Hur föroreningar påverkar djur. Effekter av utomhusluftföroreningar på djur

Varför är smutsig luft farlig?

En person andas in upp till 24 kg luft per dag, vilket är minst 16 gånger mer än mängden vatten som dricks per dag. Men tänker vi på vad vi andas? När allt kommer omkring, med ett stort antal bilar, tobaksrök, elektriska apparater, partiklar som avdunstar från tvätt- och rengöringsprodukter och mycket, mycket mer, är luften vi andas inte ren. Vad är förorenad luft gjord av och varför är det farligt?

Som ni vet har luftpartiklar elektriska laddningar. Processen för bildning av dessa laddningar kallas jonisering, och en laddad molekyl kallas en jon eller en luftjon. Om en joniserad molekyl sätter sig på en vätskepartikel eller ett dammkorn, kallas en sådan jon en tung jon.

Luftjoner har två laddningar - positiva och negativa.

Negativt laddade joner har en gynnsam effekt på människors hälsa. I ren luft finns det absolut inga tunga joner, och därför är sådan luft gynnsam för människor. Det är därför människor behöver vara oftare i frisk luft, i naturen, borta från stadens rök och exponering för skadliga miljöfaktorer.

De mest känsliga för de negativa effekterna av positiva joner (flera dussintals metaller hittades enbart i husdamm, inklusive sådana giftiga och farliga sådana som kadmium, bly, arsenik, etc.), de kategorier av människor som har varit inomhus länge tid är barn (särskilt yngre), gravida och ammande kvinnor, sjuka och äldre.

Hur påverkar smutsig luft en person?

Det är känt att all elektronisk och elektrisk utrustning avger positivt laddade joner, och det finns ingen reproduktion av negativt laddade luftjoner, som ständigt konsumeras av människor och husdjur, i rummet.

Luftföroreningar, tillsammans med kränkningen av den naturliga fysiska sammansättningen, gör luftmiljön omkring oss extremt ogynnsam för livet, vilket, enligt de senaste vetenskapliga uppgifterna, tvingar människokroppen att spendera 80 % av sina inre resurser endast på att säkerställa möjligheten av tillvaron i den.

Om vi ​​bara kunde lokalisera våra hem i skogen och låta naturen själv rena, fräscha upp luften!

Detta är dock praktiskt taget orealistiskt, men du kan använda Air Purification Systems som återskapar naturlig rening med hjälp av jonisering och lågkoncentration av ozon. Dessa system kan användas i hem, kontor, hotell, husdjur, jordbruk och till och med bilar.

På alla stadier av dess utveckling var människan nära förbunden med omvärlden. Men sedan uppkomsten av ett högindustriellt samhälle har det farliga mänskliga ingreppet i naturen ökat dramatiskt, omfattningen av detta ingripande har utökats, det har blivit mer mångsidigt och hotar nu att bli en global fara för mänskligheten.

Människan måste ingripa mer och mer i biosfärens ekonomi - den del av vår planet där liv finns. Jordens biosfär genomgår för närvarande en ökande antropogen påverkan. Samtidigt kan flera av de viktigaste processerna urskiljas, varav ingen förbättrar den ekologiska situationen på planeten.

Den mest storskaliga och betydelsefulla är den kemiska föroreningen av miljön genom ämnen av kemisk natur som är ovanliga för den. Bland dem finns gasformiga och aerosolföroreningar av industri- och hushållsursprung. Ansamlingen av koldioxid i atmosfären går också framåt. Det råder ingen tvekan om vikten av kemisk förorening av marken med bekämpningsmedel och dess ökade surhet, vilket leder till att ekosystemet kollapsar. Generellt sett har alla beaktade faktorer, som kan hänföras till den förorenande effekten, en betydande inverkan på de processer som sker i biosfären.

Ordspråket "nödvändigt som luft" är inte en tillfällighet. Populär visdom är inte fel. En person kan leva utan mat i 5 veckor, utan vatten - 5 dagar, utan luft - inte mer än 5 minuter. I större delen av världen är luften tung. Vad den är igensatt med kan inte kännas i handflatan, kan inte ses med ögat. Däremot faller upp till 100 kg föroreningar på medborgarnas huvuden varje år. Det är fasta partiklar (damm, aska, sot), aerosoler, avgaser, ångor, rök etc. Många ämnen reagerar med varandra i atmosfären och bildar nya, ofta ännu mer giftiga föreningar.

Bland de ämnen som orsakar kemisk förorening av stadsluften, de vanligaste oxiderna av kväve, svavel (svaveldioxid), kolmonoxid (kolmonoxid), kolväten, tungmetaller.

Luftföroreningar påverkar människors hälsa, djur och växter negativt. Till exempel orsakar mekaniska partiklar, rök och sot i luften lungsjukdomar. Kolmonoxid som finns i bilars avgasutsläpp, i tobaksrök, leder till syresvält i kroppen, eftersom det binder hemoglobin i blodet. Avgaser innehåller blyföreningar som orsakar allmän berusning av kroppen.

När det gäller marken kan det noteras att de norra taigajordarna är relativt unga och outvecklade, därför påverkar partiell mekanisk förstörelse inte nämnvärt deras fertilitet i förhållande till trädig vegetation. Men att skära av humushorisonten eller fylla jorden orsakar döden av rotstockarna på bärbuskarna av lingon och blåbär. Och eftersom dessa arter huvudsakligen förökar sig genom rhizomer, försvinner de på rörledningar och vägar. Deras plats tas av ekonomiskt mindre värdefulla spannmål och säd, som orsakar naturlig sotting av jorden och hindrar den naturliga förnyelsen av barrträd. Denna trend är typisk för vår stad: sur jord i sin ursprungliga sammansättning är redan infertil (med tanke på den dåliga markens mikroflora och artsammansättningen av jorddjur), och är också förorenad med giftiga ämnen som kommer från luften och smältvatten. Jordar i staden är i de flesta fall blandade och bulkiga med hög packningsgrad. Farlig och sekundär försaltning som uppstår vid användning av saltblandningar mot vägisning, och urbaniseringsprocesser och användning av mineralgödsel.

Naturligtvis, med hjälp av kemiska analysmetoder, är det möjligt att fastställa förekomsten av skadliga ämnen i miljön, även i de minsta mängderna. Detta räcker dock inte för att fastställa dessa ämnens kvalitativa påverkan på människor och miljö, och ännu mer, långsiktiga konsekvenser. Dessutom är det möjligt att endast delvis bedöma hotet från föroreningar som finns i atmosfären, vattnet, marken, med hänsyn till effekten av endast enskilda ämnen utan deras eventuella interaktion med andra ämnen. Därför bör kvalitetskontrollen av naturens beståndsdelar övervakas i ett tidigare skede för att förhindra fara. Växtvärlden omkring oss är mer känslig och informativ än någon annan elektronisk utrustning. Detta syfte kan tjänas av speciellt utvalda växtarter som finns under lämpliga förhållanden, de så kallade fytoindikatorerna, som ger ett tidigt erkännande av en möjlig fara för atmosfären och marken i staden, som kommer från skadliga ämnen.

Huvudsakliga föroreningar

Människan har förorenat atmosfären i tusentals år, men konsekvenserna av användningen av eld, som hon använde under hela denna period, var obetydliga. Jag fick stå ut med att röken störde andningen, och sotet föll som ett svart täcke på taket och väggarna i bostaden. Den resulterande värmen var viktigare för en person än ren luft och inte sotiga grottväggar. Denna initiala luftförorening var inget problem, för människor bodde då i små grupper och ockuperade en stor orörd naturmiljö. Och inte ens en betydande koncentration av människor i ett relativt litet område, som var fallet under den klassiska antiken, åtföljdes ännu inte av allvarliga konsekvenser.

Så var fallet fram till början av artonhundratalet. Först under det senaste århundradet har industrins utveckling "begåvat" oss med sådana produktionsprocesser, vars konsekvenser människan till en början ännu inte kunde föreställa sig. Miljonstarka städer uppstod, vars tillväxt inte går att stoppa. Allt detta är resultatet av stora uppfinningar och erövringar av människan.

I grund och botten finns det tre huvudkällor till luftföroreningar: industri, hushållspannor, transporter. Var och en av dessa källors andel av luftföroreningarna varierar mycket från plats till plats. Det är nu allmänt accepterat att industriproduktion förorenar luften mest. Föroreningskällor - värmekraftverk, hushållspannor, som tillsammans med rök släpper ut svaveldioxid och koldioxid i luften; metallurgiska företag, särskilt icke-järnmetallurgi, som släpper ut kväveoxider, vätesulfid, klor, fluor, ammoniak, fosforföreningar, partiklar och föreningar av kvicksilver och arsenik till luften; kemiska och cementfabriker. Skadliga gaser kommer in i luften till följd av bränsleförbränning för industriella behov, uppvärmning av hem, transport, förbränning och bearbetning av hushålls- och industriavfall. Atmosfäriska föroreningar delas in i primära, som kommer direkt in i atmosfären, och sekundära, till följd av omvandlingen av den senare. Så svaveldioxid som kommer in i atmosfären oxideras till svavelsyraanhydrid, som interagerar med vattenånga och bildar droppar av svavelsyra. När svavelsyraanhydrid reagerar med ammoniak bildas ammoniumsulfatkristaller. Här är några av föroreningarna: a) Kolmonoxid. Det erhålls genom ofullständig förbränning av kolhaltiga ämnen. Det kommer ut i luften vid förbränning av fast avfall, med avgaser och utsläpp från industriföretag. Minst 1250 miljoner ton av denna gas kommer ut i atmosfären varje år. m. Kolmonoxid är en förening som aktivt reagerar med de ingående delarna av atmosfären och bidrar till en ökning av temperaturen på planeten, och skapandet av en växthuseffekt.

b) Svaveldioxid. Det släpps ut vid förbränning av svavelhaltigt bränsle eller bearbetning av svavelhaltiga malmer (upp till 170 miljoner ton per år). En del av svavelföreningarna frigörs vid förbränning av organiska rester i gruvupplag. Bara i USA uppgick den totala mängden svaveldioxid som släpptes ut i atmosfären till 65 % av de globala utsläppen.

c) Svavelsyraanhydrid. Det bildas under oxidation av svaveldioxid. Slutprodukten av reaktionen är en aerosol eller lösning av svavelsyra i regnvatten, som försurar jorden och förvärrar mänskliga luftvägssjukdomar. Utfällningen av svavelsyraaerosol från rökflammor från kemiska företag observeras vid låg grumlighet och hög luftfuktighet. Lövblad av växter som växer på ett avstånd av mindre än 11 ​​km. från sådana företag, är vanligtvis tätt prickade med små nekrotiska fläckar bildade på platserna för sedimentering av droppar av svavelsyra. Pyrometallurgiska företag inom icke-järn- och järnmetallurgi, såväl som värmekraftverk släpper årligen ut tiotals miljoner ton svavelsyraanhydrid till atmosfären.

d) Vätesulfid och koldisulfid. De kommer in i atmosfären separat eller tillsammans med andra svavelföreningar. De huvudsakliga källorna till utsläpp är företag för tillverkning av konstfiber, socker, koks, oljeraffinaderier och oljefält. I atmosfären, när de interagerar med andra föroreningar, genomgår de långsam oxidation till svavelsyraanhydrid.

e) Kväveoxider. De huvudsakliga källorna till utsläpp är företag som producerar kvävegödselmedel, salpetersyra och nitrater, anilinfärgämnen, nitroföreningar, viskossilke och celluloid. Mängden kväveoxider som kommer in i atmosfären är 20 miljoner ton per år.

f) Fluorföreningar. Källor till föroreningar är företag som tillverkar aluminium, emalj, glas, keramik, stål och fosfatgödselmedel. Fluorhaltiga ämnen kommer in i atmosfären i form av gasformiga föreningar - vätefluorid eller damm av natrium- och kalciumfluorid. Föreningarna kännetecknas av en toxisk effekt. Fluorderivat är starka insekticider.

g) Klorföreningar. De kommer in i atmosfären från kemiska företag som producerar saltsyra, klorhaltiga bekämpningsmedel, organiska färgämnen, hydrolytisk alkohol, blekmedel, läsk. I atmosfären finns de som en blandning av klormolekyler och saltsyraångor. Toxiciteten hos klor bestäms av typen av föreningar och deras koncentration. Inom den metallurgiska industrin, vid smältning av tackjärn och under dess bearbetning till stål, släpps olika metaller och giftiga gaser ut i atmosfären.

h) Svaveldioxid (SO2) och svavelsyraanhydrid (SO3). I kombination med suspenderade partiklar och fukt har de den mest skadliga effekten på människor, levande organismer och materiella värden. SO2 är en färglös och obrännbar gas, vars lukt börjar kännas vid sin koncentration i luften på 0,3-1,0 miljoner, och vid en koncentration på mer än 3 miljoner har den en skarp irriterande lukt. Det är en av de vanligaste luftföroreningarna. Det finns allmänt som en produkt från den metallurgiska och kemiska industrin, en mellanprodukt i produktionen av svavelsyra och huvudkomponenten i utsläppen från värmekraftverk och många pannor som drivs med sura bränslen, särskilt kol. Svaveldioxid är en av huvudkomponenterna som är involverade i bildandet av surt regn. Det är färglöst, giftigt, cancerframkallande, har en stickande lukt. Svaveldioxid i blandning med fasta partiklar och svavelsyra redan vid ett genomsnittligt årsinnehåll på 0,04-0,09 miljoner och en rökkoncentration på 150-200 µg/m3 leder till en ökning av symtomen på andnöd och lungsjukdomar. Så, med en genomsnittlig daglig SO2-halt på 0,2-0,5 miljoner och en rökkoncentration på 500-750 µg/m3, sker en kraftig ökning av antalet patienter och dödsfall.

Låga koncentrationer av SO2 irriterar slemhinnorna när de utsätts för kroppen, medan högre koncentrationer orsakar inflammation i slemhinnorna i näsan, nasofarynx, luftstrupen, luftrören och ibland leder till näsblod. Långvarig kontakt orsakar kräkningar. Akut förgiftning med dödlig utgång är möjlig. Det var svaveldioxid som var den huvudsakliga aktiva komponenten i den berömda Londonsmoggen 1952, då ett stort antal människor dog.

Den högsta tillåtna koncentrationen av SO2 är 10 mg/m3. lukttröskel - 3-6 mg/m3. Första hjälpen för svaveldioxidförgiftning - frisk luft, andningsfrihet, syreinandning, tvättning av ögon, näsa, sköljning av nasofarynx med en 2% sodalösning.

Inom vår stads gränser utförs utsläpp till atmosfären av pannhuset och fordon. Detta är främst koldioxid, blyföreningar, kväveoxider, svaveloxider (svaveldioxid), kolmonoxid (kolmonoxid), kolväten, tungmetaller. Avlagringarna förorenar praktiskt taget inte atmosfären. Detta bekräftas av uppgifterna.

Men förekomsten av långt ifrån alla föroreningar kan bestämmas med hjälp av fytoindikation. Denna metod ger dock ett tidigare, i jämförelse med det instrumentella, erkännande av möjligheterna till fara från skadliga ämnen. Specificiteten för denna metod är valet av växter - indikatorer som har karakteristiska känsliga egenskaper när de kommer i kontakt med skadliga ämnen. Bioindikationsmetoder, med hänsyn till regionens klimatiska och geografiska särdrag, kan framgångsrikt tillämpas som en integrerad del av industriell industriell miljöövervakning.

Problemet med att kontrollera utsläppen av föroreningar till atmosfären från industriföretag (MPC)

Prioriteten i utvecklingen av maximalt tillåtna koncentrationer i luften tillhör Sovjetunionen. MPC - sådana koncentrationer som påverkar en person och hans avkomma genom direkt eller indirekt exponering, försämrar inte deras prestanda, välbefinnande, såväl som sanitära och levnadsförhållanden för människor.

Generaliseringen av all information om MPC, som tas emot av alla avdelningar, utförs i MGO - Main Geophysical Observatory. För att bestämma luftvärden baserat på resultaten av observationer, jämförs de uppmätta värdena av koncentrationer med den maximala engångs maximala tillåtna koncentrationen och antalet fall då MPC överskreds, samt hur många gånger det största värdet var högre än MPC, bestäms. Medelvärdet av koncentrationen för en månad eller ett år jämförs med den långsiktiga MPC - en medelstabil MPC. Tillståndet för luftföroreningar av flera ämnen som observerats i stadens atmosfär bedöms med hjälp av en komplex indikator - luftföroreningsindex (API). För att göra detta normaliserade MPC till motsvarande värde och de genomsnittliga koncentrationerna av olika ämnen med hjälp av enkla beräkningar ledde till värdet av koncentrationerna av svaveldioxid och summerades sedan.

Graden av luftföroreningar från de viktigaste föroreningarna är direkt beroende av stadens industriella utveckling. De högsta maximala koncentrationerna är typiska för städer med en befolkning på mer än 500 tusen människor. invånare. Luftföroreningar med specifika ämnen beror på vilken typ av industri som utvecklas i staden. Om företag inom flera branscher finns i en stor stad skapas en mycket hög nivå av luftföroreningar, men problemet med att minska utsläppen är fortfarande olöst.

MPC (maximal tillåten koncentration) av vissa skadliga ämnen. MPC, utvecklad och godkänd av lagstiftningen i vårt land, är den maximala nivån av ett visst ämne som en person kan tolerera utan att skada hälsan.

Inom gränserna för vår stad och utanför (på fälten) överstiger inte svaveldioxidutsläppen från produktion (0,002-0,006) MPC (0,5), utsläpp av totala kolväten (mindre än 1) överstiger inte MPC (1) . Enligt UNIR överstiger inte koncentrationen av massutsläpp av CO, NO, NO2 från pannor (ång- och varmvattenpannor) MPE.

2. 3. Luftföroreningar genom utsläpp från mobila källor (fordon)

Den främsta bidragsgivaren till luftföroreningar är bensindrivna fordon (cirka 75 % i USA), följt av flygplan (cirka 5 %), dieseldrivna bilar (cirka 4 %), traktorer och jordbruksfordon (cirka 4 %) , järnväg och vattentransport (cirka 2%). De viktigaste luftföroreningarna som släpps ut från mobila källor (det totala antalet sådana ämnen överstiger 40 %) inkluderar kolmonoxid, kolväten (cirka 19 %) och kväveoxider (cirka 9 %). Kolmonoxid (CO) och kväveoxider (NOx) kommer endast in i atmosfären med avgaser, medan ofullständigt förbrända kolväten (HnCm) kommer in både med avgaser (detta är ungefär 60 % av den totala massan av emitterade kolväten) och från vevhuset (ca. 20%), bränsletank (ca 10%) och förgasare (ca 10%); fasta föroreningar kommer huvudsakligen med avgaser (90 %) och från vevhuset (10 %).

Den största mängden föroreningar släpps ut vid fordonsacceleration, särskilt vid höga hastigheter, samt vid körning i låga hastigheter (från det mest ekonomiska området). Den relativa andelen (av den totala massan av utsläpp) av kolväten och kolmonoxid är högst vid inbromsning och tomgång, andelen kväveoxider är högst vid acceleration. Av dessa data följer att bilar förorenar luften särskilt kraftigt vid frekventa stopp och när de kör i låg hastighet.

Trafiksystem med gröna vågor som skapas i städer, som avsevärt minskar antalet stopp i korsningar, är utformade för att minska luftföroreningarna i städerna. Motorns driftsätt, i synnerhet förhållandet mellan bränslemassorna och luften, antändningsögonblicket, bränslekvaliteten, förhållandet mellan förbränningskammarens yta och dess volym, etc., har stor inverkan på kvaliteten och kvantiteten av utsläpp av föroreningar Med en ökning av förhållandet mellan massan av luft och bränsle som kommer in i kammarens förbränning, minskar utsläppen av kolmonoxid och kolväten, men utsläppen av kväveoxider ökar.

Trots att dieselmotorer är mer ekonomiska släpper de inte ut mer ämnen som CO, HnCm, NOx än bensinmotorer, de avger betydligt mer rök (främst oförbränt kol), som också har en obehaglig lukt som skapas av vissa oförbrända kolväten. I kombination med det buller som genereras förorenar dieselmotorer inte bara miljön mer, utan påverkar också människors hälsa i mycket större utsträckning än bensinmotorer.

De främsta källorna till luftföroreningar i städer är fordon och industriföretag. Medan industrianläggningar i staden stadigt minskar mängden skadliga utsläpp, är parkeringen en riktig katastrof. Lösningen av detta problem kommer att hjälpa överföringen av transport till högkvalitativ bensin, kompetent organisation av trafiken.

Blyjoner ansamlas i växter, men visas inte externt, eftersom jonerna binder till oxalsyra och bildar oxalater. I vårt arbete använde vi fytoindikation av yttre förändringar (makroskopiska egenskaper) hos växter.

2. 4. Luftföroreningars inverkan på människor, flora och fauna

Alla luftföroreningar, i större eller mindre utsträckning, har en negativ inverkan på människors hälsa. Dessa ämnen kommer in i människokroppen huvudsakligen genom andningsorganen. Andningsorganen lider direkt av föroreningar, eftersom cirka 50 % av föroreningspartiklarna med en radie på 0,01-0,1 mikron som penetrerar lungorna deponeras i dem.

Partiklar som penetrerar kroppen orsakar en toxisk effekt, eftersom de är: a) giftiga (giftiga) i sin kemiska eller fysiska natur; b) störa en eller flera av de mekanismer genom vilka luftvägarna (andningsvägarna) normalt rensas; c) tjäna som bärare av ett giftigt ämne som absorberas av kroppen.

