Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной (стр. 9 из 12)
Рис. 3. Содержание сернистого ангидрида в атмосферном воздухе.
Очень важно учитывать при создании санитарно-защитных зон и при озеленении города газопоглотительную способность и устойчивость растений к SO2. Прекрасными объектами для озеленения загазованных районов по Н.П. Красинскому и Е.И. Князевой (1950) являются тополь серебристый (PopulusalbaL.), клен яснелистный (AcernegundoL.), ива белая (UlmuslaevusL.). Рябину обыкновенную (SorbusaucupariaL.) данные авторы отнесли к нерекомендуемому виду для озеленения промышленных территорий, так как данный вид имеет крайне низкую газоустойчивость (Кулагин, 1974).
3.1.6. Расчет единичного индекса загрязненности атмосферы
Экологическое состояние атмосферного воздуха определяется целой системой показателей, учитывая которые можно произвести оценку степени загрязнения воздуха различными веществами и соединениями, поступающими в атмосферу в результате выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) промышленными и транспортными источниками (Гелашвили, 2000).
Основным критерием качества атмосферного воздуха являются ПДК, утвержденные Минздравом России (табл. 4). Поэтому для оценки состояния или степени загрязнения атмосферы, в качестве интегрального показателя, используются единичные осредненные и разовые показатели загрязнения атмосферы, которые при нормировании на ПДК, называются единичными индексами загрязнения атмосферы (ИЗА). Так как нами была определена разовая концентрация загрязняющих веществ в атмосфере, измеренная путем отбора проб за 20÷30 минутный период, поэтому расчет ИЗА устанавливаем по соотношению для каждого загрязняющего вещества:
qi / ПДКм.р. < 1
где qi – разовая концентрация загрязняющих веществ
В курортных зонах и в городах с численностью более 200 тыс. человек воздух должен быть чище: для них в выше представленном неравенстве вместо единицы применяют 0,8 (Санитарные нормы и правила…, 1971).
Таблица 5 - Единичные индексы загрязненности атмосферы
| Районы исследования | ИЗА по SO2 | ИЗА по NO2 | ИЗА по CO | ИЗА поNH3 | ИЗА по пыли |
| ул. Крылова | 15 | 0,83 | 0,57 | 0,4 | 2,8 |
| ул. Карла Маркса | 12,3 | 0,43 | 0,67 | 0,32 | 1,85 |
| ул. Суворова | 5 | 0,48 | 0,57 | 0,49 | 3,45 |
| ул. Героев Сталинградской битвы | 2,3 | 0,3 | 0,44 | 0,22 | 1,75 |
| Парк культуры и отдыха ХХХ-летия ВЛКСМ | 3,1 | 0,2 | 0,57 | 0,48 | 1,4 |
| Сосновая роща | 0,03 | 0,1 | 0,47 | 0,19 | 0 |
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что наибольшее токсическое влияние на древесные растения в нашем городе оказывает диоксид серы и пыль, так как ИЗА превышен во всех точках, кроме Сосновой рощи.
3.2. Содержание серы в листьях рябины обыкновенной
В отличие от некоторого регулирования корнями поглощения катионов и анионов из почвы, растения практически не способны регулировать поглощение вредных веществ ассимилирующими органами из воздуха. Это приводит к тому, что вредные компоненты накапливаются в листовом аппарате растений (Кулагин, 1974).
Действие вредных веществ зависит от их вида, концентрации, длительности воздействия, а так же от относительной восприимчивости видов растений к различным загрязнителям. Для растений одним из наиболее опасных загрязнителей атмосферы является, сернистый ангидрид (Методические указания.., 1992). Максимально допустимая разовая концентрация SO2 для растений равна 0,02 мг/м3. Подавление фотосинтеза у наземных растений уже ощутимо при концентрации SO2 0,03 – 0,05 мг/м3. Концентрация SO2 свыше 0,4 мг/м3 даже при кратковременном воздействии может вызвать тяжелые нарушения в органах ассимиляции и некрозные изменения (Майснер, 1981).
В то же время сера входит в число основных питательных элементов, необходимых для жизни растения. Она поступает в них, главным образом, в виде сульфатов. В последнее время появились данные о том, что растения в качестве источника серы способны использовать SO2 атмосферы. Благоприятный эффект низких концентраций SO2 в воздухе наблюдается на рост растений при отсутствии SO4 в питательной среде (Гудериан, 1979). Однако подобное действие диоксид серы может оказывать лишь в концентрациях, не превышающих 0,2 мг/м3. В большинстве серосодержащих органических соединений сера находится в восстановленной форме. Процесс восстановления сульфата, обеспечивающий включение серы в серосодержащие аминокислоты, локализован преимущественно в листьях (в хлоропластах) и является ключевым в ассимиляции серы высшими растениями. Включение серы в органические вещества происходит следующим путем: активирование сульфата, восстановление серы и, наконец, само включение (Лесные экосистемы.., 1990).
