В идеале потенциал индикаторного электрода не зависит от присутствия других ионов. Это называется селективностью индикаторного электрода к ионам водорода. Таким образом, рН-электрод относится к ионоселективным электродам. [Федорова, 2002]
Полезный сигнал (зависимость от рН раствора) возникает на границе раздела фаз мембрана индикаторного электрода-раствор, передается на металлический проводник, входящий в конструкцию индикаторного электрода и подается на вход рН-метра, который, как уже отмечалось выше, представляет собою специализированный вольтметр. Однако вольтметр не может измерить потенциал одного электрода. Он должен измерять напряжение, то есть разность потенциалов двух электродов. Поэтому необходим еще электрод сравнения, потенциал которого подается на второй вход рН-метра. [Федорова, 2002]
Электрод сравнения служит нулем отсчета. Это устройство, которое поддерживает постоянную величину разности потенциалов между своим выходом (который подключается на вход рН-метра) и точкой в растворе, куда погрузили его рабочую часть. Его потенциал относительно раствора не зависит от присутствия других ионов в растворе и вообще от состава раствора. Это целое устройство, использующее значительное количество научных и технических приемов. [Федорова, 2002]
Если мы опускаем электрод сравнения в раствор, то между точкой в растворе, куда он погружен и его выходом возникает постоянное напряжение Uсравн. Это напряжение подается на второй вход рН-метра (вход сравнения). Падение напряжения в растворе равно нулю, так как никакой ток в растворе не протекает (а если протекает, то он мешает измерению рН). [Федорова, 2002]
Таким образом, напряжение между входами рН-метра, то есть измеряемая величина, определяется выражением:
DU = Uизм — U сравн = а + b*pH — U сравн = с + b*pH (2)
Таким образом, между измеряемой рН-метром величиной напряжения и значением рН раствора возникает линейная связь.
Исследования уровня рН коры в последнее время приобретает все большую актуальность, а в условиях города Тимашевска результаты будут наиболее показательными, вследствие сухой коры, которую можно будет легко раздробить до мелкодисперсных частиц, что поспособствует наилучшему растворению токсикантов, содержащихся в коре. [Федорова, 2002]
Последней группой рассматриваемых методов будет подгруппа лабораторных аналитическим методов, а точнее наиболее распространенного из них — атомно-абсорбционной спектрометрии. [Федорова, 2002]
В случае применения данного метода исследуемый материал практически не имеет значения. То есть, с одинаковой вероятностной долей правильности эксперимента могут анализироваться и листья, и хвоя, и кора. Происходит это по той причине, что пробы проходят процедуру озоления в муфельной печи до состояния белого пепла, который растворяется или кипятится в смеси кислот, а затем передается на анализ. Рассмотрим принцип действия атомно-абсорбционного спектрофотометра. [Федорова, 2002]
Свет от источника света (1) длиной волны, соответствующей линии поглощения исследуемого элемента, пропускают через пламя, в которое впрыскивается мелкодисперсный аэрозоль раствора пробы (10, 11). [Хала, 2002]
В пламени проба образует атомные пары, которые поглощают падающее излучение в отношении, прямо пропорциональном его концентрации. [Хала, 2002]
Излучение резонансной линии выделяют из спектра с помощью монохроматора (2) и направляют на фотоэлектрический детектор (3) (обычно — фотоумножитель). Выходной сигнал детектора после усиления (4) регистрируют гальванометром цифровым вольтметром (5) или записывают в аналоговой форме на ленте пишущего потенциометра (6). Для увеличения производительности спектрофотометры снабжаются устройствами цифропечати (7) и автоматической подачи образцов. [Хала, 2002]
Интенсивность резонансного излучения измеряют дважды: до распыления анализируемого образца в пламя и в момент его распыления. Разность этих двух отсчетов и определяет значение аналитического сигнала.
На рис. 3 показана схема двухлучевого атомно-абсорбционного спектрофотометра.
1 — источник света; 2 — диск-прерыватель; 3 — окно в диске; 4 — атомизатор; 5 — монохроматор; 6 — фотоумножитель; 7 — электронная схема регистрации; 8 — зеркала; 9 — линза; I, II — пучки резонансного излучения.
Рис. 3. Схема двухлучевого атомно-абсорбционного спектрофотометра
В приборах этого типа первичный пучок резонансного излучения с помощью обтюратора и поворотных зеркал делится на два пучка, один из которых (II) далее проходит через атомизатор, а второй (I) — в обход его. Затем оба пучка попеременно направляются на входную щель монохроматора. и поочередно (благодаря сдвигу по фазе) детектируются, усиливаются и сравниваются друг с другом.
