Роль зеленых насаждений в борьбе за чистоту атмосферного воздуха

                            Министерство образования и науки РФ

                                                ГАЛЬБШТАДТ  2009 

   Тема: «Роль зеленых насаждений в борьбе за чистоту        

                                           атмосферного воздуха.

                                           План 

1. Введение.
2. Атмосферный воздух и источники его загрязнения.
3. Качество атмосферного воздуха в городах.
4. Действие загрязняющих веществ на растения.
5. Физиологическая роль серы.
6. Свойства и защитные функции насаждений.
7. Фитонциды растений.
8. Ионизация воздуха растениями.
9. Заключение.

    1.Введение

В настоящее  время исследования городской среды  и связанные с ними теоретические  и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны, так как города становятся основной средой обитания человека. В последние десятилетия наблюдается интенсивное насыщение атмосферы городов газообразными и пылевидными отходами транспортных средств и промышленных предприятий. Они вызывают ухудшение условий существования человека и других организмов, создавая угрозу здоровью населения, нарушению климата в локальных и глобальных масштабах. В связи с этим остро ощущается потребность в научно-обоснованных и рациональных мероприятиях по предотвращению загрязнения атмосферы и сохранению нормальных условий жизни, труда и отдыха людей и биосферы в целом.

Среди компонентов живого вещества биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации газообразных токсикантов является растительность и особенно древесно-кустарниковые  насаждения и естественные лесные массивы. Поэтому одним из перспективных подходов для биологической характеристики воздушной среды является оценка состояния древесных растений по степени их газоустойчивости к промышленным выбросам.

Выполняя санитарно-гигиенические, архитектурные, хозяйственно-экономические и другие функции, зеленые насаждения несут огромную нагрузку. Возможности их многогранны, но это совсем не значит, что они беспредельны. Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже в малых дозах токсических веществ. Они гораздо сильнее реагируют на те концентрации вредных веществ, которые у людей и животных не оставляют видимых явлений отравлений. Таким образом, они выполняют индикаторную функцию. В зонах повышенной загазованности, запыленности и перегрева атмосферного воздуха выявлена повсеместная повреждаемость растений. Установлено, что велика повреждаемость растений дымом со значительной концентрацией двуокиси серы, окиси азота и углерода, сероводорода, аммиака и других. Многие из этих соединений, растворяясь в воде, образуют вредные для растений кислоты.

Растения в условиях урбанизированной (техногенной) среды, сохраняя внешне неизменный вид, претерпевают значительные изменения биохимического состава и физиологических процессов. Промышленные газы и аэрозоли могут оказывать на растения комплексное и индивидуальное воздействие. Но нередко эффект повреждения вызывается одним, преобладающим в среде, соединением.

Для оценки и  прогноза состояния древостоя необходима ранняя диагностика нарушения жизнедеятельности  древесных растений, подвергнутых воздействию газовых токсикантов. В первую очередь повреждения проявляются на физиолого-биохимическом уровне, затем распространяются на ультраструктурный и клеточный уровни и лишь после этого развиваются видимые признаки повреждения – хлорозы и некрозы тканей листа, опадание листьев, торможение роста.

2.Атмосферный воздух и источники его загрязнения

Воздушная оболочка Земли  выполняет многочисленные функции. Она служит средой обитания и источником необходимых веществ для организмов, обеспечивает и регулирует круговорот веществ и энергии в местных и планетарных масштабах, между землей и космическим пространством.  В последнее время атмосферные газы интенсивно используются в практической деятельности человека. Одновременно воздушный бассейн служит средой, в которую выбрасываются отходы разнообразных производств и транспортных средств.

Атмосфера выполняет  важную защитную функцию, предохраняя  организмы и земную поверхность  от губительного воздействия космических  факторов, чрезмерного нагревания и выхолаживания. Особая роль в поглощении и задержке коротких ультрафиолетовых лучей принадлежит озоновому слою.  В нормальных условиях в атмосфере содержится огромное число компонентов – как газообразных, так и в виде аэрозолей. Воздушный бассейн, особенно вблизи земной поверхности, постоянно насыщается большим или меньшим количеством неорганических и органических газов, паров и твердых частиц. Они образуются при распаде органических веществ, прижизненном выделении организмами, геологических и геохимических процессах в литосфере. Минерализация органических веществ сопровождается поступлением в атмосферу значительного количества аммиака, метана, сероводорода и других газов. Периодически большое количество различных газов и паров поступает в атмосферу из действующих вулканов, гейзеров, геотермальных и других подземных источников, при лесных степных пожарах. Концентрация насыщающих атмосферу различных примесей в результате действия природных факторов в большинстве случаев невелика и происходит периодически с большими или меньшими интервалами.

Таким образом, предшественники  многих основных загрязняющих веществ  уже имеются в обычных условиях в атмосфере. Поскольку растения развивались в присутствии таких  соединений в обычных концентрациях, в этих условиях редко наблюдаются какие либо отрицательные воздействия на них. Эти воздействия обнаруживаются только тогда, когда концентрация загрязнений оказывается выше допустимого порогового уровня.

Атмосферные загрязнители по происхождению могут быть первичными – отходы предприятий, топок, двигателей и вторичными – образующимися в свободной атмосфере в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы. Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу вещества, отличающиеся сложным химическим составом и степенью угнетающего действия на организмы. В их состав входят остаточные продукты горения органических веществ, термического и химического состава перерабатываемых материалов, механического дробления. В составе атмосферных загрязнителей преобладают газы. Среди них наиболее вредными являются окись углерода, окислы серы и азота, углеводороды, различные смолистые вещества.

