Влияние воздушной среды на растительность.

Важна для растений природная воздушная среда. Она бывает практически постоянной по трем своим основным составляющим – азоту, кислороду и углекислому газу.

Азот атмосферы только в отдельных случаях и в незначительных количествах может поглощаться листьями овощных растений. В больших масштабах азот фиксируется из почвенного воздуха корнями бобовых культур.[6]

Азот поступают в атмосферу с антропогенными выбросами от промышленности, электростанций и транспорта в виде оксида и диоксида азота. Оксиды азота относятся к наиболее важным ЗВ. Они образуются в процессе сгорания органического топлива при высоких температурах в виде оксидов азота (NO_x), которые трансформируются в диоксид азота NO₂. Все выбросы от промышленности и автотранспорта обычно оцениваются в пересчете на NO₂, хотя нельзя точно определить, какая часть выбросов присутствует в атмосфере в виде NO₂ или NO. Оксид и диоксид азота играют сложную и важную роль в фотохимических процессах, происходящих в тропосфере и стратосфере под влиянием солнечной радиации, являющихся причиной образования фотохимического смога и высоких концентраций приземного озона и формальдегида.

Оксиды азота в значительном количестве выделяются при работе ТЭС, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной кислотой. Производства взрывчатых веществ и азотной кислоты также являются источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.

Оксиды азота участвуют в образовании кислотных дождей. Азотная кислота, образующаяся из оксидов азота, составляет около 35% от всех кислот, содержащихся в дождевой воде. Дождевую воду поглощают растения, этим самым наносит вред жизненно важным органам.

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога, что приводит к вторичному загрязнению атмосферы городов. К фотохимическим процессам, характерным для южных солнечных городов, относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН), которые при концентрациях 0,1-0,5 мг/м3 могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений. [6]

Растительные клетки в присутствии кислорода разлагают углеводы и получают энергию для своего существования. Избытка кислорода растения практически не испытывают, а вот его недостаток может время от времени возникать в почве при ее уплотнении и чрезмерном обводнении. Недостаток кислорода в почве вынуждает корни выделять токсические кислоты (щавелевую, уксусную), связывающие ряд питательных элементов.

Углекислый газ поступает в атмосферу от промышленных предприятий в результате неполного сгорания топлива. Много оксида углерод пик. Заторы на дорогах ─ это не только время, проведенное в ожидании, но значит и содержится в выбросах предприятий металлургии и нефтехимии, но главным источником оксида углерода является автомобильный транспорт. Во многих городах уже произошло насыщение артерий города автомобилями до такого уровня, что стали постоянными их скопления в часы пик, оказывающие огромное воздействие на людей выхлопными газами автомобилей, работающих в холостом режиме с включенными двигателями. Углекислый газ он является главным компонентом в фотосинтетических реакциях листьев на свету, производящих углеводы и частично белки. Увеличение процента углекислого газа в воздухе всегда полезно для растений, вредное же действие может оказывать избыток его в зоне их корней.

Высокая концентрация SO₂ приводит к повреждениям растительности. При содержании SO₂ в воздухе 3 мг/м³ у растений разрушается хлорофилл, снижается интенсивность фотосинтеза и дыхания, замедляется рост, падает урожайность. Листья и хвоя желтеют, а затем приобретают красно-коричневый цвет. Механизм действия SO₂ на растения состоит в том, что это вещество конкурирует с углекислым газом во время световой фазы фотосинтеза. В присутствии света SO₂ может восстанавливаться до сероводорода. Часть серы из SO₂ может переходить в аминокислоту цистеин, а затем в белки; часть экзогенной серы выделяется через корневую систему в виде сульфатов.

Сернистый газ SO₂ обладает острым запахом, раздражающе действует на слизистые оболочки, затрудняет дыхание. В больших концентрациях и при продолжительном действии приводит к бронхиту, астме. В присутствии углеводородов SO₂ действует как канцероген. [6]

Суточный стандарт для оксидов серы составляет 365 мкг/м³, он не должен превышаться более одного раза в течение года. [6]

Эффект действия SO₂ возрастает при совместном присутствии в атмосфере кроме этого газа еще и паров воды, а также твердых примесей. Синергизм в действии твердых частиц и SO₂ объясняют тем, что твердые частицы являются центром конденсации паров воды и на поверхности быстрее протекают химические реакции образования сернистой и серной кислот. Смесь дыма и тумана обычно называют смогом. Наблюдается он, как правило, в осенне-зимнее время. Главную опасность представляет содержащийся в нем сернистый газ с концентрацией 5-10 г/м³ и более. [6]

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке металлов и производстве серной кислоты.

Бенз(а)пирен (БП) попадает в атмосферу при сгорании различных видов топлива. Много БП содержится в выбросах предприятий цветной и черной металлургии, энергетики строительной промышленности. Надежные данные о выбросах этого вещества промышленностью имеются лишь для ограниченного количества предприятий. Попадая в окружающую среду и накапливаясь в ней, бензапирен проникает в растения, которые в дальнейшем служат кормом для скота или используются в питании человека. [6]

В воздушной среде могут содержаться и другие компоненты (примеси), связанные в основном с промышленными производствами – аммиак, сульфаты, хлор, фтор и др. Все они вредно действуют на жизненные функции растений и могут вызвать даже гибель культур.

На растения оказывают влияние и отдельные физические свойства воздушной среды. На ростовые процессы, пищевой режим, уровень урожайности отчасти влияют электричество атмосферы, барометрическое давление, содержащаяся в воздухе пыль, ветер.

Экологический почвенный фактор изменяется под воздействием обработок, внесения органических и минеральных удобрений, смены культур. Приземная воздушная среда имеет несколько отличающийся от основного фона тепловой режим (микроклимат) в своих растительных сообществах (ценозах). Влага почвенная и от осадков корректируется периодическими поливами растений.

Модели системы Атмосфера – Газовый состав – Растения:

рис. 1. Модель чёрного ящика

 

рис. 2. Модель состава системы

рис. 3. Модель структуры системы

 

1. Вулканические извержения (пепел), лесные пожары, сжигание топлива.

2. Извлечение азота, использование кислорода.

3. Диоксид серы (нарушение баланса питательных веществ), фториды (избыток токсичен), озон.

4. Выделение углекислого газа, метана и других, от отмерших организ-мов.

5. Очистка воздуха, фотосинтез.

6. Влажность, температура, давление, сильный ветер (ураган).