Воздействие аммиака на окружающую среду

Аммиак участвует в большинстве процессов биогеохимиче- ского цикла важнейшего биофильного элемента - азота, являясь либо реагирующим веществом, либо продуктом реакций. Изменение содержания аммиака в окружающей среде влияет на биогеохимический цикл азота. Одним из эффектов является увеличение содержания органического азота и нитритов в окружающей среде, что, в свою очередь, приводит к эвтрофикации и закислению поверхностных вод и почв. Дополнительная нагрузка по питательному азоту, вызванная поступлением аммиака, приводит к изменению видового состава растительности.

Поведение аммиака в окружающей среде

Аммиак является активной формой азота, которая хорошо адсорбируется поверхностью почв и воды, поэтому типичное время его существования в тропосфере не превышает 10 дней [80]. Поведение аммиака в атмосфере (рассеяние, атмосферный перенос, влажное и сухое осаждение, химическое превращение) зависит от метеорологических условий, а также примесей, присутствующих в атмосфере [225, 290].

Аммиак участвует в большинстве процессов глобального биогеохимического цикла азота и является источником доступного азота для растений. Он образуется в результате биологической фиксации азота и процесса аммонификации. Первый процесс заключается в преобразовании атмосферного азота (N2) в связанные соединения азота под действием ферментов. В процессе аммонификации (разложения органических азотсодержащих соединений) аммиак и аммоний образуются как побочные продукты. Большая часть восстановленного азота поглощается в биологическом цикле, но некоторое количество может улетучиваться, особенно в нейтральных или щелочных условиях [3,42].

В результате ассимиляции и нитрификации аммиак поглощается растениями. В первом случае аммоний, фиксированный из атмосферы, трансформируется в органическую форму. Нитрификация связана с окислением NH3/NH+ в нитрит и далее - в нитрат, что дает энергию для жизнедеятельности микроорганизмов [3].

Аммиак является единственным из основных газов, находящихся в атмосфере, который играет значительную роль в реакциях восстановления. Он взаимодействует с серной и азотной кислотами с образованием сульфатов и нитратов аммония. Сформировавшиеся соединения продолжают свое существование в виде аэрозолей, так как они весьма устойчивы [27]. Таким образом, соединения аммиака могут переноситься на значительные расстояния, осаждаясь на водосборы, где насыщение почв обменными катионами невысокое, и, накапливаясь в них, создавать потенциал к закислению поверхностных и подземных вод [27, 88].

В районах, удаленных от источников поступления аммиака в атмосферу, преобладает мокрое осаждение, в то время как вблизи источников - сухое [27, 70, 196, 252]; величина последнего зависит от расстояния до источника, устойчивости к физико-химическим процессам абсорбции в приповерхностном слое и концентрации аммиака [137, 201, 225, 252].

Как показано выше, в результате процессов ассимиляции и нитрификации аммиак поглощается растениями, что обуславливает эффект «точки компенсации» [27, 138, 264, 265]. При концентрации ниже точки компенсации происходит его эмиссия, в противном случае - осаждение.

Изменение е цикле азота

Деятельность человека более чем в два раза увеличила количество активного азота, участвующего в биологическом цикле, что отрицательно повлияло на качество атмосферного воздуха, функционирование экосистем и здоровье населения [42, 210, 266, 283] при этом вклад аммиака в общее поступление азота в настоящее время оценивается в 40 % [143, 149].

Осаждение аммиака и аммоний-иона на почву сопровождается процессом нитрификации, что приводит к дополнительному закислению почв [112, 198, 269, 277]. Вклад аммиака в валовое поступление закисляющих соединений составляет более 30 %; вклад оксидов азота составляет 22 %, диоксида серы - 46 % [244, 247].

Выпадения восстановленного (аммонийного) азота являются частью нагрузок азота на экосистемы, вызывающих нарушение баланса питательных веществ [112, 277] и изменение видового состава растительности, которое проявляется в смене медленнорастущей растительности на быстрорастущую [160, 162, 198, 213, 247].

Начиная с конца 1980-х гг. аммиак рассматривается как токсичный газ для растений [264], которые проявляют высокую чувствительность к азотсодержащим загрязнителям атмосферы в связи с автотрофным характером метаболизма. Слабые дозы аммиака не вызывают видимых повреждений листьев. При избыточном содержании азота растения становятся менее устойчивыми к воздействию морозов, засухи и других стрессовых ситуаций [264]. Высокие концентрации аммиака вызывают необратимые изменения обмена веществ, сопровождающиеся накоплением в тканях аммиачного азота и амидов. С. А. Сергейчик установила, что пороговая доза повреждения органов ассимиляции лесных пород аммиаком составляет 38,3 мг/м3 в течение 1 ч [77]. В качестве среднегодового критического уровня ВОЗ предлагает 8 мкг/м3 [119]. Недавние исследования показали, что воздействие аммиака на состав растительности наблюдается при значительно более низких концентрациях загрязняющего вещества. Так, для лишайников и мхов предложен порог, равный 1 мкг/м3, для травянистой растительности - 3± 1 мкг/м3 [194].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >