Растения загрязнения природной среды

Роль растений в детоксикации вредных загрязнителей окружающей среды

Определить с помощью растений степень загрязненности воздуха и воды вредными веществами ­ значит решить только часть проблемы охраны окружающей среды. Каким образом можно избавиться от вредных примесей? Здесь человеку на помощь вновь приходят растения. Борьба с загрязнением атмосферы и гидросферы должна вестись прежде вceгo с помощью технологических приемов. Однако применение даже очень совершенных фильтров не может полностью предотвратить поступление в окружающую среду вредных веществ. Кроме тoгo, технологические усовершенствования часто нейтрализуются ростом числа объектов, загрязняющих окружающую среду. В связи с этим наряду с технологичесними способами борьбы с загрязненностью­ атмосферы и гидросферы должен шире применяться биологический метод. Раст­ения призваны дополнять технологические способы борьбы с запыленностью и задымленностью атмосферы, осуществлять очистку сточных вод.

Растения очищают атмосферу

Способность растений очищать атмосферу от вредных примесей определяется прежде всего тем, насколько ин­тенсивно они их поглощают. Исследования показали, нa­пример, что наибольшей газопоглотительной способностью обладают снежноягодник и кapaгaнa древовидн­ая. При изучении газопоглотительной способности листьев необходимо различать понятия интенсивности и емкости газопоглощения. Под интенсивностью газопоглощения понимают количество газа, поглощенное растением в еди­ницу времени. Емкость газопоглощения ­ это количество­ газа, которое растение поглощает за весь период вeгетации. В некоторых случаях в листьях растений обнаруживается невысокая концентрация тoгo или иного фитоток­сиканта. Это может быть связано не с низкой интенсивностью газопоглощения, а с более быстрой eгo ассимиляцией и с оттоком ассимилянтов в другие органы. ­Растения осуществляют детоксикацию вредных вe­ществ различными способами. Некоторые из них связы­ваются цитоплазмой растительных клеток и становятся благодаря этому не активными. Другие подвергаются пре­вращениям в растениях до нетоксических продуктов которые иногда включаются в метаболизм растител­ьных клеток и используются для нужд растений. Обнаружено также, что корневые системы растений выделяют некоторые вредныe вещества, поглощенные надземной частью растений, например серосодержащие соединения . Различные биоценозы играют неодинаковую роль в очистке атмосферы от вредных примесей. Один гектар леса производит газообмен в 3­10 раз более интенсивно, чем полевые культуры, занимающие аналогичную площадь. Высокая эффективность леса в очистке окружающей среды от вредных примесей связана отчасти с рассеива­нием ядовитых шазов в воздухе, поскольку в лесу течение воздуха поверх неровных древесных крон способствует изменению характера потоков в самой нижней части aтмосферы.

Растения очищают гидросферу

Растения очищают не только воздух, но и воду. При сравнительно небольшом загрязнении водоемы обладают способностью к самоочищению. Под самоочищением понимают совокупность всех процессов, направленных на восстановление первоначальногo химического состава и свойств воды. Так, например, сразу же у выходного отверстия гoродских коллекторов обычно довольно высокие концентрации нечистот, однако через несколько километров ниже их сброса вода бывает довольно чистой. Самоочищение представляет собой сложное явление, в котором можно выделить ряд процессов: физических, химических и биологических. Среди физических факторов, способствующих самоочишению водоемов, первостепенное значение имеет разбав­ление, растворение и перемешивание поступающих в водоемы загрязнителей. Химические факторы самоочище­ния ­ окисление органических и неорганических веществ. Одним из важнейших компонентов самоочищения являет­ся использование веществ, загрязняющих воду, живыми организмами (бактериями, водорослями, плесневыми и дрожжевыми грибами и т. п.). Этот процесс составяет основу так называемого биологическогo самоочищения. Биологическое самоочищение включает ряд последовательных этапов:

1) использование веществ сточных вод гeтеротрофны­ми микроорганизмами;

2) рост и размножение зоопланктона и зообентоса за счет бактерий, взвешенного и paстворенного органического вещества;

3) развитие водорослей и стимулирование процесса фотосинтетической аэрации;

4) развитие высшей водной растительности.

Высшая водная растительность, препятствуя процесс­у автропогенного евтрофирования, способствует ликвидации последствий загрязнения водоемов. Одним из наиболее активных поглотителей вредных веществ являются бактерии. Некоторые из них окисляют органические вещества в присутствии кислорода, другие осуществляют их распад в анаэробных условиях. Весьма важно, чтобы процесс распада органических веществ осуществлялся в аэробных условиях. В отсутствие кислорода органические вещества разлагаются анаэробными микроорганизмами с образованием вредных веществ типа серо водорода, аминов, метана. Жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в самоочищении водоемов, зависит от температуры. Неудивительно, что в умеренной климатической зоне самоочищение реки происходит на участке 200-­300 км, а на Крайнем Севере ­ до 2000 км. Другим условием успешного протекапия процесса самоочищения воды является присутствие в воде вредных примесей в слабой концентрации. При наличии большого количества ядовитых соединений происходит гибель всех организмов, в том числе и участвующих в самоочищении воды. На способности бактерий обезвреживать вредные примеси основано их использование для биологической очистки сточных вод при помощи аэробных биохимическихпроцессов. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях часто осуществляется на специально подготовленных участках земли, ­ полях орошения или полях фильтрации. На полях орошения одновременно очисткой вод выращивают кормовые сельскохозяйственные культуры или травы.

Источник

Артамонов В. И. Растения и чистота природной среды. — М., 1986

Растения и чистота природной среды / В. И. Артамонов ; Академия наук СССР. — Москва : «Наука», 1986. — 172 с. — (Серия «Человек и окружающая среда»).

