170099 (625473), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

SO₂ + NO₂ = SO₃ + NO

Діоксид азоту дуже отруйний. Вдихання його викликає сильне подразнення дихальних оганів. Тому працювати з ним слід дуже обережно.

У воді обидва оксиди азоту добре розчиняються. При цьому гемітетраоксид азоту вступає в хімічну взаємодію з водою і утворює суміш нітратної і нітритної кислот:

N₂O₄ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

Якщо суміш цих оксидів розчиняти в їдких лугах, то утворюється суміш відповідних нітратів і нітритів, наприклад:

N₂O₄ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O

У молекулі N₂O₄ один атом азоту позитивно п'ятивалентний, а один — позитивно тривалентний. Тому його структурній формулі надають такого вигляду:

O = N3+ — O — N5+ = O

\\

О

Забруднення атмосферного повітря діоксидом азоту містить у собі загрозу не тільки для здоров'я людей, але і наносить екологічну шкоду всьому природному середовищу. Негативний біологічний вплив діоксиду азоту на рослини виявляється в знебарвленні листів, зів'яненні квіток, припиненні плодоносіння і росту.

Небезпека діоксиду азоту полягає ще в тому, що він добре розчиняється у воді з утворенням кислотних дощів, а також вступає в фотохімічні реакції з граничними вуглеводнями, утворюючи фотохімічний смог одним із компонентів якого є токсичний продукт – формальдегід.

3. РЕАКЦІЯ НА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ДІОКСИДАМИ

3.1 РЕАКЦІЯ НА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ОКСИДАМИ АЗОТУ

До числа пріоритетних речовин, що забруднюють атмосферу, відносяться також оксиди азоту, які утворюються при згоранні палива, очистці нафти, у процесі ряду хімічних виробництв, а також містяться у вихлопних газах автомашин.

Навіть малі концентрації оксидів азоту в повітрі можуть порушувати зелену масу чутливих рослин і вони чинять на рослини негативний вплив і тоді, коли пошкодження ще не наявні.

Встановлено, що в рослинах, фумігованих NO₂, утворюється нітрат- (NO₃^-) і нітрит- (NO₂^-) йони, причому спочатку в рівній кількості, а далі акумулюється тільки NO₂^-. Нітрит-іон більш токсичний, ніж нітрат і більшість рослин мають ферментативні механізми його детоксикації до певного рівня. Рослини абсорбують газоподібну NO₂ швидше, ніж NO, тому, що перший легше розчиняється у воді. Пошкодження рослин під дією NO₂ є результатом або закислення або фотоокислення. Дія на рослини газоподібних NO та NO₂ у концентраціях, які не призводять до з’явлення видимих пошкоджень, викликає зниження інтенсивності фотосинтезу. Комбінована дія цих газів адитивна, проте ефект дії NO проявляється швидше, ніж NO_2.

Гостра дія NO₂ може бути схожою з дією SO₂ Низькі концентрації NO₂ стимулюють ріст рослин, а їх зелень стає більш темною. Може мати місце неспецифічний хлороз з наступним передчасним опаданням листя.

3.2 СУМІШ ДІОКСИДУ СІРКИ ТА ОЗОНУ

Суміш SO₂ і озону (або фотохімічних оксидантів) була першим об'єктом досліджень при вивченні дії суміші забруднюючих речовин на рослини. Було встановлено, що дія суміші SO₂ і озону на листя тютюну є більш адитивною, причому порогове значення концентрації забруднення, при якому спостерігається ураження, зменшується. У дослідженнях, які були виконані пізніше і в яких як рецептор використовувалася сосна Веймутова (Pinus strobus L.), також був відмічений ефект синергізму дії суміші цих газів, що викликає синдром «хлоротичної карликовості». Детальне дослідження ефектів синергізму було виконане з використанням тютюну як рецептора. Вченим вдалося встановити, що при попередній дії озону і SO₂ значення порогової концентрації SO₂, при якій спостерігається ураження листя, зменшується, для дії озону такого ефекту не спостерігалося. Результати цієї роботи підтвердилися подальшими дослідженнями, в яких був знайдений ефект антагонізму при дії суміші SO₂ і О₃ на два сорти соєвих бобів. Ефект синергізму спостерігався при дії суміші газів на один з видів тополі осиноподібної (Populus tremu-loldes Minchx.). Для чутливих підвидів цього виду поразка листя реєструвалася і у тому випадку, коли концентрація SO₂ і О₃ в суміші була нижчою за ті значення концентрації цих сполук окремо, при яких спостерігалося ураження. У дослідах з соєю (Glycine max (L.) Merr.) була знайдена антагоністична дія компонентів газової суміші на ураження листя рослин . У деяких дослідженнях було знайдено, що симптоми ураження рослин, що спостерігаються при дії суміші SO₂ і О₃, мають більшу схожість з симптомами ураження озоном, а не діоксидом сірки. Проте є і виключення. Експерименти з сортом Sanilac білої квасолі показали, що при дії суміші SO₂ і озону спостерігається хлороз листя, тоді як дія кожного газу окремо веде до утворення некрозу.

