Экологический мониторинг и индикация загрязнений. Сернистый газ.
Очень чувствительны к загрязнению сернистым газом люцерна, хлопчатник, пшеница, капуста, ячмень, овес, табак, женьшень, редька, ежа сборная. Двуокись серы поступает в растения в основном через устьица. Чем сильнее опушены листья, тем меньше они поглощают сернистый газ. Мало газа поглощают вишня войлочная, клен серебристый, много -желтая акация. Газ растворяется в жидкой среде клеток. Скорость поступления фитотоксина зависит от его доли в воздухе и насыщенности листьев водой; увлажненные листья быстрее поглощают S02, чем сухие. Например, листья фасоли при влажности воздуха 75% поглощают сернистый газ в 2-3 раза быстрее, чем при влажности 35%.
Многие растения интенсивна накапливают серу. Чем больше серы в листьях, тем сильнее повреждаются листья: первоначально возникают ожоги, затем пластинки морщатся и отмирают. Сосна сбрасывает хвоинки при концентрации сернистого газа 1:1000000. Усиление концентрации сернистого газа ускоряет гибель хвои за короткие часы. Молодые побеги поглощают сернистый газ активнее, чем старые. Сернистый газ снижает содержание хлорофилла, нарушает структуру хлоропластов и снижает интенсивность фотосинтеза: рост растений ослабляется, урожайность и устойчивость к неблагоприятным условиям среды падает.
Очень сильно реагируют на сернистый газ лишайники. Лихенофло-ра города беднее пригородов. Первыми реагируют на сернистый газ лишайники кустистой формы, затем листовые и последними — накипные, или корковые.
В промышленной зоне городов лишайники вообще отсутствуют. Формируется своего рода лишайниковая пустыня. Лишайники весьма чувствительны к сернистому газу потому, что у них отсутствует непроницаемая кутикула и газообмен ведется всей поверхностью. Кроме того, сернистый газ в больших количествах концентрируется в дождевой воде, а лишайники адсорбируют ее всей поверхностью. Лишайники также способны при 0°С и поглощать, естественно, сернистый газ. Они, кроме того, не могут избавляться от пораженных участков как, например, некоторые высшие растения.
Большое многообразие лишайников в какой-либо местности указывает на чистоту воздуха. При концентрации в воздухе двуокиси серы свыше 0,3 мг/м3 лишайники существовать не могут. Некоторые лишайники относятся к сравнительно устойчивым и вегетируют при концентрации в воздухе двуокиси серы от 0,05 до 0,20 мг/м3. К таким лишайникам относятся ксантория (Xanthoria parietina), встречающаяся на камнях, коре осин и т.д., анаптихия реснитчатая (Anapthycia ciliris) и фисция припудренная (Rhyscia pulrerulenta), распространенные на придорожных деревьях и в парках, и некоторые другие. При содержании сернистого газа до 0,05 мг/м3 (воздух чистый) лихенофлора представлена также пармелиями (Parmelia spp.) и электориями (Alectoria spp.).
Двуокись серы, начиная с концентрации 0,1 мг/м3, обусловливает деградацию хлорофилла и снижение фотосинтеза водорослей и лишайников. В кислой среде (рН=3) хлорофилл интенсивно окисляется и претерпевает другие изменения.
Большой интерес с точки зрения индикации загрязнения воздуха представляет лишайник Hypogymnia physods, встречающийся часто на территории Европы на хвойных и отмирающих в течение 1-2 месяцев особях при концентрации сернистого газа 0,08-0,10 мг/м3. Регистрация отмирания слоевища лишайника осуществляется фотографированием на цветную пленку через определенный промежуток времени, или микро-скопированием устанавливают долю поврежденных клеток водорослей, а также по содержанию хлорофилла. Уровень загрязнения среды обитания устанавливают по частоте встречаемости лишайников и мощности их развития на стволах. Установлено, что высокие концентрации сернистого газа при кратковременной экспозиции опаснее для ряда высших растений, чем для лишайников, тогда как продолжительное влияние низких концентраций сильнее сказывается на лишайниках.
