Мониторинг атмосферы

колеблется в пределах 1— 250 мг/м3, при среднем значении 20 мг/м3. Наиболее

высокая концентрация СО наблюдается на улицах и площадях городов с

интенсивным движением, особенно у перекрестков. Высокая концентрация СО в

воздухе приводит к физиологическим изменениям в организма человека, а

концентрация более 750 мг/м3 — к смерти. СО — исключительно агрессивный

газ, легко соединяющийся с гемоглобином крови, образует карбоксигемоглобин.

Состояние организма при дыхании воздухом, содержащим угарный газ,

характеризуется данными в табл.

|Содержание |Симптомы |

|карбоксигемоглобина,% | |

|0.4-2 |Ухудшение остроты зрения и способности |

| |оценивать длительность интервала времени |

|2-5 |Нарушение психомоторных функций головного |

| |мозга |

|5-10 |Изменение деятельности сердца и легких |

|10-80 |Головные боли, сонливость, спазмы, нарушение|

| | |

| |дыхания, смертельные исходы |

Степень воздействия СО на организм человека зависит также от

длительности воздействия (экспозиции) и вида деятельности человека.

Например, при содержании СО в воздухе 10—50 мг/м3, которое наблюдается на

перекрестках улиц больших городов, при экспозиции ~ 60 мин отмечаются

нарушения, приведенные в п.1, а при экспозиции от 12 часов до 6 недель — в

п.2. При тяжелой физической работе отравление наступает в 2—3 раза быстрее.

Образование карбоксигемоглобина — процесс обратимый, через 3—4 ч содержание

его в крови уменьшается в 2 раза. Время пребывания СО в атмосфере

составляет 2—4 месяца.

Диоксид серы (SO2) — бесцветный газ с острым запахом. На его долю

приходится до 95% от общего объема сернистых соединений, поступающих в

атмосферу от антропогенных источников. До 70% выбросов SO2 образуется при

сжигании угля, мазута — порядка 15%.

При концентрации диоксида серы 20—30 мг/м3 раздражается слизистая

оболочка рта и глаз, во рту возникает неприятный привкус. Весьма

чувствительны к SO2 хвойные леса. При концентрации SO2 в воздухе 0,23—0,32

мг/м3 в результате нарушения фотосинтеза происходит усыхание хвои в течение

2— 3 лет. Аналогичные изменения у лиственных деревьев происходят при

концентрациях SO2 0,5—1 мг/м3.

Основной техногенный источник выбросов углеводородов (CmHn — пары

бензина, метан, пентан, гексан) — автотранспорт. Его удельный вес

составляет более 50% от общего объема выбросов. При неполном сгорании

топлива происходит также выброс циклических углеводородов, обладающих

канцерогенными свойствами. Особенно много канцерогенных веществ содержится

в саже, выбрасываемой дизельными двигателями. Из углеводородов в

атмосферном воздухе наиболее часто встречается метан, что является

следствием его низкой реакционной способности. Углеводороды обладают

наркотическим действием, вызывают головную боль, головокружение. При

вдыхании в течение 8 часов паров бензина с концентрацией более 600 мг/м3

возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Оксиды азота (NOX) образуются в процессе горения при высоких

температурах путем окисления части азота, находящегося в атмосфере. Под

общей формулой NOX обычно подразумевают сумму NOи NO2.

Основные источники выбросов NOx: двигатели внутреннего сгорания, топки

промышленных котлов, печи.

NO2 — газ желтого цвета, придающий воздуху в городах коричневатый

оттенок. Отравляющее действие NOx начинается с легкого кашля. При повышении

концентрации кашель усиливается, начинается головная боль, возникает рвота.

При контакте NOx с водяным паром, поверхностью слизнете оболочки образуются

кислоты HNO3 и HNO2, что может привести к отеку легких. Продолжительность

нахождения NO2 в атмосфере — около 3 суток

Размер пылинок колеблется от сотых долей до нескольких десятков мкм

Средний размер частиц пыли в атмосферном воздухе — 7—8 мкм. Пыль оказывает

вредное воздействие на человека, растительный и животный мир, поглощает

солнечную радиацию и тем самым влияет на термический режим атмосферы и

земной поверхности. Частицы пыли служат ядрами конденсации при образовании

облаков и туманов. Основные источники образования пыли: производство

строительных материалов, черная и цветная металлургия (оксиды железа,

частицы А1, Си, Zn), автотранспорт, пылящие и тлеющие места складирования

бытовых и производственных отходов. Основная масса пыли вымывается из

атмосферы осадками.

