Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной

К — коэффициент пересчета для приведения объема отобранного воздуха к нормальным условиям;

а — объем пробы, взятой для анализа, см3.

2.2.1.2.       Определение аммиака в атмосфере

Фотометрический метод определения массовой концентрации аммиака основан на образовании окрашенного в желтый цвет соединения при взаимодействии аммиака с реактивом Несслера и последующем измерении оптической плотности растворов при длине волны 450 нм.

Построение градуировочного графика. Для построения градуировочного графика необходимо приготовить образцы для градуировки с массой аммония от 1,0 до 20,0 мкг в 5 см3 раствора. Состав и количество образцов для градуировки приведены в таблице 5.

Анализ градуировочных образцов проводят в порядке возрастания их концентрации. Каждую искусственную смесь необходимо фотометрировать 3 раза с целью исключения случайных результатов и усреднения данных. По результатам полученных измерений может быть рассчитано уравнение линейной зависимости по методу «наименьших квадратов». При построении градуировочного графика по оси ординат откладывают значения оптической плотности, а по оси абцисс - величину концентрации вещества в мкг/пробе.

Таблица 2 - Состав и количество образцов для градуировки

Отбор проб. В поглотительные приборы вносят по 6 см3 поглотительного раствора. Анализируемый газ отбирают в два соединенных последовательно поглотительных прибора. Расход газа устанавливают 0,5-1,0 дм3/мин при концентрациях аммиака менее 0,4 мг/м3 или 0,2-0,5 дм3/мин при концентрациях аммиака более 0,4 мг/м3. В процессе отбора проб следят за показаниями ротаметра электроаспиратора, а также измеряют температуру и давление (разряжение) газа у ротаметра и атмосферное давление.

По окончании отбора закрывают вход и выход поглотителей резиновыми шлангами с пробками для предотвращения потерь поглотительного раствора.

Анализ проб. Поглотительные приборы после отбора выдерживают при комнатной температуре не менее 30 минут. Из каждого поглотительного прибора отбирают пипеткой 5 см3 раствора, переносят в колориметрические пробирки, приливают по 0,5 см3 реактива Несслера. Содержимое пробирки тщательно перемешивают, выдерживают 10 минут и измеряют оптическую плотность растворов в кювете с толщиной оптического слоя 10 мм при длине волны 450 нм относительно «холостой пробы». В качестве «холостой пробы» используется поглотительный раствор. По градуировочному графику определяют содержание ионов аммония в пробе.

Приведение отобранного объема газа к нормальным условиям. Объем отобранной пробы газа к нормальным условиям приводят по формуле:

где Vo - объем газа, приведенный к нормальным условия, дм3;

V - объем газа при условиях отбора пробы, дм3;

Р - атмосферное давление, кПа;

д Р - избыточное давление (разрежение перед ротаметром), кПа;

t - температура газа у ротометра,°С.

Расчет результатов анализа. Расчет массовой концентрации аммиака Х (мг/м3) проводят по формуле:

где m1 и m2 - содержание ионов аммония в пробах, взятых для анализа из первого и второго поглотителей соответственно, найденное по градуировочному графику, мкг в пробе;

0,94 - коэффициент пересчета ионов аммония на аммиак;

а - объем поглотительного раствора, залитого в поглотительный прибор, см3;

b - объем пробы, взятый на анализ, см3;

Vo - объем газа, приведенный к нормальным условиям, дм3 (Сборник методик.., 1993).

2.2.1.3.                  Определение содержания диоксида азота

Методика предназначена для определения концентрации диоксида азота в атмосферном воздухе населенных пунктов в диапазоне 0,02 – 1,40 мг/м3 при объеме пробы  воздуха 5 дм3 .

Метод основан на улавливании диоксида азота из воздуха раствором иодида калия. Образующийся нитрит-ион определяется фотометрически по азокрасителю, полученному в результате взаимодействия нитрит-иона с сульфаниловой кислотой и 1-нафтиламином (Сборник методик.., 1993).

2.2.1.4.                  Определение массовой концентрации пыли в атмосферном воздухе.

При определении концентрации пыли исследуемый воздух с помощью аспирационного прибора протягивается через предварительно взвешенный фильтр из фильтрующей ткани. За несколько дней до отбора проб фильтры взвешиваются неоднократно на аналитических весах до достижения постоянного веса каждого фильтра. На каждом фильтре записывается номер и его масса. В качестве фильтрующих материалов использовались аналитические аэрозольные фильтры (АФА), весовые из перхлорвинила (ВП), с рабочей поверхностью фильтра 20 см, которые обладают высокой эффективностью фильтрации и малым аэродинамическим сопротивлением. Эти фильтры задерживают частицы размерами 0,1 - 0,2 мкм при объемной скорости протягивания воздуха до 6 м3/ч. При проведении исследований время пропускания воздуха через фильтр составляло 20 минут при скорости протягивания 12 л/мин. После окончания отбора проб фильтры направляются в лабораторию для вторичного взвешивания на аналитических весах (ГОСТ 17.2.4.05-83).

