Воздухоочистительные функции лесов

Максимальная разовая  ПДК диоксида азота составляет 0,085 мг/м³, а среднесуточная — 0,04 мг/м³. При концентрациях свыше 0,15 мг/м³ возникают острые заболевания органов дыхания. При остром отравлении диоксидом азота может развиться отек легких.

Озон (О₃) — газ с характерным запахом, напоминающим сухое сено, более энергичный окислитель, нежели кислород. Будучи наиболее токсичным из всех обычных загрязнителей атмосферы (1 класс опасности), озон образуется в нижнем атмосферном слое (тропосфере) в результате фотохимических процессов с участием NO₂ и летучих органических соединений (ЛОС). Так как к последним относят более 200 химических соединений, в процессе образования озона возникает фотохимический смог, состоящий из сотен химических веществ.

Наиболее высокие концентрации озона фиксируются в промышленных центрах, однако в последние годы повышенные концентрации озона наблюдаются  даже в сельской местности. Максимальная разовая ПДК озона составляет 0,16 мг/м³, а среднесуточная — 0,03 мг/м³.

Среди загрязнителей атмосферы все большую долю занимают углеводороды — химические соединения углерода и водорода. Это многие тысячи веществ, которые содержатся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в промышленных и бытовых растворителях, и т. д.

Подавляющее большинство углеводородов опасно для человека. Так, гексан приводит к тяжелым поражениям нервной системы, бензол может вызвать лейкемию, бутадиен проявляет свойство сильного канцерогена. Часто совместное присутствие некоторых углеводородов резко усиливает негативное воздействие на организм.

Фреоны представляют собой хлорированные и фторированные углероды (ХФУ), синтезированные человеком. Будучи относительно недорогими, негорючими и нейтральными, фреоны широко применяют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, установках для пожаротушения, в аэрозольных баллончиках и т. д. Поднимаясь в стратосферу, активно уничтожают озон.

Свинец (Рb) — металл, токсичный в любой известной форме. До 60% мировой добычи свинца, исчисляемой десятками млн. тонн, ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Основным источником (около 80%) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы автотранспорта, использующих т.н. этилированный бензин. В последний в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец.

Свинец и его соединения снижают активность ферментов организма  человека, нарушают обмен веществ, при  этом они обладают кумулятивным действием, т. е. способностью накапливаться в тканях. Так, в организме ребенка, на который свинец оказывает особенно отрицательное действие, остается до 40% попавших в него соединений свинца. Как следствие, нарушается умственное развитие, замедляется рост, ухудшается слух, речь и внимание. Среднесуточная ПДК для свинца и его соединений (кроме тетраэтилсвинца) составляет 0,0003 мг/м³, а для последнего установлен ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ), равный 3-Ю"⁶ мг/м³. ¹

 

 

 

¹..  Экология./ Под ред. Денисова В.В.- Ростов-на-Дону: «Мар т», 2002

 

IV. Источники загрязнения атмосферы в населенных местах.

Естественное поступление  в атмосферу некоторых компонентов  по масштабам превосходит промышленное, однако именно последнее имеет большое  значение как вследствие того, что  создает загрязнение атмосферного воздуха в районах концентрации населения, так и потому, что существуют реальные предпосылки для борьбы с этого типа загрязнениями. Следует подчеркнуть, что промышленное загрязнение атмосферы на единицу площади земного шара (и в основном населенных мест), как правило, превосходит загрязнение природными примесями.

Наиболее распространенными  загрязнителями, обнаруживаемыми в  атмосфере практически каждого  города и промышленного центра, Комитет  экспертов ВОЗ назвал взвешенные вещества (пыль разного состава), окислы серы и азота, окись углерода и оксиданты. Для городов из перечисленных основных загрязнителей оксиданты не имеют большого значения в отношении как повсеместности их распространения, так и степени загрязнения воздуха.

Появление ведущих загрязнителей  атмосферы связано с развитием  ряда отраслей промышленности, являющихся источниками загрязнения атмосферного воздуха.

За последнее десятилетие  относительно возросло значение автотранспорта как источника загрязнения атмосферы  городов. Расчеты показывают, что  удельное значение его повысилось до 30%, а для некоторых городов — еще больше.

Таким образом, в загрязнении  воздушного бассейна городов повсеместное и ведущее значение имеют электростанции (т. е. процессы сжигания топлива) и автотранспорт.

 

 

 

 

 

IV. 1.Сжигание топлива как источник загрязнения атмосферы.

Степень загрязнения  ими атмосферного воздуха зависит  от ряда факторов, среди которых  большое значение имеют вид топлива  и тип его сжигания. В России используются в основном три вида топлива: твердое (уголь), жидкое (мазут) и газообразное (натуральный или побочный газ). В результате сжигания твердого минерального топлива образуются продукты полного (двуокись углерода, водяные пары, окислы азота, сернистый и серный ангидрид) и неполного (окись углерода, смолистые вещества, сажа) сгорания. Минеральные вещества образуют шлак и летучую золу.