Ефект синергізму спостерігався і при дії суміші озону і діоксиду сірки в порівнянних концентраціях на листя редьки, огірків, а також бегонії.

Результати сучасних досліджень продовжують підтверджувати висновки попередніх робіт про те, що дія суміші діоксиду сірки і озону викликає ураження листя, але може і не супроводжуватися порушенням росту рослини. Так, в було встановлено, що при дії суміші цих газів на соєві боби зменшується урожай цієї культури і змінюється швидкість росту рослини, проте об'єм ураженого листя при цьому збільшується. За даними, що є в літературі, дія суміші озону і SO₂ може призводити до антагоністичної дії на ураження листя рослини і більш ніж адитивної дії на ріст цієї ж рослини. У експериментах з бегонією було встановлено, що залежно від дози ефект дії (зміни маси листя) може бути більшим або меншим адитивного.

Фізіологічні і біохімічні зміни, що відбуваються в тканинах рослини при дії суміші SO₂ і О₃, розглянуті лише кількох роботах. Було знайдено, що результат дії суміші озону і SO₂ на швидкість фотосинтезу широколистяних дерев є більшим аддитивного. Вивчення у відгуку пор листя винограду і петунії на дію озону і SO₂ показало змінність ефекту дії. Проте при вивченні такого ж виду дії на квасолю (Phaseolus vulgaris L.) був знайдений антагоністичний ефект дії озону і SO₂ на листя рослини, що пояснюється синергетичною дією цих газів на закриття пор листя. На відміну від квасолі дія суміші О₃ і SO₂ на редиску і огірки підсилює ефект ураження листя і збільшує опір їх пор.

В даний час на підставі наявної фрагментарної інформації не представляється можливим створити повну модель, що описує механізм дії діоксиду сірки і озону на рослини. З достатньою очевидністю спільна дія суміші цих газів виявляється в змінах функціонування пор листя і проникності клітинних мембран.

3.3 СУМІШ ДІОКСИДУ СІРКИ ТА ДІОКСИДУ АЗОТУ

Присутність цих двох забруднюючих речовин в атмосфері обумовлена промисловими викидами, а також надходженням у повітря продуктів згорання викопного палива, що витрачається для отримання електричної енергії. Оскільки вміст NO₂ в атмосферному повітрі значно нижче тих значень, при яких вона викликає ураження рослин, інтерес до цього газу був обумовлений в основному можливістю його спільної дії (наприклад, з SO₂), при якому ураження рослин може спостерігатися і при нижчих концентраціях NO₂. Дослідження, проведені американськими ученими дозволили встановити, що для багатьох видів рослин (соя, редиска, помідори, овес) дія суміші SO₂ і NO₂ призводить до синергізму, викликаючи ураження листя рослин. Симптоми ураження верхньої частини листя, що спостерігалися при такій дії, були схожі на симптоми ураження листя озоном.

Деякі спостереження за ростом рослин при дії SO₂ і NO₂ дозволили знайти ефект спільної дії. Ефект синергізму виявлявся в зменшенні таких параметрів росту трав (які використовувалися в експериментах), як загальна суха маса, маса зеленого листя, маса коріння, площа листя, число листя і паростків. Лише в декількох випадках ефект спільної дії був просто адитивним або меншим адитивного. Дія суміші SO₂ і NO₂ на деякі види кормових трав може призводить до адитивного або синергетичного ефекту на загальний ріст рослин. Проведені експерименти свідчили і про зменшення порогу чутливості рослин при дії суміші газів. На відміну від приведених вище результатів, дослідження з рослинами посушливих територій показали, що ефект дії газової суміші хоча і змінюється для різних видів рослин, синергізм дії не спостерігається. Було також встановлено, що однорічні рослини ушкоджуються сильніше багаторічних. На чинники росту рослини чинить вплив і концентрація компонентів газової суміші.

Суміш SO₂ і NO₂ може впливати і на фізіологічні показники рослин. Може, наприклад, знижуватися швидкість транспірації листя, швидкість фотосинтезу.

3.4 СУМІШ ДІОКСИДУ СІРКИ ТА ФТОР ОВОДНЮ

Присутність HF в поєднанні з іншими забруднюючими речовинами є новим додатковим чинником. Вплив цього чинника визначається можливістю участі йонів фтору в акумуляції стабільних фітотоксикантів. Як діоксид сірки, так і фтористий водень емітуються в атмосферу різними промисловими джерелами. Емісія фтористого водню супроводжується також викидами в атмосферу летких кремній-фтористих сполук.