Выбросы, содержащие примеси в виде частиц пыли, дыма, тумана или пара,

называются аэрозолями. Общее число разновидностей загрязняющих атмосферу

аэрозолей составляет несколько сотен. [1]

4.Биомониторинг загрязняющих веществ.

4.1. Биомониторинг двуокиси серы.

Двуокись серы (SO2) — широко известное загрязняющее воздух вещество,

фитотоксичность которого в течение многих лет является объектом изучения.

S02 выбрасывается в воздух тепловыми электростанциями (особенно

работающими на угле) и рядом промышленных производств. Ее концентрация в

воздухе достаточно высокая вблизи источника выброса, однако в удалением от

источника в результате рассеивания, она постепенно снижается.

Накоплена достаточная информация о повреждении листьев в результате

воздействия S02, которая попадает в них через устьица, окисляется до

высокотоксичного соединения— сульфита (S03), а затем медленно превращается

а сульфат (S04)—значительно менее токсичное соединение. При низкой

концентрации S02 в воздухе происходит практически полное окисление S03 до

S04, в результате возникает повреждение растения. Концентрация S04 в

растениях можетдостигать фитотоксичеких уровней при продолжительной

экспозиции. По содержанию серы в листьях можно определить уровень

накопления серы в тканях растения.

В результате острого воздействия S02 на широколиственные растения их

листья обесцвечиваются между жилками (бурый или белый цвет) или по краям,

на некоторых листьях наблюдается эффект «елочки». Такое обесцвечивание

бывает бифациальным и начинается с возникновения водянистых темных участков

на молодых растущих листьях

Признаком хронического воздействия или поражения S02 является хлороз

или обесцвечивание листьев с изменением их окраски до красно-бурого цвета,

у хвойных растений –покраснение хвоинок от кончика к основанию.

4.2.Аммиак

В атмосферу аммиак (NH3) попадает в результате аварий на производстве

и при транспортировке или выходе из строя магистральных трубопроводов.

Растения, находящиеся вблизи места аварии, испытывают острое воздействие.

Как и в случае воздействия N0х,. поражение растений происходит только при

высокой концентрации NH3.

Действие NH3 на растения мало изучено. Наиболее чувствительны к

действию NH3 листья среднего возраста. Они могут стать тускло-зелеными, а

затем бурыми или черными. Возможно увеличение рН листа, приводящее к

изменению его окраски. При воздействии низкой концентрацией NH3 на нижней

стороне листьев. появляется глянцевитость или серебристость, что можно

ошибочно принять за повреждение растений ПАН . Замечено, что у яблонь NH3

может вызывать изменение окраски от пурпурной до черной на участках вокруг

чечевичек .

4.3.Бор

Было определено содержание бора в выбросах предприятий по

производству стекловолокна, печей и рефрижераторов в провинции Онтарио,

Канада. У растений, находящихся вблизи источника выбрасов, наблюдался

краевой и междужилковый некроз листьев, а также пятнистость. Листья

приобретали чашевидную форму и деформировались. Наиболее сильно пострадали

старые листья. Острое поражение растительности отмечалось на расстоянии 200

м от источника, и значительно ослабевало на расстоянии 500м.

4.4.Хлористый водород и соляная кислота.

Хлористый водород очень гигроскопичный газ, который может превращаться

в атмосфере в аэрозольные капли соляной кислоты.

Типичной реакцией на воздействие является краевой и междужилковый

некроз, затем наступает некроз, проявляющийся в изменении окраски от

желтого, бурого, красного до черного. Границы некрозированых участков могут

быть от белого до кремового цвета. Признаки поражения листьев томата

напоминают признаки поражения, вызванного ПАН.

К признакам повреждения растений аэрозолем соляной кислоты можно

отнести крапинки или точки от красно-коричневого до черного цвета, а

соляной кислотой — листовую пятнистость, пораженная площадь окаймляется

полосой белого или кремрватого цвета (происходит отмирание ткани в центрах

пятен). В растениях хлориды, так же как и фториды, часто аккумулируются в

верхушках листьев. Диализ поврежденных листьев позволяет установить уровень

содержания в них хлоридов.

4.5.Твердые частицы и тяжелые металлы

В атмосфере содержится множество твердых частиц, постоянно

осаждающихся на поверхности растений. Часть их сдувается или смывается, а

часть проникает в лист через устьица или поврежденные клетки эпидермиса.

Размер этих маленьких многомолекулярных частиц исчисляется микронами и

дифференцируется по величине частиц. Определить размеры частиц, как

правило, трудно, поскольку они взаимодействуют друг с другом, с водой и

газами, присутствующими в воздухе. Сами по себе эти частицы зачастую

инертны, однако при соединении с другими веществами могут становиться

фитотоксичными, HF и SO2 представляют собой растворимые в воде газы,

которые могут образовывать водяные оболочки (пленки) вокруг частиц. В

результате растворения SO2 образуются кислые частицы, вызывающие ожог

листьев растений .

В ряде работ показано воздействие взвешенных в воздухе частиц на

растения в естественных условиях. Частицы могут оседать на листьях, снижая

уровень светопоглощения и соответственно фотосинтез, засорять устьица и

повышать чувствительность растений к SO2 ; они также могут негативно влиять

на опыление цветков, размер и состояние листьев , состав лесных насаждений

путем воздействия на рН почвы. Роль твердых частиц в воздействии

загрязнения воздуха на растительность нуждается в дальнейшей разработке.

В атмосфере большинство тяжелых металлов встречается в виде твердых

частиц, адсорбированных на других частицах, или в виде солей. Из атмосферы

они оседают на растения или земную поверхность (почву). Существуют споры о

том, поглощаются ли тяжелые металлы листьями растений или же они

поглощаются корнями и откладываются в них или переносятся вверх к листьям,

плодам и т. д.

К наиболее распространенным и часто встречающимся в воздухе и почве

тяжелым металлам относится свинец (РЬ). Он содержится в промышленных

выбросах и в красках, образуется при сгорании этилированного бензина.

Существует полемика относительно попадания РЬ в растения: поступает ли

он через листья, корни или через и то и другое вместе. А также переносится

ли он внутри растения и оказывает ли ; неблагоприятное воздействие на него

. Свинец осаждается на листьях, но его большая часть вымывается,

поглощается корнями растений. Предполагают, что он локализуется в

пузырьках диктиосом и откладывается в клеточной оболочке. Свинец

накапливается в почве, но четких доказательств того, что он отравляет

растения, произрастающие в естественных условиях, нет. Все это требует

тщательных исследований.

По имеющимся данным, цинк, кадмий и медь вызывают между-жнлковый

хлороз с последующим покраснением и пожелтением листьев деревьев вблизи

источника в середине лета .

Ртуть (Hg)—единственный тяжелый металл, находящийся в жидком состоянии

при нормальной температуре. В закрытой теплице токсичные испарения от

красителей, содержащих Hg, могут оказывать негативное действие на многие

растения, особенно розы. На их листьях появляются бурые пятна, листья

желтеют, а затем опадают. Молодые бутоны буреют и опадают. Лепестки увядают

и буреют; тычинки при этом могут погибнуть .

Сульфат натрия

Было обнаружино присутствие сульфата натрия (NazSO) в атмосфере вблизи

целлюлозно-бумажных заводов в Онтарио, Канада. Они установилено замедление

роста и некроз листьев у фасоли сорта «Pinto», уменьшение высоты кустов у

томата сорта «Veemore», выращиваемых в теплице.

4.6. Смеси загрязняющих веществ.

В окружающем растения воздухе обычно содержится несколько

потенциальных фитотоксичных загрязняющих веществ. Вопрос об их

взаимодействии и воздействии этой смеси на растения еще недостаточно

изучен. Однако давно предполагали, что признаки воздействия загрязняющих

веществ появляются вследствие действия смеси газов, а не одного вещества. В

то же время смесь газов может вызывать те же повреждения растений, что и'

отдельное загрязняющее вещество. Смесь газов может изменять пороговую

чувствительность растения, в таком случае растение становится восприимчивым

к действию одного или обоих загрязняющих веществ. Два газа в смеси могут

причинить больше или меньше вреда, чем какой-либо из них в отдельности

(синергизм).

Почти вся работа по изучению влияния смесей загрязняющих веществ на

растения проводилась в экспериментальных условиях. Ниже приводятся

некоторые примеры.

Озон и двуокись серы .Описано появление на листьях фасоли и табака

некротических участков от рыжевато-бурых до белых при воздействии на них

смеси О3 и SO2. Признаки повреждения этой смесью были сходны с признаками

повреждения О3 или SO2, в зависимости от того, концентрация какого вещества

превышала пороговую. После обобщения данных ряда работ пришли к выводу, что

если концентрация смеси О3 и SO2 ниже пороговой для SO2, но равна или ниже

пороговой для Оз, то наблюдаются признаки повреждения листьев по типу

воздействия О3.

Озон и пероксиацетилнитрат

Исследовно влияние на сосну желтую смеси ПАН — 03 и изолированно ПАН и

03 концентрацией, вызывающей острое повреждение молодых хвоинок.

Воздействие смеси ПАН — Оз вызвало меньший эффект, нежели воздействие О3.

Воздействие только ПАН повреждение растений не вызывало. Таким образом, при

воздействии смесью появляется антогонистическпй эффект взаимодействия этих

веществ, что приводит к ослаблению воздействия.

Двуокись серы и двуокись азота

Установили, что при воздействии смеси SO2 и N02 концентрацией ниже

пороговой для каждого газа, происходит повреждение верхней стороны листа у

овса, фасоли «Pinto», редьки, соевых бобов, табака и томата. Нижняя

поверхность листьев становится серебристой или на ней появляется

красноватая пигментация, совместное действие SO2 и N02 приводит к

уменьшению сухой массы у четырех пастбищных трав (злаков), в то время как в

результате воздействия каждого из этих веществ в отдельности снижения

урожайности могло и не быть.[2]

Вывод.

Первый от поверхности Земли слой атмосферы — тропосфера является

неравновесной химически активной системой. В ней непрерывно идут процессы,

вызывающие изменение концентрации примесей в атмосферном воздухе. Знания о

механизмах и скорости процессов поступления выбросов из природных и

антропогенных источников, переноса в другие сферы (воду, почву) или

трансформации в атмосфере позволяют составить баланс атмосферной части

глобального кругооборота веществ в природе.

Большинство газообразных примесей, выбрасываемых в атмосферу,

находятся в восстановленной форме или в виде окислов с низкой степенью

окисления (сероводород, метан, оксид азота). Анализ атмосферных осадков

показывает, что возвращенные на поверхность земли примеси представлены в

основном соединениями с высокой степенью окисления (серная кислота,

сульфаты, азотная кислота, нитраты, диоксид углерода).

Таким образом, тропосфера играет роль глобального окислительного

резервуара.. Мониторинг

Мониторинг атмосферного воздуха — слежение за его состоянием и

предупреждение о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья

людей и других живых организмов.

Для обеспечения мониторинга в развитых странах созданы

автоматизированные системы контроля загрязнения воздуха (АСКЗВ).

Задачи, решаемые АСКЗВ:

1. автоматическое наблюдение и регистрация концентраций загрязняющих

веществ;

2. анализ полученной информации с целью определения фактического состояния

загрязнения воздушного бассейна;

3. принятие экстренных мер по борьбе с загрязнением;

4. прогноз уровня загрязнения;

5. выработка рекомендаций для улучшения состояния окружающей среды;

6. уточнение и проверка расчетов рассеивания примесей.

АСКЗВ рассчитаны на измерение концентраций одного или нескольких

ингредиентов из следующего ряда: SO2; CO; NOx; O3; CmHn; H2S; NH3;

взвешенных веществ, а также определения влажности, температуры, направления

и скорости ветра.

Сейчас происходит постоянное развитие АСКЗВ путем увеличения числа

стационарных станций и применения передвижных постов наблюдений. Дальнейшее

совершенствование этой системы становится возможным благодаря пониманию

необходимости глобального контроля над состоянием атмосферы путем

объединения локальных, региональных и национальных служб наблюдения за

атмосферой.[3]

Список литературы.

1.Экология города. Под ред. Стольберга Ф.В. К.: 2000г.

2.Мэннинг, Уильям Дж., Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью

растений.1985г.

3.Бреншнайдер Б. Охрана воздушного бассейна от загрязнении. 1989г.

-----------------------

(1)

(2)

Страницы: 1, 2