Весьма чувствительны к сернистому газу хвойные, особенно ель, пихта и сосна (обыкновенная и Веймутова), меньше лиственница. Известно, что продолжительность жизни хвои у сосны доходит до 4 лет. Если хвоя приобретает темно-красную окраску, особенно у основания, то в воздухе много двуокиси серы. Для подтверждения необходимо определить содержание хлорофилла в хвое.
Считают, что наиболее подходящим индикатором по влиянию двуокиси серы на содержание хлорофилла в хвое является Cryptomeria japonia -дерево с темно-коричневым стволом и пирамидальной кроной; хвоя как бы вросла в веточки и опадают они одновременно; выращивается на Кавказе для защиты от холодов посадок чая. С удлинением срока действия и повышением концентрации двуокиси серы в воздухе увеличивается толщина воскового слоя на хвое сосны, на надземных органах райграса и т.д. Этот феномен используют в качестве теста для индикации двуокиси серы в воздухе.
Наличие большого количества двуокиси серы в воздухе обусловливает резкие отклонения по содержанию фенольных соединений у ели обыкновенной, чем будут отмечены внешние изменения.
Высокая концентрация двуокиси серы усиливает кислотность в клетках растений, особенно широколиственных деревьев. Например, рН клеток коры Tilia platyphyllos в городе составляет около 3, а за городом этот показатель доходит до 4.
Двуокись серы вызывает весьма специфические повреждения растений. Например, по обеим сторонам листьев злаков у центральной жилки образуются белесоватые или коричневые линии. Не случайно поэтому, Роа annua (мятлик обыкновенный) предлагают использовать в качестве индикатора двуокиси серы, поскольку он широко распространен и очень чувствителен к этому химическому соединению.
Источник
Загрязнение сернистым газом.
Для оценки состояния окружающей среды, в частности лесных экосистем, лучших индикаторов, чем сами лесные породы, не существует (Hanish, Kilz, 1990).
- сернистый газ (двуокись серы),
- фтор
- хлор
- аммиак
- фенол
- окислы азота
- сероводород
- уксусная кислота
Сернистый газ — вещество необычайно ядовитое для растений. Его вредное действие проявляется при ничтожно малом содержании в воздухе — 1:1 000 000 и даже менее. Именно при такой концентрации уже отмечаются значительные повреждения растений.
Особенно губителен сернистый газ для наших вечнозеленых хвойных деревьев, прежде всего сосны. Огромные массивы сосновых лесов в зоне интенсивного действия промышленного дыма страдают от отравления этим веществом. Признаки поражения деревьев хорошо заметны. Такие деревья резко отличаются по внешнему виду от здоровых. Кроны их сильно изрежены, хвои мало, часть крупных сучьев засохла. Иногда засыхает и вершина. Поражение сернистым газом сказывается также на длине хвоинок: они становятся значительно короче. Отравленные деревья в конце концов полностью засыхают, погибают.
Лиственные деревья гораздо более устойчивы к сернистому газу. Они не погибают так быстро, как сосна. Листья их покрываются пятнами газовых ожогов. Пораженные участки листа со временем отмирают, вываливаются, и листовая пластинка оказывается продырявленной. Тем не менее лист не погибает. Сохранение живыми листьев, продырявленных газовыми ожогами, можно наблюдать, например, у черемухи, липы, дуба.
Сернистый газ — местный яд. Он вызывает отмирание только тех участков листа, которые подверглись его непосредственному воздействию. Соседние участки совершенно не страдают, никакой «передачи» отравления по листу не происходит. Поражение листовых пластинок сернистым газом носит сугубо местный, пятнистый характер.
Чем сильнее интенсивность освещения, тем больше ядовитое действие сернистого газа. С уменьшением освещенности вредное действие снижается. Ночью, в темноте, оно минимально. Большое значение имеет и другое обстоятельство. Сернистый газ, проникая в клетки, растворяется там и образует сернистую кислоту. Клетки сильно повреждаются и затем отмирают.