Сера входит в состав важнейших аминокислот – цистеина и метионина, которые могут находиться в растениях как в свободном виде, так и в составе белков. Одна из основных функций серы в белках и полипептидах – участие SH-групп в образовании ковалентных, водородных, меркаптидных связей, поддерживающих трехмерную структуру белка. Другая важнейшая функция серы в растительном организме состоит в поддержании определенного уровня окислительно-восстановительного потенциала клетки. Сера входит также в состав важнейших биологических соединений – коэнзима А и витаминов (липоевой кислоты, биотина, тиамина).
Недостаточное снабжение растений серой тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений, особенно надземной части. В острых случаях нарушается формирование хлоропластов и возможен их распад (Сергейчик, 1984).
Нами был проведен лабораторный анализ по выявлению содержания серы в листьях рябины обыкновенной, в шести различных районах города. Наши исследования показали, что самая высокая концентрация серы, обнаружена в листьях рябины обыкновенной, произрастающей на улице Крылова и равнялась 1,4 мг/г. Интересно, что для этой же улицы характерна самая высокая концентрация сернистого ангидрида в воздухе 0,45 мг/м3 (табл. 6). На улице Карла Маркса концентрация серы в листьях составляла 1,2 мг/г, а концентрация сернистого ангидрида в воздухе имела значение 0,37 мг/м3. Разница между этими двумя точками статистически не значима (Р>0,05). На улице Суворова (около завода «ММЗ»), концентрация серы в листьях составила 1,0 мг/г, а концентрация сернистого ангидрида в воздухе - 0,15 мг/м3. Почти одинаковые значения концентрации серы в листьях были получены в Парке культуры и отдыха XXX-летия ВЛКСМ и на улице Героев Сталинградской битвы и равнялись 0,86 и 0,85 мг/г, в то время как содержание сернистого ангидрида в воздухе на этих же улицах составило 0,09 и 0,07 мг/м3 соответственно (табл. 6). Наименьшая концентрация серы в листьях была обнаружена на улице Кирпичной (Сосновая роща) и была равна 0,47 мг/г, а в воздухе содержание SO2 нами практически не обнаружено (табл. 6).
Таблица 6 - Содержание серы в листьях рябины обыкновенной
| Районы исследования | Концентрация серы в листьях, мг/г | Концентрация SO2 в атмосфере, мг/м3 |
| ул. Крылова | 1,4±0,025 | 0,45±0,051 |
| ул. Карла Маркса | 1,2±0,023 | 0,37±0,043 |
| ул. Суворова | 1,0±0,018 | 0,15±0,021 |
| ул. Героев Сталинградской битвы | 0,85±0,005 | 0,070±0,0011 |
| Парк культуры и отдыха ХХХ-летия ВЛКСМ | 0,86±0,004 | 0,094±0,0015 |
| Сосновая роща | 0,47±0,001 | 0,001 |
Таким образом, из результатов нашей работы видно, что существует прямая зависимость между содержанием сернистого ангидрида в воздухе и содержанием серы в листьях. Данная зависимость установлена с помощью корреляционного анализа r = 0,94 (Р<0,005) (рис. 6).
3.3. Изменение длины годичного побега рябины обыкновенной
Одним из перспективных подходов в изучении компонентов экосистем является оценка состояния их популяций и стабильности развития, которая обеспечивается сложным регуляторным аппаратом, защищающим нормальное формообразование от возможных нарушений как со стороны отклонений во внутренних факторах, так и со стороны изменений в факторах внешней среды (Влияние загрязнения.., 1989). Различные показатели могут быть использованы для оценки состояния организма и выявления его возможных изменений (Илькун, 1978, Косулина, 1993).
Мы проследили изменение длины годичного побега у рябины обыкновенной и получили следующие результаты. Самый высокий прирост длины годичного побега наблюдался у растений, произрастающих в Сосновой роще, и составил 81,8±3,13 мм. Важно отметить, что на данной улице нами выявлено минимальное содержание сернистого ангидрида в воздухе – 0,001 мг/м3(прил. 2). Чуть ниже прирост длины годичного побега наблюдался в Парке культуры и отдыха XXX-летия ВЛКСМ и равнялся 71±3,54 мм, а содержание SO2 в воздухе составило 0,09 мг/м3. Аналогичная зависимость была характерна и для улиц Героев Сталинградской Битвы и Суворова, но отметим, что разница между этими тремя точками статистически незначима (табл. 7). Самый маленький прирост был замечен на улицах Крылова и Карла Маркса и составил 48±1,67 и 52±1,96 мм соответственно, а содержание сернистого ангидрида на этих улицах было самым высоким (0,45 и 0,37 мг/м3) (прил. 2). Отмечено, что разница между этими двумя точками статистически незначима (Р>0,05). Разница в длине годичного прироста рябины обыкновенной между всеми остальными точками статистически значима (Р<0,05) (табл. 7).