Что происходит у традесканции при увеличении содержания в воздухе выхлопных газов
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 04.10.2024
Что происходит у традесканции при увеличении содержания в воздухе выхлопных газов
Marina Rykhlikova 24 декабря 2003 14:24:54
Работа получена из Тутаевского "Дома Природы"
tnh@tnh.edu.yar.ru
Тема: Адаптация комнатных растений к жизни под водой на примере традесканции
белоцветковой
Автор: Павлов Артем, 8 класс
Руководитель: Кузнецова Лариса Владимировна, педагог дополнительного
образования ДЭБЦ "Дом природы"
Цель работы - доказать возможность произрастания комнатного растения
традесканции под водой.
Задачи:
1. Изучить вопрос о родине и местообитании традесканции, ее морфологических
и биологических особенностей по дополнительной литературе.
2. Заложить опыт для исследования.
3. Изучение распределения устьиц на листьях традесканции до и после
постановки эксперимента.
Введение
Все растения необходимо поливать. Но одним достаточно двух - трех поливов в
год, а другие хорошо себя чувствуют полностью погруженными в воду.
Для того, чтобы знать сколько воды необходимо растению, нужно знать его
природное место обитания.
Объектом своего изучения я взял традесканцию белоцветковую. Почему именно
ее? Это растение гигрофит. В природе произрастает на болотах тропических
лесов Америки. Оно привыкло к сырым условиям болотного влажного воздуха,
малому освещению. Листья традесканции, выставленной на яркий солнечный свет,
бледнеют, становятся сероватыми, бледно-зелеными. Это в них образуется
водная ткань, предохраняющая от солнечных лучей. (Верзилин, 1951 г.)
Традесканция имеет мягкие тонкие, слегка влажные на ощупь листья. В условиях
комнаты постоянно требует влажной почвы, спокойно переносит забытую в
поддоне воду, можно даже поливать впрок.
Содержание исследования
Чтобы превратить традесканцию в подводное растение (гидрофит), я проделал
следующий эксперимент.
Окоренившиеся черенки традесканции посадил в землю на дно стеклянной банки.
Почву обильно залил водой. Банку закрыл стеклом. Кроме того ежедневно
опрыскивал водой в течение недели. Затем пересадил традесканцию в аквариум в
землю, прикрытую сверху слоем песка. В течение трех последующих недель
подливал воду, постепенно повышая ее уровень.
Превращая традесканцию в подводное растение, я проводил наблюдения за
изменениями, происходящими во внутреннем строении листьев традесканции в
данном случае наблюдение за устьицами.
Устьица - это щеловидные отверстия в эпидермисе листьев и стеблей растения,
причем в листьях их больше.
Устьица осуществляет регуляцию газа и парообмена с внешней средой обитания.
Устьичный аппарат состоит из двух замыкающих клеток, между которыми имеется
устьичная щель. Число устьиц зависит от условий внешней среды (температуры,
освещенности, влажности).
Известно, что у подводных растений в листьях устьица отсутствует. Свой
эксперимент проводил я в условиях постоянной температуры и одинаковой
освещенности. При этом температура не должна быть ниже 15 градусов.
Для изучения распределения устьиц на листьях традесканции воспользовался
методикой, описанной в биологии (авторы: Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор). Суть
методики состоит в том, что распределение устьиц на листьях определяется с
помощью отпечатков (реплик), сделанными с поверхности листа. Для этого на
лист растения наносится тонкий слой прозрачного лака для ногтей с помощью
кисточки. Затем после его высыхания, пинцетом снимается тонкая пленка с
отпечатком поверхности. Его помещаем на предметное стекло и накрываем
покровным. Данный препарат рассматриваем в микроскоп с увеличением в 120
раз. Теперь произведем подсчет устьиц в поле зрения. Повторяем эту процедуру
в несколько раз с различными участками препарата. Рассчитываем среднюю
величину.
В данном случае я провел подсчет количества устьиц на нижней стороне
листьев, сначала до постановки эксперимента, затем спустя месяц, когда
традесканция находилась под водой. Данные занес в следующую таблицу.
Изучение распределения устьиц
Количество устьиц в начале эксперимента
Количество устьиц в конце эксперимента
1-ый лист
2-ой лист
3-ий лист
cред-нее
кол-во
1-ый лист
2-ой лист
3-ий лист
cред-нее
Результаты исследования
Из таблицы видно, что количество устьиц в конце эксперимента сократилось в
5,4 раза.
По результатам своего исследования я сделал следующие выводы:
1. В результате адаптации традесканции в подводной среде обитания произошли
изменения в клеточном строении листьев.
2. В данном случае резко сократилось количество устьиц. Значит традесканция
превратилась в водное растение.
3. Такую традесканцию можно использовать как аквариумное растение.