Обработка результатов измерений.

По разности масс фильтров до и после отбора проб воздуха устанавливается концентрация пыли по формуле:

Где С - концентрация пыли, мг/м3;

m1- масса фильтра без пыли, мг;

m2 - масса фильтра с пылью, мг;

Vo - объём пропущенного через фильтр воздуха, приведённый к нормальным условиям, м3 (Руководящий документ.., 1991).

2.2.2. Определение содержания серы в листьях рябины обыкновенной

Содержание серы в листьях определяли фотометрическим методом. Метод основан на способности сульфат-ионов (SO42-) образовывать с ионом (Ba2+) нерастворимый в кислотах белый осадок сульфата бария BaSO4.

Брали две навески листьев (без черешков). Одну навеску массой 500 мг помещали в фарфоровый тигель для озоления. Озоление проводили в муфельной печи при температуре 8000C в течение 30 минут. Навеску массой 1,0-5,0 г для определения гигроскопической влаги в анализируемых листьях помещали в бюкс. Вычисление содержания серы производили на абсолютно сухое вещество. Брали пустой бюкс и взвешивали на аналитических весах, помещали в бюкс навеску листьев, предварительно взвешенную на технических весах, и снова взвешивали. Взвешивание производили с точностью до четвертого знака (0,0001г). Затем помещали бюкс с навеской в сухой термостат и производили высушивание при температуре 1050С в течение 6 часов, после чего производили повторное взвешивание.

Далее брали тигель с навеской после озоления и производили отмывание осадка. Для этого брали колбу на 50 мл и воронку с фильтром (фильтр смоченный дистиллированной водой). Золу из тигля высыпали в воронку с фильтром, тигель промывали два раза, воду сливали в воронку. Промывали золу, добавляя воду из промывалки. При отмывании осадка сульфаты из золы переходят в фильтрат, который собирается в колбе. Полноту отмывания осадка от сульфатов проверяли с помощью проб: брали на предметное стекло несколько капель фильтрата из воронки, вносили в него одну каплю соляной кислоты и 1-2 капли 5% раствора бария. Отсутствие помутнения свидетельствовало о полном отмывании сульфатов.

Затем собранный в колбе фильтрат доводили до 50 мл дистиллированной водой, и переливали в стакан объемом 100-150 мл, добавляли 1-2 капли соляной кислоты (для создания кислой среды, в которой лучше идет осаждение). Через одну минуту добавляли 5 мл осадителя, оставляли на двадцать минут для осаждения сульфатов. В присутствии сульфатов появляется белая взвесь – осадок сульфата бария.

Одновременно проводили «холостой» опыт («нулевая проба»), для чего в стакан наливали 50 мл дистиллированной воды и добавляли все реактивы в описанной выше последовательности. Через 20 минут измеряли оптическую плотность опытных проб на фотоэлектроколориметре КФК-2 против «нулевой» пробы, с синим светофильтром. Длина волны 400 нм, толщина кюветы 10 мм. По калибровочному графику определяли содержание SO2 в 1 мл раствора.

Расчет содержания серы в листьях производили по формуле:

C = АּВּК1ּК2 / Мּ104

где С – содержание серы в листьях на абсолютно сухое вещество в %;

А – концентрация сульфатов по калибровочному графику, мкг/мл;

В – объем фильтрата, взятый для анализа, мл;

К1 – коэффициент перевода сульфата в чистую серу, равен 0,333;

К2 – коэффициент гигроскопичности;

М – навеска листьев, взятая для озоления, г;

104 – множитель для перевода мкг в г и %.

Для расчета коэффициента гигроскопичности К2 использовали результаты взвешиваний навески номер два. Расчет производили по формуле: К2 = 100/100- (Д/Еּ100%)

где К2 – коэффициент гигроскопичности анализируемого растительного материала;

Д – разность масс навески до и после высушивания, г;

Е – масса сырых листьев, г.

2.2.3. Исследование изменения морфометрических показателей рябины обыкновенной

Основным сравниваемым элементом мы взяли годичный побег. Под годичным побегом мы понимаем побег, развивающийся из почки возобновления в течение одного вегетационного периода (Серебряков, 1952). В качестве изучаемых морфометрических признаков были выбраны длина и ширина листовой пластинки, длина черешка, число листочков на сложном листе, площадь листовой пластинки и удельная поверхностная плотность листа (УППЛ).

В основу работы положена концепция дискретного описания онтогенеза (Работнов, 1950,б; Уранов, 1975; Ценопопуляции.., 1976, 1988; Жукова, 1995). Исследование морфологической изменчивости осуществлялось на десяти деревьях средневозрастного онтогенетического состояния в каждой точке исследования. Выделение возрастных состояний проводилось на основании онтогенеза рябины обыкновенной, описанного Ю.А. Дороговой и Л.В. Прокопьевой (Онтогенетический..., 2000). С каждого дерева бралось по 10 побегов на высоте 2 м.

