https://olkpeace.org/forum/viewtopic.php?f=56&t=105852&hilit=%D1%83%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%B5%D1%82+%D0%BD%D0%B5+%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%B2%D1%88%D0%B8+%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8

Сернистый газ.
Сернистый газ (SO2) попадает в атмосферу при сгорании веществ, содержащих серу. Он образуется, в частности, при выплавке меди (когда сырьем служит медный колчедан), при сжигании каменного угля, нефти, имеющих примесь серы (в нефти, например, эта примесь может достигать 4% и более). Огромное количество сернистого газа выбрасывается в атмосферу из труб заводов, тепловых электростанций и ряда других предприятий. Подсчитано, что в воздушную оболочку нашей планеты ежегодно попадает более 130 млн. т этого вредного вещества. Практически весь сернистый газ выделяется в результате производственной деятельности человека. Это вещество почти исключительно антропогенного происхождения, так сказать спутник цивилизации. В природе, не затронутой человеком, нет таких процессов, которые приводили бы к выделению больших количеств сернистого газа. Немного его попадает в атмосферу только при извержениях вулканов. А извержения, как известно, бывают достаточно редко.
Особенно губителен сернистый газ для наших вечнозеленых хвойных деревьев, прежде всего сосны. Огромные массивы сосновых лесов в зоне интенсивного действия промышленного дыма страдают от отравления этим веществом. Признаки поражения деревьев хорошо заметны. Такие деревья резко отличаются по внешнему виду от здоровых. Кроны их сильно изрежены, хвои мало, часть крупных сучьев засохла. Иногда засыхает и вершина. Поражение сернистым газом сказывается также на длине хвоинок: они становятся значительно короче. Отравленные деревья в конце концов полностью засыхают, погибают.
Лиственные деревья гораздо более устойчивы к сернистому газу. Они не погибают так быстро, как сосна, но все же более или менее сильно страдают. Листья их покрываются пятнами газовых ожогов. Пораженные участки листа со временем отмирают, вываливаются, и листовая пластинка оказывается продырявленной. Тем не менее лист не погибает, если только площадь «дыр» не слишком велика (не более 10-20%) - Сохранение живыми листьев, продырявленных газовыми ожогами, можно наблюдать, например, у черемухи, липы, дуба.
Интересно, что обычно поражаются главным образом края листовой пластинки, а средняя часть остается незатронутой. Листовая мякоть между жилками повреждается сильнее, чем сами жилки.
Сернистый газ - местный яд. Он вызывает отмирание только тех участков листа, которые подверглись его непосредственному воздействию. Соседние участки совершенно не страдают, никакой «передачи» отравления по листу не происходит. Поражение листовых пластинок сернистым газом носит сугубо местный, пятнистый характер. Его можно уподобить повреждениям, которые наносят листогрызущие насекомые, например гусеницы.
Чем обусловлено ядовитое действие сернистого газа, почему он отравляет растения? Суть дела заключается в следующем.
Проникая внутрь листа, сернистый газ поражает живые клетки, которые осуществляют важнейший для зеленых растений процесс фотосинтеза. Поражение клеток приводит к тому, что фотосинтез резко нарушается, так как связывается каталитически активное железо. Хлорофилл на свету уже не вырабатывает органических веществ, а, напротив, начинает действовать как окислитель, разрушая некоторые жизненно важные для растения соединения (белки, фосфатиды, аминокислоты и др.). В результате этого клетки отмирают. Чем сильнее интенсивность освещения, тем больше ядовитое действие сернистого газа. С уменьшением освещенности вредное действие снижается. Ночью, в темноте, оно минимально. Большое значение имеет и другое обстоятельство. Сернистый газ, проникая в клетки, растворяется там и образует сернистую кислоту. В результате этого сильно подкисляется содержимое клеток, что оказывает крайне неблагоприятное воздействие. Под влиянием подкисле-ния уменьшается стабильность клеточных биоколлоидов и даже происходит их коагуляция. Клетки сильно повреждаются и затем отмирают.
Вредное воздействие сернистого газа обусловлено еще и тем, что в клетках листа постепенно накапливается сера, в результате чего наступает сульфатное отравление. В конце концов в листьях разрушается хлорофилл, они желтеют и отмирают. Таковы в общих чертах причины ядовитости сернистого газа.
Необходимо немного сказать о путях проникновения сернистого газа в растения, а также о том, какие особенности строения растений уменьшают вредное действие этого газа. Речь будет идти только о листьях, так как они наиболее уязвимы.
Сернистый газ проникает в листья через устьица. Эти микроскопические клапаны, способные то открываться, то закрываться, расположены в кожице листа. При открытых устьицах сернистый газ легко проходит внутрь листовой мякоти, двигаясь по межклетникам и отравляя живые клетки, лежащие на его пути. Когда устьица закрыты, газ тоже может проникать в лист, но с большим трудом и в очень малых количествах. Он частично просачивается через слой кутикулы - особой защитной пленки, одевающей лист со всех сторон. Кутикула почти непроницаема для газов, но все же не является абсолютным препятствием. Она в слабой степени пропускает и сернистый газ.
Ясно, что, чем толще кутикула, тем лучше защищено растение от вредного действия сернистого газа.
Кутикула почти непроницаема не только для газов, но и для воды. Это защита для внутренних тканей листа от обезвоживания, высыхания. Естественно, что лучше всего развита кутикула у растений засушливых районов, особенно у обитателей пустынь. Им особенно нужна надежная защита от высыхания. Установлено, что растения с толстой кутикулой, хорошо переносящие засуху, оказываются наиболее стойкими и к воздействию сернистого газа. Именно так обстоит дело у многих растений пустыни, например кактусов. Иными словами, более засухоустойчивые растения менее чувствительны к сернистому газу.
Эту зависимость можно проследить и на наших древесных породах.
Два вида наших берез - повислая и пушистая - заметно различаются по своей газоустойчивости. Листья первого вида более грубые, с более толстой кутикулой, они лучше противостоят как высыханию, так и вредному воздействию сернистого газа. Листья другого вида березы, напротив, более мягкие, нежные, они быстрее теряют воду и легче поражаются сернистым газом. Словом, свойство засухоустойчивости идет параллельно с газоустойчивостью. Защитные приспособления от засухи служат одновременно и защитой от вредных газов.
После всего изложенного нетрудно понять особенности воздействия сернистого газа на различные растения. Почему, например, наши вечнозеленые хвойные деревья (сосна, ель, пихта) страдают сильнее, а лиственные слабее? Причина здесь прежде всего в разной продолжительности жизни хвоинок и листьев. А она сильно различается у тех и других. Хвоинки живут несколько лет (у ели - до 7-8, у пихты еще дольше), а листья - всего несколько месяцев. Отравленные листья сбрасываются довольно скоро, уже в первую осень. На смену им следующей весной вырастают новые, совершенно здоровые. У хвоинок же отравление накапливается в течение нескольких лет, поэтому год от года они «работают» все хуже. Кроме того, пораженные хвоинки отмирают и опадают раньше положенного срока, они живут много меньше здоровых. В результате дерево не получает нормального питания от своей кроны, истощается, слабеет и затем погибает. Особенно наглядно видно это у сосны. Здоровые хвоинки живут 3-4 года, а отравленные сернистым газом - только 1-2. Следовательно, общая масса живой хвои сильно уменьшается, а питание дерева от кроны соответственно ухудшается. При такой ситуации сосна долго не проживет, она обречена на скорую гибель.
Теперь обратимся вновь к лиственным деревьям. При отравлении сернистым газом у них тоже происходит преждевременное опадение листьев. Но здесь это часто не имеет катастрофических последствий. Преждевременный листопад далеко не всегда бывает губительным. Если он происходит в конце лета, дерево почти не страдает. К этому времени листья уже «выполнили план» летней работы, снабдили дерево необходимым количеством питательных веществ.