Глобальные экологические проблемы человечества
Загрязнение окружающей среды (почвы, атмосферы, океана).
Увеличение численности человечества приводит к возрастанию антропогенного давления на окружающую среду: строятся новые города, плотины, дороги. Чтобы кормить увеличивающееся человечество, не увеличивая площадь агроценозов, необходимо повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
Парниковый эффект (повышение температуры в нижних слоях атмосферы) вызвано увеличением концентрации углекислого газа, который образуется в процессе сжигания угля, нефти, бензина, газа. Глобальное потепление приводит к повышению уровня мирового океана за счет таяния льдов и к глобальному изменению климата.
Рациональное природопользование
Чтобы сохранить биосферу, человек должен:
- уменьшать загрязнение окружающей среды,
- сохранять среду обитания живых организмов, её состав и свойства,
- сохранять редкие виды в заповедниках и заказниках.
Ещё можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Усилению парникового эффекта в биосфере способствует
1) появление озоновых дыр в атмосфере
2) опустынивание земель
3) осушение болот
4) развитие промышленности и транспорта
Выберите один, наиболее правильный вариант. Сохранению биологического разнообразия в биосфере способствует
1) создание заповедников и заказников
2) акклиматизация видов
3) естественный отбор
4) уничтожение паразитов
Выберите один, наиболее правильный вариант. Сохранению биологического разнообразия в биосфере способствует
1) создание заповедников и заказников
2) вселение новых видов в экосистему
3) отстрел хищников
4) распашка степей
Выберите один, наиболее правильный вариант. К причинам экологического кризиса в современную эпоху НЕ относится
1) рациональное природопользование
2) строительство плотин на реках
3) сельскохозяйственная деятельность человека
4) увеличение протяженности шоссейных дорог
Выберите один, наиболее правильный вариант. Разрушение озонового слоя атмосферы приводит к
1) наследственным изменениям
2) уменьшению мутаций
3) увеличению модификаций
4) совершенствованию адаптации
Выберите один, наиболее правильный вариант. Решению проблемы устойчивого развития биосферы способствует
1) сокращение численности ряда видов
2) вселение новых видов в сообщества
3) уничтожение вредителей сельскохозяйственных культур
4) устранение загрязнения окружающей среды
Выберите один, наиболее правильный вариант. Последствия воздействия канцерогенов на организм заключаются в
1) повышении иммунитета человека
2) ослаблении процессов обмена веществ
3) увеличении числа раковых заболеваний
4) увеличении числа ненаследственных заболеваний
Выберите один, наиболее правильный вариант. Почему повышение урожайности сельскохозяйственных культур предпочтительнее, чем расширение площадей агроценозов
1) понижается численность вредителей
2) улучшается химический состав почвы
3) облегчается внесение удобрений
4) уменьшается нарушение природных биоценозов
Выберите один, наиболее правильный вариант. В загрязненной экологической среде вредные вещества достигают наибольшей концентрации в организмах
1) растений
2) травоядных животных
3) хищников
4) насекомых-опылителей
Выберите один, наиболее правильный вариант. Наибольшую концентрацию ядовитых веществ в экологически загрязненной наземно-воздушной среде можно обнаружить у
1) хищников
2) древесных растений
3) травянистых растений
4) травоядных животных
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных мер увеличивают устойчивость биосферы?
1) сохранение видового разнообразия
2) создание искусственных экосистем
3) предотвращение загрязнения окружающей среды
4) борьба с вредителями растений
5) сокращение численности хищников
6) сохранение исчезающих видов
Установите соответствие между экологической проблемой современности и ее признаками: 1) смог, 2) парниковый эффект. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) повышение температуры и изменение частоты и интенсивности осадков
Б) аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли
В) рост концентрации углекислого газа и метана
Г) возникает в крупных промышленных городах
Д) воспаление слизистых оболочек глаз, носа и горла, обострение легочных и различных хронических заболеваний
Установите соответствие между последствиями и антропогенными факторами: 1) сжигание каменного угля, 2) испытание ядерного оружия, 3) перевыпас скота на пастбищах. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) опустынивание плодородных земель
Б) выброс парниковых газов
В) рост числа мутаций у организмов
Г) аэрозольное загрязнение атмосферы
Д) заражение почвы радионуклидами
Е) выпадение кислотных дождей
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Что может произойти на Земле вследствие накопления избытка углекислого газа в атмосфере?
1) усиление парникового эффекта
2) повышение температуры воздуха
3) прекращение фотосинтеза
4) увеличение численности животных
5) таяние ледников
6) разрушение озонового слоя
Установите последовательность ряда следствий, возникших в результате увеличения объёмов сжигания каменного угля. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) увеличение приповерхностной температуры планеты
2) образование провалов в размягчённой земной коре
3) уменьшение проницаемости атмосферы для отраженного от поверхности Земли излучения
4) истончение слоя вечной мерзлоты
5) увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере
Установите соответствие между примерами и видами загрязнения среды: 1) физические, 2) химические. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) нефтепродукты
Б) пластмассы
В) пестициды
Г) электромагнитные волны
Д) радиоактивное излучение
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К основным экологическим факторам, влияющим на демографические показатели в человеческой популяции, относят
1) массовые инфекционные заболевания
2) особенности местного климата
3) наличие пищевых ресурсов
4) загрязнение воздуха, воды, почвы
5) рост популяций хищных животных
6) сезонные колебания температур
Установите соответствие между природными ресурсами и группами ресурсов: 1) исчерпаемые, 2) неисчерпаемые. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) нефть
Б) каменный уголь
В) воды Мирового океана
Г) атмосферный воздух
Д) природный газ
Установите соответствие между природными ресурсами и их типами: 1) неисчерпаемые, 2) исчерпаемые. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) энергия ветра
Б) полезные ископаемые
В) флора и фауна
Г) тепло земных недр
Д) солнечная радиация
Е) плодородие почв
Установите соответствие между примерами и типами ресурсов: 1) неисчерпаемые, 2) исчерпаемые возобновляемые, 3) исчерпаемые невозобновляемые. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) энергия приливов
Б) нефть
В) биогаз
Г) древесина
Д) почва
Е) каменный уголь
Жизнь в пустоте
alt="Дэвид Латимер уверяет, что не поливал свою традесканцию уже 40 лет, но ей все нипочем. Фото: НТВ" />
Эта удивительная история взорвала мир британских ученых, которые отнеслись к ботанику-"непрофессионалу" с изрядной долей скептицизма и даже снобизма. А напрасно. Эта история берет начало в далеком 1960 году, когда неприметный, но увлеченный своим делом житель поселка Кранли в графстве Суррей высадил саженец традесканции на стеклянное дно с землей и жидким компостом. Грунт он лишь слегка полил и оставил до. 1972 года.
Примечательно, что ранее в таких условиях у Латимера не прижились ни пилея, ни плющ, ни хлорофитум. А вот комнатный многолетник принялся расти, пока не заполнил собой все пространство колбы, пылившейся под лестницей.
Как известно, ученые по призванию должны быть суровы и к себе, и к своим подопытным образцам. Британец не стал баловать растение, полил его снова - второй раз в жизни - и наглухо запаял горлышко бутыли. Теперь уже насовсем. И вот уже более 40 лет многолетник, за которым никто не ухаживает, продолжает жить в безвоздушном пространстве. Точнее, поглощает дневной свет (как известно, кварцевое стекло пропускает ультрафиолет), выделяет кислород в процессе фотосинтеза, и таким образом происходит увлажнение воздуха в бутыли. Вода скапливается на ее стенках и стекает вниз - такой нехитрый "самополив" позволяет растению выживать.
К слову, листья и побеги, не получающие достаточно солнечного света, опадают и перегнивают на поверхности почвенного слоя. Перегнивание опавших листьев сопровождается выделением углекислого газа, который также используется для фотосинтеза.
Таким образом, внутри колбы сложилась экосистема в миниатюре, которая сама себя воспроизводит. А 80-летний Латимер не собирается распечатывать бутыль и продолжает свой необычный эксперимент.
Скептически настроенные британские ученые назвали эксперимент земляка "скучным". Но признали его прекрасной демонстрацией автономности растений и их способности выживать в самых разных условиях.
Возможно, это свойство и вдохновило ученых из НАСА на выращивание зелени и овощей на борту космического корабля. В апреле этого года Национальное космическое агентство США запустило проект по производству сладкого картофеля (батата) в космосе. Ученые все продумали: фотосинтез будет осуществляться при помощи светодиодов. Батат станет в этом проекте первым опытным образцом. Правда, это растение активно размножается побегами, "захватывая" большие площади вокруг. Так что в условиях космического полета в НАСА придумали ограничить "ползучесть" этой культуры при помощи специального проволочного конуса.
Предполагается, что батат значительно обогатит рацион астронавтов, ведь его пищевая ценность намного выше, чем у обычной картошки. Вес зрелых клубней может достигать 10 кг. При этом в каждом клубне содержится до 30% крахмала, 6% глюкозы, а также другие полезные вещества - каротин, минеральные соли и витамины.
