Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
Образующаяся в клетках азотистая кислота оказывает мутагенное действие, при этом происходит окислительное дезамини-
+R-H
R-CH-CH=CH-R
(2.36)
о—он
рование нуклеиновой кислоты. Примером служит превращение цитозина в урацил (рис. "2.U)'.
О'
R
R
R
Цитозин
Рис. 2.П. Окислительное дёзаминирование азотистой кислотой цитозина в урацил.
Нарушения роста растений при воздействии NO2 наблюдаются при концентрациях 0,35 мг/м3 (0,17 млн ~ *) и выше. Растения более устойчивы (по сравнению с человеком) к воздействию чистого NO2 в первую очередь из-за особенностей усвоения NO2, который восстанавливается в хлоропластах и в качестве NH2-группы входит в аминокислоты. При концентрации N0* в два раза ниже приведенной предельной оксиды азота используются растениями в качестве удобрений. Эта способность к метаболи-зированию NOx не присуща человеку.
Сравнивая границы токсичности оксидов азота с реальными концентрациями NO* в воздухе, можно видеть, что опасность повреждения растительности этими газами существует только в больших городах и промышленных районах. Так, например, в Штутгарте и Штутгарт-Вайхингене в 1981—1986 гг. получасовые измерения давали 0,2 — 0,3 мг/м3, в прилегающих территориях значения, естественно, были еще ниже. Но на примере NO2 была показана некорректность оценки ущерба только по предельным концентрациям отдельных веществ: в то время как действие одного NO2 растения переносят в концентрациях до 0,35 мг/м3, то же количество NO2 в присутствии SO2 может причинить ущерб (табл. 2.5), причем результат одновременного действия обоих газов не аддитивен, здесь существует более сложная зависимость. Этот факт ясно показывает, что SO2 уже в очень малых кон-центрациях подавляет активность нитроредуктазы в хлоропла-стах, нарушая нормальный ход детоксификации NO2. Таким об-
2. Изменения в атмосфере
Таблица 2.5. Увеличение сухой древесной массы, различных пород после обработки газами NO2, SO2 и комбинацией обоих газов [12]
Увеличение сухой древесной массы, . Щ к контрольному опыту
Профильтрован- NO2, SO2, NO2+ SO2,
ный воздух 0,062млн'1 0,062NUiH-1 по 0,062 млн,"1
Порода дерева Арифм Измерено
среднее
1. Черный тополь Populus nigra 100 120 95 107 60
2. Береза плакучая Betula pubescens 100 115 75 95 45
3. Ольха белая Alnus incana 100 125 40 82 30
4. Липа мелколистная TiHa cordata 100 130 135 132 95
разом, разрушительное действие NO2 усиливается присутствием диоксида серы.
Озон значительно токсичнее оксидов азота при действии на растительность. Чувствительные виды растений уже после часовой обработки озоном при концентрации 0,05 — 0,1 мг/м3 проявляют признаки угнетения. Озон также изменяет структуру клеточных мембран. При этом сначала повышается проницаемость по отношению к воде, а затем к глюкозе. В результате этих процессов отмирают клетки мезофилла листьев, на поверхности образуются полости, в которых происходит полное отражение света. В этом случае говорят о появлении серебристой пятнистости листьев.
Несмотря на повышенную проницаемость мембран клеток для глюкозы,- ассимиляты накапливаются в -клетках, так как блокирован их дальнейший перенос. Возможно, из-за накопления ассимилятов возбужденные в хлорофилле электроны больше не идут на восстановление фермента НАДФ (никотинамидного фермента), а переходят к кислороду с образованием O2*Этот пе-роксидный радикал частично образует H2Q2, частично окисляет аскорбиновую кислоту. При участии ферредоксина, который так
2.2; Газы
81
же входит в систему фотосинтеза, образуются радикалы ОН*, с помощью которых, в свою очередь, образуются радикалы жирных кислот. Вместо нарушенного переноса электрона устанавливается нормальное фотохимическое образование АТФ в клетках. Образовавшиеся пероксиды и гидропероксиды жирных кислот распадаются при каталитическом действии ионов тяжелых металлов. При этом распаде окисляются пигменты и листья обесцвечиваются. Благодаря физиологическим условиям в клетке озон, возможно с помощью ароматических соединений, образует радикалы ОН*, которые реагируют с глянцевым слоем кожицы листьев и игл, в результате чего на этом слое появляются -трещины и он становится хрупким. В трещинах могут, например, прорастать грибные споры, проникающие затем в глубь листа и разрушающие его: Этот инфекционный процесс, который связан с только что описанной потерей «сопротивляемости структуры», является одной из причин гибели лесов.
Окислительные процессы, активизированные в клетке, воздействуют на систему этиленовых связей между стенками и мембраной клетки, при этом может выделяться этилен, индуцирующий опадение листьев и игл.
ПАН становится физиологически активным только при освещении. Под действием света он распадается фотолитически на NO2 и пероксиацетил-радикал (СНзСОгО*), который, окисляя, разрушает пигменты фотосинтеза и другие вещества в клетке.
Драматическое разрушительное воздействие озона и других окислителей на растениях заставляют задуматься над тем, встречаются ли фитотоксические концентрации в атмосфере в свободном виде. Из данных, собранных различными контрольными станциями на территории ФРГ, видно, что среднегодовые значения, как правило, ниже критического порога 0,05 мг/м3. Однако средние за 24 часа и особенно за 3 часа наблюдений обычно превышают это критическое значение. В Шварцвальде и других так называемых зонах чистого воздуха максимальное значение составляло до 200 мг/м3. В зависимости от числа кон-центрационных пиков в течение года для растений устанавливаются более или менее продолжительные периоды отдыха между токсическими импульсами. Таким образом, за это время либо растительность сможет справиться, либо наоборот, четче зафиксируется поражение.