В книге рассматриваются основные источники загрязнения окружающей среды, влияние загрязнителей на растения, роль растений в индикации загрязненности окружающей среды, значение растительного мира в очистке атмосферы и гидросферы от токсических примесей, устойчивость растений к фитотоксикантам, некоторые проблемы озеленения территорий.

Проблема загрязнения окружающей среды не случайно стала одной из самых злободневных проблем современности. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта в атмосферу, гидросферу и почву поступает все большее количество вредных веществ. Каковы же пути решения проблемы защиты окружающей среды от токсических примесей?

Надо смотреть правде в глаза: невозможно превратить нашу Землю в сплошной заповедник, остановить технический прогресс. Еженедельно население земного шара, согласно статистике, увеличивается на 1 млн 400 тыс. человек. Ученые предсказывают, что к концу второго тысячелетия население земного шара достигнет шести миллиардов человек. Это население нужно прокормить, обеспечить одеждой и жилищем. Люди нуждаются во все большем количестве полезных ископаемых, в создании новых производств. Таким образом, возврат к первобытной нетронутой природе невозможен.

Как же сохранить в чистоте воздушный и водный бассейны, почву? Существуют различные подходы к решению данной проблемы. Она находится в последнее время в центре внимания мировой общественности. Важное значение указанной проблеме придается и в нашей стране.

Один из основных путей улучшения окружающей человека среды связан с усовершенствованием технологии, с прекращением поступления вредных веществ в воздушный и водный бассейны, а также в почву. Этот путь сопряжен с созданием систем очистки отходов промышленности, с установкой более совершенных фильтров и т. д.

Однако этот путь не может быть единственным. Предположим, что на предприятиях мы создали самые совершенные системы очистки. Тем не менее природная среда будет продолжать загрязняться в результате, например, попадания в нее продукции химической промышленности вследствие ее плохой упаковки, транспортировки, хранения и неумеренного использования.

И здесь уместно отметить всевозрастающую роль сельского хозяйства в загрязнении природной среды. Постоянно увеличивающиеся темпы использования в сельском хозяйстве минеральных удобрений, химических кормовых добавок, химических средств защиты растений приводят к такому загрязнению окружающей среды, с которым трудно бороться. В зонах повышенного увлажнения около 20% удобрений, вносимых в почву, попадает в водотоки, причем очистные сооружения не могут избавить питьевую воду от этих компонентов.

Очистка воздуха и воды невозможна без затраты энергии. Между тем производство энергии на тепловых станциях также сопряжено с загрязнением окружающей среды. Так, при получении электроэнергии в количестве 1 кВт•ч с помощью тепловых станций в окружающую среду попадает 14 г шлака, 80 г золы, 4 г окислов азота и ряд других веществ. Таким образом, очистка веществ в одном месте всегда сопряжена с загрязнением окружающей среды в другом. К тому же извлечение загрязняющих веществ из атмосферы и гидросферы сопряжено с их последующим захоронением, т. е. опять-таки с загрязнением определенной зоны окружающей среды.

Одним из крупнейших источников загрязнения окружающей среды является автомобильный транспорт, особенно в наиболее населенных городах мира (Лос-Анджелес, Нью-Йорк, Токио, Мехико). Автомобили выделяют в воздух более 200 различных веществ, многие из которых представляют опасность для здоровья людей. Усовершенствования двигателей внутреннего сгорания, приводящие к уменьшению поступления в атмосферу вредных веществ, перекрываются ростом числа автомобилей. Переход к массовому электротранспорту не может быть осуществлен быстро. На пути широкого использования электромобилей стоит целый ряд проблем: отсутствие эффективных и дешевых аккумуляторов, растущий дефицит цветных металлов, нехватка электроэнергии (по подсчетам специалистов для зарядки аккумуляторов электромобилей потребовалось бы в полтора раза больше электроэнергии, чем ее количество, вырабатываемое ныне всеми электростанциями мира), недостаточная изученность проблемы влияния электрического поля на водителей электромобилей и т. д.

Вот почему наряду с совершенствованием очистных сооружений, со всемерным ограничением поступления в окружающую среду токсических веществ, необходимо усилить работы, связанные с их удалением из природной среды. И здесь нам на помощь приходят наши друзья — растения.

Растения являются основой существования жизни на Земле. В процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды ими создаются органические вещества, которые служат продуктами питания человека, сырьем для промышленности и строительства, кормом животных. Растения защищают почву от ветровой эрозии, принимают участие в регулировании круговорота воды на нашей планете, оказывают влияние на климат.

За последние годы все более отчетливо вырисовывается еще одна исключительно важная функция растений — очистка природной среды от всевозрастающего количества загрязнителей. Подобно фильтру они очищают воздух от пыли, сажи и вредных газов. Некоторые из поглощенных веществ подвергаются в растительных организмах детоксикации. Образующиеся при этом нетоксические продукты могут частично выделяться в окружающую среду. Таким образом, сдвиги в экологической обстановке явились основой принципиально новых звеньев в биологическом круговороте на нашей планете. В данном процессе растения играют первостепенную роль, и ничто не может заменить их деятельности.

Нужно иметь в виду, что растения сами по себе в сильной степени страдают от загрязнения окружающей среды. Задача ученых заключается в том, чтобы выяснить механизмы устойчивости растений к вредным веществам и разработать мероприятия, направленные на защиту растений от токсических примесей. Целый ряд растений может быть широко использован для индикации загрязнений атмосферы и гидросферы. Рассмотрению этих вопросов и посвящена настоящая книга.

Источник