Что происходит у традесканции при увеличении содержания в воздухе выхлопных газов
Образование торфяников, угля и нефти способствовало:
1) уменьшению количества кислорода, включенного в круговорот
2) сохранению постоянного количества углекислого газа в атмосфере
3) увеличению содержания кислорода в воздухе
4) снижению количества углерода в круговороте веществ
- 4) снижению количества углерода в круговороте веществ
- 2) редуцентами
- 1) продуценты
- 3) следы пестицидов могут быть обнаружены на других континентах
- 2) организмы преобразуют энергию солнца в энергию геохимических процессов
- 4) автотрофных организмов
- 4) биосфера не нуждается в притоке внешней энергии
- 3) газовый состав
- 2) преобразование энергии солнечного излучения автотрофными организмами в процессе фотосинтеза
Возврат химических элементов в круговороте веществ
Возврат химических элементов (азота, углерода, фосфора) в круговорот осуществляется в основном:
1) продуцентами
2) редуцентами
3) промышленными предприятиями
4) консументами
Основные потребители углекислого газа в биосфере
Основным потребителем углекислого газа в биосфере являются:
1) продуценты
2) консументы
3) редуценты
4) детритофаги
Применение пестицидов
Если обработать пестицидами поля Западной Европы, то наиболее вероятен следующий результат:
1) пестициды не распространятся за пределы этих полей
2) все пестициды перейдут в растения
3) следы пестицидов могут быть обнаружены на других континентах
4) все пестициды останутся в почве
Работы В.И. Вернадского
Основная идея В.И. Вернадского заключается в том, что:
1) живые организмы являются открытыми системами
2) организмы преобразуют энергию солнца в энергию геохимических процессов
3) биосфера состоит из атмосферы, литосферы и гидросферы
4) в природе происходит круговорот веществ
Кислород атмосферы Земли
Весь кислород атмосферы образован благодаря деятельности:
1) сине-зеленых водорослей
2) гетеротрофных организмов
3) колониальных простейших
4) автотрофных организмов
Круговорот веществ и превращения энергии в биосфере
Укажите неверное утверждение:
1) углеводы, образовавшиеся в растении при фотосинтезе, служат источником энергии для других организмов
2) в организмах происходят окислительные процессы
3) организмы разрушают остатки биомассы
4) биосфера не нуждается в притоке внешней энергии
Факторы, влияющие на атмосферу
Наиболее постоянным фактором, влияющим на атмосферу, является:
1) давление
2) прозрачность
3) газовый состав
4) температура
Круговорот веществ и превращения энергии в биосфере
Начальный этап миграции вещества и энергии в биосфере — это:
1) преобразование животными органических веществ, созданных растениями в процессе фотосинтеза
2) преобразование энергии солнечного излучения автотрофными организмами в процессе фотосинтеза
3) минерализация сложных органических остатков организмами-редуцентами
4) передача органических веществ по цепям и сетям питания
Границы биосферы
Фактором, ограничивающим распространение жизни в верхних слоях атмосферы, является:
1) состав воздуха
2) температура
3) ультрафиолетовое излучение
4) влажность
Выхлопные газы, их состав и действие на организм человека
Выхлопные газы - основной источник токсичных веществ двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, которые загрязняют нашу окружающую среду. Наиболее остро это ощущается в крупных городах. Отработавшие газы - это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 различных веществ, большинство из которых - токсичны.
Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты.
| Компоненты выхлопного газа | Содержание по объему, % | Токсичность | |
|---|---|---|---|
| Двигатель | |||
| бензин | дизель | ||
| Азот | 74,0 - 77,0 | 76,0 - 78,0 | нет |
| Кислород | 0,3 - 8,0 | 2,0 - 18,0 | нет |
| Пары воды | 3,0 - 5,5 | 0,5 - 4,0 | нет |
| Диоксид углерода | 5,0 - 12,0 | 1,0 - 10,0 | нет |
| Оксид углерода | 0,1 - 10,0 | 0,01 - 5,0 | да |
| Углеводороды неканцерогенные | 0,2 - 3,0 | 0,009 - 0,5 | да |
| Альдегиды | 0 - 0,2 | 0,001 - 0,009 | да |
| Оксид серы | 0 - 0,002 | 0 - 0,03 | да |
| Сажа, г/м3 | 0 - 0,04 | 0,01 - 1,1 | да |
| Бензопирен, мг/м3 | 0,01 - 0,02 | до 0,01 | да |
При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе - сажа.
Мероприятия по снижению концентрации токсичных веществ в выхлопных газах
В настоящее время Правительства всех стран вводит определенные нормы на концентрацию вредных веществ в выхлопных газах автомобилей. Поэтому производители автомобилей, чтобы попасть на рынок, вынуждены проводить модернизацию систем ДВС с целью снижения уровня токсичных веществ.
Такими системами могут служить каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, мочевина и многое другое. Так, например, для дизельных двигателей устанавливаются нейтрализаторы выхлопных газов, которые позволяют снизить токсичность на 80%. В системах безниновых двигателй устанавливают антитоксикатор в систему питания, что также позволяет добиться снижения концентрации вредных веществ.
