Растения и чистота природной среды

Артамонов Вадим Иванович

К опасным загрязнителям природной среды относятся канцерогенные вещества. Источники их разнообразны. Наибольшую долю канцерогенов составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Типичными представителями ПАУ являются бензпирен и бензантрацен. Источниками ПАУ служат процессы синтеза при термическом разложении органических веществ (углей, сланцев, торфа, древесины), при крекинге и пиролизе нефти и нефтепродуктов. ПАУ формируются также при работе двигателей внутреннего сгорания. Так, в 1 м³ выхлопных газов автомобилей содержится около 0,5 мкг бензпирена. В наибольшей степени он загрязняет обочины дорог и придорожную полосу шириной до 20 м.

Полициклические ароматические

углеводороды присутствуют не только в атмосфере, они все более накапливаются в водоемах, поступая в них вместе с паводковыми, грунтовыми и ливневыми водами. Источником бензпирена в водоемах являются сточные воды различного происхождения (коммунально-бытовые, текстильные и фенольные от коксохимических производств). В силу слабой растворимости в воде ПАУ накапливаются в донных отложениях, откуда постепенно вновь поступают в воду. Присутствие в сточных водах некоторых веществ повышает растворимость ПАУ, в том числе бензпирена.

ПАУ оказывают влияние на рост и другие физиологические процессы растений. Такие вещества, как бензпирен, бензантрацен, при увеличении концентрации вызывают деструкцию клеток корня кукурузы. Наиболее заметные изменения наблюдались в рибосомах, митохондриях, пластидах и ядрах клеток. Определенные концентрации ПАУ приводят к возникновению у растений различных аномалий, в том числе опухолей.

Наряду с ПАУ в природной среде встречается ряд химических канцерогенов иной природы, главным образом гетероциклических и азотсодержащих соединений, например алкилнитрозамины, бензидин, аминоазосоединения. Эти вещества имеют сравнительно простое строение, легко растворимы в воде. Во внешнюю среду они поступают в результате некоторых производственных процессов, имеющих место, например, в резиновой промышленности. Нитрозосоединения легко синтезируются в организмах и в природной среде из предшественников, которыми могут быть нитриты, нитраты, а также вторичные амины. Некоторые пестициды могут представлять канцерогенную опасность, поскольку обладают способностью превращаться в канцерогенные продукты. Среди гербицидов, подвергающихся нитрозированию, в первую очередь следует отметить карбаматы, производные мочевины и триазинов.

Канцерогенной активностью обладают также свободные радикалы различных соединений, обнаруженные в атмосфере ряда городов, например, в Лос-Анджелесе. Неудивительно, что имеется тенденция к повышению частоты заболеваемости раком легких в городах по сравнению с сельской местностью.

В Институте физики АН Грузинской ССР установлено, что концентрация ионов металлов в молекулах ДНК и РНК заметно возрастает при злокачественной трансформации клеток. Исследователи обнаружили, что повышенная концентрация того или иного металла прямо связана с возникновением опухоли в том или ином органе. По этой причине ученые полагают, что загрязнение окружающей среды металлами приводит к накоплению их в молекулах нуклеиновых кислот, в результате чего нарушается нормальное функционирование клеток.

Несмотря на незначительное в ряде случаев содержание канцерогенов во всевозможных выбросах, общее их поступление в биосферу Земли в настоящее время выражается значительными цифрами.

Радиоактивные вещества

Пристальное внимание исследователей привлекает проблема загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Радиоактивные элементы могут попадать в окружающую среду в результате взрывов атомных и водородных бомб. Испытания ядерного оружия в 50-х годах привели к выпадению радиоактивных осадков. В них был обнаружен стронций-90, который, поступая в организм вместе с кальцием, накапливается в костях людей. В результате этого повышается вероятность заболевания раком, возникновения генетических аномалий, уменьшения продолжительности жизни.

В 1963 г. был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, сыгравший важную роль в прекращении эскалации загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Однако нельзя сказать, что проблема эта снята с повестки дня. И сегодня некоторые страны, не присоединившиеся к договору, продолжают проведение ядерных испытаний.

В наземные растения радиоактивные вещества могут поступать как через листья, стебли и соцветия, так и через корни. В среднем за вегетационный период травянистым покровом зоны умеренного климата задерживается около 25 % общего количества радиоактивных веществ, поступивших на земную поверхность. В хвойных лесах выпадающие радиоактивные вещества почти полностью задерживаются в кронах древесных растений.

Радиоактивные вещества, задержанные растениями, смываются осадками, сдуваются ветром, удаляются вместе с опадающими листьями и ветвями, отделяющимися частицами коры. К концу вегетации в растениях остается лишь 2—10 % общего количества радиоактивных веществ, поступивших на поверхность растительного покрова в течение вегетационного периода.

Поглощение радиоактивного цезия—137 оказалось зависимым от содержания калия в питательном растворе: чем его больше, тем слабее поступает радиоактивный цезий. В связи с этим удобрение почв калием может служить средством ограничения поступления цезия—137 в растения. В целом, чем выше степень обеспеченности почв доступными формами соединений элементов минерального питания, тем ниже содержание радиоактивных элементов в растениях.

Проникнув в сосуды корня, цезий—137 перемещается затем вместе с током воды во все органы растений.

Хотя концентрация радиоактивных веществ в окружающей среде ныне невелика, тем не менее существует угроза их избирательного накопления некоторыми живыми организмами до такого уровня, который становится опасным либо для них самих, либо для тех, кто питается этими организмами. Большое количество радиоактивных веществ накапливают в себе водоросли и морские животные. Так, например, некоторые двустворчатые моллюски Тихого океана стали в 2000 раз более радиоактивными, чем морская вода. Концентрация радиоактивных веществ (например циркония, рутения, иттрия, тория и др.) в водорослях может превышать уровень их в морской воде в тысячи раз.

Даже в очень малых дозах радиоактивные вещества оказывают па растения очень сильное действие, нередко выражающееся в стимуляции роста. В больших дозах ионизирующие излучения резко тормозят рост главного побега, способствуют появлению ростовых аномалий, вызывают гибель растений. Хорошо известно, что на Маршалловых островах США производили испытания ядерного оружия. Первоначально геоботанические исследования, проведенные в 1954–1955 гг., не выявили заметных изменений. Однако уже в 1956 г. были зафиксированы патологические сдвиги у растений: гибель, хлороз, деформации. На некоторых растениях возникли «ведьмины метлы». Из 43 видов растений, произраставших на Маршалловых островах, после ядерных испытаний осталось лишь около половины. Цитологические исследования позволили установить, что радиация нарушает процесс нормального деления клеток, способствует возникновению мутаций, уродств и опухолей.

Пыль

Весьма неприятное явление представляет наличие в атмосфере большого количества пыли. Особенно много ее осаждается в промышленных городах. Пыль сама по себе, а также благодаря образованию туманов поглощает солнечные лучи, поэтому инсоляция в запыленных городах сокращается летом на 20, а зимой на 50 %. При этом ультрафиолетовое излучение снижается в 5—10 раз (например, с 3 % в окрестностях Парижа до 0,3 % в центре). Недостаток в городах солнечных лучей, особенно ультрафиолетовых, способствует развитию болезнетворных бактерий.