Сжигание мазута сопровождается образованием ряда продуктов неполного  сгорания, относящихся к углеводородам, а также окиси углерода, окислов  азота и серы, пятиокиси ванадия. Следует отметить, что выброс окислов серы является основной вредностью при сжигании мазута.

IV. 2.Автотранспорт как источник загрязнения атмосферы.

Выхлопные газы автотранспорта содержат большое количество различных химических соединений — продуктов полного и неполного сгорания жидкого топлива. Среди этих соединений особый интерес представляют окись углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа, аэрозоль свинца. Следует добавить, что некоторые соединения отработавших газов могут образовывать в атмосфере новые вещества за счет фотохимических реакций. Проблема усугубляется тем, что газы автотранспорта выбрасываются в приземный слой атмосферы, что затрудняет их рассеивание.

Качественный и количественный состав отработавших газов автотранспорта зависит от ряда факторов: типа двигателя (бензиновый, дизельный, газобаллонный), особенностей его конструкции, мощности, технического состояния двигателя, качества применяемого топлива, режима работы. В России основная часть автотранспорта работает на бензиновом топливе, значительно меньше машин с дизельными двигателями (около 2%) и еще меньше — с газобаллонными.

Имеется разница в  содержании токсических веществ  в отработавших газах у дизельных  и карбюраторных (бензиновых) двигателей. Если содержание сажи в газах от машин с дизельным двигателем примерно в 20 раз выше, чем в таковых с бензиновым двигателем, то последние характеризуются примерно такой же пропорцией в содержании окиси углерода.

Особое место в загрязнении  атмосферного воздуха отработавшими  газами автотранспорта занимают полициклические углеводороды, среди которых обнаруживается канцерогенный бенз(а)пирен. Исследования показали, что количество канцерогенных углеводородов в отработавших газах существенно зависит от состояния и режима работы двигателя, в частности, для дизельных двигателей количество выбрасываемого бенз(а)пирена прямо зависит от величины нагрузки. Наибольшее количество бенз(а)пирена выделяется при переменных режимах работы, т. е. запусках и остановках двигателя. Эти данные согласуются с результатами изучения загрязнения воздуха, согласно которым наибольшее количество в нем бенз(а)пирена обнаруживается на перекрестках у светофоров.

Как известно, этилированный  бензин содержит тетраэтилсвинец как  антидетонатор. Тетраэтилсвинец сжигается  в двигателе, образуя неорганические соединения, которые поступают с отработавшими газами в воздух. Экспериментами установлено, что при сжигании 1 кг этилированного бензина автомобилем ГАЗ-51 выбрасывалось на холостом ходу 0,3 г свинца, при скорости 15 км/ч — 0,87 г, 40 км/ч —0,9 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V. Воздухоочистительные функции лесов.

Растения в процессе фотосинтеза расщепляют углекислый газ, берут из него углерод, необходимый  для процессов их жизнедеятельности, и выделяют в атмосферу кислород. Таким образом деревья восстанавливают живительную силу отработанного воздуха. Процесс этот зависит от продуктивности древостоев: чем лучше растут леса, тем больше они выделяют кислорода и тем быстрее поглощают углекислый газ. К примеру, гектар самого лучшего древостоя ежегодно поглощает 4,6-6,5 т углекислого газа и выделяет 3,5—5,0 т кислорода, а участки леса похуже — соответственно лишь 2,9-4,1 и 2,2-3,2 т.

Способность усваивать  углекислый газ зависит от возраста леса. Гектар 20-летнего сосняка поглощает 9 т углекислого газа в год, а 60-летнего  — 13 т. Самые производительные — средневозрастные леса. Полезное действие леса зависит и от его природного состава. Если способность усваивать углекислый газ гектаром елового леса принять за 100%, то лиственный лес оценится в 120%, сосновый — 160, липовый — 250, дубовый — 450, а лесные посадки из тополя — 700%.

В планетарном масштабе наиболее значительную роль в стабилизации кислородного баланса в атмосфере играют борельные хвойные леса Северного полушария и вечнозеленые лиственные леса тропиков и субтропиков. •

Лес, образно говоря, - это легкие планеты. Деревья являются той зеленой фабрикой, которая восстанавливает живительную силу отработанного воздуха. Чем лучше растут леса, тем больше они выделяют кислорода и тем быстрее поглощают углекислый газ. В настоящее время установлено, что более половины фотосинтетического кислорода атмосферы поставляется лесами. Ежегодно они ассимилируют 30-35 млрд. т СО , продуцируя при этом 20-23 млрд. т органической массы. Тем самым леса играют главенствующую роль в регулировании газового состава атмосферного воздуха. Поэтому уменьшение лесистости суши, вырубка за последнее тысячелетие 50-70% естественных лесов должны были в большей или меньшей степени сказаться на углеродно-кислородном балансе атмосферы и океана. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, вероятно, есть результат не только сжигания топлива, но и смены лесов менее продуктивными типами фитоценозов – лугами, пастбищами, посевами, садами и т. п.

