Химические загрязнители оказывают влияние на патогенную активность потребителей растений, их численность, видовое разнообразие и количественное соотношение друг с другом. Установлено, что в березняках, загрязненных 90Sr, личинки пилильщиков поражают 93,5% листьев, в то время как в неразряженных березняках количество пораженных листьев не превышает 2,5%. На территориях, подвергнувшихся промышленному задымлению, среди насекомых – фитофагов преобладают фитофаги с колюще – сосущим ротовым аппаратом (Боченко, 1971).
Для нейтрализации загрязнителей или уменьшении их концентрации вблизи промышленных зон и в черте города выживают зеленые насаждения. Они обогащают воздух кислородом, фитонцидами, способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их (Хвастунов, 1999). Лесные культуры площадью 1га способны осадить их воздуха 25-34 т взвешенных веществ в год, усвоить огромное количество углекислого газа и других вредных веществ, очистить около 18 млн. м3 воздуха за год. Фитонциды выделяемые деревьями, очищают воздух городов от бактериального загрязнения. Оказывая большое влияние на чистоту воздуха, растительность сама при этом повреждается и гибнет.
Продолжительность жизни деревьев в городах и промышленных зонах сокращается по сравнению с условиями леса в 5-8 раз (липа в лесу живет 300-400 лет, а в городе – 50 лет) (Артамонов, 1986; Вронский, 1996).
При озеленении территории следует выбирать древесные, кустарниковые и газонные растения в зависимости от почвенно-климатических условий, качественного и количественного состава выбросов, закономерностей рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в данной местности, эффективности данной породы для очистки воздуха от конкретного загрязнителя или их комбинации (пыле - газопоглощение), а также ее пыле – и газоустойчивости в реальной ситуации.
Высокой устойчивостью к диоксиду серы обладают клен ясенелистный, роза морщинистая, чубушник венечный. Но они обладают низкой поглотительной способностью. Высокой поглотительной способностью и устойчивостью отличаются тополь бальзамический, дерен белый (Кулагин, 1974).
На промышленных площадках, сильно и постоянно загрязненных сероводородом, успешно растут яблоня дикая, вишня степная, алиссум морской. Сероводород менее токсичен для растений улавливается ими в меньшей степени, чем диоксид серы или сероуглерод.
Поглощение диоксида азота обусловлено двумя процессами: в нейтрализации образующихся кислот и восстановлением азота с включением его в состав аминокислот. Диоксид азота поглощается растениями в 3 раза более интенсивно, чем оксид азота (Вронский, 1996).
Диоксид азота поглощают клен серебристый, рябина обыкновенная, тополь бальзамический, липа мелколистная, береза повислая.
При совместном присутствии в атмосферном воздухе аммиака и диоксида азота липа мелколистная и тополь бальзамический предпочтут аммиак.
Оксид углерода усваивается кленом американским, бирючиной обыкновенной, ольхой белой, елью обыкновенной. Каждый 1м2 листовой поверхности высших растений усваивается за 1 сутки от 12 до 120 кг оксида углерода. На свету оксид углерода усваивается значительно лучше, чем в темноте.
Пылеосаждающая способность древесного растения зависит от площади поверхности листьев (хвои), массы и плотности кроны, скорости концентрации пыли в воздушном потоке, расположения посадок, а также от частоты дождей, смывающих пыль с листьев.
Накопление хлоридов в листьях в пределах 0,7-1,5% вызывает наиболее сильные повреждения у каннского каштана обыкновенного, сирени обыкновенной, ясеня зеленого и слабые – у вяза сладкого, ивы белой, тополя канадского (Сергейчик, 1985).
По характеру действия посадки разделяют на изолирующие и фильтрующие. Изолирующими называются посадки плотной структуры, которые создают на пути загрязненного воздушного потока механическую преграду, заставляющую поток обтекать массив. При нормальных метеоусловиях они снижают содержание газообразных примесей на 25-35% путем рассеивания и отклонения загрязненного воздушного потока, а также поглощающего действия зеленых насаждений. Фильтрующими называют посадки, продуваемые и разреженные, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязненного воздуха сквозь массив.
Эти посадки являются основными для санитарно-защитных зон (Воскресенская с соавт., 2004).
К числу наиболее опасных и распространенных загрязнителей атмосферы относятся газообразные соединения серы. Ежегодно выбрасывается около 100 млн. т. Сернистых токсикантов, что в 2 раза превышает объем их выделения в процессе вулканической деятельности (Мурзакаев, 1977). Сера воспринимается растениями в виде сульфатов, накапливаясь в вакуолях, и частично связывается органическими основаниями, переходя в восстановленную форму. Сера, связанная в молекулах метионина, цистина и цистеина, составляет до 1,5% сухого вещества белка (Сабинин, 1955; Лир с соавт., 1974). Сера – обязательный элемент растительных клеток, принимающий деятельное участие в метаболизме. Каждому виду растений при отсутствии заметного загрязнения воздуха свойствен уровень накопления серы, колеблющийся в пределах 0,2-0,9% (Илькун, 1971). В условиях загрязнения воздуха соединениями серы ее содержание в ассимиляционных органах возрастает.