Площадь листовой пластинки и удельную поверхностную плотность сложного листа рябины обыкновенной определяли методом высечек. С каждой точки брали листья без черешков. Взвешивали их с точностью до 0,01 г. Затем из листьев с помощью остро заточенного цилиндрического сверла диаметром 1 см вырезали высечки и взвешивали их на аналитических весах. Для определения УППЛ помещали высечки в сушильный шкаф при температуре 100°С до полного высушивания и затем снова взвешивали на аналитических весах.

Площадь высечек S выс., определяли по формуле, мм2:

S выс = π D 2 / 4

где π = 3,14;

D – диаметр сверла, мм.

Далее определяли площадь листовых пластинок S лис., по формуле, мм2:

S лис. = S выс с / в

где в – масса высечек, мг;

с – масса листьев, мг.

УППЛ определяли по формуле, мг:

УППЛ = а / S лис

а – масса высушенных высечек, мг.

Статистическая обработка проводилась с использованием пакета программ Statistic for Windows 5.0.

3. Результаты исследования и обсуждение результатов

3.1.Характеристика атмосферного воздуха в городе Йошкар-Ола

Программой мониторинговых наблюдений за состоянием атмосферы в городах РФ предусматривается измерение концентраций основных (неспецифических) загрязнителей: пыли, ангидрида сернистого, азота диоксида и углерода оксида, а так же определенных для каждого города веществ (Гелашвили, 2000; Воскресенская, 2004).

Основные стационарные источники загрязнения города – это объекты энергетики, химико-фармацевтическая, машиностроительная, пищевая промышленность и промышленность строительных материалов. Наибольший вклад в загрязнение города Йошкар-Олы вносят электроэнергетика и химико-фармацевтическая промышленность и транспорт (Государственный доклад…, 2003). Основными вредными ингредиентами загрязняющими воздух являются пыль, ацетон, диоксид азота, диоксид серы, углеводороды, фтористые соединения (Хвастунов, 1999).

Для обеспечения экологической безопасности населения и природной среды необходимо, чтобы количество выбрасываемого в атмосферу вещества в единицу времени (мощность выброса) источником загрязнения атмосферы не приводило к превышению ПДК этого соединения. С этой целью для каждого источника загрязнения устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ). При этом выбросы вредных веществ, от данного источника и от совокупности источников, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, не создают приземистую концентрацию. То есть на высоте 1,5 – 2,5 м от поверхности земли, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира (Гелашвили, 2000) (табл. 4).

Таблица 4 - ПДК некоторых загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для растений и человека (по В. С. Николаевскому, 1988), мг/м3

* Для человека приведены ПДК максимально разовые

Нами было проведено исследование по выявлению пыли, ангидрида сернистого, азота диоксида, углерода оксида и аммиака в атмосферном воздухе города Йошкар-Олы.

3.1.1. Содержание пыли

Пылевидные частицы, содержащиеся в воздухе во взвешенном состоянии, оседают на надземных органах растений при соприкосновении с ними или под действием гравитационных и электрических сил. Осевшие на листьях пылевидные частицы создают дополнительный экран на пути проникновения лучей к хлоропластам, в большей или меньшей мере поступают во внутренние ткани листа и тем самым нарушают его нормальную жизнедеятельность (Соловьева, 2001).

Многие растения обладают пылеустойчивостью, например, такие как: вяз гладкий (Uimus laevis L.), липа сердцелистная (Tilia cordata L.), ель колючая (Picea pungens Engelm.), каштан конский (Aesculus hippocastanum L.), клен остролистный (Acer platanoides L.), можжевельник обыкновенный (Juniperus communis L.), черемуха обыкновенная (Padus racemosa (Lam.) Gilib.) и другие (Хвастунов, 1999). Задержке пыли способствует наличие на листьях опушения, так же противодействуют процессу оседания пыли, часто выпадающие осадки, смывающие с поверхности листа осевшие частицы и вымывающие адсорбированные поверхностными тканями ингредиенты.

Запыленность атмосферы нарушает работу устьичного аппарата растений, ограничивает процесс транспирации, ослабевает процесс фотосинтеза, понижает уровень сахаров в тканях, темпы накопления сухого вещества и роста растений (Артамонов, 1986).

Нами был проведен лабораторный анализ отобранных проб воздуха на наличие пыли в атмосферной среде города Йошкар-Олы.

Рис 1. Содержание пыли в атмосферном воздухе.

Как можно видеть из рисунка 1, высокая концентрация пыли в воздушной среде города была обнаружена на всех исследуемых улицах, кроме Сосновой рощи. На улице Суворова содержание исследуемого загрязнителя было наибольшим и составило 0,69 мкг/м3. На улице Крылова содержание пыли составило 0,56 мкг/м3. Для улиц Карла Маркса и Героев Сталинградской битвы показатели по данному загрязнителю имели примерно одинаковые средние значения и составили 0,37 и 0,35 мкг/м3 соответственно. Достаточно низкие показатели по концентрации пыли были получены в Парке культуры и отдыха XXX-летия ВЛКСМ и составляли 0,28 мкг/м3.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7