Файл: Туровцев. Биоиндикация.pdf

136 

Вторым по мощности источником антропогенных органических за-

грязнителей служит промышленное производство. Базовым продуктом ос-

новного органического синтеза является 

этилен

. На его основе вырабаты-

вается почти половина всех органических веществ. В результате действия 

этилена  на  некоторые  клеточные  структуры  происходят  снижение  интен-

сивности  обменных  процессов,  замедление роста, опадение  листвы, пере-

ход растений в состояние покоя. 

В индустриально развитых странах на долю потерь используемых в 

промышленности растворителей приходится 20-25% от общей эмиссии уг-

леводородов.  Среди  них  преобладают  летучие  галогеноуглеводороды. 

Окисление  реакционноспособных  органических  соединений  приводит  к 

образованию  озона  –  сильнейшего  фитотоксиканта  и  мутагена.  Его  кон-

центрация  увеличивается  за  счет  взаимодействия  техногенных  оксидов 

азота с фитогенными непредельными углеводородами. 

5.2. Газообразные неорганические соединения и кислоты

Многие  газообразные  неорганические  вещества  в  соединении  с  со-

держащимися в атмосфере парами  воды образуют кислоты, способствую-

щие выпадению кислотных дождей. Кислотные дожди – это атмосферные 

осадки,  рН  которых  ниже  чем  5,5.  Закисление  осадков  происходит  чаще 

чсего вследствие попадания в атмосферу оксидов серы и азота. Источники 

сернистого  газа  (двуокиси  серы)  –  дымовые  газы  котлов  тепловых  элек-

тростанций  и  выхлопы  двигателей  внутреннего  сгорания.  При  высоких 

температурах в этих устройствах азот воздуха частично окисляется, обра-

зуя смесь моно- и диоксида азота (Зайков, Маслов, Рубайло, 1991). 

У растений диоксид серы нарушает процессы фотосинтеза, дыхания 

и  транспорта  органических  веществ.  Замедляется  их  рост,  повреждаются 

листья, снижается продуктивность. Токсичной для таких растений являет-

ся концентрация диоксида серы – 20 мкг/м

3

 воздуха. Серная кислота обра-

зуется при соединении серного ангидрида с атмосферной водой, поврежда-

137 

ет в первую очередь зеленые ткани таких растений. Это приводит к ухуд-

шению физиологического состояния древесных растений, их усыханию. 

Во  второй  половине  XX  в.  явление  постепенного  усыхания  лесов, 

главным  образом  под  влиянием  кислотных  дождей,  превратилось  в  гло-

бальную экологическую проблему (Фрей, 1987). В Северной Европе от них 

сильно пострадали примерно 50% деревьев, прежде всего хвойных пород. 

Вокруг  промышленных  центров  наблюдаются  повреждение  и  усыхание 

вершин,  а  затем  и  целых  деревьев.  Легкие  хронические  повреждения  де-

ревьев происходят при среднегодовой концентрации сернистого газа в воз-

духе 10-30, средние – 20-40, сильные – более 70 мкг/м

3

. При весеннем тая-

нии  снега  серная  кислота  вызывает  кислотный  шок  у  корней  растений. 

Корни  частично  усыхают,  начало  вегетации  растений  запаздывает  на  не-

сколько недель, деревья поражаются болезнями и вредителями. Под дейст-

вием кислотных дождей и снегов за 1955-1985 гг сильно понизился водо-

родный показатель тысяч озер Европы и Северной Америки, что привело к 

резкому обеднению фауны, гибели водных организмов. При понижении pH 

почвенных  растворов  увеличивается  подвижность  токсичных  металлов, 

усиливаются процессы эрозии почв. 

Диоксид  азота  в  1,5-5  раз  менее  токсичен,  чем  диоксид  серы.  Дре-

весные растения поглощают из воздуха и нейтрализуют в органах ассими-

ляции значительное количество окислов азота и аммиака. У неустойчивых 

растений  под  влиянием  окислов  азота  уменьшается  содержание  белков  и 

пигментов,  нарушаются  процессы  роста  и  развития,  анатомо-

морфологическая  структура  листьев,  фотосинтетический  аппарат,  проис-

ходят  периферическое  повреждение  листьев,  скручивание  их  вовнутрь, 

некроз  и  отмирание  листовых  пластинок.  При  концентрации  в  воздухе 

окислов  азота  более  80  мкг/м

3

  наблюдается  задержка  роста  и  развития 

овощных культур, снижается их урожайность. 

138 

На расстоянии 0,5 км от предприятия по производству минеральных 

удобрений средней мощности содержание в атмосферных осадках аммиака 

в 5 раз, окислов азота – в 5-10 раз, хлора – в 10 и более раз, сернистого ан-

гидрида – в 3-20 раз выше, чем на расстоянии 3-10 км от него. В результате 

в  зоне  0,5  км  полностью  исчезают  хвойные  породы,  лишайники,  редкие 

эпифитные мхи, деревья имеют вытянутые побеги, буйное развитие полу-

чают  нитрофилы  (крапива,  недотрога,  иван-чай),  видовое  разнообразие 

растений низкое. В зоне 0,5-2 км от предприятия сухостой лиственных по-

род составляет около 20 %, хвойных – 100%. На листьях кустарников на-

блюдаются некрозы, лишайников нет, эпифитные мхи единичны, нет буй-

ного  развития  нитрофилов.  На  расстоянии  2-5  км  сухостоя  хвойных  до 

70%, среди живых деревьев до 50% древостоя имеет сухие вершины. По-

являются лишайники, травы не имеют поражений. В зоне 5-10 км от пред-

приятия участки с нормально развитым древостоем составляют более 60%. 

На расстоянии более 10 км от предприятия состояние лесов хорошее. 

В зоне до 3 км растворимые соединения азота и серы мигрируют по 

почвенному  профилю  с  осадками  и  достигают  уровня  грунтовых  вод 

(Гришина, Конорева и др., 1987). 

Загрязнение  почвы  сернистым  ангидридом  вызывает  значительные 

изменения в структуре почвенной фауны. Первыми на загрязнение реаги-

руют микроорганизмы. Уменьшается количество бактерий, использующих 

органический азот, а также актиномицетов, увеличивается количество спо-

рообразующих  бактерий.  По  мере  приближения  к  сернокислому  заводу 

численность большинства групп почвенных беспозвоночных уменьшается 

в  1,5-2  раза,  снижается  относительное  обилие  животных  в  подстилке, 

обедняется видовой состав сапрофагов, происходит смена доминирующих 

и содоминирующих видов. 

Среди зерновых злаковых культур к загрязнению атмосферы наибо-

лее  устойчивы  рожь,  затем  ячмень,  озимая  пшеница  и  яровая  пшеница. 

139 

Крестоцветные  культуры  более  устойчивы,  чем  бобовые.  Дикорастущие 

растения обладают лучшей выживаемостью в условиях загрязненного воз-

духа, чем культурные. 

В результате деятельности тепловых электростанций, автотранспор-

та, лесных пожаров и др. В атмосфере в течение последних 100 лет на 20% 

увеличилась  концентрация  углекислого  газа.  Это  привело  к  повышению 

температуры  внутреннего  слоев  атмосферы  за  счет  поглощения  углекис-

лым  газом  инфракрасной  части  теплового  излучения  поверхности  Земли, 

нагреваемой Солнцем, и способствовало потеплению климата и некоторо-

му подъему уровня Мирового океана из-за таяния арктических и антаркти-

ческих льдов. 

В последние два десятилетия отмечено также существенное пониже-

ние концентрации озона в озоновом слое атмосферы на высоте 25 + 5 км. 

Озоновый  слой,  как  известно  поглощает  опасное  для  живых  организмов 

ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 300нм. Широкое рас-

пространение  получила  фреоновая  теория  разрушения  озонового  слоя. 

Фреоны (хлорфторуглероды) широко используются в качестве хладоаген-

тов,  вспенивателей  пластмасс,  газов-носителей  в  аэрозольных  баллончи-

ках,  средств  пожаротушения  и  т.п.  выполнив  свою  рабочую  функцию, 

большая часть фреонов попадает в верхнюю часть атмосферы, где под дей-

ствием света разрушается с образованием свободных атомов хлора по ре-

акции: CF

2

Cl

2

→ CF

∙∙

2

2Cl

..

. Далее атомы хлора интенсивно взаимодействуют 

с озоном по реакции: O

3

+Cl→ClO + O

2

. При этом один атом хлора может 

разрушить  не  менее  10  тыс.  молекул  озона.  В  приземных  условиях  озон 

как  очень  сильный  окислитель  ядовит.  Его  предельно  допустимое  содер-

жание в воздухе составляет 10

-5

% (Лисичкин, 1998). 

5.3. Тяжелые металлы 

К тяжѐлым металлам относятся металлы, плотность которых выше 5 

г/см

3

.  По  содержанию  в  животных  и  растениях  они  входят  преимущест-

140 

венно в группу микроэлементов (10

-3

 – 10

-5

%). В повышенных концентра-

циях они обладают высокой токсичностью, выступают в качестве мутаген-

ных и канцерогенных факторов. 

Наряду с долгоживущими радионуклидами, тысячами органических 

веществ  преимущественно  синтетического  происхождения,  тяжелые  ме-

таллы входят в состав основных экотоксикантов земли. 

За  счет  антропогенных  загрязнений  концентрация  кадмия  в  окру-

жающей среде превышает почти в 9 раз, меди – в 3, никеля – в 2, свинца – 

более  чем  в  18,  цинка  –  в  7 раз  их  содержание  в  естественных  условиях. 

Только от металлургических предприятий на поверхность Земли ежегодно 

поступает не менее 154,6 тыс.тон меди, цинка – 121,5, свинца – 89,0, нике-

ля – 12,0, кобальта – 0,8, молибдена – 1,5, ртути – 0,03 тыс.тон. в следствии 

сжигания угля и нефти ежегодно выпадает ртути – 1,6, свинца – 36,0, меди 

– 2,1, цинка – 0,7, никеля – 3,7 тыс.тон. С выхлопными газами автотранс-

порт  на  поверхность  Земли  ежегодно  выбрасывает  свинца  –  260,0  тыс. 

тонн. В настоящее время более чем в 100 городах России, где проживают 

свыше 70 млн человек, ПДК токсичных тяжѐлых металлов превышена в 5 

раз. В живых организмах тяжѐлые металлы в избыточном количестве вы-

зывают  нарушения  биохимических  процессов  обмена  веществ,  подавляя 

или  активируя  деятельность  многих  ферментов.  Тяжѐлые  металлы  пред-

ставляют наибольшую угрозу для первых стадий развития сельскохозяйст-

венных  растений  (проростков,  всходов).  Под  их  действием  ухудшается 

рост корней побегов, происходит некроз листьев. Не рекомендуется выра-

щивать сельскохозяйственные культуры на расстоянии менее 5-7 км от ис-

точников  выбросов  тяжѐлых  металлов  как  в  открытом,  так  и  в  закрытом 

грунте.  В  зоне  выбросов  предприятий  цветной  металлургии  почва  стано-

вится токсичной для выращивания растений уже через 4 года. Тяжѐлые ме-

таллы,  поступающие  на  поверхность  почвы,  накапливаются  в  почвенной 

толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются