Загрязняющие вещества атмосферного воздуха и их влияние на морфофизиологические показатели растений

Загрязняющие вещества атмосферного воздуха и их влияние на морфофизиологические показатели растений

Министерство образования и науки РФ

Марийский Государственный Университет

Кафедра экологии

Курсовая работа на тему:

«Загрязняющие вещества атмосферного воздуха и их влияние на морфофизиологические показатели растений»

Выполнил: студент гр. БЭ-61

Горланова С.

Научный руководитель: к.б.н.,

доцент  Скочилова Е.А.

Йошкар-Ола

2007

Содержание

Введени

1.                Обзор литературы

1.1           Состав атмосферного воздуха

1.2.         Загрязняющие вещества атмосферного воздуха.

1.2.1.          Химическое загрязнение

1.2.2.          Биологическое загрязнение

1.2.3.          Механическое загрязнение

1.2.4.          Физическое загрязнение

1.2.5.          Характеристика приоритетных загрязнителей воздуха

1.3.         Влияние загрязняющих веществ на морфофизиологические показатели растений

1.4.         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 (Современное состояние, 2006).

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 (Полевой, 1989).

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.

1. Обзор литературы

1.1 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 (Акимова, Хаскин, 2001).

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

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 (Воскресенская с соавт., 2004).

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. (Воскресенская с соавт., 2005).

1.2. 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 (Хвастунов, 1999).

Таблица 2

ПДК и ОБУВ загрязняющих веществ атмосферного воздуха

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 (Данилов-Данильян, 1996; Государственный доклад, 1998).

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 (Государственный доклад, 1998).

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 (Дончева с соавт., 1992):

- 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.

1.2.1 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. (Лебединец, 1981).

2. Техногенного происхождения компоненты флюидов, передвижение которых – звено тектоно-метаморфичского процесса (Fife, 1978), 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 (Кропоткин, 1980).

3. Биогенного происхождения – соединения, выделяемые бактериями, грибами и беспозвоночными (Билай, 1961, Билай и Пидопличко, 1980); аллелопатически активные соединения высших растений (Гродзинский, 1965; Иванов, 1973;); 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 (Дикун с соавт., 1979); изотопы свинца, цинка, меди, ртути и марганца. (Ковалевский, 1981); H2S, CS2 и SO2 (Николаевский с соавт., 1976; Кунина с соавт., 1979).

Установлено (Немерюк, 1970), 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 (Ковалев, Полевая, 1981), 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 (Ковалев, Маленков, 1980).

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 (Ровинский с соавт., 1981).

1.2.2 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 (Немыря, Влодавец, 1979).

1.2.3 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 (Арцыбашев, 1973). 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 (Сегединов, 1976).

Страницы: 1, 2, 3