Недоксид или моноксид - он же угарный газ (CO)
Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе. Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 - 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.
Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx)
Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NOx составляет оксид азота NO, который ещё в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO2). Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.
Закись азота (N2O гемиоксид, веселящий газ) газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.
NO2 (диоксид) бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 - 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К - уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.
Углеводороды (CnHm этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)
Углеводороды органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах. CH являются причиной многих хронических заболеваний. Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м3. Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ, например, при торможении двигателем). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, - возникают его частые пропуски. Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрение воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода). Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.
Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами. Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.
Смог от выхлопных газов.
Смог (Smog, от smoke дым и fog - туман) ядовитый туман, образуемый в нижнем слое атмосферы, загрязненной вредными веществами от промышленных предприятий, выхлопными газами от автотранспорта и теплопроизводящих установок при неблагоприятных погодных условиях. Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях. Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д. В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).
Низкие концентрации NO2 могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений. Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные гидроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м3 наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов. В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO2 капельки желтой жидкости). Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей. Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий. Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек. Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка. Природа смогов различна. Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии - присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.
Точка невозврата. Глобальную климатическую катастрофу признали неизбежной. Что человечество может сделать для спасения?
Глобальное потепление — главная угроза человечеству в ближайшие десятилетия. Если мир продолжит игнорировать проблему, уже после 2040 года планета пройдет точку невозврата. Цена за человеческую расточительность будет очень высокой: с лица земли исчезнут целые страны, миллионы людей погибнут от наводнений, невыносимой жары и прочих природных катаклизмов, сотни миллионов будут голодать. В подобных условиях экологическая трансформация представляется неизбежной, однако времени может не хватить — всего за 20 лет миру предстоит провести настоящую революцию в энергетике и экономике. Потоп у порога — в материале «Ленты.ру».
Перегрелись
Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК) выпустила доклад об изменениях климата на Земле, и выводы экспертов неутешительны. Средние температуры на Земле растут быстрее, чем когда-либо за прошедшие 2000 лет, а последние пять из них оказались самыми жаркими за всю историю метеонаблюдений начиная с 1850 года. Климатологи сошлись во мнении, что это произошло по вине человечества.
Транспорт, промышленность и энергетика ежегодно выбрасывают в атмосферу около 40 миллиардов тонн углекислого газа. Глобальное потепление способно снизить эффективность пищевых цепочек в Мировом океане, поставить под угрозу выживание крупных животных и нанести урон продовольственной безопасности.
В ООН заключили, что уже сейчас глобальная средняя температура примерно на 1,1 градуса по Цельсию выше, чем в конце XIX века, и в ближайшие 20 лет среднее значение превысит 1,5 градуса по Цельсию. Рост температуры приводит к таянию ледников, повышению уровня мирового океана, а также росту средней влажности воздуха, что только усилит жару и сделает невозможной жизнь, например, в Индии и странах Ближнего Востока.
Материалы по теме
Праведный огонь.
Новое величие.
Не менее страшное будущее ждет и Европу. Тающие гренландские ледники уже близки к точке невозврата, после которой дестабилизация ледяного щита на острове станет неизбежной. Произойдет замедление Атлантической меридиональной циркуляции (AMOC), а это чревато экстремальными погодными явлениям в Европе, в том числе усилением зимних штормов, летних засух и жары. Некоторые страны и вовсе могут исчезнуть: из-за повышения уровня моря под воду рискуют уйти десятки малых островных государств. В особо опасном положении находится государство Кирибати в Тихом океане, состоящее из трех низко расположенных архипелагов. По данным МГЭИК, подъем воды всего на 0,9 метра затопит две трети территории страны уже к концу этого столетия.
ООН заключила, что за последние 170 лет глобальная температура на Земле выросла на 1,23 градуса Цельсия и достигла максимума за 125 тысяч лет. Этого достаточно, чтобы увеличить вероятность так называемых волн жары в 20-150 раз. «Никто не находится в безопасности, ситуация быстро ухудшается. Мы должны относиться к изменению климата как к непосредственной угрозе. Так же мы должны относиться к связанным с ним кризисам природы — утрате биоразнообразия, загрязнению и отходам. Все это серьезные угрозы. Правительствам стран необходимо сделать план по достижению нулевых выбросов неотъемлемой частью своих обязательств. Они должны финансировать и поддерживать развивающиеся страны, чтобы они адаптировались к изменению климата, как и было обещано в Парижском соглашении», — заявила исполнительный директор ООН по окружающей среде Ингер Андерсен.
Последствия глобальных изменений погоды видны уже сейчас. Показательные примеры — недавнее катастрофическое наводнение в Германии, ущерб от которого оценили в 30 миллиардов евро. Отражением изменений погоды стали и масштабные пожары, охватившие летом 2021 года миллионы гектаров леса по всему миру: от России и Турции до США и Бразилии.