Воспроизводимость измерений атомноабсорбционного сигнала в пламени, достигаемая с помощью двухлучевого сигнала в пламени, достигаемая с помощью значением стандартного отклонения 0,2−0,5%. При тех же условиях однолучевые приборы лишь в редких случаях позволяют измерить сигнал с погрешностью 1%. В большинстве вариантов атомно-абсорбционного меполное извлечение определяемого элемента из точно взятой навески. Количественный анализ атомно-абсорбпионным методом выполняется с помощью градуировочных графиков, построенных по стандартным растворам, чаще всего стандартные растворы готовят из солей соответствующих металлов. [Хала, 2002]
Совокупность приведенных методов позволит произвести комплексную оценку загрязнения природной среды города Тимашевска при помощи методов биоиндикации, причем применив все вышеуказанные методы можно будет сделать вывод не только о состоянии атмосферного воздуха, но и состояния почвенного покрова. Безусловно физико-химические методы исследования только входят в активное применение для нужд фитоиндикационного мониторинга, но они уже доказали свою эффективность. В работе рассмотрено только 2 лабораторно-полевых метода, однако, данные возможности постоянно расширяются. Посление разработки российских ученых были направлены на изучение состава древесины методом высоко эффективной жидкостной хроматографии.
Таким образом, для оценки загрязнения природной среды города Тимашевска резонно применять совокупность визуальных, полевых физико-химических (название получено вследствие возможности применения в полевых лабораториях), а также методов аналитической химии.
Заключение
В заключении резюмируем результаты исследования и подведем итог работы, сделав выводы согласно обозначенным проблемам.
Развитие и становления науки фитоиндикации прошло долги путь развития параллельно с другими эколого-биологическими дисциплинами. Исследование растений ни на миг не покидало развитие человеческой науки, однако, более громкие открытия физиологии и анатомии просто отодвинули фитоиндикацию на второй план. Первые открытия ученых позволили сделать вывод, что каждому виду растений соответствуют определенные экологические условия. Систематизация полученных данных заставила ученых задаться и обратным: насколько растения отражают своим показателям характер экологических условий, как, каким образом и на основе каких признаков можно оценить эти условия.
Особенности метаболизма (высокочувствительный фотосинтетический аппарат, который поглощает токсические вещества из окружающей среды) растений наиболее часто применяются при диагностике загрязнения атмосферного воздуха, на в последнее время активно развивается направление по изучению степени загрязнения почв. Именно это разделение стало возможным благодаря различным механизмам жизнеобеспечения растений.
Общее состояние экологической обстановки города можно назвать, как напряженную, находящуюся под воздействием производственного комплекса, развитой автомобильной сети и железно-дорожного полотна.
Флора зеленых насаждений города, вследствие благоприятных климатических условий достаточно разнообразна, но фитоиндикацию можно проводить используя далеко не все виды растительности, произрастающей в городе.
В качестве полного спектра фитоиндикационных методов для оценки состояния загрязнений города Тимашевска необходимо применение комплекса методов: визуального, физико-химического полевого и аналитического.
Фитоиндикация безусловно еще не признана наукой и общественностью, поскольку ее результаты недостаточно популяризированы. На мой взгляд, нельзя пренебрегать достижениями ученых, а также не демонстрировать эти результаты общественности. Полученные вследствие анализа имеющейся информации заставили меня всерьез задуматься над будущем города, а также его жителей, которые находятся под угрозой ухудшения экологической обстановки настолько, что даже зеленые насаждения уже не смогут справиться со всем объемом воздействия, что приведет к их гибели, а также сделает районы города непригодными для высадки новой растительности.
Библиографический список
Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. М.: Агроконсалт, 2002. 68 с.
Агроэкология / Под. ред. В. А. Черникова и А. И. Чекереса. М.: Колос. 2002. С. 476.
Андреева И. В. Особенности накопления и распределения никеля в некоторых сельскохозяйственных культурах. Автореф. дис. .канд. биол. наук. М" 2003. 17 с.
Арсеньева Т.В. Эколого-анатомические аспекты изменчивости древесины сосновых из промышленных районов европейского Севера. СПб.: Наука, 2001. — 109 с.
Беляева О. Н. Биологическая активность чернозема обыкновенного и каштановой почвы Нижнего Дона при антропогенном воздействии: Автореф. дис… канд. биол. наук. — Ростов н/Д., 2002. — 29 с.
Вальков В. Ф. Почвоведение (почвы Северного Кавказа). — Краснодар: Сов. Кубань, 2002. — 728 с.
Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2011 году». М., 2012.
Елисеева Н. В. Экология: учебное пособие для вузов./ Н. В. Елисеева, Н. В. Чернышева, И. И. Имгрунт, В. В. Стрельников Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2004. — 196с.
Зялалов А. А. Поступление тяжелых металлов в томаты в гидропонной культуре /./ Агрохимия. — 2002. — № 8. — 82−85.
Зотикова А. П. Динамика содержания и роль каротиноидов хвои келра сибирского в высокогорье // Вестник Башкирсколго университета, 2001. № 2 (II). — С. 67−69.
Кавтарадзе Д. Н. Урбанизация биосферы // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. ВИНИТИ, 2005
Выпуск № 7. — 37 с.
Каль М. Н. Агроэкологические приемы детоксикации загрязненных тяжелыми металлами дерново-подзолистых легкосуглинистых почв и снижение их накопления в растениеводческой продукции: Автореф. дис… канд. биол. наук. — Минск-, 2001. — 29 с.
Колесников СИ. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. — Ростов н/Д: Изд-во СКНТТ ВП1, 2000. — 232 с.
Колесников СИ. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия в черноземе обыкновенном // Агрохимия. — 2001. — № 9. — С 54−59.
Количественное определение аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в растительных тканях // Физиологические и биохимические методы анализа растений. Калининград, 2002. 58с.
Кулагин А. А. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей. М.: Наука, 2005. 190 с.
Кулагин А. Ю. Тополя в Предуралье: Дедроэкологическая характеристика и использование. Уфа: Гилем, 2000.
Масленников П. В. Экологические аспекты накопления антоциановых пигментов в растениях // Автореферат диссертации к. б. н. Калининград, 2003. 24 с.
Минкина Т. М. Определение тяжелых металлов в почвах // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. — 2002. — № 3. — 82−86.
Неверова О. А. Биоэкологическая оценка загрязнения атмосферного воздуха по состоянию древесных растений // Новосибирск: Наука, 2001. 118 с.
Орлов Д. С. Биогоехимия. — Ростов-н/Д.: Изд-во Феникс, 2000. — 320 с.
Отелов Д. Экология и рана биосферы при химическом загрязнении / Учеб. пособие. — М.: Высш. Шк., 2002. — 334 с
.Палапина А. Н. Влияние многолетнего применения vдoбpeний на накопление тяжелых металлов в черноземе выщелоченном и растениях озимой пшеницы: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. — Краснодар, КГАУ, 2002. — 18 с.
Панов, Н. П. Почвенные процессы в орошаемых черноземах и каштановых почвах и пути предотвращения их деградации / Н. П. Панов, В. Г. Мамонтов. М.: Россельхозакадемия, 2001. — 253c.
Понизобский А. А. Использование цеолита для детоксикации загрязнённых свинцом почв // Почвоведение. — 2003. — № 4.
Просанна Джагат ПТ. Пути снижения уровней загрязнения почв тяжелыми металлами // Актуальные проблемы экологии и природопользования. — Вьш. 2. — М.: 2001. — 66−69.
Просянникова О. И. Содержание тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы //Агрохимический вестник. 2005. — № 5. С. 15−16
Просянникова О. И. Эффективность известкования кислых почв: Сборник научных трудов «Проблемы рационального природопользования техногенного региона». Кемерово, 2005.-С. 191−192
Романчук А. Ю. Влияние некоторых химических веществ, биотехнологических продуктов и электрического поля на систему аскорбиновой кислоты проростков ячменя // Автореф. дис. канд. биол. наук. Калининград: Изд-во КГУ, 2002. 24 с.
Степанок В. В. Влияние сочетания соединений тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственных культур и поступление тяжельх металлов в растения // Агрохимия. — 2000. — № 1. — 74−80.
Тарасова Т. Ф. Комплексная оценка степени загрязнения растений придорожной территории улиц промышленного город//Вестник ОГУ, 2002. № 3. — С. 15−20.
Титов А. Ф. Влияние ионов свинца на рост и морфофизиологические показатели растений ячменя и овса. // Физиология и биохимия культ, растений. — 2001. — Т. 33. № 5. — 387−393.
Усманов И. Ю. Экологическая физиология растений. М.: Логус, 2001. 224 с.
Федорова А. И. Биоиндикация загрязнения городской среды // Изв. РАН. Сер. Геогр., 2002. № 1.-С. 72−80.
Убугунов В. Л. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на продуктивность и качество клубней картофеля // Агроэкология и устойчивое развитие регионов. Красноярск, 2000. — С.84−85.
Шильников И. А. Результаты работ лаборатории известкования почв ВИУА (1932;2000 гг.) /Сб. История развития агрохимических исследований в ВИУА. М.: Агроконсалт. 2001. — С.155−178.
Хала ВТ. Оценка системы почва-растение по содержанию и транслокации тяжелых металлов // Агрохимический вестник. — 2002.-Хо1.-С. 74−80.
Эвембе Д. Изучение транслокации тяжелых металлов и приемов их детоксикации в черноземной и дерново-подзолистой почвах: Автореф. дис… канд. с-X наук. — М., 2002. — 19 с.
Almas A.R. Changes in tolerance of soil microbial commimities in Zn and Cd contaminated soil // Proceeding of the 7th Int. c-onf. on the biogeocheniistrv of trace elements. June 15−19, 2003. Uppsala, Sweden. V.
2. P. 224−225.
Cordoba-Pedregosa MdC. Zonal Changes in Ascorbate and Hydrogen Peroxide Contents, Peroxidase, and Ascorbate-Related Enzyme Activities in Onion Roots // Plant Physiology. 2003. — Vol. 131. — P. 697−706.
Приложение 1
Виды высшей растительности, произрастающей на территории города Тимашевск Рис. 4. Акация белая Рис. 5. Каштан конский обыкновенный Рис. 6. Липа сердцевидная Рис. 7.
Тополь пирамидальный Рис. 8. Туя Рис. 9. Боярышник кроваво-красный Рис. 10. Бузина черная Рис. 11.
Облепиха крушиновидная Рис. 12. Крушина ломкая Рис. 13. Шиповник майский