3. UNDERSÖKNING AV ATMOSFÄREN ANVÄNDNING

INDIKATORVÄXTER

(FYTOINDIKATION AV LUFTSAMMANSÄTTNING)

3. 1. Om metoderna för fytoindikation av förorening av terrestra ekosystem

Ett av de viktigaste områdena för miljöövervakning idag är fytoindikation. Fytoindikation är en av metoderna för bioindikation, det vill säga bedömning av miljöns tillstånd genom växters reaktion. Atmosfärens kvalitativa och kvantitativa sammansättning påverkar alla levande organismers liv och utveckling. Förekomsten av skadliga gasformiga ämnen i luften har en annan effekt på växter.

Bioindikationsmetoden som ett verktyg för att övervaka miljöns tillstånd har blivit utbredd i Tyskland, Nederländerna, Österrike och Centraleuropa de senaste åren. Behovet av bioindikation är tydligt när det gäller övervakning av ekosystemet som helhet. Fytoindikationsmetoder är särskilt viktiga inom staden och dess omgivningar. Växter används som fytoindikatorer, och ett helt komplex av deras makroskopiska egenskaper studeras.

På basis av teoretisk analys och vår egen har vi gjort ett försök att beskriva några av de ursprungliga metoderna för fytoindikation av förorening av terrestra ekosystem som finns tillgängliga i skolförhållanden med hjälp av exemplet på förändringar i växternas yttre egenskaper.

Oavsett art, i växter, kan följande morfologiska förändringar detekteras i indikationsprocessen

Kloros är en blek färgning av bladen mellan ådrorna, observerad i växter på soptippar som lämnats efter utvinning av tungmetaller, eller barr med liten exponering för gasutsläpp;

Rodnad - fläckar på bladen (ansamling av antocyanin);

Gulning av bladens kanter och områden (i lövträd under påverkan av klorider);

Browning eller bronzing (i lövträd är detta ofta en indikator på det inledande skedet av allvarlig nekrotisk skada, i barrträd tjänar det till ytterligare spaning av rökskadezoner);

Nekros - döden av vävnadsområden - ett viktigt symptom i indikationen (inklusive: punktformig, intervenal, marginell, etc.);

Lövfall - deformation - inträffar vanligtvis efter nekros (till exempel en minskning av nålarnas livslängd, fällning, lövfall i lindar och kastanjer under påverkan av salt för att påskynda smältningen av is eller i buskar under påverkan av svaveloxid) ;

Förändringar i storleken på växtorgan, fertilitet.

För att avgöra vad dessa morfologiska förändringar i växtfytoindikatorer vittnar om använde vi några metoder.

Vid undersökning av skador på tallbarr anses skotttillväxt, apikala nekros och nålens livslängd vara viktiga parametrar. En av de positiva aspekterna till förmån för denna metod är möjligheten att genomföra undersökningar året runt, även i staden.

I studieområdet valdes antingen unga träd på ett avstånd av 10–20 m från varandra, eller sidoskott i den fjärde virveln från toppen av mycket höga tallar. Undersökningen avslöjade två viktiga bioindikativa indikatorer: klassen av skada och torkning av nålarna och nålarnas livslängd. Som ett resultat av den uttryckliga bedömningen fastställdes graden av luftföroreningar.

Den beskrivna tekniken baserades på studier av S. V. Alekseev, A. M. Becker.

För att bestämma klassen av skador och uttorkning av barrarna var den apikala delen av tallstammen föremål för övervägande. Enligt skicket på nålarna i den centrala skottsektionen (andra från toppen) föregående år bestämdes nålskadeklassen på en skala.

Nålskadeklass:

I - nålar utan fläckar;

II - nålar med ett litet antal små fläckar;

III - nålar med ett stort antal svarta och gula fläckar, några av dem är stora, nålarnas hela bredd.

Nåltorkningsklass:

I - inga torra områden;

II - krympt spets, 2 - 5 mm;

III - 1/3 av nålarna har torkat;

IV - alla nålar är gula eller halvtorra.

Vi bedömde nålarnas livslängd baserat på tillståndet för den apikala delen av stammen. Ökningen togs under de senaste åren, och man tror att det bildas en virvel för varje levnadsår. För att få resultaten var det nödvändigt att bestämma nålarnas totala ålder - antalet sektioner av stammen med helt bevarade nålar, plus andelen bevarade nålar i nästa sektion. Till exempel, om den apikala delen och två sektioner mellan virvlarna helt behöll sina nålar, och nästa del behöll hälften av nålarna, skulle resultatet bli 3,5 (3 + 0, 5 = 3,5).

Efter att ha bestämt skadeklassen och nålarnas livslängd var det möjligt att uppskatta klassen av luftföroreningar enligt tabellen

Som ett resultat av våra studier av tallbarr för klassen skada och uttorkning av barrarna visade det sig att det finns ett mindre antal träd i staden som har uttorkning av barrarnas spetsar. I princip var det nålar i 3-4 års ålder, nålarna var utan fläckar, men några visade uttorkning av spetsen. Man drar slutsatsen att luften i staden är ren.

Genom att använda denna bioindikeringsteknik under ett antal år är det möjligt att få tillförlitlig information om gas- och rökföroreningar både i själva staden och dess omgivningar.

Andra växtobjekt för bioindikation av föroreningar i terrestra ekosystem kan vara:

➢ vattenkrasse som testobjekt för bedömning av mark- och luftföroreningar;

➢ lavvegetation - vid kartläggning av området enligt deras artmångfald;

Lavar är mycket känsliga för luftföroreningar och dör vid höga halter av kolmonoxid, svavelföreningar, kväve och fluor. Graden av känslighet hos olika arter är inte densamma. Därför kan de användas som levande indikatorer på miljörenhet. Denna forskningsmetod kallas lavindikation.

Det finns två sätt att tillämpa lavindikeringsmetoden: aktiv och passiv. När det gäller den aktiva metoden ställs bladlavar av typen Hypohymnia ut på speciella tavlor enligt observationsrutnätet, och senare bestäms skada på lavkroppen av skadliga ämnen (exemplet togs från data om bestämning av graden av luftföroreningar nära en metallurgisk aluminiumanläggning genom bioindikeringsmetoden Detta gör att vi kan dra direkta slutsatser om det befintliga I staden Kogalym hittades Parmelia svullna och Xanthoria walla, men i små mängder.Utanför staden fanns dessa typer av lavar finns i stora mängder och med intakta kroppar.

Vid den passiva metoden används lavkartering. Redan i mitten av 1800-talet observerades ett sådant fenomen att lavar på grund av luftföroreningar med skadliga ämnen försvann från städerna. Lavar kan användas för att skilja mellan områden med luftföroreningar i stora områden och föroreningskällor som verkar i små områden. Vi har gjort en bedömning av luftföroreningar med hjälp av indikatorlavar. Vi uppskattade graden av luftföroreningar i staden genom mängden olika lavar.

I vårt fall samlades olika typer av lavar in både på stadens territorium och på det territorium som gränsar till staden. Resultaten fördes in i en separat tabell.

Vi noterade svaga föroreningar i staden och markerade inte föroreningszonen utanför staden. Detta bevisas av de funna arterna av lavar. Den långsamma tillväxten av lavar, glesheten i kronorna på stadsträd, i motsats till skogen, och effekten av direkt solljus på trädstammar togs också hänsyn till.

Och ändå berättade fytoindikatorväxter för oss om de svaga luftföroreningarna i staden. Men vad? För att avgöra vilken gas som förorenade atmosfären använde vi tabell nummer 4. Det visade sig att nålarnas ändar får en brun nyans när atmosfären är förorenad med svaveldioxid (från pannrummet), och vid högre koncentrationer inträffar lavens död.

Som jämförelse utförde vi experimentellt arbete som visade oss följande resultat: visserligen fanns det missfärgade kronblad av trädgårdsblommor (petunia), men ett litet antal av dem märktes, eftersom de vegetativa processerna och blomningsprocesserna i vårt område är korta, och koncentrationen av svaveldioxid är inte kritisk.

När det gäller experiment nr 2 "Sura regn och växter", att döma av herbarieproverna vi samlade in, fanns det löv med nekrotiska fläckar, men fläckarna passerade längs kanten av bladet (kloros), och under inverkan av sura regn, bruna nekrotiska fläckar visas över hela lövbladet.

3. 2. Markstudie med hjälp av indikatorväxter - acidofiler och kalcefober

(fytoindikation på markens sammansättning)

Under den historiska utvecklingsprocessen har växtarter eller samhällen utvecklats, förknippade med vissa livsmiljöförhållanden så starkt att ekologiska förhållanden kan kännas igen av förekomsten av dessa växtarter eller deras samhällen. I detta avseende har grupper av växter associerade med närvaron av kemiska element i jordens sammansättning identifierats:

➢ nitrofiler (vit gasväv, brännässla, smalbladig eldgräs, etc.);

➢ calcefiler (sibirisk lärk, nosparti, tofflor, etc.);

➢ calcephobes (ljung, sphagnummossa, bomullsgräs, vassrör, tillplattad klubbmossa, klubbamossa, åkerfräken, ormbunkar).

Under studiens gång fann vi att kvävefattiga jordar bildades på stadens territorium. Denna slutsats gjordes tack vare arten av följande växter som noterats av oss: smalbladig eldgräs, ängsklöver, rörrör, maned korn. Och i skogsområdena i anslutning till staden finns en hel del kalcefobe växter. Dessa är arter av åkerfräken, ormbunkar, mossor, bomullsgräs. De presenterade växtarterna presenteras i en herbariummapp.

Markens surhet bestäms av närvaron av följande grupper av växter:

Acidofil - markens surhet från 3,8 till 6,7 (så havre, sådd av råg, europeiskt veckegräs, sticker ut vitt, maned korn, etc.);

Neutrofil - markens surhet från 6,7 till 7,0 (kombinerad igelkott, stäpptimotejgräs, vanlig oregano, ängsgröt med sex kronblad, etc.);

Basofil - från 7,0 till 7,5 (ängsklöver, behornad fågel, ängs timotejgräs, awnless bål, etc.).

Förekomsten av sura jordar av acidofil nivå bevisas av sådana växtarter som rödklöver, korn, som vi hittade i staden. På kort avstånd från staden är sådana jordar bevisade av arter av sedges, marsh tranbär, podbel. Dessa är arter som historiskt har utvecklats i våta och sumpiga områden, exklusive förekomsten av kalcium i jorden, som endast föredrar sura, torviga jordar.

En annan metod som testats av oss är studien av björkarnas tillstånd som indikatorer på markens salthalt i urbana förhållanden. Sådan fytoindikation utförs från början av juli till augusti. Dunbjörk finns på gatorna och i stadens skogsområde. Skador på björklöv under inverkan av salt som används för att smälta is yttrar sig på följande sätt: ljusgula, ojämnt placerade marginalzoner uppträder, sedan dör bladkanten och den gula zonen rör sig från kanten till mitten och basen av bladet .

Vi har forskat på löv på dunbjörk, samt bergaska. Som ett resultat av studien hittades marginell kloros av bladen, prickinneslutningar. Detta indikerar 2 graders skada (mindre). Resultatet av denna manifestation är införandet av salt för att smälta isen.

En analys av artsammansättningen av floran i samband med bestämning av de kemiska elementen och markens surhet under miljöövervakningsförhållanden fungerar som en tillgänglig och enklaste metod för fytoindikation.

Sammanfattningsvis noterar vi att växter är viktiga objekt för bioindikation av ekosystemföroreningar, och studien av deras morfologiska egenskaper för att känna igen den ekologiska situationen är särskilt effektiv och tillgänglig inom staden och dess omgivningar.

4. Slutsatser och prognoser:

1. På stadens territorium avslöjade metoden för fytoindikation och lichenoindikation lätt luftförorening.

2. På stadens territorium avslöjades sura jordar med fytoindikationsmetoden. I närvaro av sura jordar, för att förbättra fertiliteten, använd kalkning efter vikt (beräknad metod), tillsätt dolomitmjöl.

3. På stadens territorium avslöjades lätt förorening (salinisering) av marken med saltblandningar mot vägisning.

4. Ett av industrins komplexa problem är bedömningen av olika föroreningars och deras föreningars komplexa inverkan på miljön. I detta avseende är det oerhört viktigt att bedöma ekosystemens och enskilda arters hälsa med hjälp av bioindikatorer. Vi kan rekommendera följande som bioindikatorer för att övervaka luftföroreningar vid industrianläggningar och i stadsområden:

➢ Bladlav Hypohymni svullen, som är mest känslig för sura föroreningar, svaveldioxid, tungmetaller.

➢ Tillstånd av barr för bioindikation av gas- och rökföroreningar.

5. Som bioindikatorer som gör det möjligt att bedöma markens surhet och övervaka markföroreningar vid industrianläggningar och i stadsområden kan vi rekommendera:

➢ Stadsväxtarter: rödklöver, manat korn för att bestämma sura jordar med acidofil nivå. På kort avstånd från staden är sådana jordar bevisade av arter av sedges, marsh tranbär, podbel.

➢ Dunbjörk som en bioindikator på antropogen jordsalthalt.

5. Företagens utbredda användning av bioindikeringsmetoden kommer att göra det möjligt att snabbare och pålitligare bedöma kvaliteten på den naturliga miljön och, i kombination med instrumentella metoder, bli en viktig länk i systemet för industriell miljöövervakning (EM) av industrifastigheter.

Vid implementering av industriella miljöövervakningssystem är det viktigt att ta hänsyn till ekonomiska faktorer. Kostnaden för instrument och apparater för TEM för endast en linjär kompressorstation är 560 tusen rubel

Djurskydd

Det är ingen hemlighet för någon att hela världen nu är en fruktansvärd miljö. Det skadar allt - människor, djur och i allmänhet hela djurvärlden. Varken Amazonas skog eller Sibiriens taiga klarar av skadliga utsläpp.

På grund av dålig ekologi börjar mutationen av djur. Utanför Japans kust hittade de en bläckfisk på 50 kilo. Kängurumutation inträffade i Mexiko. De började få huvudet av en hund och stora huggtänder. Och i norra Ural började boskap dö. Alla dessa mutationer har en negativ inverkan inte bara på djur utan också på människor.

Luftföroreningar orsakar fluoros hos djur. Detta är en kronisk förgiftning orsakad av luftföroreningar med fluorföreningar. Fluorföreningar har också identifierats i vatten och djurfoder. Bland djur drabbar fluoros får och nötkreatur.

Kontaminering av betesmarker med sådana föreningar är flera faktorer. Detta är ett naturligt jorddamm som observeras i vissa områden. Dessa är gasformigt och dammigt avfall från företag, såväl som kolförbränning. Moderna företag som producerar emalj, cement, aluminium och fosforsyra innehåller fluorföreningar, inklusive vätefluorid.

Djur upplever i allmänhet stress när parametrarna för den naturliga miljön förändras dramatiskt. Även vid en låg föroreningsnivå uppstår alltid en negativ reaktion på föroreningar. Reaktionen påverkar de molekylärgenetiska grunderna i kroppen, visar egenskaperna hos etologi och ontogenes hos djur och ändrar också egenskaperna hos interspeciesinteraktioner.

Strålning påverkar också djurvärlden negativt. Under provningen av kärnvapen släpps radioaktivt nedfall ut i atmosfären. Strålning påverkar djur på samma sätt som människor. Radioaktivt nedfall hamnar i maten. Först kommer nederbörd från jorden in i växterna, och där samlas det och konsumeras av djur. För närvarande är sådan förorening försumbar, men det finns inte tillräckligt med information om resultatet av konsumerad mat med radioaktiva ämnen. Modern vidare forskning är avgörande.

Avfall från industri- och hushållsvatten utsätts för mekanisk, biologisk och fysisk behandling. Ämnen som finns i avloppsvattnet påverkar också djurvärlden negativt.

Modern ekologi har alltmer en skadlig effekt på människor, på djur- och växtvärlden. Därför är det nödvändigt att bevara naturen. Organiseringen av reservat bidrar till bevarandet av vilda djur. Sällsynta och hotade arter skyddas på ett tillförlitligt sätt. Dessutom tämjer reservat vilda djur med värdefulla egenskaper. Reserverna är också engagerade i vidarebosättning av utdöda djur, vilket berikar den lokala faunan.

Statens läroanstalt

Högre yrkesutbildning

Vyatka State University

Biologiska institutionen

Institutionen för mikrobiologi

Sammanfattning om ämnet:

Växter och djur är indikatorer på miljöföroreningar

Kirov, 2010

Introduktion

Nyligen har observationer av förändringar i miljöns tillstånd orsakade av antropogena orsaker blivit mycket relevanta. Systemet med dessa observationer och prognoser är kärnan i miljöövervakning. För dessa ändamål används och används alltmer en ganska effektiv och billig metod för att övervaka miljön - bioindikation, d.v.s. användningen av levande organismer för att bedöma miljöns tillstånd.

Konsekvenserna av miljöföroreningar återspeglas i växternas utseende. Hos växter under påverkan av skadliga ämnen ökar antalet stomata, tjockleken på nagelbandet, tätheten av pubescens, kloros och nekros av bladen utvecklas och tidigt fall av bladen. Vissa växter är mest känsliga för naturen och graden av luftföroreningar. Detta innebär att de kan fungera som levande indikatorer på miljöns tillstånd. För närvarande har konceptet med integrerad miljöövervakning av naturmiljön utvecklats, varav en integrerad del är biologisk övervakning. Indikatoranläggningar kan användas både för att identifiera enskilda luftföroreningar och för att bedöma kvaliteten på naturmiljön. Efter att ha upptäckt förekomsten av specifika föroreningar i luften av växternas tillstånd börjar de mäta mängden av dessa ämnen med olika metoder, till exempel genom att testa växter under laboratorieförhållanden.

På art- och samhällenivå kan tillståndet i den naturliga miljön bedömas med indikatorer på växtproduktivitet. Indikatorer på förekomsten av svaveldioxid är lavar och barrträd, som är mest påverkade av föroreningar. I många industristäder runt fabriker finns det zoner där lavar alls saknas - "lavöknar". Tallbarr bildar ett tjockare lager av vax på sin yta, ju högre koncentrationen är eller ju längre effekten av svaveldioxid på den. På grundval av detta utvecklades en metod för att indikera i en atmosfär av sur gas - "Hertels grumlingstest". Ett annat tecken på effekten av svaveldioxid på växter är en minskning av pH i cellernas innehåll.

Hela komplexet av miljöfaktorer (luft- och jordtemperatur, fukttillgänglighet, miljöns pH-värde, jord- och luftföroreningar med metaller) påverkar biosyntesen av pigment och ändrar färgen på olika delar av växten. Denna bioindikator kan vara den mest informativa.

Studier gjorda på vedartade växter har visat att tungmetaller kan ansamlas i växter, och deras innehåll kan användas för att bedöma den ekologiska situationen i territoriet. Föroreningar med koppar påverkar växternas tillväxt, zink leder till att löv dör i växter, kobolt leder till onormal utveckling, etc. Indikatorer på närvaron av fluor är känsliga växter som ackumulerar det och reagerar på detta fytotoxiska medel med bladnekros (gladiolus, fresia).

Dessa exempel visar att uppfödare kan göra mycket för att skapa bioindikatorer för olika typer av föroreningar. Mottagliga anläggningar kan ersätta dyr gasanalysutrustning. En sådan "gasanalysator" kommer att vara tillgänglig för alla.

1. Biologiska indikatorer

(B.i.) - organismer som reagerar på miljöförändringar med sin närvaro eller frånvaro, förändringar i utseende, kemisk sammansättning, beteende.

Vid miljöövervakning av föroreningar används B.i. ger ofta mer värdefull information än en direkt bedömning av föroreningar från anordningar, eftersom B.i. reagera omedelbart på hela komplexet av föroreningar. Dessutom att ha<памятью>, B.i. deras reaktioner återspeglar föroreningar under en lång period. På trädens löv, när atmosfären är förorenad, uppstår nekroser (döende områden). Förekomsten av vissa föroreningsresistenta arter och frånvaron av icke-resistenta arter (t.ex. lavar) bestämmer nivån på luftföroreningarna i städerna.

När du använder B. och. vissa arters förmåga att samla föroreningar spelar en viktig roll. Konsekvenserna av olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl registrerades i Sverige under analysen av lavar. Björk och asp kan signalera ett ökat innehåll av barium och strontium i miljön genom onaturligt gröna blad. På liknande sätt, i uranspridningsområdet runt avlagringarna, blir kronblad av pilört vita (normalt rosa), blåbär blir mörkblå frukter vita, etc.

För att identifiera olika föroreningar används olika typer av biologiska medel: för allmän förorening - lavar och mossor, för föroreningar med tungmetaller - plommon och bönor, svaveldioxid - gran och alfalfa, ammoniak - solros, svavelväte - spenat och ärter, polycykliska aromatiska kolväten (PAH) - känsliga, etc.

Den så kallade<живые приборы>- indikatorväxter planterade i bäddar, placerade i odlingskärl eller i speciella lådor (i det senare fallet används mossor, lådor med vilka kallas briometrar).<Живые приборы>installeras i de mest förorenade delarna av staden.

Vid bedömning av föroreningen av akvatiska ekosystem som B.i. högre växter eller mikroskopiska alger, djurplanktonorganismer (infusoria-skor) och zoobentos (mollusker, etc.) kan användas. I centrala Ryssland, i vattenkroppar, när vattnet är förorenat, växer hornört, flytande damgräs, andmat, och i rent vatten - grodvattenkrasse och salvinia.

Med hjälp av B. och. det är möjligt att utvärdera markens salthalt, betesintensitet, förändring av fuktregim etc. I detta fall, som B.i. oftast används hela sammansättningen av fytokenosen. Varje växtart har vissa utbredningsgränser (tolerans) för varje miljöfaktor, och därför gör själva faktumet av deras gemensamma tillväxt oss möjlighet att till fullo bedöma miljöfaktorer.

Möjligheterna att bedöma miljön genom vegetation studeras av en speciell gren av botaniken - indikatorgeobotanik. Dess huvudsakliga metod är användningen av ekologiska skalor, d.v.s. speciella tabeller, där för varje art gränserna för dess fördelning anges av faktorer som fukt, markrikedom, salthalt, bete etc. I Ryssland sammanställdes ekologiska skalor av L. G. Ramensky .

Användningen av träd som B.i. har blivit utbredd. klimatförändringar och nivån av miljöföroreningar. Man tar hänsyn till årsringarnas tjocklek: under år då det var lite nederbörd eller koncentrationen av föroreningar i atmosfären ökade, bildades smala ringar. Således kan man se en återspegling av dynamiken i miljöförhållandena på stamsågskärningen.

1.2 Biologisk kontroll av miljön

Biologisk kontroll av miljön omfattar två huvudgrupper av metoder: bioindikation och biotestning. Användningen av växter, djur och till och med mikroorganismer som bioindikatorer möjliggör bioövervakning av luft, vatten och jord.

Bioindikation ( bioindikation ) – Detektering och bestämning av miljömässigt betydande naturliga och antropogena belastningar baserat på levande organismers reaktioner på dem direkt i deras livsmiljö. Biologiska indikatorer har egenskaper som är karakteristiska för ett system eller en process, på grundval av vilka en kvalitativ eller kvantitativ bedömning av trender i förändringar, bestämning eller utvärderingsklassificering av tillståndet för ekologiska system, processer och fenomen utförs. För närvarande kan det anses allmänt accepterat att den främsta indikatorn på hållbar utveckling i slutändan är miljökvaliteten.

Biotestning ( bioanalys ) - förfarandet för att fastställa miljöns toxicitet med hjälp av testobjekt som signalerar fara, oavsett vilka ämnen och i vilken kombination som orsakar förändringar i vitala funktioner i testobjekt. För att bedöma miljöparametrar används standardiserade reaktioner av levande organismer (enskilda organ, vävnader, celler eller molekyler) I en organism som vistas under föroreningsförhållanden under en kontrolltid sker förändringar i fysiologiska, biokemiska, genetiska, morfologiska eller immunsystem. Objektet avlägsnas från livsmiljön och den nödvändiga analysen utförs i laboratoriet.

Även om tillvägagångssätten är mycket nära när det gäller forskningens slutmål, måste man komma ihåg att biotestning utförs på nivån av en molekyl, cell eller organism och karaktäriserar de möjliga konsekvenserna av miljöföroreningar för biota, medan bioindikation utförs på nivån för organismen, befolkningen och samhället och karaktäriserar som regel resultatet av föroreningar. Levande föremål är öppna system genom vilka det finns ett flöde av energi och cirkulation av ämnen. Alla är mer eller mindre lämpade för bioövervakningsändamål.

Under de senaste decennierna har miljökvalitetskontroll med hjälp av biologiska föremål tagit form som en faktisk vetenskaplig och tillämpad riktning. Samtidigt bör det noteras att det råder brist på utbildningslitteratur i dessa frågor och ett stort behov av den.

1.3 Principer för organisering av biologisk övervakning

Den ekologiska kvaliteten på den mänskliga miljön förstås som en integrerad egenskap hos den naturliga miljön som säkerställer bevarandet av hälsa och bekvämt boende för en person.

Eftersom en person är anpassad och bekvämt bara kan existera i en modern biologisk miljö, i naturliga ekosystem, innebär begreppet "miljöns ekologiska kvalitet" bevarandet av den ekologiska balansen i naturen (den relativa stabiliteten hos artsammansättningen av ekosystemen och sammansättning av livsmiljöer), vilket säkerställer människors hälsa.

Det är nödvändigt att skilja mellan målen och metoderna för att normalisera och bedöma kvaliteten på den mänskliga miljön i termer av de viktigaste fysiska och kemiska parametrarna, å ena sidan, och den ekologiska prognosen för framtida förändringar i ekosystemets och människans tillstånd. hälsa under tillstånd av antropogent tryck, å andra sidan.

För en allmän bedömning av miljöns tillstånd och för att bestämma andelen enskilda källors deltagande i dess förorening används sanitära-hygieniska och toxikologiska standarder (högsta tillåtna koncentrationer - MPC - föroreningar, högsta tillåtna exponeringsnivåer - MPS). Men för att förutsäga resultaten av påverkan av antropogena faktorer på både ekosystem och människors hälsa är det också nödvändigt att ta hänsyn till många indikatorer som kännetecknar individuella organismers och ekosystemets reaktion på den teknogena påverkan.

Antropogena föroreningar påverkar levande organismer, inklusive människor, i olika kombinationer, på ett komplext sätt. Deras integrerade inflytande kan endast bedömas genom reaktionen från levande organismer eller hela samhällen. Förutsägelsen av påverkan av förorenat vatten, kemiska tillsatser i livsmedel eller förorenad luft på människor är giltig om bedömningen av toxicitet inkluderar inte bara analysmetoder utan även biologisk diagnostik av miljöns inverkan på djur. Dessutom ackumuleras många xenobiotika (ämnen som är främmande för biosfären) i kroppen, och som ett resultat orsakar långvarig exponering för även låga koncentrationer av dessa ämnen patologiska förändringar i kroppen. Slutligen är den paradoxala effekten av små doser av många biologiskt aktiva föreningar känd, när superlåga doser (under MPC) har en starkare effekt på kroppen än deras genomsnittliga doser och koncentrationer.

En universell indikator på en förändring i homeostasen hos en testorganism är tillståndet av stress när den kommer in från en "ren" miljö till en "förorenad".

Inom biologi förstås stress som ett biologiskt systems reaktion på extrema miljöfaktorer (stressorer), som beroende på styrka, intensitet, moment och varaktighet av exponeringen mer eller mindre starkt kan påverka systemet.

Den stressande påverkan av miljön leder till en avvikelse av kroppens huvudparametrar från den optimala nivån.

För närvarande utförs bedömningen av graden av miljöfarlighet traditionellt genom att identifiera enskilda potentiellt skadliga ämnen eller effekter i miljön och jämföra de erhållna resultaten med de lagligt fastställda högsta tillåtna värdena för dem.

Implementeringen av de grundläggande principerna för en hållbar utveckling av civilisationen under moderna förhållanden är endast möjligt om det finns lämplig information om livsmiljöns tillstånd som svar på antropogen påverkan, insamlad under biologisk övervakning. Bedömning av miljökvaliteten är en nyckeluppgift för all verksamhet inom området ekologi och rationell naturvård. Själva termen "övervakning" (från engelskan. övervakning - kontroll) innebär att utföra aktiviteter för kontinuerlig övervakning, mätning och bedömning av miljöns tillstånd.

Övervakningsobjekten är biologiska system och faktorer som påverkar dem. Samtidigt är en samtidig registrering av den antropogena påverkan på ekosystemet och den biologiska responsen på påverkan på hela uppsättningen av indikatorer för levande system önskvärd.

Den grundläggande principen för biologisk övervakning är upprättandet av en optimal - kontroll - nivå, varvid varje avvikelse från vilken indikerar stressexponering. Vanligtvis, när man utvärderar optimum för någon enskild parameter, uppstår frågan om dessa förhållanden också kommer att vara optimala för andra egenskaper hos organismen. Men om de studerade parametrarna karakteriserar organismens huvudegenskaper som helhet, är deras optimala nivå liknande. Till exempel kan sådana olika och till synes helt oberoende parametrar som asymmetri av morfologiska egenskaper, blodparametrar, syreförbrukningens intensitet, tillväxtrytm och frekvens av kromosomavvikelser ändras synkront, när, under en viss stresseffekt, den vanligaste grundläggande egenskapen hos organismen förändras faktiskt - utvecklingshomeostas.

2. Bioindikation av miljön

2.1 Allmänna principer för användning av bioindikatorer

Bioindikatorer(från bio och lat. indico - indikera, bestämma) - organismer vars närvaro, antal eller särdrag i utvecklingen fungerar som indikatorer på naturliga processer, förhållanden eller antropogena förändringar i livsmiljön. Deras indikatorbetydelse bestäms av det biologiska systemets ekologiska tolerans. Inom toleranszonen kan kroppen upprätthålla sin homeostas. Vilken faktor som helst, om den går utanför "komfortzonen" för en given organism, är stressande. I detta fall reagerar organismen med ett svar av varierande intensitet och varaktighet, vars manifestation beror på arten och är en indikator på dess indikatorvärde. Det är responsen som bestäms av bioindikationsmetoder. Det biologiska systemet reagerar på miljöns inverkan som helhet, och inte bara på individuella faktorer, och amplituden av fluktuationer i fysiologisk tolerans modifieras av systemets inre tillstånd - näringsförhållanden, ålder, genetiskt kontrollerad resistens.

Många års erfarenhet av forskare från olika länder av att övervaka miljöns tillstånd har visat de fördelar som levande indikatorer har:

· under förhållanden med kroniska antropogena belastningar kan de reagera även på relativt svaga effekter på grund av den kumulativa effekten; reaktioner manifesteras under ackumuleringen av vissa kritiska värden av den totala dosbelastningen;

· Sammanfatta effekterna av alla biologiskt viktiga effekter utan undantag och återspegla miljöns tillstånd som helhet, inklusive dess föroreningar och andra mänskliga förändringar;

eliminera behovet av att registrera kemiska och fysikaliska parametrar som kännetecknar miljöns tillstånd;

fixa hastigheten för de förändringar som äger rum;

avslöja trender i utvecklingen av den naturliga miljön;

ange sätt och platser för ackumulering i ekologiska system av olika typer av föroreningar och gifter, de möjliga sätten för deras inträde i mänsklig mat;

tillåta att bedöma graden av skadlighet av alla ämnen som syntetiseras av människan för vilda djur och för honom själv, och samtidigt göra det möjligt att kontrollera deras verkan.

Det finns två former av respons hos levande organismer som används för bioindikationsändamål - specifik Och ospecifik. I det första fallet är de pågående förändringarna förknippade med verkan av en av faktorerna. Med ospecifik bioindikation orsakar olika antropogena faktorer samma reaktioner.

Beroende på typen av svar delas bioindikatorer in i känslig Och kumulativ. Känsliga bioindikatorer reagerar på stress med en betydande avvikelse från livsnormer, medan kumulativa bioindikatorer ackumulerar antropogen påverkan, som väsentligt överstiger den normala nivån i naturen, utan synliga förändringar.

Var typisk för givna förhållanden;

· ha en hög förekomst i den studerade ekotopen;

· bo på denna plats i ett antal år, vilket gör det möjligt att spåra föroreningarnas dynamik;

vara under förhållanden som är lämpliga för provtagning;

· möjliggöra direkt analys utan förkoncentration av prover;

kännetecknas av en positiv korrelation mellan koncentrationen av föroreningar i organismindikatorn och studieobjektet;

användas under de naturliga förhållandena för dess existens; »har en kort period av ontogeni så att det är möjligt att spåra faktorns inverkan på efterföljande generationer.

En bioindikators svar på en viss fysisk eller kemisk effekt måste tydligt uttryckas, d.v.s. specifikt, lätt att registrera visuellt eller med hjälp av instrument.

För bioindikation är det nödvändigt att välja de mest känsliga samhällena, som kännetecknas av den maximala svarsfrekvensen och parametrarnas svårighetsgrad. Till exempel i akvatiska ekosystem är de mest känsliga planktonsamhällena, som snabbt reagerar på miljöförändringar på grund av en kort livscykel och hög reproduktionshastighet. Bentiska samhällen, där organismer har en ganska lång livscykel, är mer konservativa: omarrangemang sker i dem under långvariga kroniska föroreningar, vilket leder till oåterkalleliga processer.

De metoder för bioindikation som kan användas i studien av ett ekosystem inkluderar identifiering av sällsynta och hotade arter i det område som studeras. Listan över sådana organismer är faktiskt en uppsättning indikatorarter som är mest känsliga för antropogen påverkan.

2.2 Funktioner för användningen av växter som bioindikatorer

Med hjälp av växter är det möjligt att utföra bioindikation av alla naturliga miljöer. Indikatorväxter används för att bedöma den mekaniska och sura sammansättningen av jordar, deras bördighet, fukt och salthalt, graden av grundvattenmineralisering och graden av luftföroreningar i atmosfären med gasformiga föreningar, samt för att identifiera de trofiska egenskaperna hos vattenförekomster och vattendrag. graden av deras förorening med föroreningar. Till exempel indikeras innehållet av bly i jorden med arter av svängel (Festuca ovina etc.), böjd (Agrostis tenuis och så vidare.); zink - typer av viol ( Altfiol tricolor etc.), yarutki (Tlaspi alpestre och så vidare.); koppar och kobolt - hartser (Silene vulgaris etc.), många spannmål och mossor.

Känsliga fytoindikatorer indikerar närvaron av en förorening i luften eller marken genom tidiga morfologiska reaktioner - en förändring i bladfärg (utseende av kloros; gul, brun eller bronsfärg), olika former av nekros, för tidig vissning och bladfall. I fleråriga växter orsakar föroreningar förändringar i storlek, form, antal organ, skottets tillväxtriktning eller förändringar i fruktsamhet. Sådana reaktioner är vanligtvis ospecifika.

B. V. Vinogradov klassificerade indikatortecken på växter som floristiska, fysiologiska, morfologiska och fytokenotiska. Floristiska särdrag är skillnader i sammansättningen av vegetationen i de studerade områdena, bildade som ett resultat av vissa miljöförhållanden. Både närvaron och frånvaron av en art är vägledande. Fysiologiska egenskaper inkluderar egenskaper hos växtmetabolism, anatomiska och morfologiska egenskaper - egenskaper hos den inre och yttre strukturen, olika utvecklingsavvikelser och neoplasmer, fytokenotiska egenskaper - egenskaper hos vegetationstäckets struktur: överflöd och spridning av växtarter, skiktning, mosaik, grad av närhet.

Mycket ofta, för bioindikation, används olika anomalier av växttillväxt och utveckling - avvikelser från allmänna mönster. Forskare systematiserade dem i tre huvudgrupper, associerade med: (1) hämning eller stimulering av normal tillväxt (dvärgväxt och gigantism); (2) med deformationer av stjälkar, blad, rötter, frukter, blommor och blomställningar; (3) med uppkomsten av neoplasmer (denna grupp av tillväxtanomalier inkluderar också tumörer).

Gigantism och dvärgväxt betraktas av många forskare som missbildningar. Till exempel halverar ett överskott av koppar i jorden storleken på Kaliforniens vallmo, och ett överskott av bly leder till dvärgväxt av tjäran.

För bioindikation är följande växtdeformationer av intresse:

· fasciation - bandliknande tillplattning och sammansmältning av stjälkar, rötter och stammar;

· frotté blommor där ståndarna förvandlas till kronblad;

· spridning - groning av blommor och blomställningar;

· havsspruta- trattformade, skålformade och rörformiga blad i växter med lamellformade blad;

· minskning- omvänd utveckling av växtorgan, degeneration;

· filiformitet- filamentös form av bladbladet;

· fyllodium ståndare - deras omvandling till en platt bladformad formation.

Bioövervakning kan utföras genom att observera enskilda indikatorväxter, en population av en viss art och tillståndet för fytokenosen som helhet. På artnivå produceras vanligtvis en specifik indikation på en enskild förorening, och på populations- eller fytokenosnivå, det allmänna tillståndet i den naturliga miljön.

2.3 Funktioner i att använda djur som bioindikatorer

Ryggradsdjur fungerar också som bra indikatorer på miljöns tillstånd på grund av följande egenskaper:

· Som konsumenter befinner de sig på olika trofiska nivåer av ekosystem och ackumulerar föroreningar genom livsmedelskedjor.

har en aktiv metabolism, vilket bidrar till en snabb manifestation av påverkan av negativa miljöfaktorer på kroppen;

· ha väldifferentierade vävnader och organ som har olika förmåga att ackumulera giftiga ämnen och tvetydigt fysiologiskt svar, vilket gör det möjligt för forskaren att ha ett brett urval av tester på nivån av vävnader, organ och funktioner;

· komplexa anpassningar av djur till miljöförhållanden och tydliga beteendereaktioner är mest känsliga för antropogena förändringar, vilket gör det möjligt att direkt observera och analysera snabba reaktioner på påverkan;

Djur med en kort utvecklingscykel och många avkommor kan användas för att utföra en serie långtidsobservationer och spåra faktorns inverkan på efterföljande generationer; för långlivade djur kan särskilt känsliga tester väljas i enlighet med särskilt känsliga stadier av ontogeni.

Den största fördelen med att använda ryggradsdjur som bioindikatorer ligger i deras fysiologiska närhet till människor. De största nackdelarna är förknippade med komplexiteten i deras upptäckt i naturen, fångst, artidentifiering, såväl som varaktigheten av morfo-anatomiska observationer. Dessutom är djurförsök ofta dyra och kräver flera upprepningar för att få statistiskt tillförlitliga slutsatser.

Bedömning och prognoser av tillståndet i den naturliga miljön med inblandning av ryggradsdjur utförs på alla nivåer i deras organisation. På organismnivå utvärderas med hjälp av en jämförande analys morfo-anatomiska, beteendemässiga och fysiologiskt-biokemiska parametrar.

Morfo-anatomiska indikatorer beskriver egenskaperna hos djurens yttre och inre strukturer och deras förändring under påverkan av vissa faktorer (depigmentering, förändringar i integument, vävnadsstruktur och placering av organ, förekomsten av deformiteter, tumörer och andra patologiska manifestationer).

Beteendemässiga och fysiologiskt-biokemiska parametrar är särskilt känsliga för förändringar i den yttre miljön. Giftiga ämnen, som tränger in i ryggradsdjurens ben eller blod, påverkar omedelbart de funktioner som säkerställer vital aktivitet. Även med en snäv specifik effekt av ett giftigt ämne på en viss funktion, återspeglas dess förskjutningar i hela organismens tillstånd på grund av sammankopplingen av vitala processer. Förekomsten av giftiga ämnen manifesteras ganska tydligt i brott mot andningsrytmen, hjärtsammandragningar, matsmältningshastigheten, sekretionsrytmen och varaktigheten av reproduktionscykler.

För att kunna jämföra det material som samlats in av olika forskare inom olika områden bör uppsättningen av indikatorarter vara enhetlig och liten. Här är några kriterier för olika däggdjursarters lämplighet för bioindikativa studier:

· tillhör olika delar av den trofiska kedjan - växtätande, insektsätande, rovdjur;

Bosättning eller brist på stora migrationer;

· brett utbredningsområde (relativt hög eurytopitet), dvs. detta kriterium utesluter användningen av endemiska ämnen som testindikatorer.

· Tillhörighet till naturliga samhällen: kriteriet utesluter synantropiska arter som livnär sig nära mänskliga bostäder och som otillräckligt karakteriserar mikroelementsammansättningen av föroreningar i en viss region.

· arternas överflöd bör ge tillräckligt material för analys.

· Enkelhet och tillgänglighet av metoder för att få fram arter.

Genom att analysera, enligt dessa kriterier, representanter för alla beställningar av däggdjur som finns på CIS-ländernas territorium, kan man bo på sju arter: den vanliga shrew (Sår areneus), europeisk mullvad (Talpa europaea), Altai mullvad (Talpa altaica), Brun björn (Ursus arctos), älg (Alces alces), banksork (Klethrionomys glareolus), rödryggig sork (Klethrionomys rubilus).

2.4 Symbiotiska metoder inom bioindikation

2.5 Tillämpningar av bioindikatorer

2.5.1 Luftkvalitetsbedömning

Luftföroreningar påverkar alla levande organismer, men särskilt växter. Av denna anledning är växter, inklusive de lägre, mest lämpade för att upptäcka den initiala förändringen i luftens sammansättning. Motsvarande index ger en kvantitativ uppfattning om den toxiska effekten av luftföroreningar.

Lavar är symbiotiska organismer. Många forskare har visat att de är lämpliga för bioindikation. De har mycket specifika egenskaper, eftersom de reagerar på förändringar i atmosfärens sammansättning, har en annan biokemi än andra organismer, är vitt spridda på olika typer av substrat, med början från stenar och slutar med bark och löv på träd, och är bekvämt för exponering i förorenade områden.

Det finns fyra huvudsakliga ekologiska grupper av lavar: epifytisk - växer på barken av träd och buskar; pixel - växer på bar trä; epigean- på marken; epilitisk- på klipporna. Av dessa är epifytiska arter de mest känsliga för luftföroreningar. Med hjälp av lavar är det möjligt att få ganska tillförlitliga uppgifter om nivån av luftföroreningar. Samtidigt kan en grupp kemiska föreningar och grundämnen urskiljas, för vilkas verkan lavar har superökad känslighet: oxider av svavel och kväve, vätefluorid och klorid samt tungmetaller. Många lavar dör vid låga nivåer av luftföroreningar med dessa ämnen. Proceduren för att bestämma luftkvaliteten med hjälp av lavar kallas lavindikation.