Более того, глобальное потепление уже отразилось на демографии. Аналитики Morgan Stanley заключили, что все больше семейных пар не хотят иметь детей, боясь последствий климатических изменений, многие опасаются, что дети не смогут пережить грядущих погодных изменений. Некоторые будущие родители не планируют заводить детей, чтобы не навредить планете: рождение одного ребенка приводит к выбросам в атмосферу почти 60 тонн углерода в год в развитых странах.
Срочные меры
Почти все страны мира признали климатическую угрозу и согласились бороться с ней, подписав Парижское соглашение. Более 200 государств обязались прийти к «нулевому углеродному следу» до 2050 года. Но пока это вылилось только в громкие заявления о сокращении выбросов по сравнению с доиндустриальной эпохой.
Из крупных загрязнителей только Евросоюз — третья экономика мира после США и Китая — оформил свое честное слово в юридически обязывающий документ, закрепив законом цель сократить выбросы на 55 процентов к 2030 году по сравнению с 1990-м. Для достижения поставленных целей Брюссель готовится ввести углеродный налог, запретить продажу автомобилей с бензиновыми двигателями, ввести налоги на выбросы для авиакомпаний и морских перевозчиков, а также заняться восстановлением лесов.
Экономика, построенная на полезных ископаемых, исчерпала себя. Мы хотим оставить следующему поколению пригодную для жилья планету
По его распоряжению к 2030 году не менее 50 процентов производимых в США автомобилей должны оснащаться электрическими силовыми установками. В стране также предлагается ввести новые стандарты выбросов транспортных средств, которые уже к 2026 году должны сократить загрязнения на 10 процентов.
Среди мер противодействия климатическому кризису — введение сборов на импорт загрязняющей природу продукции и стимулирующие выплаты поставщикам чистой электроэнергии. На борьбу с изменением климата США заложили в бюджете 3,5 триллиона долларов.
В Китае вредные выбросы в атмосферу на душу населения вдвое меньше, чем в США, но с населением почти в 1,4 миллиарда человек и стремительным экономическим ростом КНР оказался главной угрозой мировой экологии. В настоящее время Китай производит более четверти мировых выбросов парниковых газов. Главная проблема страны — уголь, который пока остается главным источником энергии. Власти обещают, что его использование будут постепенно сокращать. Исследователи из Университета Цинхуа в Пекине настаивают, что КНР нужно полностью отказаться от использования угля для производства электроэнергии к 2050 году и заменить его производством ядерной и возобновляемой энергии.
Климатический вызов
Свою лепту в загрязнение атмосферы вносит и Россия. Кроме того, она так и не представила план по декарбонизации. Однако последствия глобального потепления и потенциальные угрозы в стране признают. К примеру, спецпредставитель президента России по связям с международными организациями для достижения целей устойчивого развития Анатолий Чубайс, комментируя прогноз ООН, назвал его совсем пугающим. «Единственная хорошая новость — это то, что правительство впервые серьезно начало готовить страну к этому вызову, который, по-моему убеждению, будет для нас самым главным уже в ближайшие десять лет», — сказал он.
Для решения проблемы с глобальным потеплением крупнейшие экономики мира отказываются от использования нефтегазового топлива. Чубайс неоднократно предупреждал, что отказ мировой экономики от углеводородов может дорого обойтись России, если она не начнет перестройку экономики. По его оценке, речь идет о 10 процентах ВВП. Одновременно бывший глава «Роснано» считает, что страна сможет сохранить статус великой энергодержавы, если заместит экспорт углеводородов на экспорт водорода. По словам Чубайса, сейчас газотранспортная система может использовать до 10 процентов пропускных мощностей для транспорта водорода.
Несмотря на громкие заявления, на деле страна пока не готова к быстрой перестройке экономики. Председатель комитета по энергетике, депутат Госдумы Павел Завальный предположил, что переход на альтернативное топливо произойдет не ранее чем через десять лет. «На перспективу 10-20 лет энергобаланс сохранится при разных прогнозах развития возобновляемых источников энергии. В то же время энергопереход начался, и это можно увидеть по инвестициям. Резко растут вложения в альтернативную энергетику, включая солнечную, ветровую, водородную», — подчеркнул он. Чубайс также настаивал, что развитие этого рынка откроет перед страной уникальные возможности, причем действовать нужно как можно скорее.
У нас такое фантастическое преимущество, о котором мечтать не может никто. Надо вцепиться зубами и немедленно продвигаться в этом направлении
С другой стороны, экологическая трансформация может обойтись очень дорого. По мнению аналитиков, борьба человечества за окружающую среду и экологию приведет к неминуемому росту цен практически на все товары по всему миру — так называемой «зеленой инфляции». Вечно она длиться, конечно, не будет, но снижаться мировые цены станут только тогда, когда электроэнергии из возобновляемых источников будет в избытке, и она начнет падать в цене, но таких предпосылок пока нет. На рынке стабильно растут цены на металлы, из которых делают компоненты для ветряков, солнечных батарей, деталей электромобилей, зарядных станций, а также соответствующей инфраструктуры. Цены растут из-за увеличения спроса, из-за повсеместного роста зеленой энергетики и общего восстановления экономики от пандемического кризиса.
На фоне устрашающих прогнозов ученых экологическая трансформация в мире должна ускориться, что приведет к ужесточению государственных мер, росту расходов на модернизацию производств и углеродные налоги, и опять же — к росту цен на товары. Причем ведущие страны, в том числе европейские, уже начали воплощать в жизнь такую политику.
Существуют опасения, что некоторые зеленые проекты могут быть отменены или отложены, что затруднит решение климатических вопросов. По данным Международного энергетического агентства, чтобы ограничить повышение температуры до 1,5 градуса Цельсия в период с 2020 по 2050 год, потребуется увеличить ветровую и солнечную мощность в пять раз. К тому же переходу на зеленую энергетику мешает и сама природа: сильнейшие засухи фактически уничтожают гидроэнергетику. Подобные проблемы уже испытывают США, Китай и Бразилия.
Текущее отношение некоторых правительств к климатической повестке не остановит повышение температуры относительно доиндустриального уровня на отметке в 1,5 градуса Цельсия, как было установлено в Парижском соглашении. Ученые выяснили, что для достижения целей договора миру необходимо вдвое сократить выбросы к 2030 году и совсем перестать их производить к 2050 году.
Гигантские затраты на переход к зеленой экономике и грядущий рост цен — ничто по сравнению с тем, что может случиться с планетой, если не принять срочных мер по ее спасению. Глобальное потепление — вина человечества, и именно оно должно с ней разбираться. Возможность взять на себя больше обязательств в этом плане у стран появится уже в ближайшее время: в начале ноября в Шотландии соберется отложенный на год из-за коронавируса мировой климатический саммит, который станет важнейшими переговорами по климату со времени подписания Парижского соглашения в 2015 году. Тысячи участников обсудят, как избежать негативных последствий изменения климата и дать человечеству шанс на счастливое будущее.
Выхлопные газы заметно увеличивают число случаев легочной патологии
Исследователи из King`s College в Лондоне установили, что загрязнение воздуха связано с повышенными рисками развития сердечно-сосудистых заболеваний, инсультов, сердечной недостаточности и бронхита.
Британские ученые проанализировали состояние здоровья людей, проживающих в условиях высокой загрязненности воздуха, по 13 показателям и затем сравнили полученные результаты со средними показателями по региону. У детей, проживающих вблизи оживленных трасс, было выявлено замедленное развитие легких: на 14% — в Оксфорде, 13% — в Лондоне, 8% — в Бирмингеме, 5% — в Ливерпуле, 3% — в Ноттингеме и 4% — в Саутгемптоне. Также выяснилось, что у людей, живущих в радиусе 50 м от крупной трассы, на 10% выше риск развития рака легких. Исследование проводилось в 13 городах Великобритании и Польши.
Ученые уверены, что, если бы содержание вредных примесей в воздухе снизилось хотя бы на пятую часть, это серьезно бы снизило заболеваемость бронхитом среди детей.
Мария Ведунова, доктор биологических наук, директор Института биологии и биомедицины Университета Лобачевского:
— Несомненно, выхлопные газы являются главной причиной развития целого ряда заболеваний, в том числе заболеваний легких. Увеличение концентрации углекислого газа само по себе является крайне неблагоприятным фактором развития гиперкапнии (одной из форм гипоксии) и нарушения работы дыхательной системы. Зачастую вблизи крупных городских дорог уровень углекислого газа в десятки, а в крайних случаях и сотни раз превышает допустимые нормы. Но не только он опасен для здоровья людей. Выхлопные газы — один из основных источников загрязнения окружающей среды свинцом. Свинец (компонент топливных присадок, повышающих октановое число) крайне токсичен для детей, в том числе для развивающихся нервной и дыхательной систем, также он оказывает мощное тератогенное действие.
Взрослые также страдают от выхлопных газов и от близости к автозаправочным станциям. Не нужно забывать, что ароматические углеводороды, к которым относится бензин,— одни из самых сильных из известных онкогенов и мутагенов. Конечно, прежде всего эти вещества провоцируют рак легких, хотя они оказывают и комплексное влияние. Поэтому как и сами пары бензина, которые мы вдыхаем при заправке машин, так и не полностью сгоревшие продукты топлива оказывают крайне негативное влияние на человека.
