Въздействието на азотните оксиди върху човешкото тяло и растенията, резюмета
Азотният оксид (I), който се образува предимно естествено, е безвреден за хората. Това е безцветен газ със слаб мирис и сладникав вкус. Вдишването на малки количества N2O води до притъпяване на болковата чувствителност, в резултат на което този газ понякога се използва в смес с кислород за анестезия. В малки количества N2O предизвиква усещане за опиянение (оттук и името "смеещ се газ"). Вдишването на чист N2O бързо предизвиква наркотично състояние и задушаване.
Азотният оксид NO и азотният диоксид N2O се срещат заедно в атмосферата, така че най-често се оценяват техните комбинирани ефекти върху човешкото тяло. Само в близост до източника на емисии се наблюдава висока концентрация на NO. При изгарянето на гориво в автомобили и в топлоелектрически централи приблизително 90% от азотните оксиди се образуват под формата на азотен оксид. Останалите 10% са азотен диоксид. Въпреки това, по време на химични реакции, значителна част от NO се превръща в N2O, много по-опасно съединение. Азотният оксид NO е безцветен газ. Не дразни дихателните пътища и затова човек може да не го усети. При вдишване NO, подобно на CO, се свързва с хемоглобина. В този случай се образува нестабилно нитрозо съединение, което бързо се превръща в метхемоглобин, докато Fe2+ се превръща в Fe3+. Йонът Fe3+ не може обратимо да свърже O2 и по този начин излиза от процеса на пренос на кислород. Концентрацията на метхемоглобин в кръвта от 60 - 70% се счита за смъртоносна. Но такава гранична стойност може да има само на закрито, а на открито това не е възможно.
С отдалечаване от източника на емисии нарастващо количество NO се превръща в NO2 – кафяв газ с характерна неприятна миризма.Азотният диоксид силно дразни лигавиците на дихателните пътища. Вдишването на отровни пари от азотен диоксид може да причини сериозно отравяне. Азотният диоксид причинява сензорни, функционални и патологични ефекти. Нека разгледаме някои от тях. Сетивните ефекти включват обонятелни и зрителни реакции на тялото към излагане на NO2. Дори при ниски концентрации от само 0,23 mg / m3, човек усеща присъствието на този газ. Тази концентрация е прагът за откриване на азотен диоксид. Въпреки това, способността на тялото да открива NO2 изчезва след 10 минути вдишване, но има усещане за сухота и дращене в гърлото. Въпреки че тези признаци изчезват при продължително излагане на газ в концентрация 15 пъти по-висока от прага на откриване. Така NO2 отслабва обонянието.
Но азотният диоксид засяга не само обонянието, но и отслабва нощното зрение - способността на окото да се адаптира към тъмното. Същият ефект се наблюдава при концентрация от 0,14 mg/m3, което съответно е под прага на откриване.
Функционалният ефект, предизвикан от азотния диоксид, е повишено съпротивление на дихателните пътища. С други думи, NO2 предизвиква увеличаване на усилието, изразходвано за дишане. Този отговор е наблюдаван при здрави индивиди при ниски концентрации на NO2 от 0,056 mg/m3, четири пъти под прага на откриване. А хората с хронични белодробни заболявания изпитват затруднения в дишането вече при концентрация от 0,038 mg / m3.
Разрушителният ефект на фотохимичните компоненти на смога върху растенията е открит, преди да бъде потвърдено въздействието им върху човешкото здраве.
Азотните оксиди NOx могат да засегнат растенията по три начина:
директен контакт с растенията;
чрез киселинни валежи, образувани във въздуха;
индиректно, чрез фотохимично образуване на оксиданти като озон и PAN.
Директният ефект на NOx върху растенията се показва визуално чрез пожълтяването или покафеняването на листата и иглите в резултат на окисляването на хлорофила. Окисляването на мастните киселини в растенията, което се случва едновременно с окисляването на хлорофила, освен това води до разрушаване на мембраните и некроза. Получената азотиста киселина в клетките има мутагенен ефект. Отрицателните биологични ефекти на NOx върху растенията се проявяват чрез обезцветяване на листата, увяхване на цветята, плододаване и липса на растеж. Това действие се обяснява с образуването на киселини по време на разтварянето на азотните оксиди в междуклетъчните и вътреклетъчните течности.
Ботаниците смятат, че първоначалните симптоми на увреждане на растенията от азотен оксид са хаотично разпределение на петна за обезцветяване със сиво-зелен оттенък. Тези петна постепенно загрубяват, изсъхват и стават бели. Азотните оксиди са токсични при концентрация от 3 ppm. За сравнение: серният диоксид причинява увреждане на растенията при по-висока концентрация (5 ppm).
Нарушения в растежа на растенията под въздействието на NO2 се наблюдават при концентрации от 0,35 mg/m3 и по-високи. Тази стойност е граничната концентрация. Опасност от увреждане на растителността от азотен диоксид съществува само в големите градове и индустриалните зони, където средната концентрация на NO2 е 0,2 - 0,3 mg/m3.
Растенията са по-устойчиви (в сравнение с хората) на въздействието на чистия азотен диоксид. Това се обяснява с особеностите на усвояването на NO2, който се редуцира в хлоропластите и се включва в аминокиселините като NH2 група. В концентрация 0,17 - 0,18 mg/m3 азотните оксиди се използват от растенията като торове. Тази способност за метаболизиране на NOx при хоратане е присъщо.
Разрушителният ефект на NO2 върху растенията се засилва в присъствието на серен диоксид. Това се потвърждава при експерименти, проведени със следните дървесни видове: черна топола, плачеща бреза, бяла елша, дребнолистна липа. Тези газове са синергични и често присъстват заедно в атмосферата. Докато много растения понасят действието само на азотен диоксид в концентрации до 0,35 mg/m3, в присъствието на серен диоксид същото количество NO2 може да бъде пагубно за тях.
Озонът и пероксоацилнитратите (PAN) са силни окислители. Те влияят на метаболизма, растежа и енергийните процеси в растенията чрез инхибиране на много ензимни реакции, като синтеза на гликолипиди, полизахариди на клетъчната стена, целулоза и др. Озонът и PAN също влияят върху процеса на фотосинтеза.
Озонът е много по-токсичен от азотните оксиди, когато е изложен на растенията. За тях той е токсичен при концентрация от 0,2 ppm. Чувствителните растителни видове показват признаци на инхибиране (бели или кафяви петна) още след един час третиране с озон при концентрация от 0,05 - 0,1 mg/m3. Озонът променя и структурата на клетъчните мембрани, в резултат на което могат да се наблюдават сребърни листни петна. Когато са изложени на озон, пигментите също се окисляват и листата се обезцветяват. По лъскавия слой на кожата на листата и иглите се появяват пукнатини и листът става крехък. В допълнение, гъбичните спори могат да покълнат в пукнатините, които след това проникват дълбоко в листа и го унищожават. Този инфекциозен процес е една от причините за смъртта на горите.
По време на окислителните процеси в растителната клетка може да се отдели етилен, което води до окапване на листата и игличките. Резултатът от излагането на високи концентрации на озон е пунктираната ивица на листата. Установено е, че озонът влияе върху цитрусовите плодове, води допрекалено ранно узряване на плодовете и падането им преди достигане на нормален размер. Специално изследване, проведено с четири вида селскостопански растения (соя, царевица, пшеница и фъстъци), показа, че замърсяването на въздуха с озон води до загуба на реколта.
По този начин визуално се диагностицират признаци на увреждане, причинено от NO2 и O3. Трябва обаче да се има предвид, че в естествени условия тези газове действат върху растенията не поотделно, а в сложна смес с други замърсители, така че е трудно да се идентифицира въздействието. PAN става физиологично активен само когато е осветен. Фотолитично се разлага на пероксоацетилов радикал, който чрез окисляване разрушава растителните пигменти. В заключение, фотохимичните окислители имат най-голямо въздействие върху културите от маруля, боб, цвекло, зърнени култури, лозя и декоративни растения. Първо, върху листата се образува воден оток. След известно време долните повърхности на листата придобиват сребрист или бронзов оттенък, а горните стават петна с бяло покритие. След това идва бързото увяхване и смъртта на листата.