Luftrenheten kan bedömas med högre växter. Gymnospermer är till exempel utmärkta indikatorer på atmosfärens renhet. Det är också möjligt att studera mutationer i hårstrån på filamenten i tradescantia. Franska forskare märkte att med en ökning av kolmonoxid och kväveoxider som släpps ut av förbränningsmotorer i luften ändras färgen på dess filament från blå till rosa. Konsekvenserna av störningar i den individuella utvecklingen av växter kan också avslöjas av frekvensen av förekomsten av morfologiska avvikelser (fenodevianter), värdet av fluktuerande asymmetriindikatorer (avvikelse från perfekt bilateral och radiell symmetri) och metoden för att analysera komplexa strukturer intrikat organiserad (fraktalanalys). Nivåerna av eventuella avvikelser från normen är minimala endast under optimala förhållanden och ökar under eventuella stressande influenser.

bioindikator för miljöföroreningar

2.5.2 Vattenkvalitetsbedömning

Nästan alla grupper av organismer som lever i vattendrag kan användas för biologisk indikation av vattenkvalitet: planktoniska och bentiska ryggradslösa djur, protozoer, alger, makrofyter, bakterier och fiskar. Var och en av dem, som fungerar som en biologisk indikator, har sina egna fördelar och nackdelar, som bestämmer gränserna för dess användning för att lösa bioindikationsproblem, eftersom alla dessa grupper spelar en ledande roll i den allmänna cirkulationen av ämnen i en reservoar. Organismer, som vanligtvis används som bioindikatorer, ansvarar för självrening av reservoaren, deltar i skapandet av primärproduktion och utför omvandlingen av ämnen och energi i akvatiska ekosystem. Varje slutsats baserad på resultaten av en biologisk studie baseras på helheten av alla data som erhållits, och inte på grundval av enstaka fynd av indikatororganismer. Både när man utför studien och när man utvärderar de erhållna resultaten är det nödvändigt att tänka på möjligheten av oavsiktlig, lokal kontaminering vid observationspunkten. Till exempel kan ruttnande växtrester, kadaveret av en groda eller fisk orsaka lokala förändringar i naturen hos befolkningen i reservoaren.

2.5.3 Jorddiagnostik

Den teoretiska förutsättningen för tillämpningen av den jordzoologiska metoden för markdiagnostik är idén formulerad av M.S. Gilyarov 1949 om den "ekologiska standarden" för en art - behovet av en art för en viss uppsättning miljöförhållanden. Varje art inom sitt utbredningsområde finns endast i de livsmiljöer som ger ett komplett utbud av villkor som är nödvändiga för manifestationen av vital aktivitet. Variationsamplituden av individuella miljöfaktorer kännetecknar artens ekologiska plasticitet. Eurybionts är inte särskilt lämpliga för indikatorändamål, medan stenobionter fungerar som bra indikatorer på vissa miljöförhållanden och substrategenskaper. Denna bestämmelse är en allmän teoretisk princip inom biologisk diagnostik. Användningen av en art för indikation ger dock inte fullt förtroende för slutsatsernas riktighet (här finns det en "regel för habitatförändring" och som ett resultat en förändring av artens ekologiska egenskaper). Det är bättre att studera hela komplexet av organismer, av vilka några kan vara indikatorer på fuktighet, andra på temperatur och ytterligare andra på kemisk eller mekanisk sammansättning. Ju vanligare arter av jorddjur som finns i de jämförda områdena, desto mer sannolikt är det möjligt att bedöma likheten mellan deras regimer och, följaktligen, enheten i den jordbildande processen. Mikroskopiska former är mindre användbara än andra - protozoer och mikroartropoder (fästingar, springtails). Deras representanter är kosmopolitiska på grund av det faktum att jorden för dem inte fungerar som en enda livsmiljö: de lever i ett system av porer, kapillärer, håligheter som kan hittas i vilken jord som helst. Av mikroartropoderna är de mest välstuderade indikatoregenskaperna hos pansarkvalster. Sammansättningen av deras samhällskomplex beror inte bara på markförhållandena utan också på vegetationens natur och floristiska sammansättning; därför är det lovande att använda detta objekt för att indikera skadliga effekter på marken.

Gemenskaper av stora ryggradslösa djur (daggmaskar, tusenfotingar, insektslarver) är särskilt värdefulla och bekväma för indikatorarbete. Så, stafylinider av släktet Bledius och mörklingar av släktet Belopus är indikativa för solonchak-alkaliska jordar, tusenfotingar-kivsyaki, några bitande myggor och lungmollusker fungerar som indikatorer på innehållet av kalk i jorden. daggmaskar Oktolasium lakteum och vissa typer av trådmask är indikatorer på högt kalciuminnehåll i grundvattnet.

Av intresse är jordalgologisk diagnostik, som bygger på antagandet att jordars och växtlighetens zonalitet motsvarar alggruppernas zonalitet. Det visar sig i den allmänna artsammansättningen och komplexet av dominerande algerter, förekomsten av specifika arter, arten av utbredning längs markprofilen och dominansen av vissa livsformer.

3. Miljöbiotestning

3.1 Uppgifter och metoder för att biotesta miljöns kvalitet

Vid upptäckt av antropogen förorening av miljön används, tillsammans med kemisk-analytiska metoder, metoder baserade på att bedöma tillståndet hos enskilda individer som exponeras för en förorenad miljö, samt deras organ, vävnader och celler. Deras användning beror på den tekniska komplexitet och begränsade information som kemiska metoder kan ge. Dessutom kan hydrokemiska och kemisk-analytiska metoder vara ineffektiva på grund av deras otillräckligt höga känslighet. Levande organismer kan uppfatta högre koncentrationer av ämnen än någon analytisk sensor, och därför kan biotan utsättas för toxiska effekter som inte registreras med tekniska medel.

Bioindikation innebär identifiering av redan existerande eller ackumulerande föroreningar från indikatorarter av levande organismer och ekologiska egenskaper hos organismsamhällen. För närvarande ägnas stor uppmärksamhet åt biotestningstekniker, d.v.s. användning av biologiska föremål under kontrollerade förhållanden som ett sätt att identifiera miljöns totala toxicitet. Biotestning är en metodisk teknik som bygger på bedömningen av effekten av en miljöfaktor, inklusive en giftig sådan, på kroppen, dess separata funktion eller system av organ och vävnader. Förutom valet av en bioassay spelar valet av en testreaktion, den parameter hos kroppen som mäts under testningen, en viktig roll.

3.2 Grundläggande bioanalysmetoder

"Tillvägagångssätt" kan villkorligt kallas grupper av metoder som kännetecknar liknande processer som sker med testobjekt under påverkan av antropogena faktorer. Huvudsakliga tillvägagångssätt:

Biokemiskt tillvägagångssätt

· Genetiskt förhållningssätt

Morfologiskt tillvägagångssätt

Fysiologiskt förhållningssätt

Biofysiskt tillvägagångssätt

Immunologiskt tillvägagångssätt

Biokemiskt tillvägagångssätt

Miljöns stresspåverkan kan bedömas genom effektiviteten av biokemiska reaktioner, nivån av enzymaktivitet och ackumuleringen av vissa metabola produkter. Förändringar i innehållet av vissa biokemiska föreningar i kroppen, indikatorer på grundläggande biokemiska processer och DNA-struktur som ett resultat av biokemiska reaktioner kan ge nödvändig information om kroppens reaktion som svar på stress.

genetiskt tillvägagångssätt

Närvaron och graden av manifestation av genetiska förändringar kännetecknar den mutagena aktiviteten i miljön, och möjligheten att upprätthålla genetiska förändringar i populationer återspeglar effektiviteten i funktionen hos organismers immunsystem.

Normalt känns de flesta genetiska störningar igen och elimineras av cellen, till exempel genom apoptos av intracellulära system eller av immunsystemet. Ett betydande överskott av den spontana nivån av sådana störningar är en indikator på stress. Genetiska förändringar kan detekteras på gen-, kromosom- och genomnivå. Det är vanligt att särskilja följande typer av mutationer. genetisk, eller punkt, - de är uppdelade i två grupper: bassubstitutioner i DNA och insättningar eller deletioner av nukleotider, vilket leder till en förändring i läsramen för den genetiska koden. Genmutationer delas också in i direkt och omvänd (reversion). Frameshift-mutationer är mycket mindre benägna för spontana reversioner än bassubstitutionsmutationer. Kromosomala omarrangemang (aberrationer) består i olika kränkningar av kromosomernas struktur. Genomisk mutationer - en förändring av antalet kromosomer i kärnan.

Att diagnostisera påverkan av föroreningar på morfologiska egenskaper metoder för att uppskatta fluktuerande asymmetri tillämpas.

Som testfunktioner används fysiologiska parametrar sötvattensryggradslösa hydrobionter av olika nivåer av fylogenes.

Immunologiskt tillvägagångssätt vid bedömning av miljöns tillstånd är att studera förändringar i medfödd och förvärvad immunitet hos ryggradslösa djur och ryggradsdjur.

Bibliografi

1. Biologisk kontroll av miljön: bioindikation och biotestning: en lärobok för studenter. högre lärobok Institutioner / O.P. Melekhova, E.I. Sarapultseva, T.I. Evseeva och andra; ed. O.P. elekhova och E.I. Sarapultseva. – 2:a upplagan, rev. - M.: Publishing Center "Academy", 2008

2. Biologiska metoder för bedömning av naturmiljön / Redigerad av N.N. Smirnova - M .: förlag "Nauka", 1978

3. Spårämnenas biologiska roll. – M.: Nauka, 1983, 238s.

Statlig utbildningsinstitution Högre yrkesutbildning Vyatka State University Biologiska fakulteten Institutionen för mikrobiologi Uppsats om ämnet: Växter och Zh

För närvarande är den negativa effekten av luftföroreningar i atmosfären på vegetationen uppenbar. Luften är aldrig ren. Atmosfärisk luft är en fantastisk blandning av gaser och ångor, såväl som mikroskopiska partiklar av olika ursprung. Naturligtvis är inte varje komponent i atmosfärisk luft en förorening. Dessa inkluderar de komponenter i atmosfären som har en negativ effekt på växter. Effekterna av vissa ämnen på växter kan vara märkbara, men leda till fysiologiska störningar och i vissa fall till att växten helt vissnar bort och att den dör. Nästan alla atmosfäriska utsläpp har en negativ inverkan på växter, men de så kallade prioriterade föroreningarna förtjänar särskild uppmärksamhet:

Svaveloxider från förbränning av fossila bränslen och metallsmältning;

Små partiklar av tungmetaller;

Kolväten och kolmonoxid som finns i fordonsavgaser;

Fluorföreningar som bildas vid framställning av aluminium och fosfater;

fotokemisk förorening.

Det är dessa föreningar som orsakar den största skadan på vegetationen, men listan över föroreningar är inte begränsad till dem. Klorider, ammoniak, kväveoxider, bekämpningsmedel, damm, eten och kombinationer av alla dessa ämnen kan orsaka skador på vegetationen.

Bland de föroreningar som nämnts ovan är den största faran för växter som växer i staden utsläpp till atmosfären, samt kolväten och kolmonoxid.

Effekten av varje förorening på växter beror på dess koncentration och varaktighet av exponeringen; i sin tur reagerar varje typ av vegetation olika på verkan av olika ämnen. Dessutom kan varje anläggnings reaktion på luftföroreningar försvagas eller förstärkas genom inverkan av många geofysiska faktorer. Således är antalet möjliga kombinationer av föroreningar, förändringen i tidpunkten för deras exponering, vid vilken negativa effekter uppträder, oändliga.

Det är välkänt att en betydande mängd föroreningar, när de faller ut ur atmosfären, avsätts på vegetationen. Vidare tränger dessa ämnen in i växter och deras intracellulära utrymme, där en del absorberas av växtceller och interaktion med cellkomponenter kan förekomma. Det är uppenbart att först efter att alla dessa processer har slutförts är det möjligt att avslöja föroreningens toxicitet.

Den giftiga effekten av olika typer av föroreningar på vegetationen kan yttra sig på flera sätt, men oftast leder det till metabola störningar. Varje ämne påverkar på sitt sätt de biokemiska och fysiologiska processerna i växter. Deras reaktion på dessa influenser manifesteras i kränkningar av strukturen och funktionerna i hela systemet eller dess individuella komponenter. Dessa kränkningar kan ses av ett antal tecken som är synliga när man tittar närmare på ett naturligt föremål. Baserat på analysen av ett antal litterära källor och studiet av växtsamhällen, bland de vanligaste tecknen på störning av vedartad vegetation under förhållanden av antropogena och teknogena föroreningar, kan följande särskiljas:

Uppkomsten av död ved och försvagade träd bland de dominerande arterna (gran i en granskog, ek i en ekskog, björk i en björkskog);

En minskning (märkbar) i storleken på barr och bladverk i år jämfört med tidigare år;

För tidig (långt före hösten) gulning och fall av lövverk;

Bromsning av trädtillväxt i höjd och diameter;

Uppkomsten av kloros (dvs. tidigt åldrande av löv eller barr under påverkan av föroreningar) och nekros (dvs nekros av växtvävnadssnitt även under påverkan av föroreningar) av nålar och bladverk. Dessutom gör positionen på växten och färgen på nekrosen det ibland möjligt att dra en slutsats om graden och typen av påverkan. Det är vanligt att skilja mellan: a) marginell nekros - vävnadsdöd längs kanterna på arket; b) mediannekros - döden av bladvävnad mellan venerna; c) punkterad nekros - nekros av bladvävnad i form av prickar och små fläckar utspridda över hela bladets yta;

Förkorta nålarnas livslängd;

En märkbar ökning av träd skadade av sjukdomar och skadeinsekter (svampar och insekter);

Inflöde av rörformiga svampar (makromyceter) från skogssamhället och en minskning av artsammansättningen och förekomsten av svampsvampar;

Minskning av artsammansättningen och förekomsten av huvudtyperna av epifytiska lavar (som lever på trädstammar) och en minskning av täckningsgraden av trädstammarnas område av lavar.

Flera typer (typer) av effekterna av luftföroreningar på växter är kända, vilka villkorligt kan delas in i effekterna av akut exponering för höga koncentrationer av föroreningar på kort tid och effekterna av kronisk exponering för låga koncentrationer under lång tid. period. Exempel på effekter av akut exponering är tydligt observerad kloros eller nekros av bladvävnad, abscission av löv, frukter, blomblad; blad curling; stamkrökning. Effekterna av kronisk exponering inkluderar att sakta ner eller stoppa den normala tillväxten eller utvecklingen av växten (som i synnerhet orsakar en minskning av volymen biomassa); kloros eller nekros av bladspetsar; långsam vissnande av växten eller dess organ. Ofta är manifestationer av kroniska eller akuta effekter specifika för enskilda föroreningar eller deras kombinationer.

För närvarande är den skadliga effekten av luftföroreningar på olika komponenter i vegetationen, såsom skogsträdarter, allmänt erkänd. Prioriterade föroreningar inkluderar: svaveldioxid, ozon, peroxacetylnitrat (PAN), fluorider.

Dessa ämnen stör olika biokemiska och fysiologiska processer och den strukturella organisationen av växtceller. Det är ett misstag att anta att växter inte skadas förrän synliga symptom på fytotoxicitet uppträder. Skador yttrar sig främst på biokemisk nivå (påverkar fotosyntes, andning, biosyntes av fetter och proteiner etc.), sprider sig sedan till ultrastrukturella (destruktion av cellmembran) och cellulära (förstörelse av kärnan, cellmembran) nivåer. Först då uppstår synliga symtom på skada.

Vid akuta skador på trädplantager av svaveldioxid är uppkomsten av nekrotiska områden typiskt, främst mellan bladets vener, men ibland - hos växter med smala blad - vid bladspetsarna och längs kanterna. Nekrotiska lesioner är synliga på båda sidor av bladet. Förstörda områden av bladvävnader ser först grågröna ut, som om de fuktats med vatten, men blir sedan torra och ändrar färg till rödbruna. Dessutom kan bleka elfenbensprickar dyka upp. Stora nekrotiska fläckar och fläckar smälter ofta samman och bildar band mellan venerna. När bladvävnadsnekrosskadan blir spröd, rivs och faller ut ur den omgivande vävnaden, får bladen en perforerad form, vilket är en karakteristisk reaktion på akut svaveldioxidskada. Grönområdenas roll för att förhindra luftföroreningar från damm och industriutsläpp kan inte överskattas. Genom att hålla kvar fasta och gasformiga föroreningar fungerar de som ett slags filter som renar atmosfären. 1 m3 luft i industricentra innehåller från 100 till 500 tusen partiklar av damm, sot, och i skogen är de nästan tusen gånger mindre. Plantager kan behålla på kronorna från 6 till 78 kg/ha fast nederbörd, vilket är 40 ... 80% av suspenderade föroreningar i luften. Forskare har beräknat att kronorna av granbestånd årligen filtrerar 32 t/ha damm, tall - 36, ek - 56, bok - 63 t/ha.

Under träd är damm i genomsnitt mindre med 42,2 % under växtsäsongen och med 37,5 % i frånvaro av lövverk. Skogsplantager behåller dammtäta egenskaper även i ett bladlöst tillstånd. Tillsammans med damm absorberar träd även skadliga föroreningar: upp till 72 % av damm och 60 % av svaveldioxid sätter sig på träd och buskar.

Grönområdenas filtrerande roll förklaras av det faktum att en del av gaserna absorberas under fotosyntesen, den andra avleds till de övre skikten av atmosfären på grund av vertikala och horisontella luftströmmar som uppstår på grund av skillnaden i lufttemperaturer i öppna ytor och under skogens tak.

Den dammsäkra förmågan hos gröna ytor består i att mekaniskt kvarhålla damm och gaser och därefter tvättas bort av regn. En hektar skog renar 18 miljoner m3 luft per år.

Studier av dammhållningsförmågan hos träd nära cementväxter har visat att svartpoppel under växtsäsongen lägger upp till 44 kg/ha damm, vit poppel - 53, vit pil - 34, askbladig lönn - 30 kg/ha av damm. Under påverkan av grönområden minskar koncentrationen av svaveldioxid på ett avstånd av 1000 m från ett värmekraftverk, en metallurgisk anläggning och en kemisk anläggning med 20 ... 29% och på ett avstånd av 2000 m med 38 . .. 42 %. I Moskvaregionen absorberar björkbestånd mest effektivt svaveldioxid.

Absorberar aktivt svavelföreningar från atmosfäriska luftplantager av småbladig lind (svavelhalten i dess blad var 3,3 % av torra löv), lönn (3 %), hästkastanj (2,8 %), ek (2,6 %), poppelvit (2,5%).

Under växtsäsongen absorberar 1 ha balsamicopoppelplantager i Cis-Urals 100 kg svaveldioxid; i ett mindre förorenat område ackumuleras 1 hektar småbladiga lindplantager upp till 40 ... 50 kg svavel i löven. Forskare har funnit att i zonen med stark konstant gasförorening absorberar balsampoppel svavelföreningar mest av allt, och mindre - slät alm, fågelkörsbär och askbladig lönn. I zonen med måttlig gasförorening är de bästa indikatorerna typiska för småbladig lind, ask, syren och kaprifol. Artsammansättningen för de två första grupperna bevaras i zonen med svag periodisk gasförorening. Många trädarter som är mycket resistenta mot svavelsyra har låga gasabsorptionsegenskaper. Förutom svaveldioxid absorberar planteringar kväveoxider. Utöver dessa huvudsakliga luftföroreningar absorberar grönområden även andra. Poppel, pil, aska, med upp till 5 kg eller mer löv, absorberar upp till 200 ... 250 g klor under växtsäsongen, buskar - upp till 100 ... 150 g klor.

Ett träd under växtsäsongen neutraliserar blyföreningar som finns i 130 kg bensin. I växter längs motorvägen är blyhalten 35 ... 50 mg per 1 kg torrsubstans, och i zonen med en ren atmosfär - 3 ... 5 mg. Alkain, aromatiska kolväten, syror, estrar, alkoholer etc. absorberas aktivt av växter.

En minskning av risken för kontaminering med cancerframkallande ämnen genom gröna planteringar har konstaterats.

Plantager på utarmad stadsmark är mer mottagliga för gasrus. Införandet av mineraliska och organiska gödningsmedel i sådana jordar ökar trädarternas gasmotstånd.

Plantager med en filtreringskapacitet (absorberar i genomsnitt upp till 60 t/ha skadliga föroreningar) klarar av att eliminera luftföroreningar från industriella tätorter, vars maximala värde når 200 t/ha.

Ovanstående exempel bevisar på ett övertygande sätt att grönområden, tillsammans med användningen av tekniska metoder för rening och förbättring av produktionsteknik, spelar en betydande roll i eliminering och lokalisering av skadliga föroreningar i atmosfärens luft. Skogsodlingarna har en enorm sanitär och hygienisk service och lider själva av damm och gasförorening av luften.

Slutsats

Växtorganismer spelar en nyckelroll i biosfären och ackumulerar årligen enorma massor av organiskt material och producerar syre. Mänskligheten använder växter som den huvudsakliga näringskällan, tekniska råvaror, bränsle, byggmaterial. Växtfysiologins uppgift är att avslöja essensen av de processer som sker i växtorganismen, att fastställa deras sammankoppling, förändringar under påverkan av miljön, mekanismerna för deras reglering för att kontrollera dessa processer för att få en större volym av produktionen.

Nyligen har framsteg inom molekylärbiologi, avel, genetik, cellulär och genteknik haft ett stort inflytande på växtfysiologi. Det är tack vare molekylärbiologins prestationer som tidigare kända fakta om fytohormonernas roll i processerna för växttillväxt och utveckling har fått en ny tolkning. Nu spelar fytohormoner en viktig roll i regleringen av de viktigaste fysiologiska processerna. I detta avseende är en av de viktigaste uppgifterna för växtfysiologi att avslöja mekanismen för hormonell reglering.

Studien på molekylär nivå har bidragit mycket till förklaringen av processerna för näringsintaget i växten. Dock. Det måste sägas att frågorna om intaget och särskilt näringsämnenas rörelse genom växten förblir i stort sett oklara.

Under de senaste åren har stora framsteg gjorts för att förstå de primära processerna för fotosyntes, även om många frågor kräver ytterligare studier. När mekanismen för fotosyntesprocessen är helt avslöjad, kommer mänsklighetens dröm att reproducera denna process i en konstgjord installation gå i uppfyllelse.

Således kommer den allt bredare tillämpningen av principerna som upptäckts genom molekylärbiologisk forskning i studiet av processer på nivån för hela växt- och växtsamhällena att göra det möjligt att närma sig kontrollen av tillväxt, utveckling och, följaktligen, växtens produktivitet. organismer.