Кроме воздействия на баланс углерода, леса способны удалять  из воздуха другие посторонние вещества. Очищение воздуха от загрязняющих веществ происходит как в результате их поглощения (первый род деятельности), так и посредством физического осаждения (второй род деятельности).

Первый род деятельности растений проявляется в накоплении загрязняющих веществ, в том числе и ядовитых (сернистый ангидрид и другие), в их теле. Лес – превосходный биологический фильтр воздуха. Он улавливает из загрязненной атмосферы озон, цементную пыль, сажу, свинец, окислы азота и другие «продукты цивилизации», оказавшиеся по недосмотру или несовершенству промышленной технологии а атмосфере. В последующем токсиканты попадают в почву либо с опадающими листьями, либо другими путями. Имеются данные, что 1 кг листьев может поглощать за сезон до 50-70 г сернистого газа, 40-50г хлора и 15-20мг свинца. Соединения азота в виде двуокиси и аммонийных солей, поглощаясь в небольшом количестве, выступают как фактор внекорневой (через листья) подкормки растений. Однако в больших количествах эти вещества, как и другие загрязнители, снижают устойчивость растений или даже ведут к их отравлению.

Уникальные фильтрующие  свойства деревьев заключаются в  их способности притягивать мельчайшие, взвешенные в воздухе твёрдые  частицы –  второй род деятельности. Лес, особенно хвойный, выделяет фитонциды, которые убивают болезнетворные микробы, оздоровляют воздух. В определённых дозах фитонциды благотворно влияют на нервную систему человека, усиливают двигательную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта, способствуют улучшению обмена веществ и стимулируютт сердечную деятельность. Фитонциды обладают и ценнейшими профилактическими свойствами. Многие из них оказались непримиримыми врагами возбудителей инфекционных заболеваний, поэтому в воздухе лесов их намного меньше, чем над безлесной территорией. Например, в 1м воздуха в кедровом лесу содержится до 700 микроорганизмов (в операционной палате допускается до 1000 микроорганизмов).

Как утверждают учёные, лес  создаёт над собой зоны концентрации влаги, и над ним выпадает осадков на 9 – 30% больше, чем над безлесной территорией. Эти осадки смывают промышленную пыль. Однако на участках с загрязнённым воздухом деревья болеют, прирост их снижается. Только около половины вредных примесей (49 – 66%) осаждается на поверхности деревьев, остальное проникает в живые ткани растений. Самыми уязвимыми при этом оказываются молодые леса. Среди лесных древесных пород более стойкие дуб, клён, тополь, а среди кустарников – лох узколистный, боярышник. Совсем беспомощна по отношению к загрязнённому воздуху ель. Сосна и кедр выдерживают лишь четвёртую часть того, что под силу берёзе. ¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¹ Ю.В. Новиков Экология, окружающая среда и человек -  М.: ЮНИТИ, 1998

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Леса образуют на Земле  самые крупные экосистемы.

Леса активно преобразуют химические атмосферные загрязнения, особенно газообразные, причем наибольшей окисляющей способностью обладают хвойные насаждения, а также некоторые сорта лип, верб, берез. Кроме того, лес способен поглощать отдельные компоненты промышленных загрязнений. Некоторые растения служат индикаторами загрязненности атмосферы.

В процессе фотосинтеза  многие древесные, кустарниковые и  травянистые растения выделяют особые химические соединения, которые обладают большой активностью. Учеными определено 300 различных наименований химических веществ, различных ароматических соединений, эфирных масел, содержащихся в воздухе природных лесов. Гектар лиственного леса содержит 2 кг, хвойного — 5 кг химических веществ.

Лес, особенно хвойный, выделяет фитонциды, которые убивают многие болезнетворные микробы, оздоровляет воздух. В определенных дозах фитонциды благотворно влияют на нервную систему человека, усиливают двигательную активность, секреторную функцию желудочно-кишечного тракта, способствуют улучшению обмена веществ и стимулируют сердечную деятельность. Фитонциды обладают и ценнейшими профилактическими свойствами. Многие из них оказались непримиримыми врагами возбудителей инфекционных заболеваний. Например, фитонциды почек тополя, антоновских яблок и эвкалипта губительно действуют на вирус гриппа, фитонциды капусты задерживают рост туберкулезных палочек, а фитонциды чеснока и черемши убивают эти палочки.¹