Так же в клетках листа постепенно накапливается сера, в результате чего наступает сульфатное отравление. В конце концов в листьях разрушается хлорофилл, они желтеют и отмирают. Таковы в общих чертах причины ядовитости сернистого газа.
Ясно, что, чем толще кутикула, тем лучше защищено растение от вредного действия сернистого газа.
Установлено, что растения с толстой кутикулой, хорошо переносящие засуху, наиболее стойкие и к воздействию сернистого газа.
Два вида наших берез — повислая и пушистая — заметно различаются по своей газоустойчивости. Листья первого вида более грубые, с более толстой кутикулой, они лучше противостоят как высыханию, так и вредному воздействию сернистого газа. Листья другого вида березы, напротив, более мягкие, нежные, они быстрее теряют воду и легче поражаются сернистым газом. Словом, свойство засухоустойчивости идет параллельно с газоустойчивостью. Защитные приспособления от засухи служат одновременно и защитой от вредных газов.
После всего изложенного нетрудно понять особенности воздействия сернистого газа на различные растения. Почему, например, наши вечнозеленые хвойные деревья (сосна, ель, пихта) страдают сильнее, а лиственные слабее. Причина здесь прежде всего в разной продолжительности жизни хвоинок и листьев. А она сильно различается у тех и других. Хвоинки живут несколько лет (у ели — до 7-8, у пихты еще дольше), а листья — всего несколько месяцев. Отравленные листья сбрасываются довольно скоро, уже в первую осень. На смену им следующей весной вырастают новые, совершенно здоровые. У хвоинок же отравление накапливается в течение нескольких лет, поэтому год от года они «работают» все хуже. Кроме того, пораженные хвоинки отмирают и опадают раньше положенного срока, они живут много меньше здоровых. В результате дерево не получает нормального питания от своей кроны, истощается, слабеет и затем погибает. Особенно наглядно видно это у сосны. Здоровые хвоинки живут 3-4 года, а отравленные сернистым газом — только 1-2. Следовательно, общая масса живой хвои сильно уменьшается, а питание дерева от кроны соответственно ухудшается. При такой ситуации сосна долго не проживет, она обречена на скорую гибель.
Источник
Оксид серы (сернистый газ, диоксид серы, SO2)
Окси́д се́ры (диокси́д се́ры, двуокись серы, серни́стый газ, серни́стый ангидри́д) — соединение серы с кислородом состава SO2. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Токсичен. Один из основных компонентов вулканических газов.
На 2013 год наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, Европы, Китая, европейской части России и Украины. В южном полушарии содержание его значительно ниже.
Источники
Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное (вулканы).
Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке металлов и производстве серной кислоты.
Влияние на окружающую среду и здоровье человека
Серный ангидрид образуется при постепенном окислении сернистого ангидрида кислородом воздуха с участием света. Конечным продуктом реакции является аэрозоль серной кислоты в воздухе, раствор в дождевой воде (в облаках). Выпадая с осадками, она подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека.
Растения около источников оксида серы обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты, что доказывает присутствие её в окружающей среде в существенных количествах.
Влияние на состояние атмосферы
Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу.
Необходимо отметить также, что диоксид серы имеет максимум в спектре поглощения света в ультрафиолетовой области (190—220 нм), что совпадает с максимумом в спектре поглощения озона. Это свойство диоксида серы позволяет утверждать, что наличие этого газа в атмосфере имеет также положительный эффект, предотвращая возникновение и развитие онкологических заболеваний кожи человека. Диоксид серы в атмосфере Земли существенно ослабляет влияние парниковых газов (диоксид углерода, метан) на рост температуры атмосферы.
Наблюдения за вулканами
На 2016 год 9 вулканов включёны в мониторинг научного проекта Deep Earth Carbon Degassing (DECADE), задачей которого является сбор данных о выбросах диоксида углерода (CO2) и оксида серы (SO2, одного из основных компонентов вулканических газов). В том числе в мониторинг включен вулкан Поас в Коста-Рике.
Источник