Значний об'єм досліджень по цій проблемі був проведений в Інституті вивчення рослин Бойса Томпсона. Згідно даним при тижневій експозиції рослин в суміші, що містить 150 млрд^-1 SO₂ і 0,6 млрд^-1 HF, об'єм ураженого листя кукурудзи (Zea mays L.) і ячменю (Hordeum vulgare L.) був таким же, як і при дії лише SO₂. У тих же умовах рослини квасолі (Phaseolus vulgaris L.) на дію цих речовин не реагували. При зменшенні концентрації SO₂ до 80 млрд^-1 і збільшенні концентрації фтористого водню до 0,8 млрд^-1 і часу експозиції до 27 діб дія суміші цих речовин на кукурудзу і ячмінь перевищувала адитивну. Реакція рослин була специфічною і полягала в появі невеликих еліптичних плям на периферійних частинах старішого листя. У стійкіших до дії фтористого водню сортів кукурудзи число плям на листі при фумігуванні рослини сумішшю газів було менше, а при фумігуванні фтористим воднем і діоксидом сірки окремо рослини взагалі не реагували на дію. У експериментах, що проводились з сортом гладіолуса Wite Frendship, присутність фтористого водню в повітрі запобігала негативній дії SO₂ на листя рослини. Попередня обробка бавовнику (Gossynium hirutum L.) невеликими дозами фтористого водню підвищувала його чутливість до дії SO₂. Для соняшнику (Неlianthus annuas) така попередня обробка фтористим воднем знижувала чутливість рослини до подальшої дії SО₂. Досліди, що проводяться з фумігуванням сосни Веймутова (Pinus strobus L.), не дозволили встановити відхилення від адитивного ефекту дії цих сполук.

Підвищений вміст в атмосфері SO₂ і фтористого водню зменшує швидкість розвитку шишок і сприяє ранішому випаданню насіння у сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) в природних умовах. Проте сумісного ефекту дії SO₂ і фтористого водню в проведених спостереженнях знайдено не було.

Ефект синергізму при дії SO₂ і HF може позначатися на зменшенні швидкості поглинання рослиною СО₂ з атмосфери. Експерименти з норвезькою ялиною, що піддається дії SO (75 млрд^-1), показали, що присутність SO₂ збільшує швидкість накопичення фтору в кореневій системі і в голках ялини.

3.5 СУМІШ ОЗОНУ ТА ДІОКСИДУ АЗОТУ

Озон і діоксид азоту є компонентами фотохімічного забруднення атмосфери, проте їх сумісний вплив на рослини вивчений ще не достатньо. У ранніх роботах при вивченні дії цих сполук на листя помідорів (Lycopersicum esculentum Mill.) і перцю (Calsicum frutescens L.) спостережуваний ефект був менше адитивного. Проте дані цих робіт представляють, швидше, академічний, а не практичний інтерес, оскільки використовувана в цих дослідженнях концентрація діоксиду азоту (15 млн.^-1) більша вмісту цього газу в атмосфері. Результати пізніших експериментів, виконаних з десятьма видами дерев, що ростуть в США, свідчать про нижчий, ніж сумарний, ефект дії.

Наявність фотохімічного джерела діоксиду азоту в атмосфері веде до інтенсивного утворення цієї речовини в атмосфері вранці. Як правило, витрачання діоксиду азоту протягом доби сприяє збільшенню вмісту озону в атмосфері. Особливості такого взаємозв'язку між вмістом O₃ і NO₂ в повітрі можуть відображатися на зростанні деяких рослин. Для з'ясування цього питання в нашій лабораторії вивчалася послідовна дія NO₂ і O₃ на пшеницю (Triticum aestivum L.), карликову квасолю (Phaseolus vulgaris L.) і редьку (Raphanus sativus). Згідно цим дослідженням, пшениця і редька мають достатньо схожі відгуки на щоденну дію діоксиду азоту в концентрації 0,1 млн.^-1 з 9 до 12 год. Під впливом діоксиду азоту рослини ставали чутливішими до подальшої негативної дії озону в концентрації 0,1 млн.^-1 з 12 до 18 год. Хоча дія лише NO₂ є стимулюючою для рослини, спільна дія O₃ і NO₂ зменшує накопичення сухої речовини в листі і кореневій системі рослин (в порівнянні з аналогічним ефектом, обумовленим дією озону). В той же час попередня «обробка» квасолі діоксидом азоту призводить до складнішої реакції рослини.

Діоксид азоту чинить виразно виражену стимулюючу дію на ріст верхівки рослини, а дія лише одного озону помітно змінює ріст. Послідовність дії цих сполук призводить до простого сумарному ефекту, що впливає на зміни зріст рослини (тобто негативний ефект дії озону нейтралізується позитивним ефектом впливу діоксиду азоту). Проте оцінка наслідків дії суміші газів на рослину маскується різко вираженою відмінністю ефектів дії на окремі органи рослини. Таким чином, попередня «обробка» рослини діоксидом азоту послаблює ефект дії озону, що виражається в затримці зріст листя, зменшенні маси зеленого листя. Результуючий ефект, обумовлений дієюO₃ і NO₂ на рослину, таким чином, не перевищує ефект сумарної дії.

Результуюча дія озону і діоксиду азоту на рослини, поза сумнівом, відображає присутність тонких ефектів впливу кожного з газів на розвиток рослини, механізм яких поки що не встановлений. Існування сумісного ефекту також відображає і складність відгуку рослини на дії, які можуть конкурувати або доповнювати один одного — інгібуючи або стимулюючи розвиток рослини.

4. ЗАХОДИ ЩОДО ЗМЕНШЕННЯ РИЗИКІВ ЗАБРУДНЕННЯ

Характеристики

Список файлов курсовой работы