Каждое из загрязнений  воздействует своим особым образом, однако все загрязнения оказывают влияние на некоторые основные процессы. В первую очередь воздействию подвергаются системы, регулирующие поступление загрязняющих веществ, а также химические реакции, ответственные за процессы фотосинтеза, дыхания и производство энергии.

3. Качество атмосферного воздуха в городах

Рассмотрим качество атмосферного воздуха в некоторых  городах Алтайского края.

Барнаул. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха г. Барнаула осуществляет аккредитованная в системе аккредитации аналитических лабораторий Комплексная лаборатория мониторинга загрязнения окружающей среды (КЛМС) ГУ "Алтайский ЦГМС".

Наблюдения проводятся на 5 стационарных постах за 9 примесями (пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид и оксид азота, сероводород, сажа, фенол, формальдегид), с периодичностью отбора проб 6 дней в неделю, 3 раза в сутки, кроме того, определяется содержание бенз(а)пирена и тяжелых металлов.

Уровень загрязнения  воздуха определяется значениями концентраций примесей. Для оценки степени загрязнения, концентрации примесей сравниваются с ПДК (предельно допустимыми концентрациями веществ, утвержденных Минздравом России) или международным стандартом (значениями концентраций, рекомендованных Всемирной организацией здравоохранения - ВОЗ).

КЛМС проводит прогнозирование  НМУ (неблагоприятные для рассеивания примесей метеорологические условия).

Уровень загрязнения  воздуха в целом по городу оценен как ОЧЕНЬ ВЫСОКИЙ.

Очень высокий уровень  загрязнения обусловлен значительным объемом выбросов загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников, неблагоприятными погодными условиями для рассеивания выбросов, неудовлетворительным санитарным состоянием большей части территории города (убирается только мусор, пыль остается на тротуарах), частыми автомобильными "пробками" на дорогах города. Отрицательно сказалось на качестве воздуха города массовое уничтожение "взрослых" деревьев. В городе преобладает "газонный" тип искусственного и естественного озеленения.

Бийск. Мониторинг осуществляет аккредитованная в системе аккредитации аналитических лабораторий КЛМС г. Бийска. Наблюдения за атмосферным воздухом проводятся на 3 стационарных постах, которые условно подразделяются на "городские фоновые" в жилых районах и "авто" - вблизи автомагистрали. Отборы проб на содержание 10 ингредиентов производятся ежедневно, кроме воскресенья, на двух постах 4 раза в сутки, на одном - 3 раза. Кроме регулярных наблюдений на ПНЗ, проводятся также эпизодические наблюдения под факелами промышленных предприятий и по жалобам жителей города. Уровень загрязнения воздуха города оценивается как высокий. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха города являются предприятия топливной энергетики, деревообрабатывающей, химической и пищевой промышленности, рассредоточенные по всей территории города, автотранспорт.

Основной причиной повышенного  загрязнения атмосферы города почвенной пылью остается неблагоустройство отдельных территорий города. Особенно это ощутимо в переходные периоды года, когда растительный покров минимален, а полив улиц затруднен.

Заринск. Наблюдения за качеством атмосферного воздуха г. Заринска проводит ведомственная лаборатория ОАО "Алтай-Кокс", методическое руководство осуществляет КЛМС г. Барнаула. Наблюдения проводятся на 1-м стационарном посту за 8 примесями (взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, сероводород, фенол, формальдегид, цианистый водород) 3 раза в сутки. На основании анализа этих данных уровень загрязнения воздуха оценивается как высокий.

4. Действие загрязняющих веществ на растения

Поступление токсических неорганических соединений в листья условно можно разделить на три фазы:

1. Сорбция кутикулярным слоем и клетками эпидермиса;
2. Диффузия через устьичные щели внутрь листа и растворение в воде, насыщающей оболочки клеток, выстилающих дыхательные полости;
3. Передвижение от мест поглощения к соседним тканям и накопление в клетках.

На скорость проникновения  токсических ионов и молекул  через покровные ткани оказывают  влияние их размеры. Так, интенсивность  поступления их в листья увеличивается  при гидратации, что бывает в период осадков, туманов и росы. Поступление токсических веществ в листья через покровные ткани сокращается, хотя и не прекращается совсем в неблагоприятных погодных условиях, например, при длительной летней засухе.

Большинство токсикантов (соединения углерода, серы, азота) в низких концентрациях могут служить источником необходимых растению макро- и микроэлементов. И в этом случае клетка обладает механизмами активного транспорта ионов через плазмалемму. В общих чертах этот механизм действует согласно с клеточным метаболизмом до тех пор, пока ионы или другие вещества не нарушают внутриклеточных реакций.

Поступающие в лист фитотоксиканты неравномерно распределяются в пределах листовой пластинки и всего растения. Большинство из них транспортируется по ксилеме на верхушку или края листовой пластинки. Проникшие в цитоплазму токсические соединения сосредоточиваются в основном в  вакуолях.

Распространение и распределение  атмосферных токсикантов, в тканях листа при закрытых устьицах, может  быть представлено в следующей последовательности: поглощенные кутикулой газы диффундируют в нижерасположенные оболочки эпидермальных клеток, частично проникают в клетки, но в основном распространяются по свободному пространству к соседним клеткам и достигают проводящих сосудов. Если токсические газы проникают через устьица, то они насыщают оболочки клеток, выстилающих дыхательные полости и каналы, растворяются в воде, и одна их часть проникает в клетку, а другая вместе с током воды транспортируется по жилкам до мест потребления.