Наиболее подвержены действию вредных веществ люди с ослабленной иммунной системой и системой детоксикации организма, то есть дети, пожилые и ослабленные болезнями жители городов. Несомненно, снижение загрязненности воздуха в городах — это один из магистральных путей увеличения продолжительности и качества жизни населения, именно поэтому так активно в европейских странах развиваются новые стандарты качества как топлива, так и системы очистки выхлопных газов. Кроме того, сейчас весь мир борется за «зеленые» города. Это связано с тем, что, как ни странно, самыми лучшими фильтрами выхлопных газов являются деревья. Они прекрасно улавливают и нейтрализуют все вредные вещества и увлажняют воздух, что крайне необходимо для правильной работы эпителия дыхательной системы человека, помогает ему очиститься от пыли — основного источника хронических неинфекционных заболевай дыхательной системы.
Александр Мелерзанов, декан факультета биологической и медицинской физики МФТИ:
— Современные исследования неопровержимо свидетельствуют о драматическом влиянии загрязнения окружающей среды на здоровье городских жителей. В частности, реснитчатый эпителий, выстилающий верхние дыхательные пути, функционирует как механизм очистки дыхательной системы от вредных веществ, попадающих туда с вдыхаемым воздухом. Со временем функция начинает нарушаться под воздействием внешних токсических агентов, таких как вдыхаемый дым при курении и другие химически активные вещества. В результате барьерно-очистительная функция нарушается, отсюда — развитие заболеваний системы. Также в результате интоксикации нарушается деятельность и других функциональных систем организма. Возможно провести аналогию между курением и избыточным загрязнением воздуха городов. Так как провести массовое переселение жителей из городов или быстро и кардинально улучшить состояние городской системы не представляется возможным, то можно привести многочисленные исследования, связанные с влиянием отказа от курения на здоровье, онкологическую заболеваемость, включая рак легких, и развитие болезней сердечно-сосудистой системы. ВОЗ разработала целую систему (AirQ+) оценки влияния качества воздуха на заболеваемость, качество жизни и потерянные годы жизни как результат развития заболеваний легких и сердечно-сосудистой системы.
Марина Секачева, доктор медицинских наук, директор Института кластерной онкологии, руководитель Центра персонализированной онкологии OncoTarget, Первый московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова (Сеченовский университет):
— Мегаполисы диктуют свои правила жизни, и крайне сложно вычленить отдельные факторы, приводящие к повышению частоты различных заболеваний, в том числе рака легкого. Однако статистически доказано научными группами в разных странах, что с повышением уровня загрязнения воздуха прямо пропорционально возрастает и частота поражения органов дыхания. Загрязненность воздуха, в частности около оживленных трасс, повышает такой риск в 1,25–1,5 раза. Загрязнение воздуха в настоящее время признано правительствами, международными организациями и гражданским обществом одним из основных глобальных факторов риска для здоровья населения. Сегодня научное сообщество однозначно считает, что загрязнение воздуха увеличивает смертность и заболеваемость сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями и раком легких и сокращает продолжительность жизни. Хотя загрязнение воздуха заметно снизилось в странах с высоким уровнем дохода, оно все еще было причиной около 5 млн случаев смерти в 2017 году, в основном в странах с низким и средним уровнем дохода, где загрязнение воздуха возросло за последние 25 лет.
Как всегда, в группы риска попадают люди, уже имеющие определенную предрасположенность (наследственную или приобретенную), а также дети и представители старшего поколения. Хорошо известно, что самым главным фактором риска развития рака легкого является курение, в том числе пассивное. Курение повышает риск развития рака легкого в три-четыре раза. В последние десятилетия усилиями всего мирового сообщества ведется активная пропаганда здорового образа жизни. В том числе в нашей стране, по свидетельству Всемирной организации здравоохранения, проводится эффективная и последовательная антитабачная кампания. Во многих странах созданы центры профилактики рака легкого, основной задачей которых становится привлечение внимания к проблемам курения и загрязнения воздуха. Крайне важно понимать, что прекращение курения в любом возрасте с любым стажем курильщика значительно снижает риск развития рака легкого. Никогда не поздно бросить курить! Это всегда целесообразно! Даже прекращение курения после диагностики рака легкого значительно продлевает жизнь пациентов.
Второй по значимости после курения причиной рака легкого становится загрязнение окружающей среды. Эта проблема хорошо известна и правительственным структурам всех стран, и научному сообществу. Борьба с загрязнением воздуха идет на всех уровнях, включая создание более экологичных производств, более экологичных транспортных средств, переход на альтернативные источники энергии и так далее. И мы еще находимся в начале этого пути.
Читайте также: