Биохимические и клеточные эффекты

Наиболее отрицательное воздействие на клеточном уровне оказывают следующие загрязняющие вещества атмосферы: диоксид серы (SO₂), фториды, озон (О₃). Механизм их действия на клетки растений примерно одинаков. Рассмотрим его на примере диоксида серы.

Диоксид серы прежде всего воздействует на клетки, регулирующие открывание устьиц – пор в листьях, регулирующих газообмен. При малых концентрациях диоксида серы активность устьиц даже несколько повышается, но при больших концентрациях устьица закрываются. Заметим, что различные виды растений по-разному реагируют на одни и те же концентрации.

Попав в межклеточное пространство листа, диоксид серы реагирует с клеточной перегородкой, нарушая ее целостность. Как следствие, нарушаются условия сохранения баланса питательных веществ. Пройдя в клетку, диоксид серы реагирует с хлоропластами, особенно с их мембранами, вызывая их набухание. При продолжительном действии загрязнителя хлоропласты вздуваются и отмирают. Внешне это проявляется в увядании и последующем засыхании листа.

Установлено, что даже при сравнительно малых концентрациях диоксид серы воздействует на ферменты хлоропластов, такие как хлорофиллаза, приводя к их дезактивации.

Действие загрязнителей на клеточном уровнепомимо поверхностного действия на устьица листьев связаны с фотохимическими реакциями окисления. Ихактивными реагентами является, прежде всего озон, образующийся в результате взаимодействия молекулярного кислорода с атомарным кислородом:

О₂ + О ® О₃.

 

Атомарный кислород образуется под действием некоторых загрязнителей. К ним, в первую очередь, следует отнести диоксид азота. Воздействие солнечного света (световой квант, или фотон – hν) вызывает протекание реакции

NO₂ + hv ® NO + O

При этом монооксид азота быстро окисляется озоном до диоксида азота

NO + O₃ ® NO₂ + O₂.

 

Имеется широкая группа углеводородов (не относящаяся к метановому ряду), которые также вступают в фотохимические реакции. Они называются оксидантами. Условия их действия схожи по характеру и эффекту, а сами они появляются вместе с озоном, поэтому можно под концентрацией оксидантов всегда подразумевать эквивалентную концентрацию озона.

Исследования показывают, что при концентрациях оксидантов около 0,05 млн^-1 (100 мкг/м³) меняется структура листьев у отдельных видов растений. Концентрации выше 0,1 млн^-1 вызывают у человека раздражение слизистой оболочки глаз, а при концентрации 0,25 млн ^-1 обостряются респираторные заболевания.

Фотохимическое загрязнение воздуха оксидантами почти исключи-тельно происходит от выхлопных газов автомашин.