До сих пор мы говорили только о газоустойчивости хвоинок и листьев деревьев. О других надземных частях растений ничего не было сказано. Это не случайно. Именно листья и хвоинки наиболее чувствительны к вредным газам. Они хуже всего защищены от отравления. Поверхность их покрыта тонкой живой кожицей, которая представляет собой не очень надежную защиту. Собственно защитную роль выполняет только кутикула- тончайшая пленка особого жироподобного вещества, которая, как слой лака, покрывает снаружи клетки кожицы листа.
Ветви деревьев одеты более толстым слоем покровной ткани, лучше защищены от всяких неблагоприятных воздействий. На поверхности молодых ветвей, которые появились весной, уже к концу лета формируется особый пробковый слой. Правда, он сравнительно тонкий, почти как обычная бумага для письма, но все же много толще, чем кутикула. Основное назначение этого слоя - защита живых внутренних тканей ветви от высыхания. Такая защита особенно нужна зимой, когда ветви могут высохнуть на морозе, а пополнить потери воды дерево не в состоянии. Однако пробковый слой хорошо защищает ветви и от вредных газов. Важно отметить, что этот слой формируется не сразу, а только к концу лета. Весной молодые побеги, едва появившиеся из почек, еще очень нежные, они практически совсем не защищены, легко уязвимы. Необходимо сказать также и о периодичности воздействия сернистого газа на лес. Это воздействие обычно не бывает равномерным, т. е. непрерывным по времени и одинаковым по интенсивности. Ядовитый газ идет как бы волнами. Вред, который он причиняет лесу, в сильной степени зависит, прежде всего, от направления и скорости ветра. Особенно опасно, когда потоки воздуха идут от предприятия, выбрасывающего сернистый газ, прямо к лесному массиву, и при этом ветер слабый. Тогда деревья попадают в зону действия ядовитого газа наиболее высокой концентрации. Он может причинить особенно большой вред. Однако такая ситуация возникает только в определенные периоды и бывает не часто. Воздействие подобных газовых «атак» неодинаково опасно в зависимости от времени года, а следовательно, от того, в какой стадии сезонного развития находятся деревья (речь идет о лиственных древесных породах).
Если газовая атака приходится на конец лета, деревья совершенно не страдают. Правда, листья их будут поражены сернистым газом и опадут на 4-6 недель раньше здоровых. Однако ветви и почки к этому времени уже достаточно сформированы, хорошо защищены от газовых повреждений и иссушения. Они вполне готовы к последующей перезимовке.
Иное дело, когда газовая атака приходится на более ранний период - середину лета. В этом случае она оказывается губительной для дерева. Пораженные листья отмирают, а новых листьев не появляется. Безлистные молодые ветви, еще не «созревшие» и плохо защищенные от потери воды, быстро гибнут от иссушения в жаркую погоду. А с ними гибнет и все дерево.
Столь же катастрофические последствия вызывают газовые атаки в конце весны - начале лета. В это время нежные молодые побеги деревьев интенсивно растут и почти совсем не защищены от вредного действия газов. Они погибают целиком.
Поражение деревьев сернистым газом зависит в сильной степени не только от времени года. Важно и то, как расположены деревья на местности, на каких участках они растут - повышенных или пониженных. Дело в том, что газовые потоки обычно стелются по поверхности земли и скапливаются в понижениях рельефа. Это особенно заметно в гористой местности. Здесь сернистый газ «оседает» в плохо продуваемых и глубоких горных долинах, причем долго застаивается, оказывая губительное воздействие на деревья. На местности с дюнным рельефом газовые массы скапливаются в понижениях между дюнами.
«Прижимание» газовых потоков к земле особенно вредит растениям, имеющим небольшую высоту. В сильной степени страдают, например, некоторые низкорослые кустарники (ракитник русский, дрок красильный). Когда сернистый газ стелется по поверхности земли, в лесу погибает подрост (молодые низкие деревца). В то же время взрослые крупные деревья остаются живыми. Кроны их располагаются достаточно высоко над землей.
Вредное действие сернистого газа сильнее проявляется не только в понижениях местности, но и на лесных опушках. Деревья, стоящие на краю леса, больше повреждаются, чаще отмирают.
Надо заметить, что сернистый газ оказывает на деревья не только прямое действие, отравляя их хвою и листву, но и косвенно, через почву, резко ухудшая ее свойства. Это касается прежде всего верхнего почвенного слоя, в котором сосредоточена основная масса тонких, сосущих корней растений. Условия для развития корней становятся крайне неблагоприятными, и деревья сильно страдают.
Дело здесь в том, что сернистый газ, взаимодействуя с почвенной влагой, образует сернистую кислоту. Поэтому происходит резкое подкисление почвы, а это пагубно влияет на растения. Особенно сильно подкисляются самые верхние горизонты, где величина рН достигает величин, характерных для очень кислого торфа верхового болота. Одновременно резко возрастает и гидролитическая кислотность. Крайне неблагоприятно для растений также сильное обеднение почвы питательными веществами, которое является следствием подкисления. В верхних горизонтах существенно снижается содержание кальция и магния, обеспечивающих необходимый уровень почвенного питания.
Итак, под влиянием сернистого газа в почве происходят крайне нежелательные изменения. Они сводятся к сильному подкислению верхних почвенных горизонтов и обеднению их питательными веществами. Особенно ухудшаются свойства подзолистых и дерново-подзолистых почв, которые и в своем естественном исходном состоянии достаточно бедные и кислые.
Мы уже упоминали прежде, что сернистый газ поступает в атмосферу из различных источников. Особенно много его выбрасывают в воздух медеплавильные заводы. И это вполне понятно. Сырьем для выплавки меди служит медный колчедан, богатый серой. Руда подвергается плавке при высокой температуре (1300-1500°). При этом сера сгорает и образуется много сернистого газа, который выбрасывается в воздух. Для улавливания этого вредного газа созданы специальные очистные устройства. Однако сернистый газ улавливается с трудом. Даже самые совершенные установки не в состоянии полностью очистить заводской дым от этого вредного вещества. Влияние медеплавильных заводов на окружающие леса довольно хорошо изучено. На Южном Урале, в окрестностях медеплавильных заводов, выбросы в атмосферу сернистого газа привели к сильным нарушениям растительного покрова. Большие массивы ценных горных лесов из сосны и лиственницы сменились березняками, а часть площади оказалась совершенно безлесной. В одном из районов Южного Урала были детально прослежены изменения растительности по мере удаления от медеплавильного завода, т. е. при постепенном ослаблении воздействия сернистого газа. Эти изменения наблюдали, двигаясь от завода на восток, по направлению господствующих ветров. В результате выявилось следующее. На протяжении первых 1-2 км идет зона постоянного задымления. На этой территории газовые атаки бывают ежегодно в течение всего периода вегетации, причем до 10 и более таких атак относятся к числу сильных. Лесная растительность здесь полностью отсутствует. Вырубки остаются безлесными, деревья на них не восстанавливаются. Вследствие разрушения и смыва почвенного слоя эти территории, прежде занятые лесом, превращаются в голые каменистые склоны. На незначительных участках с сохранившейся почвой развиваются группировки вейника лесного, пырея ползучего и фрагменты горной степи.
Дальше на протяжении следующих 3 км идет зона периодического задымления. В этой зоне газовые атаки также бывают ежегодно, но только одна-две из них сильные, причем они приходятся на середину лета. Из лесных растительных сообществ здесь встречаются исключительно березняки, образованные березой повислой. Деревья березы обнаруживают явные признаки угнетения: в кронах заметны сухие ветви, иногда засыхает верхушка. Некоторые деревья отмирают. На крутых склонах, где полностью смыта почва, распространены березняки, совершенно лишенные живого напочвенного покрова. На пологих склонах развиваются березняки с господством вейника лесного на почве. В этих условиях отмечается достаточно интенсивное семенное возобновление березы.
Следующая далее зона эпизодического задымления имеет протяженность 2-3 км. Воздействие сернистого газа здесь еще меньше. Сильные газовые атаки бывают не ежегодно, а только один раз в 5-10 лет. Причем таких атак за год отмечается не более одной-двух, и приурочены они к середине лета. В данной зоне распространены как березняки, так и сосняки. Под пологом леса хорошо возобновляется береза, местами имеется подрост сосны.
Сернистый газ пагубно влияет в лесу не только на деревья и кустарники, но и на все остальные растения. Очень чувствительны к нему, например, лишайники. Там, где воздух практически свободен от сернистого газа, в лесу встречается много лишайников. Они почти сплошь покрывают стволы деревьев в их нижней части, развиваются на ветвях. Но там, где в воздухе появляется даже самая незначительная примесь ядовитого вещества, лишайники погибают. Так бывает в парках и на улицах крупных городов, например Москвы, Ленинграда. Здесь никогда нельзя обнаружить ни одного лишайника на стволах и ветвях деревьев. Они совершенно не переносят присутствия в воздухе сернистого газа даже в ничтожно малом количестве. Такую же картину можно, конечно, наблюдать и в природе, в лесу, если данное место находится не очень далеко от предприятия, выбрасывающего в воздух ядовитый газ. Иначе говоря, лишайники - хорошие индикаторы присутствия в атмосфере даже небольшой примеси двуокиси серы. При этом разные виды лишайников неодинаково чувствительны к загрязнению воздуха. Среди них можно найти относительно устойчивые и совершенно нестойкие. Но это, так сказать, противоположные полюсы. Между ними есть все переходы. Можно построить последовательный ряд, расположив разные виды лишайников в порядке убывания или, наоборот, возрастания их чувствительности к двуокиси серы. Зная набор видов лишайников, растущих в каком-либо месте, специалист-лихенолог может в общих чертах судить о степени загрязненности воздуха сернистым газом. Для этого, конечно, нужно знать и чувствительность каждого вида. Использование лишайников как индикаторов степени загрязненности воздуха не только теоретически возможно, но и осуществляется практически (так называемая лихеноиндикация).
Вот конкретный пример, показывающий, как меняется флора лишайников в зависимости от степени загрязненности воздуха сернистым газом.
В северо-восточной Словакии исследовали растительность окрестностей металлургических заводов, которые выбрасывают в атмосферу двуокись серы. Были изучены участки с различной загрязненностью воздуха. По содержанию в воздухе сернистого газа выделили три зоны - сильного, умеренного и незначительного загрязнения. В первой зоне, при наибольшем загрязнении, отмечены существенные повреждения высших растений, полностью отсутствовали все виды лишайников. Во второй зоне высшие растения были повреждены очень слабо или совсем не имели повреждений. На почве встречались некоторые лишайники (например, виды рода кладония). Однако, на стволах деревьев их совершенно не было. Наконец, в третьей зоне, при наименьшем загрязнении, лишайники встречались не только на почве, но и на стволах деревьев (виды рода ксантория, пармелия).
Из сказанного ясно, что лишайники, поселяющиеся на деревьях (эпифиты), более чувствительны к загрязнению воздуха сернистым газом, чем те, которые растут на почве.
Чутко реагируют на присутствие в воздухе двуокиси серы не только лишайники, но и зеленые лесные мхи. Среди этих маленьких обитателей леса тоже есть виды более устойчивые к сернистому газу и, напротив, очень чувствительные. Есть, конечно, и все переходы от тех к другим. Разные виды сильно различаются по своей чувствительности. Особенно нетерпимы к загрязнению воздуха, например, некоторые виды рода дикранум, которые встречаются на почве в лесу. Представители этого рода очень обычны в тех хвойных лесах, где под деревьями развивается сплошной моховой покров и воздух достаточно чист. Но если есть хотя бы слабое загрязнение сернистым газом, эти мхи исчезают. Они первыми отзываются на воздействие ядовитого вещества. Лес в целом мало меняется, многие растения остаются, а эти мхи уже выпадают из состава растительного сообщества. Чтобы уменьшить вред, причиняемый сернистым газом, рекомендуют вносить известь в почву под лесом. Благодаря этому уменьшается подкисление почвенного слоя и улучшается минеральное питание деревьев. Условия жизни древесных растений делаются более благоприятными, что повышает их стойкость к сернистому газу. В лучших почвенных условиях деревья становятся более «сильными», они меньше страдают от загрязнения воздуха.