Под влиянием фотосинтетического яда – ДДТ и SO2 – происходит деформация, агглютинация и разрушение пластид. В зависимости от длительности воздействия изменяется проницаемость мембран, растворимость CO2 в протоплазме (Ботпанаева, 1981). При воздействии SO2 происходит потеря несвязной воды, нарушение деятельности синтетазы жирных кислот; уменьшается число размеры женских соцветий у Betula pubescens Еhrh.и Alnus incana (L.) Moench. (Антипов, 1970) и длина хвоинок у Pinus sylvestris L. (Негрудкая с соавт., 1981). Уменьшается количество соединений фитонцидного комплекса, выделяемых хвойными, пораженными SO2, SH2 и CO (Хлебович, 1969). Сухие вершины сосен, обесцвеченная листва, бурые и красные пятна на листьях, осыпающаяся хвоя – все это признаки большого содержания сернистых веществ в воздухе (Михеев с соавт., 1990). Оксид серы ядовит для растений даже в концентрациях от одной пятидесятитысячной до одной миллионной от объема воздуха.
Лишайники погибают даже при следах SO2 в окружающей атмосфере. Присутствие их в лесах вокруг крупных городов свидетельствует о высокой чистоте воздуха (Чернова, Былова, 1988). Диоксиды серы и азота являются причиной кислотных дождей. Они вымывают тяжелые металлы из почв, повышая при этом уровень их токсичности, а также меняют соотношение кальция и алюминия в почве (в сторону уменьшения кальция), что существенно задерживает рост корневой системы растений. Растет интенсивность коррозии металлоконструкций, активизируются процессы карстообразования.
От концентрации соединений серы в воздушной среде зависит газоаккумулирующая способность растений. В ассимиляционных органах накапливается тем больше серы, чем сильнее загрязнен воздух. Содержание серы в листьях по сравнению с контролем уже в начале периода вегетации повышается и продолжает увеличиваться на его протяжении. К осени у растений ряда видов наблюдается уменьшение содержания серы в листьях, что обусловлено, по-видимому, распадом серосодержащих соединений, их оттоком к стеблям и корням и вымыванием из растений дождевыми водами. В зоне слабого загрязнения воздуха наибольшая газоаккумулирующая способность наблюдается у таких растений как дерен белый, бирючина обыкновенная, смородина черная. В их листьях накапливается от 4,16 до 7,36г серы на кг сухого вещества.
Наименьшей газоаккумулирующей способностью характеризуются аморфа кустарниковая, груша обыкновенная, клен серебристый, береза повислая, сирень обыкновенная и ель колючая, накапливающие от 1,24 до 1,92 г серы на 1 кг сухих листьев. В зоне сильного загрязнения максимальным уровнем газонакопления (6,68-8,96г серы на кг сухих листьев) характеризуются липа мелколистная, жимолость татарская, осина, тополь канадский, минимальным уровнем загрязнения (2,88-3,84 г серы на кг сухих листьев) – груша обыкновенная, вишня степная, боярышник колючий. В большинстве случаев растения тех видов, которые активно поглощают серу из почвы, характеризуются и ее повышенным накоплением из атмосферного воздуха. Газопоглотительная функция растений повышается благодаря накоплению серы в побегах и вымыванием ее дождевыми водами. Из листьев может быть вымыто от 8 до 40% серы, поглощенной из воздуха.
Таким образом, для озеленения зоны сильного загрязнения рекомендуется использовать газоустойчивые растения м пониженной способностью к газонакоплению (вишню степную, розу морщинистую, боярышник колючий, грушу обыкновенную). Газоаккумулирующая способность ассимиляционных органов древесных растений может быть использована в целях диагностики загрязнения воздуха.
Как мы видим, в последние десятилетия планета из «относительно чистой» неуклонно переходит в разряд «грязной».
Веществ, которые загрязняют планету много и с каждым годом их становиться все больше. Растения и сама атмосфера уже не справляются с их мощным потоком.
Несмотря на то, что человечество начинает понимать проблему, которая над ними нависла, оно пока не в состоянии изменить ситуации. Ведь мало, что города постепенно становятся более зелеными (благодаря насаждениям) – проблему легче было предупредить, чем сейчас предотвращать. Нужно коренным образом изменить производство (сделать безотходным) и переходить на экологически чистый транспорт.
Пока мы не готовы к таким переменам.
1. Акимова, Т.А. Экология. Человек – экономика – Биота – Среда / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2001. - 566с.