действия зеленых насаждений. Фильтрующими называют посадки, продуваемые и разреженные, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязненного воздуха сквозь массив.

Эти посадки являются основными для санитарно-защитных зон.

5. Физиологическая роль серы

К числу наиболее опасных и распространенных загрязнителей атмосферы относятся газообразные соединения серы. Ежегодно выбрасывается около 100 млн. т. Сернистых токсикантов, что в 2 раза превышает объем их выделения в процессе вулканической деятельности. Сера воспринимается растениями в виде сульфатов, накапливаясь в вакуолях, и частично связывается органическими основаниями, переходя в восстановленную форму. Сера, связанная в молекулах метионина, цистина и цистеина, составляет до 1,5% сухого вещества белка. Сера - обязательный элемент растительных клеток, принимающий деятельное участие в метаболизме. Каждому виду растений при отсутствии заметного загрязнения воздуха свойствен уровень накопления серы, колеблющийся в пределах 0,2-0,9%. В условиях загрязнения воздуха соединениями серы ее содержание в ассимиляционных органах возрастает.

Под влиянием фотосинтетического яда - ДДТ и SO₂ - происходит деформация, агглютинация и разрушение пластид. В зависимости от длительности воздействия изменяется проницаемость мембран, растворимость CO₂ в протоплазме. При воздействии SO₂ происходит потеря несвязной воды, нарушение деятельности синтетазы жирных кислот; уменьшается число размеры женских соцветий у Betula pubescens Еhrh.и Alnus incana (L.) Moench. и длина хвоинок у Pinus sylvestris L. Уменьшается количество соединений фитонцидного комплекса, выделяемых хвойными, пораженными SO₂, SH₂ и CO. Сухие вершины сосен, обесцвеченная листва, бурые и красные пятна на листьях, осыпающаяся хвоя - все это признаки большого содержания сернистых веществ в воздухе. Оксид серы ядовит для растений даже в концентрациях от одной пятидесятитысячной до одной миллионной от объема воздуха.

Лишайники погибают даже при следах SO₂ в окружающей атмосфере. Присутствие их в лесах вокруг крупных городов свидетельствует о высокой чистоте воздуха. Диоксиды серы и азота являются причиной кислотных дождей. Они вымывают тяжелые металлы из почв, повышая при этом уровень их токсичности, а также меняют соотношение кальция и алюминия в почве (в сторону уменьшения кальция), что существенно задерживает рост корневой системы растений. Растет интенсивность коррозии металлоконструкций, активизируются процессы карстообразования.

От концентрации соединений серы в воздушной среде зависит газоаккумулирующая способность растений. В ассимиляционных органах накапливается тем больше серы, чем сильнее загрязнен воздух. Содержание серы в листьях по сравнению с контролем уже в начале периода вегетации повышается и продолжает увеличиваться на его протяжении. К осени у растений ряда видов наблюдается уменьшение содержания серы в листьях, что обусловлено, по-видимому, распадом серосодержащих соединений, их оттоком к стеблям и корням и вымыванием из растений дождевыми водами. В зоне слабого загрязнения воздуха наибольшая газоаккумулирующая способность наблюдается у таких растений как дерен белый, бирючина обыкновенная, смородина черная. В их листьях накапливается от 4,16 до 7,36г серы на кг сухого вещества.

Наименьшей газоаккумулирующей способностью характеризуются аморфа кустарниковая, груша обыкновенная, клен серебристый, береза повислая, сирень обыкновенная и ель колючая, накапливающие от 1,24 до 1,92 г серы на 1 кг сухих листьев. В зоне сильного загрязнения максимальным уровнем газонакопления (6,68-8,96г серы на кг сухих листьев) характеризуются липа мелколистная, жимолость татарская, осина, тополь канадский, минимальным уровнем загрязнения (2,88-3,84 г серы на кг сухих листьев) - груша обыкновенная, вишня степная, боярышник колючий. В большинстве случаев растения тех видов, которые активно поглощают серу из почвы, характеризуются и ее повышенным накоплением из атмосферного воздуха. Газопоглотительная функция растений повышается благодаря накоплению серы в побегах и вымыванием ее дождевыми водами. Из листьев может быть вымыто от 8 до 40% серы, поглощенной из воздуха.

Таким образом, для озеленения зоны сильного загрязнения рекомендуется использовать газоустойчивые растения м пониженной способностью к газонакоплению (вишню степную, розу морщинистую, боярышник колючий, грушу обыкновенную). Газоаккумулирующая способность ассимиляционных органов древесных растений может быть использована в целях диагностики загрязнения воздуха.

Заключение

Как мы видим, в последние десятилетия планета из «относительно чистой» неуклонно переходит в разряд «грязной».

Веществ, которые загрязняют планету много и с каждым годом их становиться все больше. Растения и сама атмосфера уже не справляются с их мощным потоком.

Растения не обладают сформировавшейся в ходе эволюции, системой адаптации к вредным газам. Газы и взвеси достаточно легко проникают в ткани, органы растений через устьица, приобретая возможность влиять на обмен веществ клеток, вступая в химические взаимодействия на уровне клеточных мембран и клеточных стенок. Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что ведет к ухудшению газообмена, нарушению водного режима, а также затрудняет поглощение света.

Для уменьшения вредного воздействия загрязняющих веществ в городах выводят зеленые насаждения. Они выполняют важнейшие средообразующие и средозащитные функции, связанные с выделением кислорода и фитонцидов, ионизацией воздуха, осаждением пыли, формированием своеобразного микроклимата и т.д.

Несмотря на то, что человечество начинает понимать проблему, которая над ними нависла, оно пока не в состоянии изменить ситуации. Ведь мало, что города постепенно становятся более зелеными (благодаря насаждениям) - проблему легче было предупредить, чем сейчас предотвращать. Нужно коренным образом изменить производство (сделать безотходным) и переходить на экологически чистый транспорт.

В ходе курсовой работы были достигнуты поставленные цели и задачи.

Список литературы

1. Акимова, Т.А. Экология. Человек - экономика - Биота - Среда / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001. - 566с.

2. Антипов, В.Г. Устойчивость древесных растений к промышленным газам / В.Г. Антипов. - Минск: Наука и техника, 1979. - 216 с.

3. Артамонов, В.И. Растения и чистота природной среды. / В.И. Артамонов. // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 18 с.

4. Билай, В.И. Микроскопические грибы - продуценты антибиотиков. / В.И. Билай // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981.- 13 с.

5. Васильев, И.М. Зимостойкость растений. / И.М. Васильев // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 14 с.

6. Владимиров, В.В. Руководство по охране окружающей среды в районной планировке. / В.В. Владимиров // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 92 с.

7. Воскресенская О.Л. Организм и среда: факториальная экология: Учеб. пособие / О.Л. Воскресенская, Е.А. Скочилова, Т.И. Копылова, Е.А. Алябышева, Е.В. Сарбаева. Йошкар-Ола, 2005. С. 68-70.

8. Вроноский, В.А. Прикладная экология: Учеб. Пособие. В.А.Вронский. Ростов - на - Дону: Изд. «Феникс», 1996 - 512 с.

9. Гродзинский, А.М. Аллелопатия в жизни растений и сообществ. / А.М. Гродзинский // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 13 с.

10. Дикун, П.П. О механизмах образования без(а)пирена при пиролизе древесины. / П.П. Дикун, Л.Д.Костенко, А.А. Ливеровский под ред. Э.И. Слепяна // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды ;под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 13 с.

11. Доклад о свинцовом загрязнении окр. Среды РФ и его влиянии на здоровье населения (Белая книга). - М.: РЭФИА, 1997 - 48с.

12. Дончева, А.В. Ландшафтная индикация загрязнения природной среды / А.В. Дончева, Л.К. Казаков, В.Н. Калуцков. - М.: Экология, 1992. 256 с.

13. Ефимова, Н.А. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова / Н.А. Ефимова// Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 8 с.

14. Зуева, Г.В. Особенности формирования колоса и мужского гаметофита пшенично - ржаного амфидиплоида, выраженного на каменноугольной зам / Г.В. Зуева // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 8 с.

15. Иванов, А.Ф. Рост древестных растений и кислотность почв / А.Ф. Иванов // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 7 с.

16. Кондратюк, С.Н. Промышленная ботаника / С.Н. Кондратюк, В.П. Тарабин, В.И. Бакланов, Р.И. Бурда // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 7 с.

17. Кулагин, Ю.З. Древесные растения и промышленная среда / Ю.З. Кулагин // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 7 с.

18. Лебединец, В.Н. Аэрозоль в верхней атмосфере и космическая пыль / В.Н. Лебединец // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды ; под ред. Э.И. Слепяна. - Зоологический институт АН СССР, 1981. - 12 с.

19. Михеев, А.В. Охрана природы: Факультатив курс: Пособие для учащихся / А.В. Михеев, К.В. Пашканг, Н.Н. Родзевич, М.П. Соловьева; под. ред. К.В. Пашканга. - М.: Просвещение - 2-е изд., пераб, 1990 - 75 с.

20. О состоянии окружающей природной : Государственный доклад // Зеленый мир. - 1998. - № 25-26.

21. Перечни ПДК и ОБУВ загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. // Информ. Письмо Минприроды. - 1993. - № 07- 20/65-4029.

22. Сергейчик, С.А. Древесные растения и окружающая среда / С.А. Сергейчик. - Минск: Ураджай, 1985 - 111с.

23. Чернова, М.Н. Экология: Учеб. пособие для студентов биол. спец. пед. ин-тов / Н.М. Чернова, А.М. Былова. - 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1988. - 57 с.

Размещено на Allbest.ru