Környezetvédelem. Zseni Anikó - Pestiné Rácz Éva

Átírás

1 Környezetvédelem Zseni Anikó - Pestiné Rácz Éva Jelen tanulási segédlet a Coedu oktatási rendszer számára készített "Zseni Anikó - Pestiné Rácz Éva (2017): Környezetvédelem" elektronikus tananyag és hozzá tartozó oktatási segédanyag tananyagra vonatkozó részeiből készített, nem nyomtatott megjelenésre szánt kézirat. Ennek megfelelően a szerzők a formázáskor az elektronikus tananyag formai követelményeinek megfelelő szerkesztést meghagyták, és nem törekedtek az oldalakon megjelenő üres területek kiküszöbölésére. Széchenyi István Egyetem, Győr

2 Tartalomjegyzék 1. Modul: A környezetvédelem alapjai 4 1. lecke: Környezetvédelmi alapfogalmak 5 2. lecke: A környezetvédelem történeti áttekintése lecke: Fenntartható fejlődés és ökológiai lábnyom Modul: A környezetvédelem ökológiai alapjai lecke: Ökológiai alapfogalmak lecke: A környezeti tényezők hatása az élőlényekre lecke: Ökoszisztémák anyag- és energiaforgalma Modul: A levegő és védelme lecke A légkör (atmoszféra) lecke A légkör szennyezői lecke Lokális, település léptékű légszennyezés Modul: A talaj és védelme Lecke: A talaj és a talajpusztulás lecke: A talaj szennyezése és a szennyezett talajok kárelhárításának alapjai A szennyezett talajok kárelhárításának alapjai Modul: A víz és védelme Lecke: Vízkészletek Lecke: Vízszennyező anyagok és források Lecke: Szennyvíztisztítás Modul: Természetvédelem Lecke: A természetvédelem célja, a biodiverzitás és veszélyeztető tényezői Lecke: A természetvédelem eszközei, módszerei Lecke: Magyarország természeti értékei és védelmük 146 2

3 7. Modul: Hulladékgazdálkodás lecke: A hulladékok csoportosítása és környezeti hatása lecke: Hulladékgazdálkodás lecke: Hulladékmegelőzés és hulladékcsökkentés az iparban Modul: Környezetvédelmi energetika lecke: Energiaforrások lecke: Nem megújuló energiahordozók lecke: Megújuló energiahordozók Modul: Zaj-, rezgés- és sugárzásvédelem lecke: Zajvédelem lecke: Rezgés- és sugárvédelem Modul: Környezetvédelmi szabályozás lecke: Környezetpolitikai és környezetszabályozási alapok lecke Környezetszabályozási eszközök Modul: Globális környezeti kihívások lecke: A globális éghajlatváltozás okai lecke: A globális éghajlatváltozás jelenségei és jövőbeli tendenciái lecke: Az ózonoszféra sérülése 275 3

4 1. Modul: A környezetvédelem alapjai Az emberiség környezet-átalakító tevékenysége tízezer évvel ezelőtt, a mezőgazdasági termelésre való átálláskor kezdődött el. Környezetterhelésünk az ipari forradalom korszakától erősödött meg az erőforrások egyre fokozódó kitermelésével, a környezetünkbe kijuttatott szennyezések mennyiségének és körének bővülésével. A felismert környezeti problémákkal együtt felmerült a védelem gondolata is, és kialakult a környezetvédelem, mint komplex interdiszciplináris tudomány, illetve céltudatos, szervezett, intézményesített emberitársadalmi tevékenység. 4

5 1. lecke: Környezetvédelmi alapfogalmak Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje és megértse a környezetvédelem alapvető fogalmait és folyamatait. Az alapfogalmak a tananyag további részének elsajátítása során segítik azok részletesebb kifejtését, megértését. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a környezetvédelem alapfogalmait: környezet, bioszféra, környezetvédelem, környezetszennyezés, emisszió, transzmisszió, immisszió, felsorolni a környezet elemeit, megnevezni a környezetvédelem részeit, saját szavaival megfogalmazni a környezetgazdálkodás céljait, mértékegységekből kiválasztani az emisszió és az immisszió mértékegységeit, példákkal elmagyarázni a pontszerű és a diffúz szennyező források közti különbséget, felsorolni és értékességük alapján sorrendbe állítani a környezeti ártalmak elhárítására szolgáló műszaki megoldások fő kategóriáit. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: környezet, bioszféra, környezetvédelem, környezetgazdálkodás, környezetszennyezés, emisszió, transzmisszió, immisszió, pontszerű szennyező forrás, diffúz szennyező forrás. 1. A környezet fogalma és elemei Tevékenység: Gyűjtse ki, hasonlítsa össze és jegyezze meg a környezetet leíró kétféle definíciót! Tanulmányozza az 1. ábrát, és segítségével jegyezze meg a bioszféra fogalmát! Jegyezze meg a környezet elemeit! A környezetet többféleképpen lehet értelmezni. A környezet az élő szervezet(ek)et körülvevő fizikai, kémiai és biológiai körülmények összessége. Kicsit másként értelmezve a környezet a bennünket körülvevő világ azon része, amelyben élünk és tevékenykedünk. Topográfiai határa többnyire nem pontosan definiált és nem is állandó. A Föld élővilágának környezete (élettere) térbeli kiterjedését tekintve a bioszférát jelenti. A bioszféra a földkéreg (litoszféra), 5

6 vízburok (hidroszféra), levegő (atmoszféra) azon részeit foglalja magába, amelyet az élőlények benépesítenek. A földi szférákat az 1. ábra mutatja be. 1. ábra. A Föld szférái A környezet elemeit a Föld élőlények által használt szférái (a bioszféra alkotói), az élőlények (benne az ember), valamint az ember által alkotott objektumok alkotják. A környezeti elemek ennek megfelelően: a föld: alapkőzet, ásványvagyon, barlangok, talaj, domborzat; a víz: felszíni vizek, felszín alatti vizek; a levegő: alsó légkör (troposzféra), felső légkör (sztratoszféra); az élővilág: mikroorganizmusok, növényvilág, állatvilág, ember; a települések, és az infrastruktúrák. A környezet elemei együttesen alkotják a tájat. A környezet elemei hatással vannak egymásra: bármely elem megváltoztatása az összes többi elem megváltozását von(hat)ja maga után. 2. A környezetvédelem alapfogalmai Tevékenység: Értelmezze és jegyezze meg a környezetvédelem fogalmát! Keressen példákat korábbi ismereteiből a környezetvédelmi tevékenységekre! Keressen példát arra, hogy a szakjának megfelelő leendő munkakörében milyen tevékenységek tartozhatnak bele a környezetgazdálkodásba! 6

7 A környezetvédelem olyan céltudatos, szervezett, intézményesített emberi-társadalmi tevékenység, amelynek célja az ember ipari, mezőgazdasági, bányászati, közlekedési stb. tevékenységéből fakadó káros következmények kiküszöbölése és megelőzése az élővilág és az ember károsodás nélküli fennmaradása érdekében, azaz a károkat megelőző védelem, az okozott károk megszüntetése, a környezetminőség javítása, a természeti erőforrásokkal való ésszerű gazdálkodás. A környezetvédelem céljának eléréséhez a társadalom életének szinte minden területére kiterjedő összehangolt cselekvés szükséges. A tágabb értelemben vett környezetvédelem részének tekintjük a környezetgazdálkodást, a természet- és tájvédelmet, a környezet-egészségtant és a települési környezet védelmét is. A környezetgazdálkodás a gazdasági tevékenységek olyan megtervezését, megszervezését és végrehajtását jelenti, amelynek során a gazdálkodók ésszerűen, környezetkímélő módon, távlatokban gondolkodva gazdálkodnak a természeti erőforrásokkal; ennek érdekében környezetkímélő technológiákat alkalmaznak, tevékenységük során törekednek arra, hogy ne pusztítsanak el élőlényeket, ne károsítsanak élő rendszereket és élettelen természeti értékeket, és ne károsodjon az ember egészsége sem. A természetvédelem feladata a természet élő és élettelen értékeinek feltárása, tudományos alapokon nyugvó szakszerű fenntartása, kezelése, megőrzése ill. a természetes környezet egyes, természeti értékekben gazdag részeinek védelem alá helyezése; az ember gazdasági tevékenységének korlátozásával, megszüntetésével, a környezeti ártalmak kiküszöbölésével törekszik az eredeti állapot, a természeti értékek fenntartására (bővebben ld. 6. modul). A környezetvédelem komplex szemléletmódot követel, hiszen nem megoldás, ha az egyik fajta környezeti ártalom kezelése során egy másik típusúvá válik, illetve ha az egyik környezeti elemet szennyező ártalmat úgy kezelik, hogy egy másik környezeti elem szennyeződése következik be általa. Ennek ellenére a környezetvédelem egyes területeit külön tárgyaljuk e jegyzetben (hasonlóan más, e témával foglalkozó szakirodalmakhoz). A környezetvédelem szakterületei a geoszférák szerint a föld-, víz-, levegő-, élővilágvédelem (ld modul), illetve az ártalmak oldaláról a zaj-, rezgés-, sugárvédelem (ld. 9. modul); valamint külön tárgyaljuk a hulladékgazdálkodást (ld. 7. modul) és az energia környezeti összefüggéseit (ld. 8. modul), függetlenül attól, hogy a talajt, a vizet vagy a levegőt szennyezie A környezetszennyezés primer folyamatai Tevékenység: Jegyezze meg a környezetszennyezés, emisszió, transzmisszió, immisszió fogalmát! Figyelje meg az emisszió és az immisszió mértékegysége közti különbséget! Gondoljon ki további példákat az emisszióra és az immisszióra! A környezetszennyezés a környezetet ill. az embert közvetve vagy közvetlenül veszélyeztető vagy károsító jelenség, folyamat, negatív környezeti hatás, amely valamely környezeti elem (föld, víz, levegő, élővilág, települések, infrastruktúrák) fizikai, kémiai vagy biológiai szennyeződését, károsítását eredményezi. A környezetszennyezés primer folyamatai általános értelemben a következők: 7

8 Emisszió: A szennyező-források kibocsátása (egységnyi idő alatt kibocsátott szennyeződés). Mértékegysége egy mennyiség/idő hányados: m3/s, g/s stb. (pl. egy kémény által egységnyi idő alatt kibocsátott SO2 mennyisége). Transzmisszió: A környezet egyes elemein keresztül való terjedés. A transzmisszió során a szennyeződés felhígulhat, de egyes esetekben káros hatása erősödhet is (pl. kémiai átalakulások miatt). Immisszió: A szennyezés megvalósulása, adott hely szennyezettségi értéke. Tulajdonképpen egy koncentráció: mennyiség/térfogat hányados (pl. a légkör SO2 koncentrációja mg/m3-ben). Az immissziók egy része közvetlenül nem érzékelhető, ill. káros hatásuk csak később jelentkezik (pl. radioaktív sugárzások, zaj, egyes mérgező anyagok esetén), a következményekből (pl. rákos megbetegedések) ismerhető fel Környezetszennyező források Tevékenység: Gyűjtse ki a szennyező források különféle csoportosításait, és keressen mindegyikre példát környezetéből! Hasonlítsa össze a pontszerű és a diffúz szennyező forrásokat! A szennyező forrásokat ill. kibocsátásukat többféle szempontból lehet csoportosítani. Időbeli eloszlása alapján az emisszió lehet időszakos vagy folyamatos; egyenletes vagy időben változó. Eredete alapján lehet antropogén (emberi hatásra kialakuló), ezen belül ipari, mezőgazdasági, közlekedési, települési stb., valamint természetes. Kémiai összetétele szerint is többféleképpen lehet csoportosítani (mérgező nem mérgező, szervetlen szerves stb.). Lokalizálhatóság szerint pontszerű és diffúz szennyező forrásokat különböztetünk meg. A pontszerű szennyező források esetében a kibocsátás helye pontosan meghatározható (szennyvízcsatornák, kémények stb.), a szennyeződés összegyűjthető, kezelhető, ártalmatlanítható. A diffúz szennyező forrás eredete konkrétan nem határozható meg: légkörből, utakról, felszíni lefolyással a földekről, talajvíz beszivárgásból stb. származik (pl. mezőgazdasági termelés: műtrágyák, növényvédő szerek; közlekedés). Mivel a diffúz szennyeződések nagy területről kis koncentrációban érkeznek, sokkal nehezebb és drágább kezelni őket A környezetvédelmi célok elérésének eszközei Tevékenység: Keressen példákat saját szakterületéből vagy mindennapi életéből a környezeti ártalmak műszaki megoldásokkal történő elhárítására! Jegyezze meg a műszaki megoldások fő kategóriáit és azok értékességi sorrendjét! A környezeti ártalmak különböző szinteken lokális, regionális, globális hatnak, így az ellenük történő fellépés is ezeken a szinteken kell történjen. A környezetvédelmi célok elérésének lehetnek jogi, gazdasági, műszaki, kutatás-fejlesztési, oktatási, szemléletformálási eszközei. A környezeti ártalmak elhárítására szolgáló műszaki megoldások fő kategóriái értékességük csökkenő sorrendjében a következők: 1. A káros emissziók megakadályozása ill. csökkentése a forrás területén: a. A folyamatok káros emisszióktól mentes technológiai megoldása, b. A káros emisszió kibocsátásának megakadályozása (pl. porleválasztó, szennyvíztisztító). 2. A káros emissziók továbbjutásának (transzmisszió) megakadályozása (pl. zajvédő falak). 8

9 3. Az immissziók helyén védőeszközök alkalmazása (gázálarc, füldugó, korrózió elleni védőmáz stb.). A környezetvédelmi tevékenységek legfőbb színtere a gazdaság (népesedési folyamatok és a különböző gazdasági tevékenységek, mint pl. bányászat, ipar, mezőgazdaság, közlekedés), hiszen többnyire a különféle gazdasági tevékenységek okozzák a különböző környezeti ártalmakat, így a megoldást is itt kell keresnünk. A környezeti problémák megoldásában alapvető szerepe van a tudományoknak is. Az oktatás, nevelés, szemléletformálás szerepe a belső indítékok által motivált, környezettudatosan cselekvő emberek számának növelésében óriási. A belső indítékok ugyan mindig hatékonyabbak, azonban sokszor szükség van a külső indítékokra, a társadalom irányítására is: a környezetvédelem intézményrendszerén ill. a jogi szabályozásokon keresztül, de a gazdasági szabályozók (pl. gazdasági ösztönzők, adók, bírságok) és a környezetvédelmi mozgalmak is a környezetvédelmi társadalmi tevékenységi rendszer részét képezik (bővebben ld. 10. modul). Összefoglalóan: A környezetvédelmi tevékenységek során a környezet elemeit (az embert, ill. annak természetes és művi környezetét) kell megvédeni a különböző forrásokból származó ártalmaktól, különböző műszaki, gazdasági, etikai, nevelési, jogi stb. módszerekkel (2. ábra). Tevékenység: Az eddig megtanultak alapján értelmezze a 2. ábra három dimenzióját! 2. ábra. A környezeti problématér 9

10 2. lecke: A környezetvédelem történeti áttekintése Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a környezet- és természetvédelem kialakulásának legfontosabb lépcsőit. Áttekintő ismereteket szerezzen az egyes korszakok legjelentősebb eseményeiről, a nemzetközi szervezetekről, nemzetközi konferenciákról, nemzetközi egyezményekről. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megnevezni a modern kor előtti idők legfontosabb környezetkárosító tevékenységeit, megnevezni a II. világháborút követő legfontosabb környezetkárosító tevékenységeket, egy-egy példát felsorolni az egyes környezetvédelmi korszakokban történt legjelentősebb környezetüggyel kapcsolatos eseményekre, a környezetvédelem egyes korszakaihoz és dátumokhoz kötni a legjelentősebb eseményeket és egyezményeket, saját szavaival megfogalmazni a Környezet és Fejlődés Világbizottság legfontosabb eredményeit, évszámmal megnevezni a 4 ENSZ környezeti konferenciát, megnevezni a Riói Konferencia 5 dokumentumát, megnevezni a Johannesburgi Konferencia 2 dokumentumát. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: Római Klub ENSZ Környezet és Fejlődés Világbizottsága ENSZ Fenntartható Fejlődés Bizottsága 1. A környezetvédelem intézményes korszaka előtt Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a modern kor előtti idők legfőbb környezetkárosító tevékenységeit! Az ember okozta jelentősebb környezetterhelés a gyűjtögető-vadászó életmódról a mezőgazdasági életmódra történő átálláskor indult meg, majd az ércbányászat, a fémkohászat és a közlekedés fejlődésével tovább fokozódott. Az erdőirtás már az ókorban elindult. Az ókori városokban már szükség volt a vízellátás, a szennyvízelvezetés és -kezelés, a hulladékkezelés megoldásainak alkalmazására. Jeruzsálemben és Rómában a gravitáción alapuló vízvezeték rendszert építettek, majd 2500 évvel ezelőtt megépült Rómában az első zárt szennyvízcsatorna, a Cloaca Maxima. A középkorban született rendeletek elsősorban az emberi egészséget és komfortérzetet kívánták növelni, azonban jó hatással voltak a környezetre is. (Például I. Edward király a

11 században betiltotta a kőszén égetését Londonban, a lovagok és feleségeik egészsége érdekében. Zsigmond király erdőtörvénye szabályozta az erdőgazdálkodást a bányavárosok környékén.) Megjelent a víz- és szélenergia alkalmazása is. Az ipari forradalom technikai vívmányai a gőzgép és a széntüzelésű kazán következtében a városok levegőjét kéntartalmú füst és por szennyezte, csökkent a napsütéses órák száma, tisztítatlan ipari és kommunális szennyvizek kerültek nagy mennyiségben a városokon áthaladó vízfolyásokba. 2. A környezetvédelem korszakai 2.1. A környezetvédelem I. korszaka ( ) Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a környezetvédelem I. korszakának jellemző kezdeményezéseit! A környezetvédelem fejlődése annak jogi szabályozásának fejlődésével esik egybe. Az első korszakot elsősorban a tudományos ismeretek fejlődése jellemzi. A különféle nemzetek közötti megállapodások esetiek voltak, a felmerülő problémák orvoslására szolgáltak, illetve egy-egy fajra vonatkoztak. Jellemzően kétoldalú határvízi megállapodások, halászati megállapodások, a vadvilág túlvadászat és túlhalászat elleni védelmét szolgáló kezdeményezések történtek. A legelső természetvédelmi egyezmény az 1902-es Párizsi egyezmény a mezőgazdaság számára hasznos madarak védelméről volt A környezetvédelem II. korszaka ( ) Tevékenység: Jegyezze meg a II. világháborút követő legfontosabb környezetkárosító tevékenységeket! Gyűjtse ki és jegyezze meg a korszak legfőbb környezetüggyel kapcsolatos eseményeit! Jegyezze meg az ENSZ első környezeti témájú konferenciájának évszámát és nevét! A II. világháborút követően az olcsó és bőségesen rendelkezésre álló olajkészletek kiaknázása, az iparfejlesztés meggyorsítása, a tudományos-technikai forradalom gyors terjedése, a mezőgazdaságban lezajló zöld forradalom (műtrágyák és növényvédő szerek, gépesítés) elterjedése, a közlekedés, és különösen a légi közlekedés fejlődése, a műanyagok használatának térhódítása miatt a környezeti károk hamar globálissá váltak. Levegő- és vízszennyezés, a természeti erőforrások fogyása jelentkeztek, ám ezeket a jelenségeket az emberek sokáig a jólétet kísérő kellemetlenségeknek tekintették. A környezet valamennyi elemét érintő környezetrombolás első súlyosabb jelei az USA-ban mutatkoztak. Elkezdődött a regionális szintű jogfejlődés, számos környezetvédelmi, természetvédelmi, természeti erőforrás védelmi egyezményt fogadtak el. Rachel Carson 1962-ben megjelent Néma tavasz című műve nagy hatással volt a környezeti mozgalmakra, és nagymértékben elősegítette az ökológiai gondolkodás kialakulását. Az akkoriban óriási fejlődésnek indult vegyipar hasznos eredményeinek hátulütőire, a vegyszerhasználat veszélyeire (az élővilág mérgezése, növényvédő szerek feldúsulása a táplálékláncban) hívta fel tudományos alapossággal a figyelmet. A természetvédelmi indíttatású globális gondolkodás az 1970-es évek elején globális környezeti gondolkodássá kezdett továbbfejlődni. A globális környezeti gondolkodás elterjedésében meghatározó szerepe volt az 1968-ban alakult Római Klubnak, amely alapításakor 10 ország 30 tudósát tömörítette (mára kibővült). A zártkörű tagságú klub az európai, radikálisan gondolkozó elit értelmiség vitafóruma. A Római Klub problémafelvető szakértői anyagainak kezdeményezésére átfogó vizsgálatok indultak a világ fejlődésének és 11

12 az ezzel kapcsolatos környezeti problémáknak a feltárására. A Római Klub első jelentése Meadows D.L.: A növekedés határai című könyve volt. Ebben Meadows és munkatársai matematikai modellek felhasználásával előrejelzéseket készítettek a várható és feltételezett eseményekről. Arra a következtetésre jutottak, hogy a világ korlátozott termőföld készlete nem tudja kielégíteni a növekvő népesség egyre fokozódó igényeit, és a jelenlegi tendenciák tovább folytatása a 21. század közepére teljes válságot okozhat: a környezet szennyeződése óriási mértékű lesz, a természeti erőforrások kimerülnek, a termelés csökken. A katasztrófa elkerüléséhez sürgősen csökkenteni kell a népesség növekedését, korlátozni kell az ipari termelést és a természeti erőforrások kihasználását. (1992-ben a könyv folytatásaként a szerzők megírták a Már túl vagyunk a határon című könyvüket, majd később A növekedés határai 30 év múltán című könyvüket.) A korszak jelentősebb eseményeit az 1. táblázat összegzi. 1. táblázat A korszak jelentősebb eseményei időrendben 12

13 2.3. A környezetvédelem III. korszaka ( ) Tevékenység: Jegyezze meg a korszak legfontosabb nemzetközi egyezményeit! Gyűjtse ki és jegyezze meg a Környezet és Fejlődés Világbizottság legfontosabb feladatait! A környezetvédelem harmadik korszakának legfőbb eredménye a politikai és társadalmi tudatosságban bekövetkezett pozitív változás. Az 1970-es és 80-as években több, ember által okozott katasztrófa következett be (az olaszországi Seveso kisváros melletti vegyi üzem robbanása okozta dioxin-mérgezés 1976-ban, az indiai Bhopal város mellett vegyi üzem katasztrófája 1984-ben, a csernobili atomerőmű katasztrófája 1986-ban stb.). A korszakban egyre több jogszabály és nemzetközi egyezmény született, utóbbiakra néhány példát a 2. táblázat mutat. 2. táblázat A környezetvédelem III. korszakában született nemzetközi egyezmények Az 1980-as évek első felére a nemzetközi szervezetek felismerték, hogy a környezetvédelem egyre inkább globális jellegű lesz, a környezetpolitikát össze kell hangolni a gazdaságpolitikával, valamint hosszú időtávban szükséges gondolkodni és cselekedni. Új elképzelésekre, megközelítési módszerekre, gondolkodás-módra és stratégiai elképzelésekre volt szükség. Ennek kidolgozására és megalapozására létrehozták az ENSZ Környezet és Fejlődés Világbizottságát. Elnöke Gro Harlem Brundtland norvég miniszterelnök asszony lett. A 22 tagú bizottságnak hazai tagja is volt: Láng István akadémikus. A bizottság feladata a kritikus problémák azonosítása a környezetvédelem és a fejlődés kérdéskörében, valamint az ezzel kapcsolatos reális megoldási javaslatok és egy új típusú nemzetközi együttműködés kidolgozása. A bizottság fogalmazta meg először a fenntartható fejlődés fogalmát ( a fenntartható fejlődés olyan fejlődés, amely kielégíti a jelen generáció szükségleteit, anélkül, hogy veszélyeztetné a jövő nemzedékek esélyét arra, hogy ők is kielégíthessék 13

14 szükségleteiket ). A bizottság Közös Jövőnk címmel adta ki helyzetértékelését és a jövőre vonatkozó javaslatait, ajánlásait A környezetvédelem IV. korszaka (1992-) Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a korszak legfontosabb nemzetközi konferenciáit és egyezményeit! Jegyezze meg a Riói Konferencia 5 dokumentumát! Jegyezze meg a Johannesburgi Konferencia 2 dokumentumát! Jegyezze meg az ENSZ környezeti konferenciáinak dátumát és nevét! A Stockholmi Konferencia után húsz évvel később, 1992-ben Rio de Janeiro adott otthont a globális gondolkodás addigi legnagyobb megmozdulásának, az ENSZ Környezet és Fejlődés Világkonferenciának (UN Conference on the Environment and Development). Öt dokumentumot fogadtak el: (1) Riói Nyilatkozat a Környezetről és a fejlődésről, (2) Keretegyezmény az éghajlatváltozásról, (3) Egyezmény a biológiai sokféleségről, (4) Nyilatkozat az erdőkről, (5) Feladatok a 21. századra (Agenda 21). A Riói Konferencia hatására az elkövetkező években számos konkrét környezetvédelmi megállapodás született (pl. Kiotói egyezmény) ban létrejött az ENSZ Fenntartható Fejlődés Bizottsága, melynek tagjai rotációs rendszerben az egyes tagállamok miniszteri szintű képviselői, akik szakértőkkel és kormánytisztviselőkkel együtt rendszeresen áttekintik a Riói Konferencia ajánlásainak végrehajtását. Rio után tíz évvel később, 2002-ben Johannesburgban rendezték meg a következő ENSZ környezetvédelmi világkonferenciát, amelynek címében már a fenntartható fejlődés szerepel (World Summit on Sustainable Development). A konferencián két dokumentumot fogadtak el: (1) Johannesburgi nyilatkozat a fenntartható fejlődésről, (2) Végrehajtási terv (153 pontban). Kitüntetett figyelmet szántak az egészséges ivóvíz és egyes szociális problémák kérdésének, valamint a környezet-egészségügynek. A környezetpolitika és a szociálpolitika korábban nem jellemző összekapcsolásával a fenntartható fejlődés társadalom dimenzióját jelenítették meg. A 3. táblázat a korszak legjelentősebb nemzetközi egyezményeit foglalja össze. 14

15 3. táblázat A korszak legjelentősebb nemzetközi egyezményei Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a Rio+20 Konferencia legfontosabb témáit! 20 évvel a Riói Konferencia után, júniusában újra Rio de Janeiro adott otthon az ENSZ újabb környezeti világkonferenciájának, a Rio+20 Fenntartható Fejlődés Konferenciának. Ez a konferencia a várakozásokkal ellentétben nem vonta meg az eddigi, a fenntarthatóság érdekében tett intézkedések és programok mérlegét. Elsősorban a zöld gazdaság, az energiaügy, a fenntartható városok, az élelmiszer-biztonság, a mezőgazdaság, a természetes vizek és az óceánok, a (globális) környezeti kormányzás kérdéseire koncentrált. A konferencia végén egy dokumentumot fogadtak el: The future we want (A jövő, amit akarunk). Ez a dokumentum inkább egyfajta kívánsággyűjtemény, mint konkrét és számon kérhető menetrend. A konferencián két igen jó magyar kezdeményezés történt: hazai mintára ENSZ-szintre emelné a jövő nemzedékek biztosának intézményét, valamint az ENSZ emberi jogi nyilatkozatának mintájára, nemzetközi egyezményen alapuló alapjogokat adna az emberen túli létezőknek is. Sokakban megfogalmazódott, hogy ennyi konferenciát követően miért nem sikerül a nemzetközi együttműködés a fenntartható fejlődés terén? Valószínűleg azért, mert az egyes államok versenyképességének és jelenlegi pozíciójának megőrzését gátolná, egyes államok pedig a legfejlettebb régiókhoz való felzárkózásuk során egyszerűen nem engedhetik meg a fenntarthatóság luxusát. 15

16 3. lecke: Fenntartható fejlődés és ökológiai lábnyom Cél A lecke célja, hogy a hallgató a fenntartható fejlődés, az ökológiai lábnyom, a biokapacitás fogalmainak és utóbbi kettő értékeinek ismeretében megértse, hogy az emberiség és ezzel a Föld legnagyobb környezeti problémáinak gyökere a túlfogyasztás és az egyenlőtlenség. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megadni a fenntartható fejlődés fogalmát a Bruntland Bizottság megfogalmazása szerint, saját szavaival megadni az ökológiai lábnyom, a biokapacitás, az ökológiai túllövés és a túllövés napjának definícióját, megadni az ökológiai lábnyom és a biokapacitás mértékegységét, felsorolni az ökológiai lábnyom kiszámításának 6 fő tényezőjét, megadni, hogy az ökológiai lábnyom összetevői közül melyiknek van a legnagyobb területigénye, megadni a Föld egészére és a hazánkra jellemző ökológiai lábnyom és biokapacitás nagyságát, megadni, hogy jelenleg kb. hány Földbolygóra lenne szüksége az emberiségnek szükségletei kielégítésére, és elmagyarázni ennek jelentését, megadni, hogy napjainkban az év mely hónapjában következik be a túllövés napja. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: fenntartható fejlődés ökológiai lábnyom globális hektár biokapacitás ökológiai túllövés túllövés napja 1. A fenntartható fejlődés fogalmai Tevékenység: Gyűjtse ki, és hasonlítsa össze a fenntartható fejlődés különféle definícióit! Jegyezze meg a Bruntland Bizottság által megfogalmazott definíciót! Keresse ki, hogy a hazai megfogalmazás miben mond többet az eredeti, klasszikussá vált definíciónál! Napjainkra világossá vált, hogy a jelenleg általánosan használt technológiákkal és jellemző fogyasztási szemlélettel nem lehet kielégíteni sem a ma élő hétmilliárdnyi, sem a 2050 környékén várható kilencmilliárdnyi ember jóléti igényeit ehhez a rendelkezésünkre álló 16

17 Föld nem elegendő. A társadalmaknak változtatniuk kell eddig követett értékeiken és céljaikon: a jólét (anyagi dimenziók) helyett a jóllétet (anyagi, szellemi és lelki dimenziók is) kell középpontba állítanunk, valamint kiemelten fontos lesz azon feltételek, korlátok megállapítása, melyeket figyelembe kell venni és nem szabad átlépni a jó élet feltételeinek biztosítása vagy kiterjesztése során. A fenntarthatóság jelentős külső meghatározottsága miatt fel kell készülnünk arra a lehetőségre is, hogy a nemzetközi fenntarthatósági erőfeszítések nem biztos, hogy elérik céljaikat, ezért a mi feladataink súlypontja a megelőzéstől lassan az alkalmazkodás felé tolódik. A fenntartható fejlődés jelentését az elmúlt évtizedekben többféleképpen megfogalmazták. A nemzetközi politikában széleskörűen elfogadott, az ENSZ Környezet és Fejlődés Világbizottságában megadott meghatározás szerint a fenntartható fejlődés olyan fejlődés, amely kielégíti a jelen generációk szükségleteit anélkül, hogy veszélyeztetné a jövő generációk szükségleteinek kielégítését (Közös jövőnk Brundtland-jelentés, 1987). A Világ Tudományos Akadémiáinak Nyilatkozata (Tokió, 2000) szerint a fenntarthatóság az emberiség jelen szükségleteinek kielégítése, a környezet és természeti erőforrások jövő generációk számára történő megőrzésével egyidejűleg (Átmenet a fenntarthatóság felé, Világ Tudományos Akadémiáinak Nyilatkozata, Tokió, 2000). A fenti és még ezeken kívül számos egyéb definícióban használt szükséglet fogalom meglehetősen szubjektív, és problémás annak pontosabb meghatározása is, hogy mi a fejlődés célja és lehetséges mértéke. Hazánk Nemzeti Fenntartható Fejlődési Keretstratégiája megfogalmazása szerint a fenntartható fejlődés az ember boldog és értelmes életvitelének előmozdítását és a közjó kiteljesítését célozza úgy, hogy az emberi tevékenységek a Föld környezeti eltartó-képessége szabta határokon belül maradnak, és a gyarapítható, fejleszthető emberi, társadalmi és gazdasági erőforrások terén gondoskodunk ezek megfelelő mennyiségi és minőségi állapotának fenntartásáról, bővítéséről, illetve javításáról. A jövő nemzedékekért viselt felelősségünk értelmében a négy nemzeti erőforrás természeti, gazdasági, társadalmi és humán megfelelő szintű fenntartását, megőrzését és gyarapítását folyamatosan biztosítanunk kell. Eszerint a fenntarthatósági politika az utódaink erőforrásait bővítő, az ilyen beruházásokat ösztönző, valamint az erőforrásokat felélő döntéseket visszaszorító politikai cselekvések együttese. ( A fenntarthatóság felé való átmenet nemzeti koncepciója, Nemzeti Fenntartható Fejlődési Tanács, 2013). 2. Ökológiai lábnyom és biokapacitás Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az ökológiai lábnyom definícióját! Gyűjtse ki és jegyezze meg az ökológiai lábnyom nagyságának kifejezésére használt mértékegységet! Gyűjtse ki és jegyezze meg az ökológiai lábnyom kiszámításának 6 fő tényezőjét! Az ökológiai lábnyom azt fejezi ki, hogy adott egyén mekkora biológiailag produktív területet igényel annak érdekében, hogy fedezze anyag- és energiafogyasztásait, továbbá asszimilálja az általa kibocsátott hulladékokat, az aktuálisan alkalmazott technológiai színvonal és erőforrás-gazdálkodási megoldások mellett. Voltaképpen az a terület, amely egyetlen ember hosszú távú fennmaradásához szükséges (fenntartható módon). Terület kell az általa felhasznált javak létrehozásához, az általa elfogyasztott energia előállításához, az általa termelt felesleges anyagok ártalmatlanításához és visszaalakításához. Az ökológiai lábnyom mértékegysége a globális hektár/fő. A globális hektár olyan területet kifejező 17

18 mértékegység, amelynek a termékenysége a világátlagnak felel meg. Minden ország lakóira más méretű ökológiai lábnyom jellemző. Az ökológiai lábnyom kiszámolható nemcsak egyes emberekre, hanem csoportokra, régiókra, országokra vagy akár tevékenységekre, vállalkozásokra, rendezvényekre stb. is. Az ökológiai lábnyom az emberi tevékenységek során használt földterületek és halászati területek összességeként számolható. Hat tényezőből tevődik össze: Szén lábnyom: A fosszilis erőforrások elégetéséből, a földhasználat-változásból és kémiai folyamatokból keletkező CO2 elnyeléséhez szükséges erdőterület nagysága. Legelő lábnyom: Annak a területnek a nagysága, amely a hús- és tejtermékekért, irháért és gyapjúért tartott állatállomány eltartásához szükséges. Erdő lábnyom: Az éves rönkfa, papíralapanyag-, faáru és tűzifa-felhasználás alapján becsült terület. Halászati lábnyom: A különböző tengeri és édesvízi fajok halászati adatai alapján, valamint az újratermelési igényeik alapján becsült érték. Szántó lábnyom: Az emberi fogyasztásra, állati takarmányozásra és bioüzemanyagok előállítására termelt növények termesztésének területigénye. Beépített területek: Az emberi infrastruktúrához (pl. közlekedés, lakások, ipari létesítmények, vízi erőművek tározói) szükséges földterület nagysága. Az ökológiai lábnyom kiszámítására sokféle módszer létezik. A leggyakrabban figyelembe vett tényezők a fentiek alapján a táplálék, a lakásviszonyok, a közlekedés, a fogyasztási cikkek és szolgáltatások igénybevétele. A számítások elemei pl.: az a terület, ahol a táplálkozáshoz szükséges gabona megtermelhető, az a legelőnagyság, amely a hústermeléshez nélkülözhetetlen, a fa- és papírfogyasztásunkat fedező erdőterület, a hal, rák és más vízi állatok fogyasztásával arányos tenger, az infrastruktúrához szükséges földterület, az az erdőterület, amely az energiafogyasztás során keletkező szén-dioxidot megköti. Tevékenység: Jegyezze meg a hazánkra és a Föld egészére vonatkozó ökológiai lábnyom értéket! Tanulmányozza az 1. táblázatot, és nézzen utána, hogy a legnagyobb és legkisebb ökológiai lábnyommal rendelkező országok a Föld mely régióiban találhatóak! Keresse ki a Global Footprint Network honlapján ( a Föld egészére és hazánkra vonatkozóan az ökológiai lábnyom legújabb értékeit! Gondolkodjon el azon, hogy mi okozhatja a nagy ökológiai lábnyomú országok esetében az ökológiai lábnyom magas értékét! Mi okozhatja a kis ökológiai lábnyomú országok esetében az ökológiai lábnyom alacsony értékét? Korábbi tanulmányai alapján értelmezze, hogy miért jöhet létre ekkora egyenlőtlenség az egy főre jutó ökológiai lábnyom értékeiben! 2013-ban a globális ökológiai lábnyom 20,6 milliárd globális hektár volt, ami 2,86 globális hektárt jelent fejenként. A legmagasabb és legalacsonyabb ökológiai lábnyommal rendelkező országokat az 1. táblázat foglalja össze. Hazánk ökológiai lábnyoma 2013-ban 3,27 globális hektár/fő volt. 18

19 1. táblázat: A legnagyobb és a legkisebb ökológiai lábnyommal rendelkező országok ökológiai lábnyoma (2013). : növekedett, : csökkent -: jelentősen nem változott 2011-hez képest Tevékenység: Jegyezze meg a biokapacitás fogalmát! Gyűjtse ki és jegyezze meg a biokapacitás nagyságának kifejezésére használt mértékegységet! Keresse ki a Global Footprint Network honlapján a Föld egészére és hazánkra vonatkozóan a biokapacitás legújabb értékeit! Jegyezze meg a hazánkra és a Föld egészére vonatkozó biokapacitás értéket! Tanulmányozza a 2. táblázatot, és nézzen utána, hogy a legnagyobb és legkisebb biokapacitással rendelkező országok a Föld mely régióiban találhatóak! Mi okozhatja a nagy biokapacitású országok esetében a biokapacitás magas értékét; és a kis biokapacitású országok esetében a biokapacitás alacsony értékét? A biokapacitás (biológiai kapacitás) az ökoszisztémák azon képességének mértéke, hogy hasznos biológiai anyagokat állítsanak elő, és hogy abszorbeálják a hulladékokat az emberi tevékenységekből, az aktuálisan alkalmazott technológiai színvonal mellett. Számszerűen a biokapacitás a rendelkezésre álló bioproduktív területek nagysága (szárazföld és tenger együtt), mely maximálisan rendelkezésre áll arra a célra, hogy a termékek, szolgáltatások iránti igényünket megtermeljük, és a termelt szennyeződéseinket elnyelessük. Fontos megjegyezni, hogy a biokapacitás nem számol az egyéb vadon élő fajok területigényével ban a Föld teljes biológiai kapacitása 12,23 milliárd globális hektár volt, ami 1,71 globális hektárt jelent fejenként. Hazánk biokapacitása 2013-ban 2,35 globális hektár/fő volt. A legmagasabb és legalacsonyabb biokapacitással rendelkező országokat a 2. táblázat foglalja össze. 19

20 2. táblázat: A legnagyobb és a legkisebb biokapacitással rendelkező országok (2013) Tevékenység: Tanulmányozza az 1., 2., 3. és 4. ábrát! Fogalmazza meg az emberiség ökológiai lábnyoma és a Föld biokapacitása változásának tendenciáját! Keresse ki a 2. ábrán, hogy az ökológiai lábnyom összetevői közül melyiknek van a legnagyobb területigénye! Gyűjtse ki, hogy jelenleg kb. hány Földbolygóra lenne szüksége az emberiségnek szükségletei kielégítésére, és ez mit jelent! Az 1. ábrán az emberiség ökológiai lábnyomának és a Föld biokapacitásának időbeli alakulását láthatjuk. Mindkettő növekedett, azonban az ökológiai lábnyom gyorsabban, mint a biokapacitás, ami azt jelenti, hogy a Föld termőképességének növekedése nem volt elég ahhoz, hogy ellensúlyozni tudja a Föld növekvő népességének növekvő szükségleteit. 20

21 1. ábra. Az ökológiai lábnyom, a biokapacitás és a népesség alakulása az 1961-es évhez viszonyítva (1961=100%. Ökológiai lábnyom: 1961: 7,6 milliárd gha; 2010: 18,1 milliárd gha. Népesség: 1961: 3,09 milliárd; 2010: 6,9 milliárd. Biokapacitás: 1961: 9,9 milliárd gha; 2010: 12 milliárd gha) A 2., 3. és 4. ábrán azt követhetjük nyomon, hogy a teljes emberiségnek az idő múlásával mekkora területre van szüksége az életéhez, Földbolygó-egységben kifejezve. Napjainkban az emberiség összes területigénye kb. másfél Föld bolygóval egyenlő. Ez azt jelenti, hogy a Földnek kb. másfél évre van szüksége ahhoz, hogy regenerálja azt, amit az emberiség egy év alatt elhasznál. 2. ábra. Az ökológiai lábnyom összetevői és azok időbeli alakulása 21

22 3. ábra. A teljes emberiségre vonatkozó ökológiai lábnyom időbeli alakulása, és előre jelzett változása Földbolygó egységben kifejezve 4. ábra. Az emberiség ökológiai lábnyomának változása a Föld biokapacitásának százalékában A rendelkezésre álló biokapacitás és az ökológiai lábnyom különbsége azt a deficitet mutatja, amellyel lehetőségeinket túllépve más országokat vagy a jövő generációkat terheljük, illetve ha pozitív, a további lehetőségeinket, amely még rendelkezésünkre állhat igényeink 22

23 növelésére (5., 6., 7. ábra). Bár vannak olyan országok, ahol lokálisan tartalékokról beszélhetünk (ökológiai hitelezők), globálisan deficittel kell számolnunk ban ez a deficit 8,37 milliárd globális hektár, ami 1,15 globális hektár hiány fejenként. Tevékenység: Tanulmányozza az 5. ábrát, és a segítségével fogalmazza meg, hogy melyek azok az országok, amelyek ökológiai lábnyoma nagyobb ill. kisebb, mint a biokapacitása! Tanulmányozza a 6. és 7. ábrákat, és kövesse nyomon az egyes országok ökológiai lábnyomának és biokapacitásának változásait! Keresse fel a Global Footprint Network honlapját, és az interaktív térképen keresse meg az Önt érdeklő országok ökológiai lábnyomának, biokapacitásának és e kettő különbsége változásának időbeli alakulását! 5. ábra. Az ökológiailag adós országok és az ökológiai hitelezők. Piros: ökológiai lábnyom nagyobb, mint a biokapacitás, zöld: ökológiai lábnyom kisebb, mint a biokapacitás. 23

24 6. ábra. A biokapacitás csökkenése az ökológiai hitelező országokban is megfigyelhető 7. ábra. Néhány példa egyes országok ökológiai lábnyomának és biokapacitásának változására. A piros terület deficitet, a zöld tartalékot jelent. A legtöbb magas jövedelmű országban az egy főre jutó ökológiai lábnyom több évtizede meghaladja a fejenként rendelkezésre álló biokapacitást, ami azt jelenti, hogy ezek az országok erősen függnek a fejlődő országok természeti erőforrásaitól. A szegényebb országok eleve alacsonyabb ökológiai lábnyoma az elmúlt évtizedek során többségükben alig emelkedett. Ugyanakkor az ökoszisztéma szolgáltatások relatív csökkenése leginkább a legszegényebb országokat sújtja. Látnunk kell, hogy a hangsúly egyesek mértéktelen túlfogyasztásán van, és nem azon a sok emberen, aki nagyon keveset fogyaszt. Tevékenység: Jegyezze meg az ökológiai túllövés és túllövés napjának fogalmát! Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy hogyan képes az emberiség fenntartani az ökológiai deficitet! Értelmezze a túllövést egy háztartás bevétel-kiadás egyenlege segítségével! Jegyezze meg, hogy napjainkban az év mely hónapjában következik be a túllövés napja! Ökológiai túllövés állapota akkor áll elő, amikor az emberi igények meghaladják a természetes ökoszisztémák regeneratív kapacitásait. A globális, azaz a bolygó szintű túllövés akkor áll elő, amikor az emberiség erőforrás igényei és hulladéktermelése (mint amilyen 24

25 bizonyos értelemben a CO2-kibocsátás is) meghaladja a bioszféra regeneratív és abszorpciós kapacitásait. Azaz az ökológiai túllövés akkor következik be, ha az ökológiai lábnyom nagyobb, mint a biokapacitás, a rendelkezésre álló terület (8. ábra). Az ökológiai túllövés napja azt mutatja meg, hogy hány nap alatt éli fel az emberiség a bioszféra egy év alatt rendelkezésre álló teljes biokapacitását. Azt a napot jelöli egy adott évben (fiktíven, ám szemléletesen), amikor az emberiség egy évre jutó ökológiai szolgáltatások és erőforrások iránti igénye eléri a Föld éves megújulási képessége által előállított erőforrások mennyiségét, ugyanazon évre vonatkozóan. Hogyan lehetséges az, hogy a Föld mégis képes eltartani a több mint 7 milliárdos lakosságot, hogyan tudjuk fenntartani a deficitet? Úgy, hogy az emberiség elkezdte felélni a természeti tőkét, illetve felhalmozni a hulladékokat, elsődlegesen a széndioxid túlzott mértékű kibocsátásával, amely a légköri feldúsulását eredményezi. Fogalmazhatunk úgy is, hogy a túllövés napjától kezdve a tőkénk feléléséből, a Föld tartalékaiból fedezzük szükségleteinket. 8. ábra. Ökológiai lábnyom, biokapacitás és ökológiai túllövés A túllövést szemléletesen a következőképpen is magyarázhatjuk. Tételezzük fel, hogy egy családnak 10 millió Ft tőkéje van (a Föld természeti erőforrásai), ami éves szinten 1,2 millió Ft kamatot fizet (természeti tőke hozamai), egyéb bevétele viszont nincs. Ha a kiadásainak összege (az emberiség igénye) nem haladja meg a 100 ezer Ft-ot havonta, azaz az 1,2 millió Ft-ot évente, akkor ez az állapot hosszú távon fenntartható. Ha azonban megnöveli a fogyasztását, és pl. 120 ezer Ft-ot költ havonta, akkor ezt csak a meglévő tőkéje terhére tudja finanszírozni, az éves kamat már nem elég. Esetünkben éves szinten 240 ezer Ft-tal megnő a kiadása, azaz az egész évet tekintve a 10. hónap végén elfogy a szokásos éves kamat, és az utolsó két hónap a tőke terhére megy. Bekövetkezik a túllövés, hozzá kell nyúlni a tőkéhez. A tőke csökkenése miatt a következő évben kicsit alacsonyabb is lesz a kamat, és ha továbbra is 120 ezer Ft-ot költenek havonta, akkor az év vége felé ismét a tőkéhez kell nyúlni, amely ismét kicsit kevesebb kamatot tud majd hozni. Ha a kiadás tovább nő, még gyorsabb a tőke fogyása. Mindez azonban csak addig tartható fenn, amíg a tőke kitart. Utána összeomlás várható. Ennek elkerülésére nyilvánvalóan önszabályozással kell élni, a kiadásokat (igényeinket) 100 ezer Ft alá kellene csökkenteni, illetve a tőkét és/vagy a kamatot valahogyan megnövelni. 25

26 A túllövés napjának kiszámítása: [a világ biokapacitása / a világ ökológiai lábnyoma] x 365 = Ökológiai Túllövés Napja (Earth Overshoot Day). A túllövés napja 1987-ben december 19-én volt, ezzel szemben 2016-ban már augusztus 6- án. Egyes jelzések szerint 2050-ben január 1-jén lesz az ökológiai túllövés napja, amikor már két bolygó kellene az emberiség igényeinek fedezésére. 26

27 2. Modul: A környezetvédelem ökológiai alapjai Az emberiség környezet-átalakító tevékenységének hatása a bioszféra megváltozásában a legszembetűnőbb. Például az erdőirtás következményei az ókortól napjainkig elkísérnek. A bioszféra működésének, kihasználhatósága határainak, regenerálódási képességének megértése kulcsfontosságú a környezetvédelem szempontjából. Ebben segít a bioszférával, a benne élő élőlényekkel és közösségekkel foglalkozó tudomány, az ökológia. 27

28 1. lecke: Ökológiai alapfogalmak Cél A lecke célja, hogy a hallgató betekintést nyerjen a környezetvédelem ökológiai alapjaiba, és elsajátítsa az ökológiai gondolkodás elveit, amelyek szükségesek számára a környezetvédelem tananyag további értő feldolgozása során. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes saját szavaival elmagyarázni, hogy mivel foglalkozik a szünbiológia és annak két résztudománya, definiálni az ökológia fogalmát, felsorolni az egyed feletti szerveződési szinteket és definícióikkal párosítani, definiálni a populáció, az életközösség, az élőhely, a biom, az ökoszisztéma és az ökológiai környezet fogalmát, példákat mondani a biotikus és abiotikus környezeti tényezőkre, ábrát készíteni a tűrőképesség magyarázatára, definiálni a tágtűrésű, szűktűrésű, generalista, specialista élőlények fogalmát, megfogalmazni Shelford tolerancia törvényét, saját szavaival elmagyarázni az ökológiai alkalmazkodás folyamatát, saját szavaival elmagyarázni az ökológiai niche fogalmát. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: szünbiológia ökológia populáció életközösség élőhely biom ökoszisztéma ökológiai környezet biotikus tényezők abiotikus tényezők tűrőképesség tágtűrésű élőlények szűktűrésű élőlények generalista specialista 28

29 Shelford tolerancia törvénye ökológiai alkalmazkodás (adaptáció) ökológiai niche. 1. Ökológiai alapok 1.1. Az ökológia fogalma Tevékenység: Gyűjtse ki a szünfenobiológia és az ökológia mint résztudományok közti alapvető különbséget! Segítségül tanulmányozza az 1. ábrát is! Jegyezze meg az ökológia fogalmát! Az ökológia viszonylag fiatal tudományága a biológiának. Jóllehet számos, máig helytálló, az ökológiát megalapozó ismeret közel egy évszázados vagy még régebbi, önálló fejlődéséről csak az 1950-es évek végétől beszélhetünk. Az ökológia szó Ernst Haeckeltől származik, ő használta először; a kifejezést a görög oikosz (lakás) és logosz (tan) szavak egyesítésével alkotta, és az élő szervezetek környezettel való kapcsolatát vizsgáló tudományt értett alatta. A modern magyar ökológia teoretikus megalapozása Juhász-Nagy Pál ( ) nevéhez fűződik, ő definiálta szabatosan az ökológiát és alapvető fogalmait. A nemzetközi szakirodalomban használt ecology fogalmának a szünbiológia felel meg. A szünbiológia foglalkozik az egyedfeletti szerveződési szintekkel (populációkkal, társulásokkal, a bioszférával). Alapkérdései, hogy milyen mértékben és miért tér el a valóság attól a nyilvánvalóan hamis állítástól, hogy bármely faj bárhol, bármilyen mennyiségben megtalálható. A kétféle alapkérdésre a szünbiológia két külön résztudománya keresi a választ (1. ábra). 1. ábra. A szünbiológia tudomány részterületei A szünfenobiológia azt vizsgálja, hogy mennyire rendezett a populációk viselkedése térben és időben, azaz jelenség szinten foglalkozik populációk viselkedésével, kölcsönhatásaikkal, a Földön előforduló élőlényegyüttessel. Míg a szünfenobiológiai tudományok leíró jellegűek, az ökológia a másik alapkérdésnek megfelelően kauzális, oknyomozó jellegű. Az ökológia olyan szünbiológiai tudomány, amely azt vizsgálja, hogy melyek a növények, állatok és mikroorganizmusok egyed feletti szerveződési szintjeire ható kényszerfeltételek, és hogy e feltételek beleértve az emberi hatásokat is hogyan határozzák meg térbeli eloszlásukat, viselkedésüket, működésüket. Az ökológia az elmúlt évtizedekben jelentős fejlődésen ment keresztül. Ennek során újabb részterületei alakultak ki, mint például a tájökológia, a közösségi ökológia, urbánökológia stb. A szupraindividuális (egyed feletti) rendszerek működésének meghatározó eleme az anyagés energiaáramlás, ezzel a produkcióbiológia foglalkozik. 29

30 1.2.Egyedfeletti szerveződési szintek Tevékenység: Gyűjtse ki az egyedfeletti szerveződési szinteket! Jegyezze meg a populáció, az életközösség (biocönózis), a biotóp, a biom és az ökoszisztéma fogalmát! Az élő szervezetek nem magányosan élnek, hanem kisebb-nagyobb csoportokat alkotnak. Ezek a tömörülések meghatározott felépítésű és szerveződésű közösségek, amelyek hierarchikusan rendeződnek (2. ábra). 2. ábra. A szupraindividuális (egyed feletti) szerveződés szintjei, viszonyaik és rendszer-modelljeik A társas kapcsolatok alapegysége a csoport, amely nem minden populációban értelmezhető. Olyan egyedek halmaza, amelyek legalább ideiglenesen együtt élnek, közöttük erősebb kapcsolatok vagy hasonlóságok mutathatók ki, mint más egyedekkel. A populáció az élővilág egyedfeletti szerveződésének szerkezeti és működési alapegysége, valamely szünbiológiai vizsgálati szempont szerint azonosnak tekinthető egyedek közössége (pl. tényleges szaporodási közösség). Az életközösség (biocönózis) egy adott helyen egyidőben létező, együtt élő és kölcsönhatásban álló növény- és állatpopulációk együttesét jelenti. Növényeinek összessége a fitocönózis (növénytársulás), állatainak összessége pedig a zoocönózis (állat-társulás). Ha döntően az éghajlat határozza meg az életközösség képét, akkor klímazonális (éghajlati övnek megfelelő) társulásról beszélünk. Ha valamely élőhelyen más tényező fejt ki döntő hatást (pl. vízellátottság, domborzati viszonyok, talaj minősége), intrazonális társulás alakul ki. Az élőhely az a fizikai terület, ahol a vizsgált egyedfeletti szerveződés (pl. populáció vagy életközösség) előfordul. A biogeocönózis az életközösség és élőhelyének együttese. A Föld különböző fizikai adottságokkal rendelkező részein jellegzetes életközösségek élnek, ezek együttesét biomnak nevezzük, amely tartalmazza az éghajlatnak megfelelő klímazonális és az összes intrazonális társulást (3. ábra). Az élővilág legmagasabb szerveződési szintje a bioszféra, amely az atmoszféra, hidroszféra és litoszféra határán létező vékony, sérülékeny geoszféra (lásd 1. modul 1. lecke). 30

31 Tevékenység: Tanulmányozza a 3. ábrát, és azonosítsa a középiskolai tanulmányai során már megismert biomokat! 3. ábra. A biomok elhelyezkedése és területe a Földön ( A_biomok_mint_eletkozossegek_emelt_szintu_anyag ) Az egyed feletti szerveződési szinteknek megfelelően a rendszerelemzés eszközével létrehozhatók absztrakt rendszer-modellek. Az ökoszisztéma (ökológiai rendszer) egy populáció vagy populációkollektívum ökológiai szemléletű tanulmányozására létrehozott, absztrakción alapuló rendszermodell. Alkalmas arra, hogy a valóság bonyolult jelenségeiből az adott szempontból leglényegesebb folyamatokat és összefüggéseket (pl. táplálkozási kapcsolatokat, energiaáramlási folyamatokat) egyszerűsített formában hűen tükrözze, és így a rendszerelemzés eszköztárával leírhatóvá és tanulmányozhatóvá tegye. Egyszerűbben úgy is megfogalmazhatjuk a fogalmat, hogy az ökoszisztéma az élőlények és élettelen környezetük teljes kapcsolatrendszere, mely nyílt rendszer (azaz komponensei változhatnak), és bizonyos mértékű önszabályozásra képes. 2. Ökológiai környezet és tűrőképesség Tevékenység: Jegyezze meg az ökológiai környezet fogalmát! Gyűjtsön példákat az abiotikus és biotikus környezeti tényezőkre! Az ökológiai környezet fogalma némileg eltér a környezetvédelemben általánosan használt környezet fogalomtól. Az ökológiai környezet egy adott élőlénycsoportra definiált mivel minden élőlényre más-más környezeti tényezők hatnak. Az ökológiai környezet a külvilág 31

32 azon feltételeinek halmaza, amelyek ténylegesen és közvetlenül hatnak valamely szünbiológiai objektumra (pl. egy adott populációra). A környezeti tényezőket hagyományosan két csoportra osztják (4. ábra, bal oldal); a biotikus környezeti tényezők (élő környezeti tényezők) körébe a populációk egymásra gyakorolt hatását sorolják, az abiotikus környezeti tényezők (élettelen környezeti tényezők) együttesen ható éghajlati, hidrológiai tényezők stb. Szárazföldön általában a fény, a hőmérséklet alakulása, a vízellátottság, növények esetén a talaj tápanyag-ellátottsága bizonyul ténylegesen ható faktornak. Tengerben a fény, a sókoncentráció, édesvizekben gyakran az oxigéntartalom fontos tényező. 4. ábra. A környezeti tényezők és a tolerancia Tevékenység: Tanulmányozza a 4. ábra jobb oldali ábráját és az 5. ábrát! Értelmezze a grafikonok két tengelyét, valamint a felrajzolt függvényt a tűrőképesség és a tűrőképességi tartomány megértéséhez! A környezeti tényezőkkel, mint kényszerfeltételekkel szemben az élők toleranciaviszonyai: tűrőképessége áll. Egy populáció adott környezeti tényezőjének azt az intervallumát, amelyen képes megélni, tűrőképességi tartománynak nevezzük; felső határa a tűrőképesség maximuma, alsó határa a minimuma. A populáció számára a legkedvezőbb viszonyok jelentik az optimum szakaszt (4. ábra, jobb oldal, 5. ábra). A fizikai környezeti tényezők jelentős részére (pl. hőmérséklet) az élőlények tolerancia-görbéje harang alakú. Míg a forrástényezőkre (pl. növények számára CO2, vagy állatok számára a táplálék-növények vagy - állatok száma) a tolerancia-görbe telítődő. 32

33 5. ábra. Tűrőképességi tartomány: a hőmérséklet, mint abiotikus környezeti tényező hatása a vörös lazac populációra Tevékenység: Jegyezze meg a tágtűrésű, szűktűrésű, generalista és specialista élőlények jellemzőit! Jegyezze meg Shelford tolerancia törvényét és az ökológiai alkalmazkodás folyamatát! Korábbi tanulmányai felelevenítésével mondjon példát ez utóbbira! A tűrőképességük alapján az élőlényeket két csoportra osztjuk. A környezeti tényezők széles tartományát elviselni képes populációk adott faktorra nézve tágtűrésűek; míg kis változásokra is érzékenyen reagálnak a szűktűrésűek. A tigrisek például hővel szemben tágtűrésűek. A zuzmók hővel és vízzel kapcsolatosan tágtűrésűek, a levegőszennyezést viszont nem viselik el, tehát szűktűrésűek. A szűktűrésű élőlények indikátor szervezetekként használhatók, mert az adott környezeti tényező változását érzékenyen jelzik. A több faktorral szemben tágtűrésű fajokat generalistáknak nevezzük, az általában szűktűrésűek a specialisták. Shelford tolerancia törvénye szerint egy élőlény elterjedését az a környezeti tényező határozza meg, amelyre nézve a legszűkebb az élőlény toleranciája. Az élőlények toleranciája, a tűrési határok és az optimum értékei genetikailag rögzített evolúciós sajátságok. Az evolúció során a természetes szelekcióval ezek a tulajdonságok úgy változnak a populációban, hogy az élőlények igényei a környezet nyújtotta lehetőségekhez hangolódnak, ez a folyamat az ökológiai alkalmazkodás (adaptáció). 3. Az ökológiai niche Tevékenység: A 6. és 7. ábra segítségével értelmezze az ökológiai niche fogalmát! Hasonlítsa össze a 4. és 5. ábrát a 6. és 7. ábrával! A populációk környezetük összes tényezőjével szembeni tűrőképességi viszonyai határozzák meg, hogy milyen életközösségekben képesek megélni, végső soron milyen szerepet játszanak az élővilágban. Ezt az ökológiai niche (ejtsd nis, jelentése fülke) fogalma írja le szabatosan. Az ökológiai niche a populációra ténylegesen ható környezeti tényezőkre vonatkozó tűrőképességét reprezentáló modell. Az egyes környezeti tényezőket tengelyekként felvéve ábrázoljuk az adott feltételekre vonatkozó preferenciáját. A 6. és 7. ábra két környezeti tényezőt feltételező, egyszerűsített esetet mutat. Egy adott térrészen minél 33

34 sűrűbb a pontfelhő, annál nagyobb egyedszámban jelenhet meg az annak megfelelő környezeti viszonyok (pl. hőmérséklet és páratartalom) mellett a vizsgált populáció. 6. ábra Kétdimenziós niche Fundamentális niche-nek azt a ponteloszlást tekintjük, amely a populáció vagy populációkollektívum potenciális helyzetét írja le. A valóságban a populációk az ökoszisztémákban rendszerint nem képesek elfoglalni a fundamentális niche-üknek megfelelő térrészt, csak az adott esetben valóban (aktuálisan) realizált niche-t (7. ábra). 7. ábra. Két átfedő fundamentális niche-ű faj populációinak realizált niche-e 34

35 2. lecke: A környezeti tényezők hatása az élőlényekre Cél A lecke célja, hogy a hallgató a populációknak a környezeti tényezők hatására kialakult jellemzőinek megismerésével a tananyag további moduljaiban megértse és felismerje az élővilág, mint környezeti elem változásainak mozgatórugóit. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes felrajzolni a fiatalodó, a stabil és az öregedő populációk korfáját, ábráról felismerni és azonosítani a túlélési program három típusát, felírni a populációk egyedszámának alakulását leíró mérleg egyenletet, felrajzolni az exponenciális és a logisztikus populációnövekedés görbéjét, és elmagyarázni a kettő közti különbséget, definiálni a környezet eltartóképességét, összehasonlítani az r-stratégista és a K-stratégista élőlények jellemzőit, felsorolni, jellemezni a populációk interspecifikus kölcsönhatásainak alaptípusait, és mindegyikre példát mondani, saját szavaival leírni a Gauze-féle kompetitív kizárás elvét, definiálni a diverzitás, a térszerkezet és a vertikális szerkezet fogalmát, megnevezni a tápláléklánc elemeit, saját szavaival elmagyarázni a szekuláris és a biotikus szukcesszió közti különbséget, saját szavaival elmagyarázni az elsődleges és a másodlagos szukcesszió folyamatát, a köztük lévő különbséget. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: populáció nagysága populáció sűrűsége túlélési program környezet eltartóképessége r-stratégista K-stratégista kompetíció Gauze-elv predáció parazitizmus mutualizmus kommenzalizmus 35

36 amenzalizmus diverzitás térszerkezet vertikális szerkezet tápláléklánc táplálkozási hálózat producens (termelő) szervezet konzumens (fogyasztó) szervezet reducens (lebontó) szervezet aszpektus szekuláris szukcesszió biotikus szukcesszió elsődleges szukcesszió másodlagos szukcesszió. 1. A környezeti tényezők hatása az élőlényekre Tevékenység: Elevenítse fel a 2. modul 1. leckéjében az ökológiai környezeti tényezőkről tanultakat! Az abiotikus környezeti tényezők az ökológiai környezet élettelen fizikai, kémiai összetevői; klimatikus faktorok, talaj- és kőzettani jellemzők, domborzati viszonyok (lásd 2. modul 1. lecke). Az élőlényekre nemcsak az abiotikus környezeti tényezők vannak hatással, hanem a velük egy területen élő fajtársaik (intraspecifikus kölcsönhatások) és az ott előforduló más fajba tartozó egyedek is (interspecifikus kölcsönhatások), azaz a biotikus környezeti tényezők. A kialakuló bonyolult kapcsolatrendszer szabályozza a populációk, életközösségek és végső soron az egész bioszféra működését. A környezeti tényezők hatása a populációk, társulások jellemzőin keresztül követhető nyomon A populációk csoporttulajdonságai Tevékenység: Az 1. ábra segítségével jegyezze meg a populációk korfáinak három típusát! Rajzolja le ezeket jegyzetfüzetébe! A populációknak számos olyan tulajdonsága van, amely az egyedeken nem tanulmányozható, azaz csoporttulajdonság. Egy adott időpontban beszélhetünk a populáció nagyságáról (egyedszám) ill. adott területen a populáció sűrűségéről (denzitás). Ez utóbbi azt mutatja meg, hogy egységnyi területen vagy térfogatban hány egyed él. A populáció nagysága változó, a születések (natalitás), halálozások (mortalitás) száma, valamint a be- és kivándorlás (migráció) együttesen határozza meg. A populáció koreloszlását korfával jellemezhetjük (1. ábra). A korösszetétel alakulása (fiatalodó, stabil, öregedő) függ az egyedek élettartamától is. A populáció csoportjellemzői közé tartozik az ivararány is, ami szintén megjeleníthető a korfán. Változatlan környezetben a populációk a stabil koreloszlás felé tartanak. A stabil korcsoportszerkezet fajra jellemző, azt elsősorban az élőlény életmenet sajátosságai határozzák meg. 36

37 1. ábra. Populációk különféle korfái Tevékenység: Tanulmányozza a 2. ábrát, és magyarázza el a 3 túlélési program és hozzá tartozó halálozási ráták közti különbséget! Az egyes életkorokban más-más a túlélés esélye, a túlélési program (2. ábra) fajra jellemző sajátság. Három fő (elméleti) túlélési görbe típust különböztetünk meg. Az I. típus élete nagy részében a halálozás kicsi, míg öregkorban nagy (pl. ember), a II. típus esetén állandó a halálozási ráta (pl. egyes madarak, magbank a talajban), míg a III. típusnál fiatalkorban nagy a halandóság, később kicsi (pl. halak, rovarok, tengeri gerinctelenek). 2. ábra. A túlélési görbék típusai. Tevékenység: A 3. ábra segítségével értelmezze az egyedek térbeli eloszlásának 3 fő típusát! Az egyedek térbeli eloszlása (diszpergáltsága) azt mutatja meg, hogy a populáció tagjai hogyan népesítik be a rendelkezésükre álló teret. A populációk térbeli eloszlásának három alaptípusa a szabályos (szegregált), a véletlenszerű (random) és a csoportosuló (aggregált) eloszlás (3. ábra). 37

38 1.2. Populációdinamika 3. ábra. Szabályos, véletlenszerű és csoportosuló eloszlás Tevékenység: Jegyezze meg a populációk egyedszámának alakulását leíró mérleg-egyenletet! A populáció mérete (egyedszáma) időbeni változásaival a populációdinamika foglalkozik. A populáció egyedszámának (N) alakulását diszkrét időben (nem átfedő nemzedékeket feltételezve) az általános mérleg-egyenlettel jellemezhetjük: N t1 N B D I E t Azaz a populáció létszáma a következő időlépésre az aktuális egyedszámhoz (Nt) képest nő a születések számával (B), csökken a halálozások számával (D), nő a bevándorlók egyedszámával (I) és csökken a kivándorlók számával (E). Tevékenység: A 4. ábra és az alábbi egyenlet segítségével értelmezze az exponenciális és a logisztikus populációnövekedési görbe közti különbséget! Rajzolja meg a két görbét! Jegyezze meg a környezet eltartóképességének fogalmát! Ha a populáció állandó ütemben szaporodik, korlátlan exponenciális növekedésről beszélünk: N * Az R a nettó szaporodási ráta: t (azaz Nt R * N ).. t1 R N t 0 ha R = 1 a populáció egyedszáma nem változik, ha R > 1 (exponenciálisan) nő, ha R < 1 (exponenciálisan) csökken. A korlátlan növekedés természetesen egyetlen populációra sem állhat fenn tartósan. Realisztikusabb feltételezés, hogy az egyedek szaporodási üteme és a születési és halálozási ütem is függ az egyedszámtól (4. ábra). 38

39 4. ábra. Az exponenciális és a logisztikus populációnövekedés görbéje A logisztikus modell azt feltételezi, hogy az egyedszám növekedésével csökken a populáció növekedési üteme. Az élettér csak korlátozott számú egyedet képes eltartani az adott populációból. Ha ennél magasabb a létszám, akkor a halálozás üteme meghaladja a születését. Hosszútávon a populáció nagysága egy egyensúlyi egyedszámhoz közelít, amelyet a környezet határoz meg. A környezet eltartóképessége (K) azt fejezi ki, hogy az adott élőhely összesen hány egyedet képes eltartani egy adott fajból hosszú távon Életmenet stratégiák Tevékenység: Az 1. táblázat segítségével jegyezze meg az r- és a K-stratégista élőlények közötti különbségeket! Keressen példákat korábbi tanulmányaiból, mindennapi életéből a két típusra! Egy-egy élőhely meghódítására vagy megtartására különböző stratégiák alakultak ki az evolúció folyamán, amelyeket alapvetően két csoportba sorolunk (1. táblázat). Az r- stratégista populációk a szaporodóképességüket maximalizálva időszakosan foglalják el az élőhelyeket, míg a K-stratégista populációk lényegesen kevesebb utódot produkálnak, azonban stabilabban ki tudják használni a környezet eltartóképességét. 1. táblázat. Az életmenet stratégiák összehasonlítása A természetes populációk között e két szélsőség között folyamatos átmenet van. Pl. az egyéves növények r stratégiájúak, ehhez képest az erdei fák K-stratégisták. Viszont az erdei 39

40 fák között is vannak inkább a kontinuum r irányába állók (pl. nyár és nyírfajok: gyors növésű puhafák, amik hamar igen sok apró termést hoznak), és inkább a K végpont közelében levők (pl. tölgy, bükk: hosszú évtizedek után termőre forduló, de sokszor termő, lassú növekedésű kemény fák). 2. Populációk közötti kölcsönhatások Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a populációk interspecifikus kölcsönhatásainak alaptípusait és azok jellemzőit! Keressen mindegyikre konkrét példákat korábbi tanulmányaiból, mindennapi ismereteiből! Jegyezze meg a Gauze-féle kompetitív kizárás elvét! A társulásokban és életközösségekben a populációk helyzetét, szaporodását döntően befolyásolják a közöttük kialakuló kapcsolatok, amelyek az egyes populációk számára lehetnek előnyösek (+), semlegesek (0) vagy hátrányosak ( ). A valós társulásokban bonyolult kölcsönhatás-hálózatok működnek, amelyekben egy kölcsönhatás-típusban számos populáció vesz részt, egy adott populáció sokféle kölcsönhatástípusban szerepel egyszerre. Ha a kölcsönhatásban álló populációk egy fajba tartoznak, intraspecifikus kölcsönhatásról, ha különböző fajba, akkor interspecifikus kölcsönhatásról beszélünk. Az interspecifikus interakciók alaptípusai populáció-párokat tekintve a következők. (, ) Kompetíció (versengés) esetén a korlátozott mennyiségben rendelkezésre álló források miatt a résztvevő partnerek egymás túlélő- és szaporodóképességét kedvezőtlenül befolyásolják. A Gauze-féle elv kompetitív kizárás elve kimondja, hogy azonos nicheű populációk versengésben nem élhetnek tartósan együtt. (+, ) Predáció (ragadozás): olyan interakció, amelyben az egyik szervezet elfogyasztja a másikat. A zsákmány még életben van a fogyasztó támadásakor (ez elkülöníti a dögevéstől). A fogyasztó élete során több zsákmányt fogyaszt (ebben különbözik az élősködéstől). Tágabb funkcionális értelemben a növényevés is ide tartozik. (+, ) Parazitizmus (élősködés) esetén az egyik szervezet forrásainak jelentős részét a másik szervezetből veszi el úgy, hogy azt nem pusztítja el azonnal, bár idővel lecsökkentheti életképességét. Az élősködő élete során egy vagy néhány gazdaszervezetet fogyaszt. Parazitoidoknak nevezzük azokat a rovarokat, amelyeknél a kifejlett egyed szabadon élő (és pl. ragadozó), de petéjét egy másik élőlény testébe rakja. A lárva abban fejlődik ki, és annak anyagcseretermékeit fogyasztja, majd a bebábozódás idejére a nevelőszülő pusztulását okozza (pl. fürkészdarazsak és rokonaik hernyókba petéznek). (+,+) Mutualizmus (kölcsönös segítés): két populáció olyan együttműködése, amely mindkettő számára kedvező (nagyobb szaporulatához vezet és/vagy elősegíti a túlélést). Szerepe jóval nagyobb a természetben, mint azt korábban gondolták. Lehet lazább kapcsolat, amely nem igényli a két populáció egyedeinek tartós fizikai kapcsoltságát; míg a szimbiózis szoros együttélést feltételez. (+,0) Kommenzalizmus kölcsönhatás az egyik populációnak előnyös, a másikat nem befolyásolja. Típusai: o asztalközösség: az egyik populáció a másik populáció aktivitása révén több tápanyagforráshoz jut (keselyűk oroszlánok); 40

41 o dögevés: pl. keselyű, sakál, stb., ahol (+, 0) a kapcsolat mind a dögevő és a dög, mind pedig a dögevő és a ragadozó populációja között; o ürülékevés és az elhalt szerves anyag lebontása (dekompozíció) a legelterjedtebb (+,0) típusú kölcsönhatás. Bár kevésbé feltűnő, mégis rendkívül nagy élőlénysokaság vesz részt benne (gyűrűsférgek, ízeltlábúak, gombák, baktériumok, stb.). o mimikri (álcázás): a ragadozóját elkerülendő egy élőlény az evolúció során olyan alakot ölt, ami nagyon hasonlít egy másik fajra, amit a ragadozó kerül (pl. egyes zengőlegyek darázskülleműek). A kópiaként szolgáló populáció számára semleges, a másolónak előnyös ez a módszer (0,+). (,0) Amenzalizmus az egyik fél számára hátrányos, a másik számára közömbös interakció. Lehet egy szélsőségesen aszimmetrikus kompetíció, vagy a növényvilágban ismert számos allelopatikus kölcsönhatás is, amikor az egyik növénypopuláció termékei (bomlástermékei, kiválasztott méreganyagai ) gátolják egy másik csírázását vagy növekedését. Egyes gombák olyan kémiai anyagokat (antibiotikumokat) termelnek, melyek baktériumölő hatásúak (baktericidek), ekkor antibiózisról beszélünk. 3. Életközösségek Tevékenység: Jegyezze meg a diverzitás, a térszerkezet és a vertikális szerkezet fogalmát! Különítse el az 5. ábrán a trópusi esőerdők vertikális szintjeit! Egy életközösségben vagy biocönózisban számos növény-, állat- és mikrobiális populáció él együtt úgy, hogy viselkedéstípusaik többé-kevésbé összehangoltak. A biocönózisok nem különíthetők el élesen egymástól, kettő közötti a határzóna az ún. ökoton, ahol mindkét életközösség fajai előfordulhatnak, emellett előfordulnak olyan fajok is, amelyek egyik biocönózisra sem jellemzők. A társulások, életközösségek jellemző tulajdonságai a diverzitás és a térszerkezet. A diverzitás (sokféleség) a társulást alkotó populációk változatosságát fejezi ki. Minél több faj található a társulásban, annál nagyobb a diverzitás értéke, de nemcsak fajgazdagságot, hanem egyedszámbeli egyenetlenséget és életforma-gazdagságot is takar. Minden környezeti változás befolyásolja a sokféleséget, ezért a diverzitás vizsgálata sok információt ad az adott terület állapotáról. A csökkenés mindig a károsító hatásokat jelzi, fontos figyelmeztetés lehet. (Lásd még 6. modul 1. lecke.) A térszerkezetet a társulásokat alkotó populációk térbeli elhelyezkedése jelenti. A társulásoknak meghatározott horizontális és vertikális elrendeződése van. A vertikális szerkezet a szintezettség; az egyes szintek az ott élő populációk alapján jól elkülöníthetők (5. ábra). A társulás fejlettségét a szintezettség is mutatja. A mérsékeltövi lombos erdőkben pl. öt szintet különböztetünk meg. A legmagasabb fák alkotják a lombkorona I-es szintet, az alacsonyabbak a lombkorona II-est, ezután következik a cserje-, a gyep- és a mohaszint. A horizontális elrendeződés az abiotikus faktorok alapján alakul ki. A horizontális szerkezetet a környezet populációk által érzékelt heterogenitása adja (pl. források egyenlőtlen eloszlása). 41

42 5. ábra. Trópusi esőerdők vertikális szintjei: mohaszint, gyepszint, alsó lombkoronaszint, középső lombkoronaszint, liánok, felső lombkoronaszint. 4. Táplálkozási hálózatok Tevékenység: Gyűjtse ki a táplálékláncot alkotó különféle szervezeteket! Keressen rájuk példákat középiskolai tanulmányaiból, mindennapi életéből! Tanulmányozza a 6., 7. és 8. ábrát a tápláléklánc és a táplálkozási hálózatok megértéséhez! Gondolkozzon el rajta, hogy miért csökken az egyedszám és nő a testméret a piramison felfelé haladva! Az életközösségekben a táplálkozási kapcsolatok bonyolult rendszere alkotja a táplálékláncokat. A táplálékláncok a növények szervesanyag-produkciójára épülnek, a heterotróf szervezetek csak ezt tudják felhasználni. A táplálékláncon belüli szerepük alapján beszélhetünk producens (termelő), konzumens (fogyasztó) és reducens vagy dekomponáló (lebontó) szervezetekről. A tápláléklánc szemléletes ábrázolási módja az Elton-piramis, amely utal az egyes szintek tömeg- és egyedszámára is. Elton eredetileg növényevőkre épülő táplálékláncra írta le (6. ábra). A táplálékláncoknak több típusa ismert, a 6. ábra jobb oldalán a parazita láncot mutatjuk be. 42

43 6. ábra. Táplálékláncok egyedszám-piramisai Növényevő lánc: T: termelők, N: növényevők, R: ragadozók, Cs: csúcsragadozók. Parazita lánc: G: gazdák, P: paraziták. Egy biocönózisban élő, különböző populációk tagjai a táplálkozás során különféle növényeket és állatokat fogyasztanak, és ők is több más populáció számára jelentenek táplálékot, így bonyolult táplálkozási hálózatok alakulnak ki (7. ábra). Különösen fontos az, hogy hány ponton kapcsolódnak össze az egyes táplálékláncok, a konnektivitási (kapcsolódási) pontok számától függ a biocönózis stabilitása. A táplálkozási kapcsolatok változnak, a táplálékul szolgáló és a fogyasztó szervezetek egymástól függenek, kapcsolatuk a szabályozási mechanizmusok alapja. 7. ábra. Egy tengeri táplálékhálózat 43

44 5. Társulások változása Tevékenység: Jegyezze meg a szekuláris, a biotikus, az elsődleges és a másodlagos szukcesszió fogalmát ill. jelenségét! Tanulmányozza a 8. ábrát és az 1. képet az elsődleges szukcesszió folyamatának megértéséhez! Az élőlényközösségek folyamatosan változnak részben ciklikusan, részben pedig valamilyen trend szerint. Az évszakok változásával kapcsolatos szezonális ritmus az aszpektus, amely évente ismétlődik. A különböző aszpektusokat eltérő fajok megjelenése jelzi. Az aszpektusok kialakulását főleg a fény- és hőmérsékleti viszonyok határozzák meg. A szabályos ciklikus változások mellett megfigyelhető a közösségek szabálytalan fluktuációja (ingadozás) is, ami az egyes évek eltérő időjárásának vagy egyes biotikus kölcsönhatásoknak (pl. kártevők elszaporodása) tulajdonítható. A növénytársulások egymás után következését szukcessziónak nevezzük. Az előidéző hatás szerint beszélünk természetes és emberi beavatkozásra létrejövő szukcesszióról. A természetes szukcessziónak időléptéke szerint két típusa van: a szekuláris szukcesszió földtörténeti időskálán (ezer-millió évek) zajlik, hajtóereje a klíma változása, esetlegesen evolúciós változások (fajkeletkezések); a biotikus szukcesszió kisebb időskálán megy végbe, általában a lokális élőhelyi környezet megváltozása indukálja. Ha a szukcesszió az élet csíráit teljesen nélkülöző felszínen (pl. bányákból kitermelt meddőkőzet) indul el, elsődleges (primer) szukcessziónak nevezzük (8. ábra, 1. kép). Benne a betelepedésnek (kolonizáció) kiemelten fontos szerep jut, éppen ezért lassabb is, mint a másodlagos szukcesszió, amely egy korábban már élőlényközösséget hordozó, de annak pusztulásakor lecsupaszodó felszínen zajlik, ezért a pusztulást túlélő növények és állatok ill. azok kitartó képletei (a talaj magbank-készlete, hagymák, gyöktörzsek, peték, bábok stb.) játsszák a fő szerepet, a kolonizáció kevésbé fontos. 44

45 8. ábra. Elsődleges szukcesszió 1. kép. Zátonyok benépesülése 45

46 3. lecke: Ökoszisztémák anyag- és energiaforgalma Cél A lecke célja, hogy a hallgató a szén és a nitrogén körforgásának példáján betekintést nyerjen a bioszférában végbemenő anyag-körforgásba, valamint ráébredjen arra, hogy a bioszférában az energiaáramlás egyirányú, és mindig veszteséggel megy végbe. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megnevezni, hogy mi biztosítja a bioszférában végbemenő anyagáramláshoz szükséges energiát, saját szavaival elmagyarázni a szén körforgását, megnevezni a szén Földön előforduló három alapvető formáját, saját szavaival elmagyarázni a nitrogén körforgását, saját szavaival elmagyarázni a fotoszintézis és a sejtlégzés folyamatát, felírni a fotoszintézis és a sejtlégzés egyenletét, saját szavaival elmagyarázni a bioszférában végbemenő egyirányú energiaáramlás okát. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: fotoszintézis sejtlégzés 1. Az ökoszisztémák anyagforgalma Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy mi biztosítja a bioszférában végbemenő anyagáramláshoz szükséges energiát! Az anyag a társulásokon belül a táplálkozási hálózatban, a különböző trofikus szinteken halad végig. A szerves anyagot ezután a lebontó szervezetek visszajuttatják valamelyik környezeti elembe, ahonnan aztán ismét felveszi a termelői szint, a zöld növények. Ezek alapján nyilvánvaló, hogy az anyag a bioszférában állandó körforgást végez, az ehhez szükséges energiát pedig külső forrás (Nap, esetenként geotermikus energia) biztosítja. Az alábbiakban a szén és a nitrogén példáján mutatjuk be ezt a körforgást A szén körforgása Tevékenység: Az 1. ábra segítségével értelmezze és jegyezze meg a szén körforgásának legfontosabb folyamatait! Gyűjtse ki és jegyezze meg a szénnek a Földön előforduló 3 alapvető formáját! A szén körforgásának alapvető lépéseit az 1. ábra mutatja be. A szén a légkörben szén-dioxid formájában található. Ezt a szenet a növények veszik fel, és a fotoszintézis során szőlőcukrot hoznak létre belőle, amely aztán a növény sejtjeiben, illetve a fogyasztó szervezetekbe bejutva egyéb szerves anyagokká alakul. A szén szerves anyag formájában járja végig a táplálkozási szinteket, majd a végén a lebontó szervezetek a szerves anyagokat visszaalakítják szén- 46

47 dioxiddá, ami ismét a légkörbe jut. Az állatok (és a növények is) ugyanakkor életük során lebontó anyagcserét is folytatnak, amelynek eredményeképpen szintén szén-dioxidot lélegeznek ki a légkörbe. A szén körforgásának környezetvédelmi szempontból fontos momentuma, hogy a szerves anyag egy része a körforgásból hosszabb időre kikerül, oxigéntől elzárt körülmények között átalakul, és fosszilis szén: kőszén, kőolaj, földgáz keletkezik belőle. A fosszilis szén kialakulása éppúgy lassú folyamat, ahogy a légkörbe való visszajutása is, ezért elmondhatjuk, hogy a szén a Földön alapvetően három formában található meg, légköri szén-dioxid, a bioszféra szerves anyaga, valamint fosszilis szén formájában, és a három forma egymással egyensúlyban van. Az ember azonban energiatermelő tevékenysége közben a fosszilis szén jelentős részét kialakulásához képest igen rövid idő (néhány évszázad) alatt visszajuttatta a légkörbe, és ezzel megbontotta a szén körforgásának egyensúlyát A nitrogén körforgása 1. ábra. A szén körforgása Tevékenység: A 2. és 3. ábra segítségével értelmezze és jegyezze meg a nitrogén körforgásának legfontosabb folyamatait! A nitrogén körforgásának alapvető lépéseit a 2. és 3. ábra mutatja be. A levegő 78%-a nitrogéngáz, ami a bioszférának is nyilvánvalóan elsődleges nitrogénforrása. A légköri nitrogént azonban sem az állatok, sem a növények nem tudják közvetlenül hasznosítani. Ezt a feladatot bizonyos baktériumfajok végzik el, amelyek a talajban, növények gyökerein élnek. Ezek a nitrogéngyűjtő baktériumok a nitrogénből ammóniát, illetve ammónium-vegyületeket állítanak elő, amely így már bekerülhet a növények testébe, és így a teljes táplálék-hálózatba. A talaj ammónia-tartalmát nitrifikáló baktériumok oxidálják nitritté (NO2-) illetve nitráttá (NO3-), ami szintén felvehető a növények számára. A szerves anyag lebomlását követően a 47

48 nitrogén ismét ammónia formájában a talajba kerül, s a növények így ismét felvehetik. A folyamat a fenti feltételekkel a légköri nitrogén folytonos fogyását és a talaj nitrogéntartalmának növekedését okozná. Azonban a talajban egy harmadik baktériumcsoport, a denitrifikáló baktériumok a nitrit- és nitrátvegyületek nitrogéntartalmát visszaalakítják kétatomos, elemi nitrogénné, és visszajuttatják a légkörbe. 2. ábra. A nitrogén körforgása az élőlényekben 3. ábra. A nitrogén teljes körforgása 48

49 2. Az energiaáramlás, az energia forrásai Tevékenység: A 4. ábra segítségével értelmezze és jegyezze meg a fotoszintézis folyamatát! Írja fel a fotoszintézis és a sejtlégzés egyenletét! Jegyezze meg a konzumens élőlények sejtlégzésének folyamatát! Az anyagok folyamatos körforgása energiát igényel. Az energia döntő hányada a Napból érkezik, hasznosítását a zöld növények végzik a fotoszintézis folyamatában (4. ábra). A fotoszintézis során egyszerű szervetlen vegyületekből vízből és szén-dioxidból szőlőcukor keletkezik, amely aztán a többi szerves anyaggal együtt az összes fogyasztó és lebontó szervezetnek energiaforrásul szolgál. A növények fotoszintézisének melléktermékeként oxigén is képződik, amely a légkörbe jutva a fogyasztó és lebontó szervezetek lebontó anyagcsere-folyamataiban hasznosul. Ilyen módon a bioszférában az oxigén és a szén-dioxid mennyisége, a lebontó és a felépítő folyamatok intenzitása, végső soron a termelői és a fogyasztói (illetve lebontói) élet aránya egyensúlyban van. A producens növények fotoszintézisét az alábbi egyenlet írja le: 6 CO2 + 6 H2O + napfény + klorofill C6H12O6 (glükóz) + 6 O kj/mol (energia megkötődés) A glükóz egyrészt nyersanyag (glükóz + N, P, K, Ca stb. a talajból szerves molekulák képződnek), másrészt energiaszolgáltató (a sejtlégzés által). 4. ábra. A fotoszintézis folyamata 49

50 A konzumens élőlények a bevitt táplálékot az emésztésük során lebontják, végső soron glükózzá. A glükózt és a légzéssel felvett oxigént a vér minden sejthez eljuttatja, ahol lejátszódik a sejtlégzés. A sejtlégzés során energia-felszabadítás történik a sejtekben, valamint szén-dioxid is keletkezik (ez utóbbi a légzés során távozik a szervezetből). Az élőlények sejtlégzésének egyenlete: C6H12O6 (glükóz) + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O kj/mol (energia felszabadulás) Tevékenység: Az 5. és 6. ábra tanulmányozásával értelmezze az energia egyirányú áramlását és az egyes táplálkozási szinteken fellépő energiaveszteséget! A bioszféra addig képes működni, a fenti folyamatok egyensúlya addig áll fenn, amíg a Nap ezek fenntartására elegendő energiát szolgáltat. A Föld mélyéből származó hőenergia (geotermikus energia) is fenn tud tartani néhány életközösséget, ezek aránya azonban kicsi. Az energiaáramlás a bioszférában egyirányú, a termelők által beépített energia veszteséggel lép tovább az elsődleges, másodlagos stb. fogyasztói szintekbe, végül a lebontó szervezetekbe (5., 6. ábra). Az elfogyasztott táplálék egy részét az élőlények lebontják, hogy energiát kapjanak (pl. mozgásra, hőháztartás fenntartására). Emiatt kevesebb növényevő, mint növény, kevesebb ragadozó, mint növényevő van: a biomassza tömege szintenként csökken. (Lásd még 2. modul 2. lecke 6. ábra). 5. ábra. Energiaveszteség a táplálékláncon végighaladva 50

51 . 6. ábra. Táplálkozási és energiapiramis 51

52 3. Modul: A levegő és védelme Az atmoszféra összetétele és dinamikája közvetlen hatással van az időjárásra és ezen keresztül a klímára, ezáltal az élőlények, köztük az ember életére. A légszennyezők kibocsátása súlyos következményekkel jár a közegészség, az ökológiai rendszerek és a Föld klímáját tekintve. A légszennyezés nem ismer határokat, és a klímát sem lokálisan befolyásolja. A légszennyezésből eredő problémákat ezért az emberiség egészének közösen kell megoldania, illetve viselnie a következményeket. 52

53 1. lecke A légkör (atmoszféra) Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a légkör szerkezetét és összetételét. Felismerje az ózonréteg szerepét és fontosságát. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes a légkör fő összetevőinek felsorolására, százalékos arányuk megnevezésére, legalább öt nyomgáz felsorolására, felsorolni a légkör négy rétegét, jellemezni a troposzférát és a sztratoszférát, ábrán megjelölni azokat, és az ózonréteg elhelyezkedését, ismertetni az ózonréteg keletkezését és szerepét. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 20 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: nyomgázok sztratoszféra troposzféra ózonréteg 1. A légkör összetétele Tevékenység: Gyűjtse ki a légkör fő összetevőit, és jegyezze meg relatív mennyiségüket! Keressen 6 példát a légkörben található nyomgázokra! A légkört a Földet körülzáró gázkeverékek és plazmák alkotják, amelyeket a bolygó gravitációs és mágneses erőtere tart fogva, átmeneti héjakba rendezve azokat a bolygóközi tér napszele és a Föld felszíne között. A légkör nagy részét alkotó gázok mellett, kis relatív mennyiségük ellenére, a légköri aeroszolok (diszperz szilárd és cseppfolyós anyagok) szerepe is fontos (átlátszóság, csapadék-képződés, szóródás stb.). A légkört alkotó gázkeverék pillanatnyi összetétele nyomás-, hőmérséklet és magasságfüggő, azon felül, hogy az összetétel földtörténeti és történelmi léptékben egyaránt időben is módosul. E gázok relatív mennyiségük szerint fő összetevők (N2, O2, Ar, CO2) és nyomgázok (pl. hidrogén, metán, ózon, nitrogén-dioxid, szén-monoxid, víz stb.). Az erősen változó komponensek természetesen is előfordulnak a légkörben, azonban a mennyiségüket jelentősen megváltoztathatják az antropogén szennyezések (lásd részletesebben e modul 2. leckéjében). Az 1. táblázatban is jelölt, kb. harmad évszázaddal ezelőtt általános 350 ppm (parts per million = részecske/millió, azt mutatja meg, hogy hány részecske az adott anyag egymillió részecskéből) széndioxid mennyisége napjainkban 53

54 meghaladja a 400 ppm-et (0,04%-ot). A 1. táblázat a légkörben való tartózkodási idő szerinti csoportosítást is mutatja. 1. táblázat. A légkör gázalkotóinak megoszlása és tartózkodási ideje (ppm a térfogatszázalék ed része) A földtörténet utolsó 500 millió évében a légkör összetétele lényegében nem változott. A korai primitív légkör összetételéhez képest döntő változást a CO2 és H2 mennyiségének drasztikus csökkenése, másrészt az N2 és az O2 felhalmozódása jelenti (ez utóbbi a mintegy kétmilliárd évvel ezelőtt kifejlődött fotoszintetizáló növényekhez kapcsolódik). A légkör bonyolult, többkomponensű, mintegy 50 vegyületből álló rendszerét több száz, egymáshoz kapcsolódó egyensúlyi folyamat szabályozza, illetve vezérli. 2. A légkör vertikális szerkezete Tevékenység: Jegyezze meg a légkör négy rétegének elnevezését és elhelyezkedésük sorrendjét! Gyűjtse ki a troposzféra és a sztratoszféra jellemzőit! Figyelje meg az 1. ábrán, hol helyezkedik el az ózonréteg! A légkört vertikálisan többnyire a hőmérsékletváltozás jellege, mértéke szerint tagolják troposzférára, sztratoszférára, mezoszférára és termoszférára (1. ábra). Az egyes rétegek között átmeneti régiók helyezkednek el. Környezeti szempontból elsősorban az első kettő szféra lényeges számunkra. A troposzféra vastagsága az Egyenlítő fölött 17 18, a sarkokon 5 8 km. A légkör tömegének 80%-át, a teljes légkör térfogatának 1,5%-át foglalja el. Itt zajlanak a meteorológiai folyamatok, a légmozgások turbulens jellegűek, ennél fogva a természetes és antropogén szennyeződések (keletkezés-terjedés-megszűnés) dinamikai színtere. Mivel hőenergiáját a földfelszíntől kapja, a hőmérséklet ebben a légrétegben a felszíntől függőleges irányban 54

55 távolodva folyamatosan csökken, 100 méterenként átlagosan 0,65C-kal. A szél sebessége felfelé haladva növekszik, a troposzféra felső határán a legnagyobb. A sztratoszféra felső határfelületének átlagos magassága 50 km körüli. A légkör 19 (tömeg)%-át sűríti az össztérfogat 5,5%-ába. Kb km közötti magasságban található az ún. ózonréteg. A hőmérséklet az ózon sugárzáselnyelő (UV-spektrum) hatása következtében kb. -50C-ról 0C-ra emelkedik. Az ózon (O3), az oxigén háromatomos módosulata, főként a légköri oxigénből az ott lejátszódó elektromos kisülések és egyéb légkörfizikai jelenségek hatására jön létre. A földtörténeti korszakok során az atmoszférában felhalmozódva egy közel állandó vastagságú homogén réteget hozott létre, amely az ultraibolya sugárzás túlnyomó részét kiszűrve a szárazföldi élet lehetőségét hozta létre és tartja fenn. 1. ábra. A légkör rétegei, hőmérsékletük és nyomásuk (1 mb=100 Pa) 55

56 2. lecke A légkör szennyezői Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a legfontosabb természetes és antropogén levegőszennyező anyagokat, azok eredetét és humán egészségre való hatását. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes saját szavaival megfogalmazni, mit értünk légszennyező anyagokon, elkülöníteni a légszennyező anyagok kétféle forrását, és példát mondani rájuk, különbséget tenni az elsődleges és másodlagos légszennyezők között, felsorolni a kén-dioxid, a nitrogén-oxidok, a szén-monoxid és -dioxid, a freonok és a halonok, a VOC, a PAH, az ózon, a por és a korom forrásait és élettani hatását, feloldani a VOC és PAH rövidítést. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 70 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: légszennyező természetes légszennyező antropogén légszennyező elsődleges légszennyező másodlagos légszennyező VOC PAH PM10 PM Légszennyező anyagok Tevékenység: Jegyezze meg a légszennyező anyagok definícióját! Gyűjtse ki a természetes légszennyező forrásokat és a belőlük eredő szennyező anyagokat! Gyűjtse ki az antropogén légszennyező forrásokat és a legfontosabb anyagokat! Légszennyező minden olyan anyag, amely (származásától és állapotától függetlenül) olyan mértékben jut a levegőbe, hogy az embert és környezetét károsítja, vagy anyagi kárt okoz. A levegő szennyezői lehetnek természetesek vagy mesterséges (antropogén) forrásból származók. Természetes légszennyezők a vulkánok (kén-oxidok és porok), az erdőtüzek (szén-monoxid, szén-dioxid, nitrogén-oxidok és porok), a szélviharok (por), az élő növények (szénhidrogének, pollen), a lebomló növények (metán, hidrogén-szulfid), a talaj (vírusok, por) valamint a tenger (só). Az antropogén légszennyezők három fő területről származnak: 56

57 szállítás, energiatermelés és ipar. A fosszilis energiahordozók égetése a legjelentősebb forrás ezekben a szektorokban. Az antropogén légszennyezők kémiailag igen sokfélék. A legfontosabb antropogén légszennyezők a kén-oxidok, a nitrogén-oxidok, a szén-dioxid és szén-monoxid, az ózon, a szálló por és a policiklikus aromás szénhidrogének. Tevékenység: Tájékozódjon lakóhelye, Európa és a világ aktuális légszennyezettségi állapotáról a World Air Quality Index weboldalán: A levegőtisztaság-védelem feladata a szennyező anyagok légtérbe történő jutásának a megakadályozása, ill. koncentráció-szintjük olyan alacsony értéken történő tartása, amely még tartós vagy folyamatos jelenlét esetén sem okoz károsodást az ember szervezetében és környezetében. A légszennyező anyagok többsége gáz halmazállapotú, emellett szilárd halmazállapotú légszennyezők is komoly problémákat okoznak Gáz-halmazállapotú légszennyezők Az 1. táblázat a légkör legfőbb gázhalmazállapotú szennyezőit foglalja össze, megjelölve a szennyezés eredetét is. 57

58 1. táblázat. A légkör legfontosabb gáz halmazállapotú szennyezői A levegőben a felsoroltakon kívül még számos természeti vagy antropogén eredetű szerves vagy szervetlen komponens található nyomnyi mennyiségben, ezek közül csak a legjelentősebbeket ismertetjük. Tevékenység: Készítsen táblázatot, amelyben összefoglalja a kén-dioxid, a nitrogén-oxidok, a szén-monoxid és -dioxid, a freonok és a halonok, a VOC, a PAH, az ózon, a por és a korom forrásait és hatásait, emissziójuk és immissziójuk jellemző trendjeit! Kén-dioxid (SO2) Tevékenység: Jegyezze meg a kén-dioxid kibocsátás trendjeit! Tanulmányozza az első ábrát, ügyeljen a skálák különbségére! A kén oxidjai közül a légkörben SO2 és SO3 fordul elő, ezek közül is nagyobb részben SO2. Az emberi tevékenységből származó kén-dioxid kibocsátás a Földön évente kb. 100 Mt. Az 58

59 elmúlt évtizedekben Európa és Észak-Amerika töredékére csökkentette kibocsátását, míg Kínában és Indiában többszörösére nőtt a szennyezés. 1. ábra. A kén-dioxid-kibocsátás alakulása és szektoronkénti megoszlása az elmúlt két évtizedben ( nyomán) Az SO2 szennyezés legfőbb okozói a tüzelési folyamatok. A tüzelési folyamatokból származó kén-dioxid kibocsátás elsősorban az elégetett tüzelőanyag kéntartalmától függ. Az SO2 az állatoknál és az embereknél légzési nehézséggel járó mérgezési tüneteket okoz, a nyálkahártya gyulladásos megbetegedésének egyik okozója. A kén oxidjai és a másodlagos reakciókban képződött származékaik a kibocsátás helyétől 100 km távolságban is károsíthatják a növényzetet, szennyezhetik a talajt és a vízkészleteket. A növényzet különösen érzékeny SO2-re. A levelekre lecsapódó nedvesség oldja a levegő SO2 tartalmát, amely a klorofill megbontása útján gátolja a növényzet CO2-asszimilációját. Az SO2 jelenléte az épületek tartóssága szempontjából is káros, mert az esővel, hóval odakerülő kénessav reakcióba lép az építőipari kötőanyagokkal (pl.: CaCO3-mal). A fosszilis tüzelőanyagok elégetése során kibocsátott kén-dioxid fajlagos értékei (olajtüzelésnél 1000 mg/mj, széntüzelésnél 600 mg/mj, földgáztüzelésnél 10 mg/mj) egyértelművé teszik a földgáz előnyét a légtér SO2 terhelése szempontjából. Itt jegyezzük meg, hogy a fosszilis tüzelőanyagok helyettesítésére alkalmas fitomassza (növényi eredetű hulladék) energetikai célú elégetése során a földgázzal azonos nagyságrendű SO2 terheléssel (levegőszennyezéssel) számolhatunk. A kén-dioxid kibocsátás legnagyobb része ma is a hőerőművekből származik, a második legjelentősebb szektor a háztartások és irodák, üzemek fűtése. Nitrogén-oxidok (NOx) Tevékenység: Gyűjtse ki a nitrogén oxidok az emberi szervezetre és az élővilágra gyakorolt hatását! A kültéri levegőben szennyezőanyagként nagyrészt nitrogén-monoxid (NO) és nitrogéndioxid (NO2) keveréke található, amelyek együttes mennyiségét NOx-el jelölik. A NO vízben kevésbé oldódó, igen reakcióképes gáz. A levegő oxigénjével már szobahőmérsékleten reagál nitrogén-dioxidot képezve. A NO2 ugyancsak reakcióképes gáz, a nedves légúti nyálkahártyához kapcsolódva salétromos- ill. salétrom-savvá alakul, és helyileg károsítja a szövetet. Másrészt felszívódva a véráramba jut, ahol a hemoglobin molekulát methemoglobinná oxidálja, így az nem képes oxigént szállítani a szervekhez. Hosszabb távon az NO2 csökkenti a tüdő ellenálló képességét 59

60 a fertőzésekkel szemben, súlyosbítja az asztmás betegségeket, gyakori légúti megbetegedéshez, idővel pedig a tüdőfunkció gyengüléséhez, vérkép elváltozásokhoz vezethet. Évente kb. 177 Mt NOx kerül a Föld légterébe. Az NOx kibocsátás forrásai szempontjából az égési folyamatok meghatározóak (közlekedés, háztartási és ipari tüzelőberendezések: a fűtőolajok és a szenek nitrogénvegyületeket is tartalmaznak), valamint kisebb részben vegyipari és természetes forrásokból (biomassza, ásványi trágyák, fotokémiai reakciók) származnak. A kén-oxidok mellett a nitrogén-oxidok jelentősen hozzájárulnak a savas esők kialakulásához is. A szmogképződés egyik fő okozói is a nitrogén-oxidok. Az NO2 a napsugárzás hatására disszociál. A nitrogén-oxidok kibocsátása hazánkban csak az 1990-es évek elején csökkent számottevően óta lassú növekedés figyelhető meg, ami azonban 2000-től megtorpant (2. ábra). Az ipari és erőművi eredetű kibocsátás jelentősen visszaesett a rendszer-változást követő időszakban. A nitrogén-oxidok kibocsátásában a legnagyobb és egyre inkább növekvő szerepe a közlekedésnek, azon belül is a közúti közlekedésnek van. Igaz ugyan, hogy a gépjárműállomány korszerűsödött, azonban a gépjárműállomány növekedése nagyobb ütemű, mint a korszerűbb gépjárművek üzembeállításával elérhető szennyezőanyagkibocsátás csökkenés. 2. ábra. Nitrogén-oxid kibocsátás hazánkban szektoronként (KSH adatai alapján) Ezek a viszonylag magas emissziós értékek, elsősorban a közlekedésből és az energiaelőállításból eredő kibocsátás, magyarázzák a nagyobb városainkban tapasztalható immissziós értékeket (3. ábra). 60

61 µg/m 3 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Budapest Miskolc Székesfehérvár 3. ábra. A nitrogén-dioxid koncentráció éves átlagának változása három nagyobb városunkban Szén-monoxid (CO) Tevékenység: Figyelje meg a 4. ábrán a hazai szén-monoxid kibocsátás trendjét! Gyűjtse ki a szén-monoxid forrásait és élettani hatásait! A szén oxidvegyületei közül egyedül a szén-monoxid (CO) tekinthető emberi és állati szervezetre mérgező hatású légszennyező anyagnak. Az összes kibocsátás közel 80%-át a természetes források képezik (fotokémiai reakciók a troposzférában, vulkánok, erdőtüzek), a maradó rész írható az ipari és háztartási tüzelőberendezések, valamint a közlekedés rovására. Tökéletlen égéskor keletkezik. A CO rendkívül mérgező gáz, huzamosabb időn át kis mennyiségben való belégzése is halálos mérgezést okozhat. Affinitása a vörösvérsejthez háromszázszor nagyobb, mint az oxigéné. A vérben stabilis szén-monoxid hemoglobin (CO-Hb) alakjában halmozódik fel. A növények a CO-ra nem reagálnak, az állatok életterében rendszerint hatástalan koncentrációban lép fel. A szén-monoxid kibocsátás hazánkban a rendszerváltozást követő időszaktól napjainkig csökkent (4. ábra). A szén-monoxid kibocsátás fő forrásai a feldolgozóipar és a közlekedés, valamint az energia-szektor. 61

62 ,0 CO-kibocsátás (tonna/év) , , , , , ,0 0, ábra. A szén-monoxid kibocsátás változása Magyarországon az 1990-es évektől. (KSH adatok) Szén-dioxid (CO2) Tevékenység: Figyelje meg a légköri szén-dioxid koncentráció elmúlt évtizedekben történt változását! Látogasson el a Mauna Loa Obszervatórium honlapjára és nézze meg az aktuális CO2 szintet! A szén-dioxid a legjelentősebb üvegházhatású gáz a vízgőz után (lásd még 11. modul 1. lecke részét!). A légkör CO2 tartalma már a múltban is ingadozott, az utóbbi 400 ezer év során ppm közötti volt, szoros kapcsolatban a klímaingadozásokkal. Az 1800-as évek elején 280 ppm, 2000-ben azonban már 370 ppm körüli az értéke, 2015-ben meghaladta a 400 ppm-et, 2017-ben 410 ppm körüli. 62

63 5. ábra. Szén-dioxid koncentráció a légkörben az elmúlt években a Mauna Loa szigeti mérőállomás adatai szerint. A piros vonal a havi átlagokat mutatja, a fekete szezonális értékeket korrekcióval A szén-dioxid kibocsátás részben a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származik (hőerőművek, lakossági fűtés, ipari fűtés, közlekedés), valamint az erdőégetés, erdőhiány miatti lekötés csökkenés, mészkőfelhasználás növelik a mennyiségét. A prognózisok szerint a 21. század végére 1200 ppm is lehet a mennyisége, ami a Föld egészét tekintve akár +3 C hőmérsékletnövekedést eredményezhet. Mivel a CO2-nek igen hosszú a légköri tartózkodási ideje, így ha a csökkentés el is kezdődik, légköri koncentrációja sokára kezd el csökkeni. A levegő megnövekedett szén-dioxidtartalmából több oldódik a természetes vizekbe (tavakba, tengerekbe), így azok savasodásához vezet (szénsav keletkezik, akárcsak a szódavízben). A korallokat már a jelenlegi állapot is veszélyezteti. Magyarországon a rendszerváltozást követő gazdasági visszaeséssel együtt járt a szén-dioxid kibocsátás csökkenése: az ezredfordulóra az es időszakhoz képest közel 1/3-ára csökkent. A kiotói jegyzőkönyvben 2012-re vállalt 6%-os kibocsátás csökkentést az ország már elérte, sőt, többszörösen teljesítette. 63

64 6. ábra. A szén-dioxid kibocsátás csökkenése Magyarországon ( ). A kiotói jegyzőkönyv aláírásának (1992) és teljesítésének (2012) éve kiemelve. (KSH adatok) Bár a szén-dioxid emisszió csökkent, Magyarországon a légköri szén-dioxid koncentráció (immisszió) nőtt, a globális trendeknek megfelelően. Freonok és halonok Tevékenység: Gyűjtse ki a freonok és halonok felhasználási területeit! A freonok (fluor-klór-szénhidrogének) hosszú atmoszferikus élettartalmú komponensek, legjelentősebbek a difluor-diklór-metán (CF2Cl2) és a fluor-triklór-metán (CFCl3). Kémiai és hőhatásnak ellenállnak, nem égnek és kevéssé mérgezőek, ezért kiterjedten alkalmazták ezeket az anyagokat hűtőközegként és vivőanyagként. Az 1986-os montreali egyezmény eredményeként azonban alkalmazásuk egyre több országban teljesen megszűnt. A halonok (halogénezett szénhidrogének) szén (C), fluor (F), klór (Cl) és bór (Br) atomokból állnak. Magas kémiai és hőstabilitással rendelkeznek. Éghetetlenségük következtében elsősorban tűzoltásra habbal oltásra használják. A fluor-tartalom csökkentésével mérgező hatásuk csökkenthető. A freonok és halonok a troposzférában rendkívül inertek, stabilitásuk miatt feljutnak a légkör felső rétegeibe. A sztratoszféra ózonrétegének elsődleges károsítói: összetett vegyi reakciók közben az ózont lebontják (ózonlyuk). Magyarországon használatuk gyakorlatilag teljesen megszűnt, ám hosszú légköri tartózkodási idejük miatt a sztratoszférikus ózon mennyisége hazánk felett továbbra is csökken. Metán (CH4) Tevékenység: Gyűjtse ki a metán fő forrásait, emissziójának és immissziójának trendjét, jelenlegi légköri koncentrációját! A metán mennyisége az elmúlt 200 év alatt megduplázódott. A légkörben jelenleg 1800 ppb körüli a metán koncentrációja, a 20. század előtti azonban csak ppb volt (ppb: parts pert billion az összes részecske milliárdod része). Üvegházhatású gáz, hatékonysága jelentős. 1 db CH4 molekula 23-szor, tömegét tekintve pedig 95-ször hatékonyabb, mint a CO2. Természetes forrásai: bomlás, fermentáció (pl. mocsarak); antropogén forrásai: rizstermelés (vízborítás miatti rothadás), hulladékok bomlása, bányászat, energiaipar, biomassza tüzelés, szarvasmarha, juh stb. bélgáza. 64

65 Magyarországon a metán fő forrását az üzemanyagok elillanó kibocsátása jelenti, de a települési szilárd hulladék lerakók, a szennyvíztisztító telepek és a mezőgazdaság (elsősorban állattenyésztés) is hozzájárulnak a kibocsátáshoz. A metánkibocsátás ugyan csökken az országban, ám a légköri metán-koncentráció nem tükrözi ezt: az elmúlt 10 évben kb. 40 ppbvel nőtt a koncentráció hazánk légterében. Illékony szerves vegyületek Tevékenység: Jegyezze meg, mit jelent a VOC rövidítés! A szakirodalomban VOC (Volatile Organic Compounds) néven emlegetett vegyületek gyűjtőfogalma alatt a levegőben előforduló szennyező szénhidrogén származékokat értjük a metán kivételével (ezt hangsúlyozva nem metán VOC-ként is jelölik: NMVOC). A levegőben a napsugárzás hatására a VOC-vegyületek a nitrogén-oxidokkal reakcióba lépve részt vesznek a fotokémiai füstköd kialakulásában. Egy részük rákkeltő hatású, kibocsátásukat nemzetközi szerződések szabályozzák. Forrásuk részben természetes, de elsősorban a tüzelő- és üzemanyagok, valamint az oldószerek párolgásával kerülnek a légkörbe: az autók kipufogó gázaiból, az üzemanyagok tökéletlen elégésével összefüggésben, valamint az üzemanyagok tankolása, esetleges elfolyása, illetve az üzemanyag tankokból történő párolgásából származnak. 7. ábra. Magyarország teljes nem metán illékony szerves vegyület kibocsátása (nemzetgazdaság + háztartások) (KSH adatok) A kibocsátás közel felét a háztartások adják (kb. 47%, 2014), a gazdasági ágazatok közül a feldolgozóipar és a szállítás, raktározás a legjelentősebb kibocsátók (a teljes kibocsátás kb %-át adva, 2014). Policiklikus aromás szénhidrogének Tevékenység: Jegyezze meg, mit jelent a PAH rövidítés! A szakirodalomban általában rövidített névvel (PAH=Policyclic Aromatic Hydrocarbons) szereplő policiklikus aromás szénhidrogének nagy molekulasúlyú, 4-7 benzolgyűrű összekapcsolódásából eredő vegyületek gyűjtőfogalma. Főleg a gépkocsik kipufogógázaiban (mintegy 30 féle PAH vegyület fordul elő), a különböző szerves anyagok nagyobb hőmérsékletű (T > 700 oc) kezelésénél (égetés, elgázosítás, hőbontás stb.) képződnek. Az utóbbi idők felismerése, hogy az egyébként környezetvédelmi szempontból előnyös fitomassza égetés során is keletkezhetnek PAH vegyületek, ha a tüzelőanyag nedves, az égtérben lévő hőmérséklet kicsi (<100 oc) és az oxigénellátás tökéletlen. A vegyületcsalád több tagja bizonyítottan rákkeltő. Nitrogén-oxidok jelenlétében Nitro-PAH keletkezik belőlük, amik veszélyes mutagén vegyületek. A PAH-ok rövid távú emberre 65

66 gyakorolt hatása (természetesen más légszennyezőkkel együttesen): fejfájás, nehézlégzés, mellkasi fájdalom, köhögés, hányás, hasi görcsök stb. Felszínközeli ózon (O3) Tevékenység: Gyűjtse ki az ózon forrásait, az emberi szervezetre és az élővilágra gyakorolt hatásait, immissziójának trendjét! Az elsődleges légszennyezők közvetlen emisszióval kerülnek a légkörbe. Az elsődleges légszennyezőkön kívül a városi környezetet jelentősen befolyásolják az ezen szennyezők kölcsönhatásából keletkező származékos vegyületek is, az ún. másodlagos légszennyezők. Ezek közé tartozik a felszínközeli ózon, amely részt vesz a szmogképződésben. A széntüzelés háttérbe szorulásával nem a téli, hanem a nyári, ún. fotokémiai szmog kialakulásával kell számolnunk. A fotokémiai szmog fő összetevője a napfény hatására, döntően közlekedési eredetű légszennyező anyagokból keletkező felszínközeli ózon. A felszínközeli ózon NO2-ból és O2-ből képződik. A NO2 abszorbeálja az ultraibolya sugarakat, NO-ra és oxigén atomra bomlik. Az oxigén atomok a levegőben lévő oxigén molekulákkal ózonná alakulnak. A nagy ózonkoncentráció mindenfajta szervezet sejtjeit elpusztítja. Hatására a növényeken rozsdabarna foltok jelennek meg, a levél felszíne elszíntelenedik. Az emberben elpusztítja a tüdőszöveteket, tüdőödémát okoz, azaz a tüdőhólyagocskák vizes folyadékkal telnek meg. Hazánkban a felszínközeli ózonkoncentráció a városi és a vidéki területek levegőjében egyaránt növekedett. Az emelkedő tendenciájú felszínközeli ózonterhelés elsősorban (a nyári időszakban) az ország nyugati határmenti részén és a Duna-Tisza-köze középső részén a legnagyobb. Azért ezeken a helyeken, mert az ózon több órával a primer légszennyező anyagok emissziója után alakul ki, és az uralkodó szélirányoknak megfelelően Bécs ill. Budapest légszennyezése itt csapódik le. 8. ábra. A lakosság kitettsége a levegő ózonszennyezésének, zöld: Magyarország, kék: EU28 (KSH, 2015) 66

67 1.2. A szilárd levegőszennyezők eredete és környezeti hatása Por Földünk atmoszférikus porszennyezői természetes és antropogén eredetűek egyaránt lehetnek. A természetes porok kozmikus és földi eredetűek lehetnek. A Föld légterébe nagy mennyiségű organikus por jut a vegetációból, a növények és állatok maradványaiból. Tavasztól őszig jelentős mennyiségű virágpor kerül a levegőbe, melyek az arra érzékeny emberekben allergiás betegségeket váltanak ki. Tágabb értelemben az organikus porok közé sorolják a mikrobákat is. Tevékenység: Tájékozódjon az aktuális pollen helyzetről az ÁNTSZ honlapján! Az ipari termelés folyamán keletkezett (antropogén) porok jelentősége azért nagy, mert a keletkezés helyén nagyon nagy koncentrációt is elérhetnek a szilárd szennyezők. Gyakorlatilag minden ipari tevékenység porképződéssel jár, vagy potenciálisan magában hordozza a szilárd levegőszennyezők képződésének lehetőségét. A hosszabb időn keresztül belélegzett poros levegő tüdőelváltozásokat pneumonokoniosist okoz. A porok közül a legsúlyosabb megbetegedést szilikózist a kovasavat tartalmazó anyagok okozzák. A porok egyéb toxikus anyagokat is hordozhatnak, például fémeket vagy karcinogén és mutagén anyagokat. A porártalom nagy részének legjellegzetesebb tulajdonsága, hogy káros hatása alig észlelhető, sőt, komoly megbetegedés tünetei sokszor éveken keresztül nem mutatkoznak. Ezért a védőberendezéseket még maguk a dolgozók sem szívesen veszik igénybe. Az ártalmak azonban napról napra, sőt évről évre apránként adódnak össze, és legtöbbször úgy, hogy az egészség többé nem állítható helyre. Tevékenység: Jegyezze meg, milyen méretkategóriákat különítenek el a szálló por tekintetében! Mit jelent a PM10 és PM2.5 rövidítés? Tanulmányozza a 9. ábrát! Figyelje meg, mely európai országokban a legsúlyosabb a porszennyezés! A 10. és 11. ábra alapján mely iparágak a legfontosabb forrásai a porszennyezésnek Magyarországon? Hogyan változott a helyzet az elmúlt 10 évben? A levegőben a szálló por-részecskék mérete széles tartományban mozog. A mérések során az összes lebegő portartalmat (TSPM), a 10 mikron átmérőnél kisebb részecskék (PM10) és 2,5 mikron átmérőnél kisebb részecskék (PM2.5) tömegét vizsgálják. Az egészségre a kisebb méretű porszemcsék jelentenek nagyobb veszélyt, mert a légutakban mélyebbre lejutnak. Újabban az 1 mikronnál kisebb részecskéket is mérik, ezek a sejtekbe is képesek bejutni. 67

68 9. ábra. Európa szállópor (PM10) szennyezettsége, a napi átlagokra vonatkozó 50 µg/m3-os határérték túllépését mutatják a vörös pöttyök. 68

69 10. ábra. PM10 ágazatonkénti megoszlása időszakban (KSH 2015) Korom 11. ábra A PM 2,5 ágazatonkénti megoszlása időszakban (KSH 2015) Tevékenység: Gyűjtse ki a korom forrását, fő tulajdonságait! A CO képződéshez vezető okok földgáz, de különösen olaj-tüzelésnél koromkiválást is okoznak. A korom finom eloszlású, 0,01-0,02 μm nagyságú részecskékből áll, amely kémiai összetétele szerint túlnyomórészt grafit kristály. Nagy mennyiség tartós belégzése tüdőben való lerakódáshoz vezet. Fajlagos felülete igen nagy (6*10^2 6*10^5 m2/g), erős felületi aktivitása következtében gyakran gázalakú légszennyező anyagokat adszorbeál, amelyek a kormot veszélyes szennyezőanyaggá tehetik. 69

70 3. lecke Lokális, település léptékű légszennyezés Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje légszennyezés legjelentősebb forrásait, a szmog fogalmát, kialakulásának folyamatát és hatásait, továbbá betekintést nyerjen a légszennyezés elleni védekezés módszereibe és megismerjen néhány tisztító berendezést. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes felsorolni a légszennyező források típusait, mindegyikre legalább két példát megnevezni illetve konkrét légszennyező forrásokat besorolni, saját szavaival definiálni a szmog (füstköd) fogalmát, megnevezni a szmog két alaptípusát, és táblázatos formában összehasonlítani azokat, megnevezni legalább 5 műszaki megoldást, amely csökkenti a levegőszennyezés kibocsátását, csoportosítani a légszennyező anyagok leválasztásának módszereit, megnevezni legalább 3 levegőtisztításban használt berendezést. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 30 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: vonalas források London-típusú szmog Los Angeles-típusú szmog száraz leválasztás nedves leválasztás szűrő berendezés ciklon multiciklon mosótorony 1. Légszennyező források Tevékenység: Jegyezze meg a légszennyező források két fő csoportját! Hová soroljuk a járművek okozta légszennyezést? A légszennyező forrásokat a kibocsátás területi kiterjedése alapján két fő csoportba sorolják. A pontszerű források vagy pontforrások elkülönült, meghatározható helyű szennyezőforrások, mint például a kémények vagy szellőzőrendszerek kivezetése. A diffúz források esetén a kibocsátás nem lokalizálható egy pontra, kiterjedése lehet vonalas, területi vagy térfogati. Például diffúz forrásnak tekinthető egy falu, amely házaiban fűtenek; vagy egy hulladéklerakó; egy meddőhányó stb. A vonalas források (pl. utak, vasutak, légi utak) mobil forrásokból (járművek) tevődnek össze. 70

71 Az egyes források emissziója hozzájárul környező területek légszennyezettségi (immissziós) értékéhez. Amint azt az egyes légszennyező anyagok bemutatásánál láttuk, az egyes anyagok kibocsátásához különböző mértékben járulnak hozzá az egyes ágazatok. A településeken kialakuló légszennyezés legfontosabb forrása a közlekedés (kb. 50%), ehhez járul hozzá a fűtés, tüzelés (kb. 25%) és az ipar (kb. 25%). 2. Lokális, település léptékű légszennyeződés Tevékenység: Jegyezze meg a füstköd vagy más néven szmog definícióját! Készítsen táblázatot a London-típusú és Los Angeles típusú szmog összehasonlítására! Füstködnek vagy szmognak nevezzük az egyes légszennyező anyagok huzamosabb ideig fennálló jogszabályokban meghatározott légszennyezettségi határértéket túllépő koncentrációját. A szmog kialakulásában a kibocsátott légszennyező anyagok mennyiségén kívül a meteorológiai, domborzati és térgeometriai körülmények (beépítettség, házak nagysága, elhelyezkedése) is fontos szerepet játszik. A szmognak két alapvető típusa a redukáló, azaz London-típusú szmog és az oxidáló, azaz Los Angeles típusú szmog. A redukáló füstköd a középkorban fellendült szénfelhasználás következtében jelen volt a brit fővárosban, majd az ipari forradalom idején számos európai iparváros jellemzője lett. Kialakulásának alapja a kén-dioxid, szén-monoxid és a korom kibocsátás. A párás, hűvös (0-5 oc) levegőben a koromrészecskéken kondenzálódott vízgőz a kén-dioxiddal reagálva kénessavat és kénsavat hoz létre. Különösen reggeli órákban jellemző. Hatása az emberi szervezetben elsősorban a légzőszervek elégtelen működésében jelentkezik, tüdőödéma alakulhat ki, halálhoz is vezethet. Leghírhedtebb előfordulása Londonban 1952 decemberének elején 5000 halálesetet okozott. 71

72 1. ábra. Füst és kén-dioxid koncentráció és a halálozások száma az 1952-es londoni szmog idején Az oxidáló füstködöt Los Angelesben észlelték először. Fő kiváltó oka a közlekedés, illetve az annak során felszabaduló nitrogén-oxidok és szénhidrogének. Ezek a légszennyező anyagok és a belőlük napsugárzás hatására kialakuló ózon és más reaktív vegyületek (nitrátok, peroxi-gyökök) feldúsulásával jön létre a szmog, emiatt fotokémiai szmognak is nevezzük. Jellemzően meleg időben (július-szeptember, C ), felhőtlen napsütésben alakul ki. Az oxidáló szmog rövid távon is észlelhető hatása a szemirritáció. 72

73 2. ábra. Az oxidáló (Los Angeles típusú) szmog jellegzetes reakciói 3. ábra. A fotokémiai szmog komponensei koncentrációjának időbeli változása Míg Nyugat-Európában és Észak-Amerikában a levegőminőségi szabályozások (pl. ipari kibocsátás jelentős csökkentése, szmogriadó) következtében jelentősen javult a levegőminőség, a szmogok továbbra is gondot okoznak. Súlyosabb a helyzet a jelenleg iparosodó országok megalopoliszaiban (pl. Peking, Calcutta, Mexico City). 73

74 2. Levegőszennyezés elleni védekezés Tevékenység: Gondolja végig, hogy a légszennyezésben jelentős ágazatokban hogyan csökkenthető a légszennyezés! Gyűjtse össze a kibocsátás-csökkentés műszaki lehetőségeit! A levegőszennyezés csökkentése a kibocsátás csökkentésével valósítható meg. Az energiaszektorból származó légszennyezés jelentősen csökkenthető (lenne) az energiahordozók struktúrájának megváltoztatásával (ld. 8. modul). A háztartások és az ipari termelés kibocsátását jelentősen csökkenti a tüzelőanyagok vagy a füstgázok kéntelenítése, porleválasztás, zárt technológiák alkalmazása, gáztisztítás, az üzemek áttelepítése. A kibocsátott szennyezés felhígulását, diffúzióját segítik elő a magas kémények. A közlekedés emissziójának visszafogásában a gépkocsik emisszió-szabályozása, katalizátorok alkalmazása terjedt el. A gázok kibocsátás előtti tisztítása hatékonyságának növelése ugyanakkor legtöbbször a költségek exponenciális növekedésével jár. Jogi eszközök (jogszabályokba foglalt előírások, kibocsátási határértékek) biztosítják. A tisztítás során a ritkább esetben lehetséges a szennyező anyagokat természetes anyagokká (például szén-dioxiddá és vízzé) alakítani, a legtöbb esetben a szennyezés csupán átkerül egy másik (vizes vagy szilárd) fázisba, amiben további kezelést igényel Légszennyező anyagok leválasztása Az egyes technológiák során keletkező szilárd, gáz és cseppfolyós halmazállapotú szennyezők légkörbe való kijutását különböző módszerekkel lehet csökkenteni vagy megakadályozni. Az eljárásokat a szilárd és gázhalmazállapotú szennyezők esetén a 2. táblázat foglalja össze. Tevékenység: Tanulmányozza a 2. táblázatot, és jegyezze meg a légszennyező anyagok leválasztásának módszereit! A száraz tisztítóberendezések a levegőben lévő szennyező anyagokat azok különböző fizikai tulajdonságai és fizikai módszerek alapján választják le. Ha a szennyező anyag értékes, a száraz leválasztás után minden további művelet nélkül újra hasznosítható. A száraz eljárás feltétele, hogy a levegőből gőzök ne kondenzálódjanak. A nedves eljárások előnye, hogy gázok és porok együttesen is eltávolíthatóak, és a kezelendő gáz magas hőmérséklete sem korlátozó tényező. Hátrányuk a nagyobb energiaigény, korrózióveszély és a keletkező mosófolyadék további kezelésének szükségessége. 74

75 2. táblázat. Szennyező anyagok leválasztási eljárásai levegőből Tevékenység: Párosítsa az alábbiakban bemutatott berendezéseket a 2. táblázatban felsorolt eljárásokkal! Jegyezze meg három berendezés nevét! A levegő szilárd halmazállapotú szennyezői a porok, így a szilárd anyagok leválasztása porleválasztást jelent. A gravitáción alapuló porleválasztók azt a fizikai jelenséget használják ki, hogy megfelelő sebeséggel áramló gázból a nagyobb tömegű szilárd részecskék aláhullanak. Az áramlás irányának változtatásával a leválasztás hatékonysága növelhető (4. ábra). 4. ábra. Irányváltásos porleválasztók Széles körben használják a szűréssel történő porleválasztást. A szűrő berendezésekben a szennyezett levegőt porózus szűrőrétegen keresztül vezetik. A szűrőréteget szövetek, rostos és szemcsés anyagok képezhetik. A szűrőn megtapadó porréteg növeli a szűrési hatékonyságot, azonban csökkenti az áteresztőképességet, ezért időközönként el kell távolítani. A leggyakrabban használt porleválasztó berendezés a ciklon (5. ábra), amely centrifugális erőt kihasználva választja le a hengerében keringetett gázból a szilárd szennyezőket. Több kisméretű ciklonból összekapcsolt berendezés a multiciklon (6. ábra). 75

76 5. ábra. A ciklon felépítése és a benne áramló gáz útja 6. ábra. Multiciklon Nedves leválasztókat régebb óta használnak a légszennyezés csökkentésére, mint száraz porleválasztókat. A nedves leválasztás berendezései például a mosótornyok, amelyek lehetnek permetező mosótornyok (7. ábra) vagy töltetes mosótornyok (8. ábra); az örvényes mosók és a Venturi-mosók. 76

77 7. ábra. Permetező mosótorony (Moser-Pálmai 1992) 8. ábra. Töltetes tornyok (Moser-Pálmai 1992) A Venturi-mosó három szakaszból áll (9. ábra): az első, összeszűkülő szakaszban a gáz áramlása felgyorsul, a második, torok szakaszban nagy sebességgel összekeveredik a 77

78 mosófolyadékkal, a harmadik, táguló szakaszban, miközben az áramlás lelassul, elválik a szennyeződés. 9. ábra. Venturi-mosó ( nyomán) 78

79 4. Modul: A talaj és védelme A talaj kulcsfontosságú része a földi ökoszisztémának. Elválaszthatatlan az élővilágtól, a biológiai körforgások és lebontó folyamatok legfontosabb színtere. A talaj méltatlanul alulbecsült raktárkészletünk, amelyen az emberiség által fogyasztott élelmiszer 90%-át termeljük. A talajvagyon világszerte drasztikusan csökken, a talajjal való megfelelő, fenntartható gazdálkodás egyre sürgetőbb feladatunk. 79

80 1. Lecke: A talaj és a talajpusztulás Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a legfontosabb talajalkotókat, és betekintést nyerjen a talajok sokszínűségébe. Felismerje, hogy a talajok milyen sokoldalú és nélkülözhetetlen szerepet töltenek be a Földön. A talajkárosító folyamatok közül részletes ismereteket szerezzen a talajpusztulásról, és megértse a talajpusztulás kiváltó, befolyásoló tényezői és az ellenük való védekezési módszerek közti kapcsolatot. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a talaj fogalmát, megnevezni a talaj biotikus és abiotikus alrendszerének alkotóit, adott listából kiválasztani a talaj abiotikus és biotikus alrendszerének alkotóihoz tartozó állításokat, felsorolni a talaj funkcióit, definiálni a talajpusztulás (talajdegradáció) és a talajerózió fogalmát, megnevezni a geológiai és a gyorsított talajpusztulás közti különbséget, felsorolni a talajpusztulás és talajdegradáció formáit, a talajerózió kiváltó és befolyásoló tényezőit és a talajerózió elleni műszaki védekezési módszerek típusait, felsorolni a talajerózió elleni agronómiai talajvédelem módszerei közül négyet, definiálni a defláció fogalmát, felsorolni a defláció kiváltó és befolyásoló tényezőit, és az ellene védekezés lehetőségeit, saját szavaival megfogalmazni a másodlagos szikesedés problémáját, felsorolni a talajsavanyodás kiváltó okait, három példát felsorolni a talajművelés okozta szerkezetrombolás jelentkezésére, megnevezni a talajok lefedését okozó társadalmi-gazdasági tevékenységeket, listából kiválasztani a talajdegradáció különféle formáihoz tartozó állításokat. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: talaj talajpusztulás vagy talajdegradáció geológiai talajpusztulás gyorsított talajpusztulás talajerózió defláció. 80

81 1. A talaj fogalma, alkotói, típusai Tevékenység: Jegyezze meg a talaj fogalmát! Gyűjtse ki a talaj biotikus és abiotikus alrendszerének jellemzőit! A talaj a Föld legfelső, szilárd burka, amely a kémiai és fizikai mállás, valamint a szerves anyagok humuszképző biogén átalakulásának hatására az alapkőzeten létrejött fedőréteg. Függőleges profiljában szemcseösszetétel, porozitás, szín és vastagság szerint egymástól eltérő szintekre tagolódik (felülről lefelé: A, B, C szintek). Alakuló, változó képződmény, amelynek egyik legfontosabb tulajdonsága a termékenysége. A talaj a lito-, hidro-, atmo- és bioszféra határán jön létre, összefoglaló neve: pedoszféra. A talaj nyílt ökológiai rendszer, azaz szoros kapcsolatban van a többi környezeti elemmel. Védelme és termőképességének megőrzése nagyon fontos, hiszen termőképességének leromlása veszélyezteti az ökoszisztéma egyensúlyát és az élelmiszertermelést, elszennyeződése pedig az előzőeken kívül veszélyezteti a felszíni és felszín alatti vizek minőségét is. A talaj nem egységes: különböző minőségű és halmazállapotú anyagokból áll, melyek két, egymással szoros kapcsolatban álló alrendszert alkotnak. A biotikus alrendszer az élő szervezetek, az abiotikus alrendszer az élettelen anyagok összessége. Az abiotikus alrendszer háromfázisú, azaz szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú anyagok alkotják. A szilárd fázis ásványi anyagokból és szerves anyagokból (pl. humusz vegyületek, elhalt növényi, állati részek, bomlási folyamatok köztes és végtermékei) áll. A folyékony fázist talajnedvességnek nevezzük, mely különböző ásványi sókat, oldható szerves anyagokat és oldott gázokat tartalmaz. A gáz fázis a talajlevegő, melynek összetétele eltér a légkör összetételétől: CO2 tartalma magasabb, O2 tartalma alacsonyabb. Metán, kén-hidrogén, ammónia-tartalma elsősorban a szerves bomlásból és a mikroflóra anyagcseréjéből származik, de a levegőből származó szennyező anyagokat is tartalmazhat. Az élő szervezeteket a makroflóra és -fauna, valamint a mikroflóra és -fauna alkotja. A szerves anyag lebontását a mikroorganizmusok végzik. Egyetlen gramm talajban akár 1 milliárd baktérium és több millió penész- és sugárgomba található. Az abiotikus és biotikus alrendszer összetevőinek térfogatarányáról az 1. ábra tájékoztat. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrát! Jegyezze meg a talajflórát és faunát alkotó élőlények csoportjait! 81

82 1. ábra. A talaj élettelen összetevőinek térfogatarányai A talaj polidiszperz rendszer, mivel a 2 mm szemcseátmérőjű homoktól a kolloidális méretű agyagszemcsékig különböző nagyságú szilárd részecskék, folyadékrészecskék és levegőbuborékok vannak benne diszpergálva/szétoszlatva. A talajok termékenységét a talajok víz-, levegő-, tápanyag- és hőgazdálkodása, valamint szerkezete együttesen határozzák meg. Ezek egymással is igen szoros kapcsolatban állnak. A főbb talajtípusok elterjedését a Földön és hazánkban a 2. és 3. ábrák mutatják. Tevékenység: Tanulmányozza a 2. ábrát! Középiskolai földrajzi tanulmányaiból elevenítse fel a Föld fő földrajzi övezeteit (pl. trópusi öv: esőerdő, szavanna, sivatag), és hasonlítsa ezeket össze a 2. ábrán jelzett fő talajtípusok elterjedésével! 82

83 2. ábra. A főbb talajtípusok elterjedése a Földön. Tevékenység: Tanulmányozza a 3. ábrát! Középiskolai földrajzi tanulmányaiból elevenítse fel hazánk nagytájait (pl. Alföld, Dunántúli-középhegység) és folyóit, és hasonlítsa ezeket össze a 3. ábrán jelzett fő talajtípusok elterjedésével! 3. ábra. A főbb talajtípusok elterjedése hazánkban. Az fényképek hazánk különféle talajtípusainak szelvényeit mutatják be. Tevékenység: Tanulmányozza az fényképeket! Figyelje meg a talajtípusok változatosságát! 83

84 Hasonlítsa össze a 9., 10., 11. fényképen bemutatott ún. kőzethatású talajok mélységét a többi bemutatott talaj mélységével! 1. fénykép. Mészlepedékes csernozjom talaj 2. fénykép. Agyagbemosódásos barna erdőtalaj 84

85 3. fénykép. Ramann-féle barna erdőtalaj 4. fénykép. Szikes talaj: szoloncsák (szerkezet nélküli szikes talaj, sófelhalmozódás a felszínen) 85

86 5. fénykép. Szikes talaj: szolonyec (mésztelen szikes, sófelhalmozódás a B szintben). 6. fénykép. Réti talaj 86

87 7. fénykép. Rétláp talaj 8. fénykép. Öntéstalaj 87

88 9. fénykép. Rendzina (mészkövön kialakult kőzethatású talaj) 10. fénykép. Futóhomok váztalaj 88

89 2. A talajok szerepe 11. fénykép. Kavicsos váztalaj Tevékenység: Jegyezze meg a talaj legfontosabb funkcióit! A talaj legfontosabb funkciói az alábbiak: A talaj a környezet egyik alapeleme. A talaj az anyagok körforgásának egyik színtere. Anyagmegkötés és raktározás. A különféle anyagok közül a talajok termőképessége szempontjából kiemelt fontosságúak a tápanyagok (különféle szervetlen nitrogén- és foszforvegyületek, kálium, mikrotápanyagok stb.). A talaj akkor tudja jól ellátni a növényeket tápanyagokkal, ha a tápanyag szolgáltatás megfelelő intenzitású és hosszú ideig tartó. Ehhez nemcsak magas tápanyagtartalomra van szükség, hanem arra is, hogy a tápanyagok növények számára felvehető formában jelen lévő mennyisége (az ún. tápanyag potenciál) is nagy legyen. Puffer (csillapító, tompító, kiegyenlítő), filter (szűrő), transzformátor (átalakító) funkció. (A talajok puffer hatása a kémhatásban sav vagy lúg hatására bekövetkező jelentősebb változások tompítását jelenti.) Az élő szervezetek élettere. Az élelmiszertermeléshez feltétlenül szükséges természeti erőforrás. A mezőgazdasághoz kötődően szociális funkció. Az emberi létesítmények (technoszféra) helyszíne. Esztétikai szerep (létesítmények természeti környezete révén). Energiaátalakítás növények nélkül (Napból érkező sugárzás visszasugárzása). A Napból érkező fényenergia jórészt hővé alakul; többek között a talajöv révén. A hőenergia egy része visszasugárzással a levegőt fűti, a másik kémiai energiaként a mállástermékekben raktározódik el. 89

90 Energiaátalakítás növényzettel. Alapfolyamata a fotoszintézis. A fotoszintetizáló növényi pigmentek a nm-es színképtartományt hasznosítják a Nap sugárzásának energiaspektrumából. A napenergia földi hasznosításában ez a talaj-növény energiatranszformátor a legfontosabb eszköz. Éghajlati szabályozás. Például a talaj felületének színén ill. a növényzet színén keresztül befolyásolja a légkör alsó rétegének felfűtését (a sugárzásvisszaverő képesség, azaz az albedó változása révén). Eróziószabályozás. 3. A talajok károsításának formái A talaj károsításának/károsodásának folyamatát két alapvető csoportba lehet sorolni: talajpusztulás (tágabb nevén talajdegradáció) és talajszennyezés Talajpusztulás Tevékenység: Jegyezze meg a talajpusztulás fogalmát! Hasonlítsa a geológiai és a gyorsított talajpusztulást! Jegyezze meg a talajpusztulás két, a talajdegradáció 6 formájának nevét! A talajpusztulás (talajdegradáció) a víz, a szél, a jég, a gravitációs erő ill. ezek kombinációinak talajrombolását jelenti, melyek következménye a talajok természetes termékenységének csökkenése, esetleg a talajtakaró teljes fizikai megsemmisülése. Talajpusztulás a természeti folyamatok (geológiai talajpusztulás) és az emberi tevékenység hatására (gyorsított talajpusztulás) is bekövetkezhet. A természeti folyamatok által okozott talajpusztulások általában kis sebességűek, így a hatások csak hosszú idő múlva érezhetőek. Természetes körülmények között a talajok keletkezése és természetes pusztulása globális egyensúlyban van számszerű értékük 1,1 t/ha körüli. A természeti jelenségek által megmozgatott talajmennyiség évente kb. 10 milliárd tonna. Ezzel szemben az emberi beavatkozás által előidézett, az erdőirtás, a túllegeltetés, a szántóföldi művelés következményeként fellépő szél és víz okozta talajveszteség mértéke a Földön évente kb milliárd tonna, és hatásai rövid időn belül nyilvánvalóvá válnak: elvékonyodik a lejtők talajrétege, vízmosások képződnek, illetve homokverés és kifúvás lép fel. A továbbiakban a talajpusztuláson a gyorsított talajpusztulást értjük. A talajpusztulás formáihoz hagyományosan a talajeróziót (vízhatás) és a deflációt (szélerózió) sorolták. A közelmúlttól azonban ide soroljuk már a másodlagos szikesedést, a talajsavanyodást, a talajművelés okozta szerkezetrombolást (fizikai degradáció), valamint a talajok lefedését is. A magyarországi talajokon megnyilvánuló degradációs formák területi kiterjedését a 4. ábra mutatja be. Tevékenység: Tanulmányozza a 4. ábrát! Hasonlítsa össze a talajdegradációs régiókat a 3. ábrán bemutatott talajtípusok elterjedésével! 90

91 Talajerózió 4. ábra. Magyarország talajdegradációs régiói Tevékenység: Jegyezze meg a talajerózió fogalmát! A talajerózió a (csapadék)víz által okozott talajpusztulás. Csak ott léphet fel, ahol felületi lefolyás alakul ki. Az erózió kiváltó és befolyásoló tényezőit az 5. ábra összegzi. Tevékenység: Tanulmányozza az 5. ábrát, és jegyezze meg a talajerózió kiváltó és befolyásoló tényezőit! 91

92 5. ábra. A talajerózió kiváltó és befolyásoló tényezői. Tevékenység: Gyűjtse ki az eróziót okozó emberi tevékenységeket! A talaj víznyelő és víztartó képességének, valamint a talaj nedvességtartalmának növekedésével az erózió veszélye csökken, hiszen a csapadék csak ott okoz eróziót, ahol felületi lefolyások képződnek. A jó szerkezetű talajok vízgazdálkodása is jó, így ezek erodálhatósága kisebb mértékű. A felszínen lefolyó csapadék mennyiségének csökkentése révén a növényzettel való borítottság szintén mérsékli az eróziót. Az erdőirtással, a zárt gyepek feltörésével, a nem megfelelő talajműveléssel, a növényfedettséget időszakosan teljesen nélkülöző szántókkal, a túllegeltetéssel az ember a természetes ütem többszörösére fokozza az eróziót (12. fénykép). A Földön 1,2 milliárd ha területet veszélyeztet a talajerózió, amely kb. 130 magyarországnyi területet jelent. 92

93 Tevékenység: 12. fénykép. Mezőgazdasági művelés okozta talajerózió Figyelje meg a műszaki talajvédelem eszközei és a talajerózió kiváltó tényezői közti kapcsolatot! Jegyezze meg a műszaki talajvédelem 3 módszerét! A megértéshez tanulmányozza a 6., 7. ábrát és 13. fényképet! A talajerózió elleni védekezés során csökkenteni kell az erózió kiváltó tényezőinek hatását, valamint úgy kell módosítanunk a befolyásoló tényezőket, hogy az erózió mértéke csökkenjen. A kiváltó tényezők közül a csapadék közvetlenül nem befolyásolható, a lejtő (hossz és meredekség) viszont a műszaki talajvédelem eszközeivel módosítható. Ezek a sánc, az övárok és a terasz. A sánc a lejtő vízvisszatartásra vagy vízelvezetésre alkalmas hullámosítása és tagolása. Ennek következtében csökken a felületi lefolyás sodróereje, valamint a sáncban gyűjtött vizek a talajba szivárgás révén a felületi lefolyást csökkentik (6. ábra). Az övárok a lejtőre merőlegesen kialakított árok, mely a felületen lefolyó vizeket vezeti el, majd lehetőséget ad a talajba való visszaszivárgásra. Végei gyepes vagy burkolt vízlevezetőbe csatlakoznak (7. ábra). A terasz a lejtő hajlásszögét jelentősen csökkentő mesterséges tereplépcső (13. fénykép). 93

94 6. ábra. Sáncolás 7. ábra. Övárok 13. fénykép. Teraszos művelés 94

95 Tevékenység: Figyelje meg az agronómiai talajvédelem és a talajeróziót befolyásoló tényezők közti kapcsolatot! Jegyezze meg az agronómiai talajvédelem módszereit! Az agronómiai talajvédelem az eróziót befolyásoló tényezők megfelelő alakításán alapszik. Módszerei többfélék lehetnek, az alábbiakat emeljük ki: A művelési ág helyes megválasztása a termesztett növényi kultúra megfelelő kiválasztását jelenti. Pl. 25%-nál meredekebb lejtőn szántóföldi művelés már nem folytatható, itt szőlőt vagy gyümölcsöst telepítenek műszaki talajvédelemmel, 40% fölött pedig erdőt. Táblásítás. A táblákat dombvidékeken hosszirányukkal a lejtőre merőlegesen igyekeznek kialakítani, ennek megfelelően a közlekedő utak az erózió elleni védelmet szolgálják. (A lejtőirányú vagy meredek utak gyorsítják az eróziót.) Talajvédő fasorok, erdősávok, gyepes és cserjés sávok közel szintvonalban való telepítése (tábla- és útszegélyeken). Eredményes lehet a kedvező talajművelési mód kiválasztása is: pl. megközelítően szintvonalas szántás. Talajvédő növénysorrend alkalmazásával a folyamatos növényfedettség biztosítása. A talajfelszínen és közvetlenül a felszín alatt egyaránt nemezszerűen összefüggő (pl. lucerna, vörös here) takaró csökkenti az eróziót, lassítja a lefolyást. Az egyes módszerek hatékonysága a természeti viszonyoktól, a termelés céljától és a gazdaságossági mutatóktól függ Defláció Tevékenység: Jegyezze meg a defláció fogalmát, kiváltó és befolyásoló tényezőit! Figyelje meg a defláció elleni védekezési módszerek és a defláció kiváltó, befolyásoló tényezői közti kapcsolatot! Jegyezze meg a defláció elleni védekezési módszereket! Tanulmányozza a defláció okozta károkat! A defláció a szél által okozott talajpusztulást jelenti. A defláció kiváltó tényezői a szél sebessége és örvénylése, befolyásoló tényezői pedig a talajtulajdonságok (szemcseösszetétel, szerkezetesség, szervesanyag-tartalom) és a terepviszonyok (a deflációs terület hossza, a talajfelszín érdessége és nedvessége, a felszín növényborítottsága). A defláció által okozott károk az alábbiak: A lepusztult talajból fakadó termékenységcsökkenés: a szerves anyagban és tápanyagban gazdagabb felszíni talajszintek elhordása után a visszamaradt kis víztartó képességű, tápanyagban szegényebb rétegek a növények igényeit kevésbé tudják kielégíteni. Homokverés: a mozgó szemcsék ütőhatása következtében fellépő fizikai növénykárosodás. Kifúvás: a növények szára és gyökere alól kifújt homok miatt a gyökerek támaszvesztése és kiszáradása következik be. A szélerózió elleni védekezés elsősorban agrotechnikai módszerekkel történik: A szél sebességének és örvénylésének, valamint a deflációs terület hosszának csökkentése mezővédő erdősávokkal, fasorokkal, ligetekkel. 95

96 A talaj vízháztartásának, szerkezetének javítása, a talajfelszín érdességének növelése pl. kis adagú esőszerű öntözéssel, megfelelő trágyázással, a talajművelő eszközök helyes megválasztásával. A talaj borítottságának növelése növényzettel vagy talajtakarással (mulcsozás, szalmázás elpusztult növényi részekkel) Másodlagos szikesedés Tevékenység: Kövesse végig a másodlagos szikesedés kialakulásának folyamatát! Nézze meg a 4. és 5. fényképen bemutatott szikes talajokat! A másodlagos szikesedés az a jelenség, amikor a rossz minőségű, magas sótartalmú öntözővízzel való öntözés vagy a nagy sótartalmú talajvíz túlzott vagy helytelen öntözés miatti megemelkedése a talajban ill. a talaj felszínén sófelhalmozódást és szikesedést okoz, melynek következtében leromlanak a talaj eredetileg kedvező fizikai és kémiai tulajdonságai, és a talaj jellemzői a szikes (kialakulásának természetes okai miatt szikes) talajokéhoz válnak hasonlóvá. Különösen káros és gyorsan bekövetkező ez a jelenség, ha a nátrium-ionok és a karbonát-, valamint hidrogénkarbonát ionok nagy mennyiségben vannak jelen a vizekben Talajsavanyodás Tevékenység: Jegyezze meg a talajsavanyodást előidéző 3 fő okot! A talajok emberi tevékenység miatti savasodása elsősorban a nem megfelelő műtrágyahasználat miatt következik be: egyes műtrágyák (az erős savak gyenge bázisokkal képzett sói, mint pl. ammónium-szulfát, ammónium-klorid, kálium-szulfát, kálium-klorid tartalmú műtrágyák) savanyíthatják a talajt. A talajok savanyodásához ezen kívül hozzájárul a légköri savas ülepedés (savas esők formájában a talajba jutó savas kémhatású csapadékvizek), valamint a különböző ipari melléktermékek és hulladékok okozta savasodás. Ez utóbbi csak helyileg jelentkezik, a szennyező források közelében Talajművelés okozta szerkezetrombolás (fizikai degradáció) Tevékenység: Gyűjtse ki a talajművelés okozta szerkezetrombolás kiváltó okait! A helytelen gépi talajművelés, a nem megfelelő talajnedvesség szabályozás, a nem megfelelő szervesanyag-gazdálkodás lerontják a talajok szerkezetét. Az emberi tevékenység közvetlen hatásait felerősítik a szerkezetromboló természeti folyamatok (zápor, felszíni vízborítás, kémiai tulajdonságok változása). A talajszerkezet leromlása különféle formákban nyilvánul meg: tömörödés (a nehéz mezőgazdasági gépek által létrehozott ún. eketalp réteg a talajban), a talajfelszín cserepesedése, a felszín eliszapolódása A talajok lefedése Tevékenység: Jegyezze meg a talajok lefedését okozó társadalmi-gazdasági tevékenységeket! A talajok lefedése az urbanizáció következtében fellépő beépítettség növekedésével folyamatosan nő. Óriási területeket vonnak el a közlekedéshez (út, vasút, repülés) és az urbanizációhoz kapcsolódó létesítmények (települések belterülete), az ipari és katonai területek, és egyre nő a bányászat (elsősorban a külszíni, de a meddőhányók révén a felszín alatti is) és a szintén növekvő hulladékmennyiség helyigénye is (14. fénykép). A Föld megművelhető összes területének 3%-át fedték be (azaz semmisítették meg) az építési tevékenységek során, amely a népesség növekedésével együtt az egy főre eső termőterület folyamatos csökkenését okozza. 96

97 Tevékenység: Hasonlítsa össze a 8. ábra bal és jobb oldali felvételét, fogalmazza meg a különbség okait! 8. ábra. Az urbanizáció miatti beépítettség növekedése a Pearl folyó deltavidékén (Kína) között. 97

98 2. lecke: A talaj szennyezése és a szennyezett talajok kárelhárításának alapjai Cél A lecke célja, hogy a hallgató felismerje, hogy milyen sokféle emberi tevékenység szennyezheti a talajokat, átlássa a szennyezett talajok kárelhárításának alaptípusait, megismerje azok alkalmazhatósági körét, előnyeit, hátrányait. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a talajszennyezés fogalmát, saját szavaival elmagyarázni a talajszennyezések rejtett jellegét, megnevezni a legfőbb talajszennyező tevékenységeket és forrásokat, felsorolni a szennyezett talajok kezelésének 4 fő típusát, saját szavaival megfogalmazni a fenti 4 fő típus előnyeit és hátrányait, elmagyarázni a szennyezések tovaterjedésének megakadályozására alkalmazott módszerek lényegét, felsorolni az in situ és ex site talajtisztítási technológiákat, megfogalmazni az in situ és ex situ talajtisztítási eljárások közti különbségeket, megfogalmazni az on site és off site talajtisztítási eljárások közti fő különbséget. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: talajszennyezés in situ módszerek ex situ eljárások on site eljárás off site eljárás. 1. A talaj szennyezése Tevékenység: Jegyezze meg a talajszennyezés fogalmát! Keressen példát a környezetében, amely igazolja, hogy a talajszennyezések rejtettek! Talajszennyezésről akkor beszélünk, amikor a talajba közvetlenül vagy a levegővel és/vagy a vízzel közvetítve a talaj termőképességét csökkentő idegen (szennyező) anyagok jutnak, és ezek, illetve a belőlük másodlagosan keletkezett (átalakult) anyagok mennyisége (koncentrációja) meghaladja a talaj elbontóképességét. A közvetlenül bevitt szennyeződések csaknem kizárólag antropogének és lokális jellegűek. A lég- és vízkörzésen át bejutók azonban a természeti és antropogén folyamatok összefonódásával regionálisak, sőt akár a fél bolygóra kiterjedőek is lehetnek (pl. savasodás). A talaj lepusztulásához képest nagyon lényeges eltérés, hogy a szennyeződés nem 98

99 korlátozódik a talaj többnyire szemmel látható, közvetlenül vagy műszeresen detektálható felszínére ill. felső rétegére: mélyebb talajrétegekbe, talajvízbe, talaj alatti kőzetekbe is eljuthat. Emiatt a szennyeződés mértéke (térben, jellegben és időben) csak a már létező szennyeződés bizonyos fokú kifejlődését követően érzékelhető. A talajszennyezések rejtett jellege kettős: egyrészt a hagyományos kutatási módszerek jó részével nem és érzékszervileg sem átlátható/átvilágítható közegről van szó, másrészt a szennyezés lehet öröklött, amelynek körülményeiről keveset lehet tudni, sőt, a még létező információk sem hozzáférhetők (eltitkoltak). (Pl. az atomhulladékkal vagy a radioaktív anyagokkal történt balesetek/bűnügyek témakörei). Többnyire nem publikusak a volt háborús területek veszélypotenciáljának részletei sem. Számos talajszennyezés volt és következik be jelenleg is, amelyek ma (még) sem helyüket, sem a veszélypotenciáljukat illetően nem ismertek. 2. A talajszennyezés forrásai Tevékenység: Fogalmazza meg, hogy az alább felsorolt talajszennyező források és tevékenységek hogyan szennyezhetik a talajokat! Keressen példát a környezetében az itt felsoroltak közül! A talajszennyezéseket azok forrásai, típusai, területi kiterjedése stb. alapján többféleképpen lehet csoportosítani. A talajszennyező források és tevékenységek sokrétűségének érzékeltetésére a következőkben felsorolunk néhány alapvető típust. Régebbi lerakók: o depóniák, illegális hulladéklerakók, o meddőhányók stb. Potenciálisan környezetszennyező tevékenységek területei: o ipari és üzemi területek, o vegyipari gyárak, o kokszolók, kátrányfeldolgozók, o gázművek, o agrokémiai centrumok, o töltőállomások, üzemanyagtárolók, o vasúti átrakóhelyek, o műtrágya tárolók, átrakóhelyek, o vágóhidak stb. Nagykiterjedésű talajszennyezések területei: o légi úton, emisszió révén terhelt területek (nehézfémek, radioaktív anyagok), o talajszennyezés elárasztás révén, o nem megfelelő területhasználat (pl. mezőgazdasági művelés), o szennyvíz, szennyvíziszap, trágyázás és műtrágyázás okozta szennyezés (pl. hígtrágya-elhelyezés, szakszerűtlen műtrágyázás stb.), o felszín alatti tartályok, vezetékek sérülése (pl. olajvezeték), o szállítási balesetek, o nagy területeken végzett tűzoltás, o vasútvonalak stb. Háborús maradványok, katonai területek: o lerombolt üzemek területe, 99

100 o hadianyag, lőszer és hajtóanyag telepek, o lőterek, o eltemetett lőszer és harci anyagok. 3. A szennyezett talajok kárelhárításának alapjai Tevékenység: Azonosítsa az 1. ábrán a szennyezett talajok kezelésének fő típusait! A szennyezett talajok (és vele együtt a szennyezett talajvíz) kárelhárításának, kezelésének, megtisztításának többféle módja van. Ezek alkalmazhatósága a szennyező anyag típusától, mennyiségétől, az elérendő tisztítási céltól függően változik, valamint a mindenkori technikai, jogi, gazdaságossági szempontokat is mérlegelve kerül kiválasztásra. A szennyezett talajok kezelésének 4 alapvető típusa van: 1. a szennyezett talaj helyszínen hagyása a használat valamiféle korlátozásával; 2. a szennyezett talajtömb kiemelése, elszállítása, őrzése (ártalmatlanítás átrakással); 3. a szennyezés tovaterjedésének megakadályozása; és 4. a szennyezés megszüntetése a szennyezett talaj megtisztításával (1. ábra). 1. ábra. Szennyezett talajok kárelhárításának módszerei A szennyezett talaj helyszínen hagyása a használat valamiféle korlátozásával Tevékenység: Gyűjtse ki a módszer előnyeit és hátrányait! Ha a szennyezett talaj helyszínen hagyása történik a használat valamiféle korlátozásával, akkor ebben az esetben a szennyeződést nem szüntetjük meg, de az okozott vagy potenciálisan káros hatások egy részét a terület használatának felfüggesztésével vagy korlátozásával csökkentjük Ártalmatlanítás átrakással Tevékenység: Gyűjtse ki a módszer előnyeit és hátrányait! A szennyezett talajtömb kiemelése, majd hulladéklerakóba (jellemzően veszélyeshulladéklerakóba) szállítása és szabályozott feltételek szerinti őrzése (2. ábra) adott esetben a leggyorsabb és a leggazdaságosabb módszer, hátránya viszont, hogy az átrakás és szállítás újabb veszélyforrást jelent. 100

101 2. ábra. A szennyezett talajtömb kiemelése 3.3. A szennyezés tovaterjedésének megakadályozása Tevékenység: Tanulmányozza és értelmezze a 3., 4. és 5. ábrákat! Figyelje meg a környezettől való elszigetelés és a hidraulikus védelmi eljárások közti különbséget! Gyűjtse ki a módszerek előnyeit és hátrányait! A szennyezés továbbterjedésének megakadályozása két alapvető módon történhet: a környezettől való elszigeteléssel vagy hidraulikus védelmi eljárásokkal. Többnyire nem önmagukban, hanem más védelmi eljárásokkal együtt alkalmazzák ezeket. A szennyezett talajtömb környezetétől való elszigetelése annak vízzáró módon történő lefedése, bedobozolása (kapszulázása). A létrehozott vízzáró oldalfalat egy vízzáró fekürétegbe kötik, esetleg le is takarják, így egy önálló vízháztartással rendelkező dobozba zárják a talajt (3. ábra). Így a szennyezés ugyan ott marad a talajban, de továbbterjedése gátolt. 3. ábra. Vízzáró résfal alkalmazása A hidraulikus védelmi eljárások célja többnyire a már a talajvízbe eljutott szennyező anyag továbbterjedésének hidraulikus korlátozása, a kedvezőbb áramlási irány kialakításával a további területszennyezés elkerülése. Megvalósítása során a szennyezett területen belül és kívül védőkutakat, kútsorokat telepítenek, és kitermelik a szennyezett talajvizet (4., 5. ábra). 101

102 Hátránya, hogy a kiemelendő vízmennyiség igen sok, és azt tisztítani kell, valamint károsan befolyásolhatja a terület vízháztartását. 4. ábra. Védőkutas talajvíz szivattyúzás 5. ábra. Szabadfázisú szénhidrogén kinyerése kettős szivattyúrendszerrel 3.4. A szennyezett talajok megtisztítása Tevékenység: A 6., 7. és 8. ábra tanulmányozásával értelmezze az in situ eljárások lényegét! Jegyezze meg a 4 fő technológia nevét! Gyűjtse ki az eljárások előnyeit és hátrányait! A 4. alapvető kezelési típus, a szennyezés megszüntetése a szennyezett talajok megtisztítása révén nagyon sokféle módszert foglal magába. Az in situ módszerek lényege, hogy a szennyezett talajt kiemelés nélkül, az eredeti helyén/fekvésében tisztítják meg. Az alkalmazott technológia lehet: Átlevegőztetés: Az illékony szénhidrogének eltávolítására (6. ábra). Talajmosás: A szennyezett talajrészt felületaktív és/vagy oldószert tartalmazó oldattal átmossák. Az oldatot beszivárogtatva vagy beinjektálva a talajba juttatják, kiszivattyúzzák, 102

103 megtisztítják, majd visszavezetik (7. ábra). A mosóanyaggal kezelt talaj utókezelése szükséges. Biológiai lebontás: A talajban élő mikroorganizmusokat használják a szennyező anyagok lebontására, és a lebontás sebességének fokozására tápanyagokat és oxigént juttatnak a talajba (8. ábra). A módszer környezetkímélő, költségtakarékos, valamint vízoldható és oldhatatlan szennyező anyagok eltávolítására is alkalmas. Hátránya viszont, hogy mérgező anyagok és nagy töménységben jelen lévő szennyező anyagok esetében hatástalan, a túladagolt tápanyagok szennyezhetik a felszíni és felszín alatti vizeket, a mikrobiális élőlényeknek és anyagcseretermékeiknek mellékhatásai lehetnek (íz-, szagrontás, más élőlényekre mérgező hatás). Stabilizálási/szilárdítási módszerek (rögzítés): a szennyező anyag szétterülésének megakadályozása. A stabilizálás (fixálás) során a szennyező anyagokat kevésbé vízoldható vegyületekké alakítják át. A szilárdítás során viszont a talajréteg áteresztőképességét csökkentik (vízüveg, mésztej, cementtej, műanyagok stb. alkalmazásával), így a szennyező anyag mobilizációja lecsökken. Az in situ módszerek előnye, hogy nincs kitermelésből, szállításból eredő környezeti kockázat, nincs szükség további területre a szennyeződés mentesítéséhez, nincs tárolótér igény, a megtisztított talaj az eredeti helyén marad, valamint általában kedvezőbbek a költségei. Hátrányt jelent viszont, hogy a folyamat csak részben kormányozható és ellenőrizhető, a használt tápoldatok és közbenső termékek pedig újabb szennyező források lehetnek. 6. ábra. In situ eljárás: Átlevegőztetés 103

104 7. ábra. In situ eljárás: Talajmosás 8. ábra. In situ eljárás: Biológiai lebontás levegő befúvatásával Tevékenység: Értelmezze az on site és az off site eljárások közti lényegi különbséget! Jegyezze meg az alkalmazott 3 fő technológia nevét! Hasonlítsa össze az in situ és az ex situ talajmosást és biológiai lebontást! Gyűjtse ki az eljárások előnyeit és hátrányait! Az in situ módszereken kívül ex situ eljárások is alkalmazhatóak a szennyezett talajok megtisztítására. Két alapvető típusuk az on site és az off site eljárások. Az on site eljárások során a szennyezett talajt ugyan kitermelik, de a kármentesítés a helyszínen történik, míg az off site eljárásoknál a kitermelt szennyezett talaj kármentesítése nem a helyszínen történik. Az ex situ eljárások előnye, hogy a földtani inhomogenitásokra és a szennyező anyagok eloszlási jellemzőire kevésbé érzékeny, hátrányuk, hogy nagyobb a területigényük, költségesebbek, és a kitermelés, szállítás során újabb környezetszennyezési lehetőségek adódhatnak. Három alapvető technológiai módszere a termikus eljárás, a talajmosás (extrakció) és a biológiai lebontás. 104

105 Termikus eljárás: Illékony vegyületek, komplexben kötött cianidok, halogénezett szerves vegyületek ártalmatlanítására alkalmazható. A talaj előkészítése után azt termikus kezelésnek vetik alá, és az égetéssel (azaz oxidációval) a szerves anyagokat gázokká és vízgőzzé alakítják át. Az eljárás gyors, a hulladékhő hasznosítható, a szennyező anyagok nagy része ártalmatlanítódik. Viszont nagy az energiafelhasználás, költséges, a levegőszennyezés megakadályozására füstgázkezelés szükséges, és a talaj humusztartalma megsemmisül, azaz a kezelést követően a talaj biológiailag halott lesz. Talajmosás: A kitermelt talajhoz a szennyező anyagok ismeretében kiválasztott mosóoldatot adnak. A szennyezett mosóoldatot utána kezelni kell. Az ex situ talajmosás hatékonysága nagyobb, mint az in situ talajmosásé. Biológiai lebontás: A kitermelt talajt mechanikai előkezelés során homogenizálják, mikrobiológiailag kezelik, majd visszatelepítik, deponálják vagy mezőgazdasági területre kihelyezik. A mikroorganizmusok aktivitása (tápanyag-, oxigénellátás szabályozásával) hatékonyabban kézben tartható, mint az in situ módszernél, és a mechanikai előkezelés miatt hatékonysága jobb, mint az in situ módszeré. Olcsó, kevés energiát igényel, de csak kis szennyező anyag koncentrációk esetén lehet csak alkalmazni, és érzékeny a biotoxikus kísérő anyagokra. A fentiekből kiderül, hogy a különféle kármentesítési módszerek speciális, sokoldalú ismereteket és technológiát igényelnek, a mélyépítéstől, hidraulikától kezdődően egészen a különféle baktériumtenyészetek kifejlesztéséig és kézben tartásáig. 105

106 5. Modul: A víz és védelme A víz a földi életnek, annak keletkezése óta egyik legfontosabb éltető eleme. Az emberiség számára kiemelten fontosak az édesvizek, amelyek mennyisége egyre korlátozottabb. Az emberi tevékenységek közvetlenül és közvetve is sokféle módon károsítják illetve veszélyeztetik a sérülékeny édesvízkészleteinket, amelyek megőrzésén gyermekeink ivóvízellátása is múlik. 106

107 1. Lecke: Vízkészletek Cél A lecke célja, hogy a hallgató ismereteket szerezzen a Föld vízkészletéről, annak eloszlásáról és az édesvizeket terhelő vízigényekről. Felismerje, hogy az édesvízkészlet nem áll korlátlanul rendelkezésre, és megértse azok mennyiségi védelmének szükségességét a jövő fenntarthatósága szempontjából. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes sorba rendezni a különböző tárolókban rendelkezésre álló vízkészletet azok mennyisége szerint, saját szavaival elmagyarázni a víz természetes körforgását, definiálni a dinamikus és a statikus vízkészletet, legalább 3 példával bemutatni az ember beavatkozását a természetes vízkörforgásba, megnevezni a légköri vizek típusait, megnevezni a felszín alatti vízformákat, megnevezni a felszíni vízformákat, saját szavaival bemutatni a különböző felszíni (vízfolyások, tavak) és felszín alatti vizek (parti szűrésű víz, talajvíz, rétegvíz, karsztvíz) jellemzőit, elmagyarázni a vízstresszes és a vízhiányos terület közti különbséget, elemezni a mezőgazdasági, az ipari és a kommunális vízhasználat vizekre gyakorolt problémáit. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: dinamikus vagy megújuló vízkészlet statikus vagy állandó vízkészlet talajvíz rétegvíz karsztvíz parti szűrésű víz vízfolyás tó vízstresszes terület vízhiányos terület. 1. A Föld vízkészlete, a víz körforgása Tevékenység: Gyűjtse ki a világtengerben és a jégben tárolódó víz mennyiségét! 107

108 Földünk felszínének 71%-át borítja a világtenger (óceánok, tengerek), a szárazföldeken található felszíni vizek pedig annak kb. 2%-át foglalják el. A Föld hidroszférában tárolódó vízkészlete kb. 1,4 milliárd km3-nyi mennyiség, ám ennek kb. 97%-a a világtenger sós vize. A sarkvidéki és magashegységi jég- és hótakaróban tárolódik a vízkészlet 2%-a (nagy része az Antarktiszon). A felszín alatt, az édesvizű tavakban, a vízfolyásokban, a légkörben tárolódó vízkészlet arányaiban minimális, ám az élővilág szempontjából ez az alig 1%-nyi vízkészlet alapvetően fontos. Az 1. táblázat a kontinensek vízkészletét (azaz a 97%-nyi világtengerben tárolódó víz nélkül) és egymáshoz viszonyított arányait mutatja be. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. táblázatban a kontinensek vízkészletét, és jegyezze meg a mennyiség szerinti sorrendet! 1. táblázat. A kontinensek vízkészlete mennyiség Tároló 1000 km3- ben % sarkvidéki és magashegységi jég ,0 litoszféra (felszín alatti víz 4000 m-ig) ,3 édesvizű tavak 125 0,35 sós tavak 100 0,28 légkör 12,3 0,03 vízfolyások 1,25 0,003 élőlények 1,13 0,003 Összesen (a kontinensek vize) A víz háromféle halmazállapotban fordul elő: szilárd jég, folyékony víz és gáz halmazállapotú vízgőz. A vízkörforgás (1. ábra) a víz halmazállapot-változásának (párolgás, olvadás), mozgásának (csapadék, beszivárgás, párolgás, felszíni vízmozgás, felszín alatti szivárgás, kapilláris vízmozgás) és tározódásának (hótakaró, felszíni tározódás, talajnedvesség, felszín alatti vizek, tavak) sorozatából áll. A körforgást lehetővé tevő halmazállapot-változásokhoz döntően a napsugárzás szolgáltatja az energiát. Elsősorban a folyékony-gáznemű halmazállapot-változás a fontos, mivel a jég formájában tárolódó víz hosszabb-rövidebb időre kiesik a forgalomból. A vízkörforgás fenntartásában a Napból érkező hőenergia mellett Földünk nehézségi erőtere, a kapilláris erő és az ozmózis is alapvető fontosságú. A vízkörforgás összeköti a Föld valamennyi szférájában (atmoszféra, litoszféra, bioszféra) igen változatos formában megjelenő vizeket, és alkotja az egységes és zárt hidroszférát. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrát, és azonosítsa be a vízkörforgás szakaszait! 108

109 1. ábra. A vízkörforgás sémája Po = óceáni párolgás, Co = óceáni csapadék, Ck = szárazföldi csapadék, Pk = a szárazföldek teljes párolgása (Pk = Pv + Pe + Pt), Pv = szabad vízfelszín (tavak, folyók) párolgása, Pe = talajpárolgás (evaporáció), Pt = a növényzet párologtatása (transpiráció), L1 = felszíni lefolyás, L2 = felszín alatti lefolyás Tevékenység: Értelmezze a dinamikus és a statikus vízkészlet közti különbséget! A Föld vízkészletének csak kis része, az ún. dinamikus vagy megújuló vízkészlet vesz részt a körforgásban. A vízkörforgásban részt nem vevő hányad az ún. statikus vagy állandó vízkészlet. Tevékenység: Keressen példákat arra, hogy az ember hogyan avatkozik be a természetes vízkörforgásba! A természetes vízkörforgást az emberi tevékenységek közvetetten vagy közvetlenül megváltoztathatják. Közvetlen hatást okoz pl. a vízfolyásokból történő vízkivétel, a kivett víz visszaeresztése a vízfolyásokba vagy a talajvízbe. Közvetett a hatás, ha az emberi tevékenység a vízkörforgást meghatározó földrajzi tényezőket (domborzat, geológia, talaj, növényzet) változtatja meg. Ilyen pl. a területhasználat változtatása (erdőirtások, művelési ágak váltása, urbanizáció), az agrotechnikai beavatkozások. Az erdőterület csökkenésével csökken az intercepció, azaz a növényzet által felfogott és visszatartott csapadék mennyisége. A talajművelés során változik a talaj tömörödöttsége, ezzel együtt a csapadék beszivárgása. Az urbanizációs folyamatban növekszik a burkolt felületek kiterjedése, amelyekről a természetes felülethez képest nagyobb a csapadék felszínen lefolyó hányada. Az emberi tevékenység a Föld globális vízkörforgalmát is képes megváltoztatni: a globális éghajlatváltozás okozta felmelegedés a párolgás és a csapadék növekedésével is együtt jár. Ezáltal intenzívebbé válik a vízkörforgás, változik a csapadék területi eloszlása és ennek következtében a felszíni lefolyás megoszlása is. 2. A kontinensek vízkészletének osztályozása A kontinensek vízkészletét az alábbiak szerint lehet típusokra osztani: légköri vizek: csapadékvíz, vízpára; felszíni vizek: tavak, vízfolyások; felszín alatti vizek: parti szűrésű víz, talajvíz, rétegvíz, karsztvíz. 109

110 2.1. Légköri vizek Tevékenység: Gyűjtse ki a csapadékfajtákat! A levegő párabefogadó képessége a hőmérséklet növekedésével növekszik. Ha a levegő hőmérséklete csökken, akkor a relatív légnedvesség nő, miközben az abszolút légnedvesség változatlan marad. Amikor a levegő hőmérséklete az abszolút légnedvességhez tartozó telítettségi hőmérséklet, azaz a harmatpont alá süllyed, a pára folyékony vagy szilárd halmazállapotban kicsapódik. A talajon, növényeken, egyes tereptárgyakon, a talaj közeli levegőben kicsapódó pára a mikrocsapadék, mely lehet harmat, dér, zúzmara és köd. Mennyisége általában nem számottevő. A nagyobb magasságban kicsapódó párából felhő keletkezik. Az abból aláhulló csapadék a makrocsapadék, mely lehet eső vagy hó, a hőmérséklettől függően. A csapadékvíz gázokat old ki a levegőből. Nemcsak a levegő megszokott komponenseit oldja, hanem a levegő egyéb szennyezéseit is, így lakott települések és főként ipari területek környékén füstgázokat, kormot, pernyét, port sőt mikroorganizmusokat is tartalmazhat Felszíni vizek Tevékenység: Gyűjtse ki az egyes felszíni víztípusok jellemzőit! A vízfolyás összefoglaló név, amely alatt a meghatározott pályán, azaz mederben mozgó vizek minden lehetséges formáját értjük, a keskeny patakoktól a hatalmas folyamokig. A vízfolyások közös tulajdonságai, hogy a víz a magasabban fekvő pontok felől az alacsonyabb szintek felé halad, a víz mederben folyik, és a vízszállítás kisebb-nagyobb mértékben ingadozik. A folyóvizek kevés oldott sót, viszont sok lebegő ásványi, növényi és antropogén eredetű anyagot, valamint szerves anyagot és oxigént tartalmaznak. Baktériumtartalmuk képes a folyókba kerülő szerves szennyeződések oxidálására, ami lehetővé teszi a vizek öntisztulását. A tavak a szárazföld azon önálló medencével rendelkező, tartósan megmaradó állóvizei, amelyek nincsenek vagy csak folyóvizek útján vannak hidrográfiai kapcsolatban a világtengerrel. Az állóvizek közé tartoznak a tavakon kívül a fertők, mocsarak, lápok is Felszín alatti vizek Tevékenység: Gyűjtse ki az egyes felszín alatti víztípusok jellemzőit! A litoszféra legfelső 4000 m-ében tárolódó vízkészletet felszín alatti víznek nevezzük. Tömegét tekintve kb. 30-szorosa a tavak, folyók, az atmoszféra és az élővilág együttes víztömegének. Jelentőségét növeli, hogy előfordulása általános, így olyan helyen és időben is biztosítani tudja a társadalom vízszükségletét, ahol a felszíni vizek ezt nem tennék lehetővé. A víztartó kőzetek jellege alapján megkülönböztetjük a porózus és hasadékos kőzeteket. Porózus a kőzet, ha szemcsés szerkezetű, és a víz a szemcsék közti különböző pórusokban helyezkedik el. A hasadékos kőzetek tömött szövetűek, bennük a víz a kőzet repedéseit, járatait tölti ki, azaz ott található, ahol a kőzet folytonossága valamilyen okból megszakad (pl. kéregmozgások, egyoldalú rétegterhelések) Parti szűrésű víz A parti szűrésű vizek átmenetet alkotnak a felszíni és felszín alatti vizek között. A felszín alatt helyezkednek el, de a felszíni vizek közelében, így az ide fúrt kutak az üledékes kőzetek által megszűrt felszíni vizeket csapolják meg. Hazánkban jelentős szerepük van az ivóvíz ellátásban. 110

111 Talajvíz A talajvíz a vizet át nem eresztő vízzáró kőzetréteg és a felszíni talajréteg között elhelyezkedő vízréteg, amelyre nagymértékben hatnak a meteorológiai viszonyok. Porózus és hasadékos kőzetekben is előfordul. Amennyiben a felszín alatt nagy vastagságú vízáteresztő réteg található, úgy a benne tárolt összefüggő víztömeget 20 m mélységig talajvíznek, alatta rétegvíznek nevezzük. A talajvizek vízminősége szempontjából nagyon veszélyes a talajok szennyeződése, mert a talajvízben sokáig maradandó vízminőségromlást okozhat. Korábban az ivóvízellátás bázisát hazánkban a talajvizek jelentették. Mára azonban a vízminőség leromlása miatt a talajvizek nagy része emberi fogyasztásra alkalmatlanná vált. A csatornázatlan települések és állattartó telepek környezetében a talajvizek mikrobiális szennyezettsége és az ammónia, nitrit, nitrát mennyiségének növekedése jellemző. A műtrágyázás és trágyázás is rontja a talajvizek minőségét. A talajvíztartó rétegekben bekövetkező bomlási folyamatok miatt a talajvizek az ivóvíz szabvány határértékét többszörösen meghaladó vasat és mangánt tartalmazhatnak Rétegvíz A vízzáró rétegek közti rendszerint jó vízvezető képességű zónában elhelyezkedő vizet rétegvíznek nevezzük. A talajvíztartó rétegek alatt helyezkedik el a rétegvíz tárolókőzete. A rétegvíz nyomás alatt van, mivel az át nem eresztő rétegek alulról és felülről is szorítják. A nyomás miatt a fedőréteg átfúrása esetén a víz a fúrólyukban megemelkedik. A nyugalmi szint beállhat a felszín alatt, ilyenkor negatív artézi kútról van szó, illetve önerőből a felszínre is kifolyhat, ilyenkor pozitív artézi kútról beszélünk (2. ábra). Hazánkban az Alföld rétegvízkészlete igen jelentős, ivóvízbázisunk jelentős részét adja. Kémiai összetételük miatt sok köztük az ásványvíz, a gyógyvíz és a magasabb hőmérsékletű termálvíz is. Vízzáró rétegek alatti elhelyezkedésük miatt a felszíni szennyeződésekre kevésbé érzékenyek. Hazánkban a rétegvizek minősége emberi beavatkozás nélkül sem minden esetben felel meg az ivóvízszabványnak, elsősorban a metán, vas, mangán, ammónia és arzén jelentkezik nagyobb mennyiségben. A legnagyobb problémát a természetes eredetű arzén okozza. A fokozódó rétegvíz-kitermelés miatt megnövekedett a talajvízből történő leszivárgás, ami növeli a rétegvizek felszíni szennyeződésekkel szembeni érzékenységét. Tevékenység: Tanulmányozza a 2. ábrán a víztartó kőzetek elhelyezkedését, és figyelje meg, hogy a rétegvizek esetében is lehetséges kapcsolat a felszíni szennyező forrásokkal! 2. ábra. Tipikus rétegvíztartó szerkezet az ausztráliai Nagy-Artézi-medence egyszerűsített példáján. 1 = vízzáró kőzetek, 2 = víztározó rétegek 111

112 Karsztvíz Résvizek (hasadékvizek) alatt azokat a kőzetvíz előfordulásokat értjük, amelyek a kőzet kisebb-nagyobb repedéseiben, hasadékaiban, törési síkok, vetők, egymástól elváló réteglapok mentén, hézagokban és üregekben találhatók. Azaz amíg a porózus kőzetek szöveti pórusterekhez kötődő víz tározása diszperz jellegű, addig a résvíz azokhoz a belső strukturális síkokhoz kapcsolódik, ahol megszakad a kőzet folytonossága. A résvizek mozgása és utánpótlódása a pórusvizeknél jóval gyorsabb lehet, mivel kisebb belső kőzetsúrlódások fékezik. A kőzethasadékok nagy távolságban is hidrológiai kapcsolatban állhatnak egymással. A karsztvíz a karbonátos kőzetek résvize. A víztartóját jelentő karbonátos kőzetek (karsztok) alapján elnevezett felszín alatti víztípus, a résvizek egyik speciális, és a mennyisége miatt kiemelkedően fontos fajtája. Leggyakoribb előfordulási helyei a mészkőterületek, de előfordul a kevésbé jól oldódó dolomitban is. A karsztos járatokban a víz sokkal gyorsabban mozog, mint a porózus kőzetekben. A rövid felszín alatti átfutási idő miatt az öntisztulás lehetősége kisebb, és a porózus kőzetek szűrő hatása is elmarad. A karsztvíz emiatt sokkal érzékenyebb a felszíni szennyező hatásokra. A hideg karsztvizek ivóvízellátásra általában megfelelnek. A kalcium-hidrogénkarbonátos jelleg miatt (mivel a víz jól oldja a mészkövet) esetenként a nagyobb vízkeménység okozhat gondot. 3. Az emberiség vízigénye 3.1. A globális vízprobléma Tevékenység: Gyűjtse ki a vízstresszes és a vízhiányos terület közti különbséget! Jelenleg a rendelkezésre álló édesvíz több mint felét, 2025-re várhatóan 70%-át fogja használni az emberiség. A nem megfelelő mennyiségű és/vagy minőségű ivóvíz a Föld számos pontján okoz óriási problémákat. Vízstressz sújtotta országnak nevezik azokat az országokat, amelyeknek az egy főre jutó megújuló vízkészlete m3 között van évente. Vízhiányos az az ország, ahol az egy főre jutó megújuló vízkészletek mennyisége nem éri el az 1000 m3-t évenként. A vízhiányos országok közé tartozó országok lakosainak száma közel 250 millió fő. A leginkább vízhiányos országok közé tartozik pl. Kuvait, Katar, Egyesült Arab Emirátus, Szaúd-Arábia, Bahama-szigetek, Maldív-szigetek, Málta. Besorolása szerint vízhiányos Magyarország, Belgium és Hollandia is, mivel a területükön belül képződő megújuló vízmennyiség 1000 m3/fő alatt van. Ehhez azonban hozzá kell tenni, hogy mindhárom ország területét jelentős vízhozamú, ám külföldről érkező vízfolyások szelik át (így ezek vízhozamai nem számítanak bele a saját megújuló készletekbe); ami azonban nyilvánvalóan erős függést eredményez a határon túli területektől. A csökkenő édesvízkészlet országon belüli vagy országok közötti konfliktusok forrása lehet. Gondoljunk csak például a Jordán-folyón osztozó Szíria-Izrael-Jordánia, a Níluson osztozó Etiópia-Szudán-Egyiptom, az Eufráteszen osztozó Törökörszág-Szíria-Irak, a Gangeszen osztozó India-Banglades, a Rio Grande-n osztozó USA-Mexikó esetére. A 3. ábra a 2025-ben várható vízhiányos területeket mutatja be. Tevékenység: Tanulmányozza a 3. ábrát, és figyelje meg, hogy melyek lesznek továbbra is a vízhiány feszült gócpontjai! 112

113 3. ábra. A 2025-ben várható vízhiányos állapotok (fizikai vízhiány: <500 m3/fő/év, gazdasági vízhiány: m3/fő/év). A népesség növekedése és a megnövekedett népesség fokozódó kommunális, mezőgazdasági és ipari vízigénye miatt a vízfogyasztás folyamatosan nő (4., 5. ábra). Tevékenység: Tanulmányozza a 4. és 5. ábrákat, és értelmezze a vízfogyasztás növekedését! 4. ábra. A vízfogyasztás változása az egyes régiókban 113

114 5. ábra. A globális vízfelhasználás múltbeli és várható alakulása a fontosabb ágazatokban. Bal oldali oszlop: vízkitermelés, jobb oldali oszlop: vízfelhasználás. A kettő különbsége a keletkezett szennyvíz mennyisége. A mezőgazdasági, ipari és háztartási vízigény eltérően alakul a Földön. Afrikában például a vízigények csaknem 90%-a a mezőgazdaságban keletkezik (öntözővíz), míg Európában a mezőgazdaság csak kb. harmadát jelenti a vízfelhasználásnak, az ipar viszont több mint 50%- kal részesedik. A mezőgazdasági, az ipari és a kommunális vízhasználat egyaránt számos környezetvédelmi problémával jár Mezőgazdasági vízhasználat Tevékenység: Gyűjtse ki a mezőgazdasági vízhasználat alapvető problémáit! Keressen példát saját környezetében is ezekre! A mezőgazdasági vízhasználat a világ vízfelhasználásának több mint kétharmadát jelenti. A használat nagymértékű növekedése a megnövekedett élelmiszerigény miatt rohamosan terjedő öntözéses mezőgazdaság miatt történt/történik. Az öntözés további terjedése azonban mára akadályokba ütközik. Ha az öntözővíz a felszín alatti vízkészletekből származik, akkor hosszú távon nem lehet rá alapozni, hiszen a készletek egy része nem megújuló. Akkor is problémák léphetnek fel, ha az öntözővíz a felszíni vizekből származik: a túlzott felhasználás miatt jelentősen lecsökken a folyók vízhozama (pl. Colorado, Nílus, Sárga-folyó, Gangesz, Amu-darja, Szír-darja: az év egy időszakában nem érik el a tengert ill. az Aral-tavat vizük elöntözése miatt). Ezen kívül további problémát jelent, hogy ha az öntözési gyakorlat rossz, akkor a terület szikesedése (másodlagos szikesedés), ill. elmocsarasodása következhet be, amely rontja a talaj minőségét, így csökkenti a termésátlagokat is. A vízhiányos területek száma az energiaigény növekedésével is nőni fog. Az energiahiány miatt több országban is elterjedőben vannak a bioüzemanyagok, amelyek előállításához azonban újabb területek öntözésére lesz szükség (az élelmiszertermelés vagy az erdőterületek rovására). 114

115 Tevékenység: Interneten tájékozódjon az Aral-tó jelenlegi helyzetéről! 3.3. Ipari vízhasználat Míg a mezőgazdaság elhasználja a vizet, az ipar nagyrészt csak használja, tehát használat után előbb-utóbb nagy részét visszajuttatja a felszíni vizekbe. A víz mennyiségében tehát nem okoz jelentős problémát, a víz minőségében azonban igen. A leglátványosabb víztakarékosságot az ipar terén sikerült elérni Kommunális vízhasználat Tevékenység: Gyűjtse ki a kommunális vízhasználat alapvető problémáit! Keressen példát saját környezetében is ezekre! A vízöblítéses toalett elterjedése, a tisztálkodási kultúra megváltozása egyre több vizet igényelt, és egyre több környezetszennyezési problémát okozott/okoz. A fejlett országokban ivóvíz minőségű vízzel öblítjük a WC-t, mossuk az autót, öntözzük a kertet stb.; ezzel szemben a fejlődő országokban az ivásra alkalmas vizet megbízható helyről kell vásárolni, és ha van is vízvezeték-hálózat, az sem folyamatosan üzemel. A növekvő igények a kitermelés növekedését kényszerítik. Mivel a felszín alatti vízkészletek felélése rejtve zajlik, a jövő felélése nem mindenki számára nyilvánvaló! A kommunális vízhasználat vízminőségi problémákat is okoz, különösen azokon a területeken, ahol a szennyvíztisztítás hiányzik vagy nem kellő mértékű. Megoldást valószínűleg az igények oldaláról indított beavatkozás hozhat: a valós vízárak alkalmazása rádöbbentheti az embert a tiszta víz igazi értékére. 115

116 2. Lecke: Vízszennyező anyagok és források Cél A lecke célja, hogy a hallgatók megismerjék a vizekre veszélyt jelentő szennyező anyagokat és forrásokat. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a vízszennyezés fogalmát, legalább 3-3 példát felsorolni a rendszeres és a havária-szerű vízszennyezésekre, jellemezni a pontszerű és a diffúz szennyező források közti különbséget, megnevezni 2 példát vizek pontszerű és 3 példát diffúz szennyezőire, saját szavaival elmagyarázni a hőszennyezés vizekre gyakorolt káros hatásait, felsorolni a vizek klasszikus komponenseit, felsorolni az oxigénhiány kialakulásához vezető okokat, saját szavaival elmagyarázni az eutrofizáció folyamatát és kiváltó okait, megnevezni a legfontosabb szerves és szervetlen mikroszennyezőket, megnevezni a radioaktív szennyezés potenciális forrásait, felsorolni szennyező anyagok megjelenési formáit, felsorolni a különböző ágazatok vízszennyezésének legfontosabb forrásait. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: vízszennyezés hőszennyezés oxigénhiány eutrofizáció. 1. Vízszennyezések idő és eredet szerint Tevékenység: Jegyezze meg a vízszennyezés fogalmát! Gyűjtsön példákat (saját környezetéből is) a rendszeres és a rendkívüli vízszennyezésekre! Vízszennyezésnek nevezünk minden olyan, rendszerint mesterséges külső hatást, amely a felszíni és felszín alatti vizek minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra és a benne végbemenő természetes folyamatok biztosítására csökken vagy megszűnik. Rendszeres (folyamatos) vízszennyezést okoznak az ipari üzemek, a kommunális és ipari szennyvíztisztítók, a települések, a mezőgazdaság. Rendkívüli (haváriaszerű) vízszennyezést okoznak a természeti és ipari katasztrófák, a műszaki hibák, szabotázs akciók, az emberi felelőtlenség. 116

117 Tevékenység: Gyűjtsön példákat a pontszerű és a diffúz vízszennyező forrásokra! Jegyezze meg a köztük lévő különbséget! A vízszennyező anyagok eredetük szerint lehetnek pontszerűek ill. diffúzak. A pontszerű szennyeződések helye pontosan meghatározható (szennyvízcsatornák, gyárak stb.), a szennyeződés összegyűjthető, így megfelelő technológiákkal többségük ártalmatlanítható. A diffúz szennyeződések eredetének helye konkrétan nem határozható meg, mert a szennyeződések nem valamely jól körülhatárolt forrásból, pl. szennyvíztelepről érkeznek a vizekbe, hanem a légkörből, a felszíni lefolyás közvetítésével a földekről, az utakról, a településekről, a talajvíz beszivárgásából. A diffúz terhelés jelentős hányada közvetlenül a mezőgazdasági termeléshez (az állattartó telepek szennyezőanyagai, talajból kimosódó műtrágyák, növényvédőszerek) és a települési lefolyáshoz (az utakról a vizekbe kerülő szennyező anyagok) kötődik. A diffúz terhelés nagy területről kis koncentrációban érkezik, ezért sokkal nehezebb és drágább kezelni, mint a kis területen nagy koncentrációban képződő pontszerű terhelést. A pontszerű szennyezés növekvő hányadának kezelésével, a csatornázás és a szennyvíztisztítás fejlesztésével egyre nő a diffúz terhelés aránya. A megelőző intézkedéseket a vízgyűjtő területén kell végrehajtani: pl. a műtrágya felhasználásának csökkentése, a szervestrágya felhasználás tilalmi időszakainak bevezetése a nitrogén- és foszfor-veszteség csökkentése érdekében, a trágya-túladagolás elkerülése, hatékony tápanyag-visszaforgató rendszerek és ökotechnológiai módszerek alkalmazása (pl. vizes élőhelyek és más védőzónák helyreállítása), oktatási programok az egyéni és közösségi felelősségérzet felkeltésére, a tápanyagok körforgásának megismertetésére. 2. Vízszennyezések anyag szerint A vízszennyezések anyaguk szerint különfélék lehetnek; fő csoportjaik: hőszennyezés, klasszikus komponensek, mikroszennyezők, radioaktív szennyezés, fertőzést okozó mikroorganizmusok Hőszennyezés Tevékenység: Gyűjtse ki a hőszennyezés vizekre gyakorolt káros hatásait! A hőszennyezés a víz hőmérsékletének mesterséges megváltoztatásával okozott kár. A vízi élőlények természetes hőmérsékleti körülményekhez alkalmazkodott életközösségének egyensúlyát a felszíni vizekbe vitt hőmennyiség felborítja. A felmelegedés különbözőképpen hat az élőlényekre, így az eredeti közösség megváltozik. Magasabb hőmérsékleten gyorsul a vízi élőlények anyagcseréje, érzékenyebbek a mérgező anyagokra, egyes életjelenségeikben, a szaporodásukban zavarok keletkezhetnek. A hőmérséklet-emelkedés ezen kívül csökkenti az oxigén oldhatóságát, ami megnehezíti a biológiai lebomlást, a folyó öntisztulását, illetve az oxigénhiány miatt egyes élőlények eltűnnek. A fokozott párolgás és az oldhatóság növekedése következtében az állóvizek sótartalma nőhet. Különösen jelentős hőszennyezők a hőerőművek és az atomerőművek, hűtővizeik vízfolyásokba engedése következtében Klasszikus komponensek Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a vizek klasszikus komponenseit! Ezek az anyagok a vizekben természetesen is jelen vannak, feltétlenül szükségesek, és a mennyiségüktől függ, hogy szennyeznek-e, vízminőség-romlást okoznak-e vagy sem. A klasszikus komponensek közé számítanak a különféle sók, oldott oxigén, szervesanyagtartalom, nitrogén- és foszforvegyületek. A nem megfelelő mennyiségük miatt kiváltott vízminőségromlás két alapvető típusa az oxigénhiány kialakulása és az eutrofizáció. 117

118 Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy miért szükséges az oxigén a vizekben, és hogy milyen okok vezetnek az oxigénhiány kialakulásához! Az oxigénhiány kialakulása: A vízben oldott oxigén a vizekben végbemenő életfolyamatokhoz elengedhetetlenül szükséges. Az elviselhető határérték fajtól függ, általában 3-4 mg/l, de pl. a pisztrángok már 6-7 mg/l, a pontyok 4-5 mg/l alatti oxigénkoncentrációnál légzési nehézségekkel küzdenek. Oxigénre van szükség a vizekben lejátszódó öntisztulási folyamatokhoz is: ennek során a szerves anyagokat a vízben lévő heterotróf baktériumok lebontják (oxidálják), és ehhez oxigénre van szükségük. Nyáron a túlzott mértékben elburjánzott vízinövényzet nagyfokú bomlási, rothadási folyamatai indulnak be. Ezekhez a folyamatokhoz oxigén szükséges, amelynek mennyisége ezáltal lecsökken a vízben. Télen a jégréteg akadályozza az oxigén víztérbe jutását, valamint a jégrétegre hullott hó árnyékoló hatása is szerepet játszik. Évszaktól függetlenül egyéb okok szerves és szervetlen szennyező anyagok vízbe jutása, kedvezőtlen hidrometeorológiai helyzet is kiválthatják az oxigénhiányt. Az oxigénhiány kialakulása egyéb jelenségekkel is együtt járhat: a növényzet hirtelen rothadása, az iszap anaerob bomlása folytán kénhidrogén és ammónia, illetve baktériumok, algák mérgező anyagcsere termékei is keletkeznek. Tevékenység: Jegyezze meg az eutrofizáció jelenségét és okait! Eutrofizáció: Az eutrofizáció a vizek növényi tápanyagdúsulása által kiváltott biológiai reakció: a felszíni vizek elnövényesednek (algásodás, hínárosodás) a beléjük került nitrogén- és foszforvegyületek miatt (amelyek a növények számára táplálékul szolgálnak). Az eutrofizáció természetes és mesterséges hatásokra is bekövetkezhet. Folyamatát egyes planktonalgák időszakos, hirtelen elszaporodása ( vízvirágzás ) jelzi (1. kép). Az eutrofizáció a tavi elöregedés jellemzője, feltöltődéshez vezet. A talajerózióval, deflációval a felszíni vizekbe jutó tápanyagok (főként a nitrogén és foszfor-tartalmú műtrágyák) és a szennyvizek (háztartási szennyvizek nitrogén- és foszfortartalma) elősegítik a folyamatot. 1. kép. Eutrofizálódott víz 118

119 2.3. Mikroszennyezők Tevékenység: Gyűjtsön példákat a vizek szerves és szervetlen mikroszennyezőire, és keressen példákat saját környezetéből vagy szakterületéről a mikroszennyezők vízbe jutásának lehetséges forrásairól! Azok az anyagok tartoznak a mikroszennyezők körébe, amelyek már viszonylag kis mennyiségben is káros hatásúak. Az íz- és szagrontó hatásuk mellett többnyire mérgező, rákkeltő anyagok, amelyek a tápláléklánc összes résztvevőjét károsíthatják. A különféle emberi tevékenységek következtében mennyiségük jelentősen megnőtt. A szervetlen mikroszennyezők közül a vas, mangán, cink elsősorban ízrontó hatású. A mérgező elemek közül a higany, a kadmium és az ólom különösen veszélyes az emberi szervezetre. A leggyakrabban előforduló szerves mikroszennyezők a kőolajszármazékok. Ezek kisebb koncentrációban is mérgezők és ízrontók, az olajhártya pedig meggátolja a víz légkörből történő oxigénfelvételét. Az aromás szénhidrogének emellett rákkeltő hatásúak. A szintetikus mosószerek (detergensek) a felszíni vizek habzását okozzák, ami megnehezíti az oxigénfelvételt, és esztétikailag is romboló látvány. Emulgeáló tulajdonságuk miatt megakadályozzák más káros anyagok kicsapódását és ülepedését. A mezőgazdaság kemizálásával elterjedt peszticidek szintén káros vízszennyezők. Lebomlásuk lassú, így feldúsulnak a táplálékláncban, veszélyes hatásuk esetleg csak évek múlva jelentkezik. A növényvédelem fejlődésének egyik iránya, hogy a lassan lebomló mérgező vegyületek helyett a vízben jól hidrolizáló és gyorsan bomló vegyületek kerülnek előtérbe (pl. a klórozott szénhidrogének helyett szerves foszforsavészterek). A fenolvegyületek a halhús ízét élvezhetetlenné teszik, az ivóvíz klórozásakor pedig igen kellemetlen szagú és ízű klórfenolok keletkeznek belőlük Radioaktív anyagok Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a radioaktív anyagok vízbe jutásának lehetséges okait! A radioaktív anyagok azért különösen veszélyesek, mert érzékszerveinkkel nem észleljük őket, és biológiailag irreverzibilis elváltozásokat okoznak. A kőzetek természetes radioaktivitása miatt a velük érintkező vizek mindig tartalmaznak kis mennyiségben radioaktív izotópokat. A tengervíz radioaktív anyag tartalma a 40K izotóp miatt ennél magasabb. Az 1960-as évek elején a légköri atombomba kísérletek miatt az európai folyóvizekben többszörösére emelkedett a radioaktivitás, majd a kísérletek beszüntetése után visszaállt a korábbi értékekre. Potenciális veszélyt az izotópokat felhasználó laboratóriumok (térbeli szétszórtságuk következtében) és a nagy aktivitás miatt az atomreaktorok jelentenek Fertőzést okozó mikroorganizmusok A felszíni vizek és az ivóvizek természetes állapotukban nem tartalmaznak fertőzést okozó mikroorganizmusokat, azonban a háztartási szennyvizekkel patogén baktériumok ill. vírusok is kerülhetnek a vizekbe. Ha ezek a kutakba vagy a vezetékes vízellátásba jutnak, közegészségügyi ártalmakhoz, járványokhoz vezetnek. 3. Vízszennyezések megjelenési forma szerint Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a vízszennyező anyagok három fő megjelenési formáját! Keressen rájuk példákat saját környezetéből vagy szakterületéből! 119

120 Megjelenési formájuk szerint a vízszennyező anyagok lehetnek felszínen úszók (mosószerhab, festék, oldószer, alga-békalencse tömeg, szilárd hulladék, szemét, állattetem stb.), valamint vízben lebegő és oldott szennyeződések. Ez utóbbi kettőre vagy a víz elszíneződése, szaga, lebegőanyag-tartalma utal, vagy pedig nem okoz észrevehető elváltozást, csak a bekövetkezett vízminőségi kár észlelhető (pl. halpusztulás). 4. Vízszennyezések ágazatok szerint Tevékenység: Jegyezze meg a különféle ágazatok által okozott vízszennyezések legfontosabb forrásait! A vízszennyezésekért minden gazdasági ágazat: a háztartások, az ipar, a mezőgazdaság és a közlekedés különböző arányban egyaránt felelős: A települési szennyvíz forrásai: háztartási szennyvíz, település területén lehullott csapadékvíz, a települési csatornahálózatba bekötött ipari üzemek. Az ipari szennyvíz forrásai: hűtővizek, technológiai használt vizek, üzemi szociális szennyvizek, az üzem területéről elvezetendő csapadékvizek. A mezőgazdasági szennyvíz forrásai: műtrágyák, növényvédő szerek, állattartó telepek szennyvizei (hígtrágya). A közlekedési szennyvíz forrásai: tankhajó-katasztrófák, utakról lemosódó szennyező anyagok, szervízhálózatok olajtartalmú szennyvizei stb. 120

121 3. Lecke: Szennyvíztisztítás Cél A lecke célja, hogy a hallgatók megismerjék a szennyvíztisztítás alapvető technológiáit. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megnevezni a szennyvíztisztítás három fő szakaszát, megnevezni a szennyvíztisztítás mechanikai és biológiai szakaszának alapvető céljait és műtárgyait, ábráról és/vagy fényképről felismerni a szennyvíztisztítás mechanikai és biológiai szakaszának műtárgyait, saját szavaival elmagyarázni az eleveniszapos szennyvíztisztítást, saját szavaival megnevezni a mesterséges és a természetközeli biológiai szennyvíztisztítás közötti különbségeket, példákat sorolni a szennyvíziszapok jellemző kezelési módjára, megnevezni az egyedi szennyvíztisztítási eljárások lehetséges műszaki megoldásait. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: mechanikai szennyvíztisztítás biológiai szennyvíztisztítás kémiai szennyvíztisztítás szennyvíziszap. 1. A vízszennyezés csökkentésének lehetőségei A vízszennyezés elleni védekezésre többféle lehetőség áll rendelkezésre: a szennyezést megszüntető vagy csökkentő technológiai módosítás; technológiai módosítás a víztakarékosság érdekében (pl. a víz többszörös vagy ismételt felhasználása); a szennyvizekben található értékes anyagok visszanyerése; a szennyvizek összegyűjtése és a szennyvíz tisztítása. A továbbiakban csak a szennyvíztisztítással foglalkozunk részletesebben. A települési szennyvizek tisztítása három fő szakaszból áll: (1) mechanikai, (2) biológiai, (3) kémiai tisztítás (1. ábra). Természetesen nem mindegyik szennyvíztisztító telepen alkalmazzák mindhárom fázist. Az ipari szennyvizek egy része a kommunális szennyvizeknél alkalmazott technológiákkal tisztítható, csupán az üzemelés paraméterei (időtartam, méretek) változnak. Számos ipari szennyvíz azonban speciális tisztítási eljárást igényel: pl. a szennyvizek kémhatásának közömbösítése, olaj-, nehézfém-, cianidtartalmú stb. szennyvizek kezelése. 121

122 Tevékenység: Azonosítsa be az ábrán a települési szennyvíztisztítás három fő szakaszát! 2. Szennyvíztisztítás 2.1. Mechanikai/elsődleges szennyvíztisztítás 1. ábra. A szennyvíztisztítás folyamatábrája Tevékenység: Tanulmányozza az 1., 2., 3., 4. ábrákat és az 1-5. képeket! Segítségükkel értelmezze a mechanikai szennyvíztisztítás céljait és jegyezze meg a műtárgyait! A mechanikai szennyvíztisztítás célja a durva szennyezőanyagok, ülepíthető és finom lebegőanyagok eltávolítása. Műtárgyai a rácsok, homokfogók, ülepítő medencék. A rácsok a szennyvízben úszó nagyméretű szilárd anyagok felfogására szolgálnak (2. ábra, 1. kép). 2. ábra. Gépi tisztítású íves rács 122

123 1. kép. Gépi tisztítású síkrács a győri szennyvíztisztító telepen A homokfogó a szennyvíz 0,1-0,2 mm-nél nagyobb ásványi szemcséit távolítja el. Ezek többnyire hosszanti átfolyású, vályús kiképzésű medencék, amelyekben a szennyvíz sebessége lecsökken, legfeljebb 30 cm/s-ra. A kiülepedett homokszemcsék a fenéken gyűlnek össze, ahonnan kaparólemezek kotorják őket az e célra szolgáló aknába, az ún. zsompba (3. ábra, 2., 3. kép). Gyakran zsírfogó is kapcsolódik hozzájuk. 3. ábra. Vízszintes átfolyású, iker elrendezésű homokfogó keresztmetszete 123

124 2. kép. Homokfogó: bal oldalon a zsírfogó, jobb oldalon (a kép közepén) a homokfogó rész. A műtárgy üres, a képen nem üzemel (győri szennyvíztisztító telep). 3. kép. Homokfogó: bal oldalon a zsírfogó, jobb oldalon a homokfogó rész (győri szennyvíztisztító telep, felújítás előtti állapot). Az ülepítő medencékben ülepítik le a durvább iszapanyagot, kis (1 cm/s körüli) áramlási sebesség mellett (előülepítés). A víz tartózkodási ideje általában 2-3 óra. Az iszapot az ülepítőtérből el kell távolítani, hogy a szennyvíz csak minél kevesebb ideig érintkezzen vele, bomlástermékeit ne tudja felvenni. Az ülepítő medencék többfélék lehetnek, a 4. ábra és a 4., 5. képek egy sugárirányú átfolyású, kör alaprajzú, gépi kotróberendezéssel ellátott ún. Dorrtípusú ülepítőt mutatnak be. 124

125 4. ábra. Dorr ülepítő 4. kép. Dorr ülepítő üres állapotban (győri szennyvíztisztító telep) 125

126 5. kép. Dorr ülepítő (győri szennyvíztisztító telep) Biológiai/másodlagos szennyvíztisztítás Tevékenység: Jegyezze meg a biológiai szennyvíztisztítás fő céljait és működésének lényegét! A biológiai szennyvíztisztítás célja a szerves anyagok eltávolítása és a nitrifikáció. A biológiai tisztítás a mikroorganizmusok tevékenységén alapul: a mikroorganizmusok a szerves vegyületek lebontásakor keletkező energiát saját életműködésükhöz használják fel. A szerves anyag energiatermelésben részt vevő része szén-dioxiddá, szulfáttá, vízzé alakul át, míg más része az új sejtanyag felépítésére használódik el. A sejttömeg (eleveniszap) utóülepítéssel elkülöníthető a megtisztított szennyvízből. A biológiai tisztítás lehet természetes/természetközeli és mesterséges. Tevékenység: Tanulmányozza a 6., 7., 8. képeket! Segítségükkel értelmezze az eleveniszapos szennyvíztisztítás folyamatait! Jegyezze meg a mesterséges biológiai szennyvíztisztítás három fő módszerét! A mesterséges biológiai tisztítás módszerei a csepegtetőtestes (jórészt a múlt), az eleveniszapos (jelen) és a biofilmes (jelen és jövő) tisztítás. Az eleveniszapos medencében pelyhes szerkezetű eleveniszapként lebegnek a vízben a mikroorganizmusok. A tisztítást az eleveniszap végzi. Az oxigénellátás, az eleveniszap lebegésben tartása és az egyenletes koncentráció biztosítása céljából a szennyvizet levegőztetik és keverik (6. kép), de a tisztítás hatékonyságának növelésére az aerob medencéken kívül velük sorba kötve oxigénmentes medencéket is alkalmaznak (itt másfajta mikroorganizmusok végzik a tisztítást) (7. kép). A levegőztetés igen jelentős tétel a szennyvíztelepek energiaszükségletében. Az eleveniszap eltávolítása céljából a biológiai tisztítás végén a szennyvizet utóülepíteni kell (8. kép). 126

127 6. kép. Levegőztetett eleveniszapos medence (győri szennyvíztisztító telep) 7. kép. Nem levegőztetett eleveniszapos medence (győri szennyvíztisztító telep) 127

128 8. kép. Szennyvíz utóülepítése hosszanti átfolyású ülepítő medencében a győri szennyvíztisztító telepen (a képen a lebegő eleveniszap is látszik). Tevékenység: Gyűjtse ki a természetközeli biológiai szennyvíztisztítási technológiák alapvető különbségeit a mesterséges műtárgyakkal szemben! Az 5. ábra segítségével értelmezze a gyökérzónás eljárást! A természetközeli biológiai szennyvíztisztítási technológiákban a szerves anyag lebontása energiaigényes levegőbevitel nélkül, a természetes öntisztulási folyamatokra alapozva valósul meg. Ugyanúgy mikroorganizmusok végzik a lebontást, mint a mesterséges biológiai tisztítási módszereknél, de a szerves anyag bontásához szükséges oxigén utánpótlása lassúbb. Az oxigén diffúzióval, a makrofitonok aktív transzportjával vagy az algák fotoszintézise révén jut a rendszerbe. Emiatt azonos mennyiségű szennyvíz tisztításához a mesterséges technológiákhoz képest hosszabb tartózkodási idő és nagyobb helyigény szükséges. Beruházási, működési költségük kisebb, mint az eleveniszapos technológiáké, működtetésükhöz különösebb szaktudás nem kell, energiaigényük csekély, zömében környezetbe illő, környezetbarát technológiákkal valósíthatók meg. Közéjük tartoznak a különféle szennyvíztisztító tavak, a gyökérzónás szennyvíztisztítás, a lebegőnövényes szennyvíztisztítás. 5. ábra. Gyökérzónás szennyvíztisztítás 128

129 2.3. Kémiai/harmadlagos szennyvíztisztítás A felszíni vizeket az utóbbi időben egyre több mikroszennyező és növényi tápanyag terheli. Ezeknek az eltávolítására a mechanikai és biológiai tisztítás önmagában nem mindig elegendő, ezért a kívánt mértékű tisztítási hatásfok elérésére különféle vegyszeres kezeléseket fejlesztettek ki. Ezek alkotják a harmadik szennyvíztisztítási fokozatot, a kémiai tisztítást. Számtalan eljárásból állhat, a szennyvíz jellegétől függően. Ezeket a vegyszeres kezeléseket a biológiai tisztítás előtt vagy után lehet alkalmazni. Ha például toxikus anyagok fordulnak elő a vizekben, akkor célszerű a biológiai tisztítás előtt, különben a mérgező anyagok gátolhatják a mikroorganizmusok működését. Mivel a kémiai tisztítás igen költséges, ezért a települési szennyvíztisztításban csak indokolt esetben alkalmazzák. Az ipari szennyvizek tisztításakor azonban gyakoriak (pl. fémszennyezések eltávolítása, biológiailag nehezen bontható anyagok kezelése). A szennyvíztisztítás végén fertőtlenítés ritkán zajlik, ezt inkább a vízkezelések során (a víz megtisztítása ivóvíz céljára) alkalmazzák. A fertőtlenítés történhet klórozással (klórgáz, nátrium-hipoklorit, klórmész formájában), ózonos és UV-sugárzásos fertőtlenítéssel. 3. Szennyvíziszapok kezelése Tevékenység: Jegyezze meg a szennyvíziszapok kezelésének módszereit! A szennyvíztisztítás során a mechanikai tisztításkor az ülepítő medencékben, valamint biológiai tisztításkor (fölös eleveniszap) szennyvíziszap keletkezik. A keletkezett szennyvíziszapok jellemzőbb kezelési módjai a következők: mechanikai víztelenítés és szárítás, anaerob rothasztás és szikkasztás, égetés, komposztálás (mezőgazdasági hulladékkal, tőzeggel, háztartási szeméttel együtt), mezőgazdasági hasznosítás (termőföldek tápanyagpótlása, szigorú feltételekhez kötött, káros anyag nem lehet benne), deponálás (lerakás). A szennyvíziszap rothasztó tornyokban történő kezelésének mellékterméke a biogáz, amely főként metánból és szén-dioxidból áll. Ezt gázmotorokban elégetve fedezhető a szennyvíztisztítás energiaigényének egy része. 4. Egyedi szennyvíztisztítási eljárások Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az egyedi szennyvíztisztítási eljárások technológiai megoldásait! Tanulmányozza a 6. és 7. ábrát a berendezésekben lezajló folyamatok megértéséhez! A csatornahálózattal nem rendelkező területeken számos technológiai megoldás létezik a szennyvizek egyedi tisztítására. A legegyszerűbb a zárt tárolós megoldás: a zárt tárolóba gyűjtött szennyvizet időnként kiszippantják és elszállítják. A házi szennyvíztisztító kisberendezésekben a nagybani szennyvíztisztításhoz hasonló folyamatok játszódnak le. Az egyik hagyományosabb műszaki megoldást az oldómedencékkel kombinált szikkasztás jelenti (6. ábra). Az oldómedencébe vezetett szennyvíz ülepíthető szennyeződései a fenéken halmozódnak fel, a víznél kisebb sűrűségű anyagok pedig a felszínen úszó réteget képeznek. Az oldómedencével megtisztított szennyvizet a szikkasztó-berendezések juttatják a talajba. 129

130 6. ábra. Sorba kapcsolt oldóaknák. (A kifolyó víz a talajban elszikkasztásra kell kerüljön.) A másik technológiai megoldást a modern szennyvíztisztító kisberendezések jelentik. Ezen rendszerek fő felépítői: előülepítő fázis iszaptárolóval, csepegtetőtestes/eleveniszapos fázis levegőztetéssel és utóülepítő fázis (7. ábra). A tisztított szennyvíz a befogadóba (felszíni víz) vezethető vagy a talajba szikkasztható. 7. ábra. Szennyvíztisztító kisberendezés. Az első tartályban a szennyvíz ülepedése történik. A második tartály első felében zajlik a biológiai tisztítás (csepegtetőtestes kivitelezéssel), majd az utóülepítés. 130

131 6. Modul: Természetvédelem A természetvédelem már a környezetvédelem előtt kialakult. Az emberi társadalom tevékenysége során megváltoztatta a környezetét, amit az élővilág megváltozásán keresztül észlelt. Fajok, természeti erőforrások tűntek el. A forrástúlhasználat hatásai ellen az emberek elvándorlással védekeztek, amíg kivitelezhető volt. Később kénytelenek voltak korlátozásokat bevezetni (pl. fakitermelésre, vadászatra). Az emberiség történetében számos faj és életközösség kipusztítását dokumentálták. A modern természetvédelem célja, hogy a fejlett jogrendszert és nemzetközi együttműködéseket kihasználva az ökológia és a környezetvédelmi biológia eredményeire támaszkodva a lehető legtöbb fajt megvédjen a kipusztulástól, valamint az életközösségeket eredeti állapotukban - beleértve a természetes változási folyamataikat - megőrizze. 131

132 1. Lecke: A természetvédelem célja, a biodiverzitás és veszélyeztető tényezői Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a természetvédelem tárgyait és a biodiverzitás veszélyeztető tényezőit. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a természetvédelem fogalmát, felsorolni az élő és élettelen természeti értékeket, definiálni genetikai diverzitás, fajdiverzitás, ökológiai diverzitás fogalmát, számszerűen értékelni a fajkihalások jelenlegi ütemét, felsorolni és jellemezni a biodiverzitás veszélyeztető tényezőit, felismerni az özönfajok definícióját, legalább egy-egy özönnövény és -állatfajt megnevezni. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: természetvédelem genetikai diverzitás fajdiverzitás ökológiai diverzitás özönfajok 1. A természetvédelem célja Tevékenység: Jegyezze meg a természetvédelem fogalmát! Gyűjtse ki és jegyezze meg az élő és élettelen természeti értékeket! Keressen rájuk konkrét példákat lakóhelye környezetében! A természetvédelem olyan céltudatos, szervezet, intézményesített emberi illetve társadalmi tevékenység, amelynek célja a természet élő és élettelen értékeinek feltárása, kezelése, valamint megőrzése. A természetvédelem tárgyai, a természeti értékek az 1. ábra szerint csoportosíthatók. 132

133 1. ábra. A természeti értékek csoportosítása Az élettelen természet értékei között a földtani értékek változatos csoportjába a földfelszín azon képződményei tartoznak, amelyek tudományos vagy esztétikai szempontból védelmet érdemelnek. Ilyenek a barlangok, sziklaalakzatok, őskövületek, különleges felszíni formák (szurdokvölgyek, felszíni karsztképződmények, futóhomok-formák, szikesek) stb. A víztani értékek különös figyelmet érdemelnek, egyrészt mivel az élővilág számára fontos nedves élőhelyeket nyújtanak, másrészt fokozott veszélyeztetettségük, visszaszorulásuk miatt (pl. lecsapolás, folyószabályozások). Közéjük tartoznak például a források, természetes tavak, mocsarak, lápok, vízesésesek. Ugyanakkor különösen a kevés természetes élőhelyet tartalmazó területeken nagy jelentősége van a mesterségesen kialakított vízfelületeknek is, mint a holtágak, halastavak és a csatornák. Az élő természeti értékek közé tartoznak azok az őshonos növény és állatfajok, amelyek meghatározó vagy színező elemei értékes társulásoknak, amelyek maguk is élő természeti értékek. Kiemelt értékek a veszélyeztetett, erősen megfogyatkozott fajok, illetve társulások. Természeti értékeknek tekintjük a hagyományos háziasítással kialakult régi háziállat fajtákat is (ilyen például Magyarországon a magyar szürkemarha (1. kép), a rackajuh (2. kép) és a mangalica (3. kép)). 1. kép. Magyar szürkemarhák 133

134 2. kép. Rackajuhok 2. Biodiverzitás Tevékenység: 3. kép. Mangalica Jegyezze meg a biodiverzitás és három szintjének fogalmát! Gyűjtse ki a legfajgazdagabb élőhelyeket! Jegyezze meg a fajkihalások jelenlegi ütemét! A biodiverzitás az élővilág sokféleségét jelenti, amely a természet legfőbb értéke. Többféleképpen értelmezhető, három szintjét érdemes elkülöníteni. A genetikai diverzitás fajon, populáción belüli genetikai változatosságot jelent. A fajdiverzitás az adott élőhelyen, területen vagy akár az egész Földön élő fajok számát jelöli. Kiterjeszthető faj feletti rendszertani kategóriákra is (taxondiverzitás). Az ökológiai diverzitás a populációk térbeli és időbeli mintázatában, kölcsönhatásaiban, az általuk létrehozott struktúrákban (egyed feletti szerveződési szintekben) megjelenő sokféleség. A biológiai sokféleség nem egyenletesen magas a Fölön, még a természetes életközösséget tekintve sem. A leginkább fajgazdag élőhelyek a trópusi esőerdők, a korallzátonyok, a meleg tengerek és a trópusi tavak. Általában a sarkoktól az egyenlítő felé növekszik a fajszám mind a szárazföldön, mind az óceánokban, de magasabb a tengerszinthez közelebbi, csapadékos, napsugárzásban bővelkedő területeken. Adott helyen az élőhely geológiai változatossága alapját képezi magas biodiverzitásának is. Napjainkig hozzávetőleg 1,5 millió fajt írtak le, azonban a legszerényebb becslések szerint is legalább 5 millió faj él a Földön (sok kutató 10, sőt 100 milliós fajszámot is elképzelhetőnek tart). Különösen az apró gerinctelenek, egysejtűek és gombák körében erősen hiányosak az ismereteink. 134

135 Míg korábbi földtörténeti korokban a globális katasztrófákat leszámítva természetes módon hozzávetőlegesen 2 faj pusztulhatott ki évtizedenként, az emberi tevékenység hatására 1600 óta a kihalások üteme átlagosan 25 faj/évtized, és egyre gyorsabban emelkedő tendenciát mutat. Mára az esőerdők irtási üteméből becsült fajkihalás (beleszámítva a nem ismert fajokat is) évente faj, ami óránként 2-3 fajnak felel meg! 3. A biodiverzitást veszélyeztető tényezők Tevékenység: Jegyezze meg a biodiverzitást veszélyeztető 5 fő tényezőt és jellemzőit! Keressen rájuk példákat korábbi ismereteiből, közvetlen és tágabb környezetéből! A biodiverzitás legfőbb veszélyeztető tényezői az élőhely-pusztulás, az élőhelyfeldarabolódás, az élőhelyleromlás, a fajok túlhasznosítása, az idegenhonos fajok és a fertőző betegségek terjedése. A legtöbb fajt ezek közül legalább kettő érint Élőhelypusztulás A ma kihalással veszélyeztetett gerincesek drasztikus megfogyatkozásának legfőbb oka az élőhelypusztítás. Eredeti, természetes élőhelyet alig találunk már a Földön. Az erdők kivágása, a túllegeltetés elsivatagosodáshoz vezetnek. A 2. ábra Földünk egykori és mai erdőterületeit (sötéttel jelölve) mutatja be. A legfelső térképen az ember elterjedése előtti természetes erdőborítás, a középső térképen a mai természetes és ültetett erdők területe, a legalsó térképen pedig a mai természetes erdők kiterjedése látható. Tevékenység: Tanulmányozza a 2. ábrán az erdők egykori és mai kiterjedését! Keresse meg azokat a helyeket, ahol a legnagyobb volt az erdőterületek csökkenése! Keressen olyan területeket, ahol mára gyakorlatilag megszűntek a természetes (nem háborgatott, nem művelt) erdők, csak művelt erdőterületek találhatóak! Keresse meg, hogy hol van ma is jelentős természetes erdőborítás, és korábbi ismeretiből azonosítsa be, hogy ezek milyen erdők! 135

136 2. ábra: Földünk erdőborítása egykor és ma A magas diverzitású élőhelyek közül nemcsak a trópusi erdők, hanem a korallzátonyok is nagy ütemben pusztulnak; mára több mint 10%-uk elpusztult, további 30% eltűnése rövid időn belül várható. A pusztulás oka a vízszennyezés, üledék-lerakódás, a kagylók, halak túlhasznosítása (különösen a dinamitos halászat ) és a globális éghajlatváltozás miatt melegedő tengervíz Élőhely-darabolódás A nagy, összefüggő élőhelyek kisebb területek vesztése esetén is feldarabolódhatnak, ilyenkor élőhely-darabolódásról vagy élőhely-fragmentációról beszélünk. Tipikus esete az útépítés. Az élővilág számára a területegységben egyébként jelentéktelen veszteség valójában drasztikus hatást jelenthet. Gátolja a fajok mozgást (belterjesedést okoz), és megnő a szegélyek területe. Tevékenység: Google műholdtérképen keressen feldarabolódott esőerdő részeket (pl. Észak- Brazíliában) 3.3. Élőhelyleromlás és -szennyezés Kevésbé látványos, ugyanakkor gyakran legalább olyan pusztító, mint az élőhelyek hirtelen eltűnése. Nemcsak a természetes élőhelyek degradációját (gyomosodás, erózió, szennyezések) jelenti, hanem a természetközeli élőhelyek leromlását is. Emberi hatásra kialakult gyepeken (sok hazai értékes fátlan társulásunk ilyen) a kaszálás elmaradása is élőhelyleromlást vált ki. Rovarirtó- és növényvédőszerek talajba, talajvízbe kerülése, vagy akár légszennyezés is okozhatja. 136

137 3.4. Túlhasznosítás A túlzott vadászat és halászat dokumentáltan már az ipari forradalom előtt több faj kihalásához vezetett. Napjainkban a legális és illegális kereskedelem erős motivációt jelent számos faj tömeges összegyűjtésére és pusztítására. A 3. ábra a túlzott vadászat és halászat miatt veszélyeztetett gerinces fajok számát mutatja a Föld egyes régióiban. A 4. ábra a világtengerekből kifogott szardíniák mennyiségének erőteljes növekedését, majd a túlhalászat miatti csökkenését mutatja. Az utóbbi évtizedekben a halászat visszaesését az akvakultúrákban tenyésztett halakkal, kagylókkal és egyéb tengeri állatokkal igyekeznek kompenzálni, különösen Ázsia vizeiben (4. kép). Ez azonban az intenzív mezőgazdasághoz hasonló környezeti terhelést jelent a partközeli vizekre, félsós mocsarakra nézve, illetve azok élőhelyleromlásához vezet. 3. ábra: A túlzott vadászat és halászat miatt veszélyeztetett gerinces fajok száma a Föld egyes régióiban (UNEP GEO5 nyomán) 137

138 4. ábra. A világtengerekből kifogott szardíniák mennyisége tonnában között (a FAO adatai alapján) 4. kép. Akvakultúra 3.5. Idegenhonos fajok és fertőző betegségek terjedése Tevékenység: Nézzen utána az interneten a parlagfű, a japán keserűfű és a vándorkagyló inváziójának! Gyűjtse ki az özönfajok definícióját! 138

139 Az idegenhonos fajok az emberiség mobilitásának megugrásával egyre inkább terjednek szerte a Földön. Egy részüket mezőgazdasági, kertészeti vagy egyéb hasznosítás céljából tudatosan telepítettek be eredeti élőhelyüktől távoli területekre, míg sok fajt véletlenül hurcoltak be. Az idegenhonos fajok kb. 1%-a képes arra, hogy olyan mértékben elszaporodjon az új környezetében, hogy az őshonos életközösségeket elárasztva őshonos fajok fennmaradását veszélyezteti. Az ilyen fajokat özönfajoknak hívjuk. Szárazföldi és vízi növények, gombák és különféle állatok inváziója zajlik. Magyarországon sok gazdasági kárt okoz a parlagfű, a magas aranyvessző és a japán keserűfű. Az állatok közül a spanyol csupaszcsiga és a harlekin katica inváziója a legfeltűnőbb (5. kép). Betegségek, élősködők, kártevők behurcolása is végzetes lehet az azokhoz hozzá nem szokott populációk számára. 5. kép. Telelésre összegyűlt harlekin katicák 139

140 2. Lecke: A természetvédelem eszközei, módszerei Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerkedjen a természeti értékek védelmének két fő módszerével, az egyedi és a területi védelemmel, valamint betekintést kapjon a természetvédelemmel foglalkozó természetvédelmi szervezetek és egyezmények körébe. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megkülönböztetni a rezervátum szemléletű és a cselekvő természetvédelmet, megnevezni a természeti értékek védelmének két fő módszerét, elmagyarázni az in situ és az ex situ védelem közti különbséget, felsorolni a fajok védetté nyilvánításának főbb szempontjait, megnevezni, hogy milyen feltételek következtében válhat egy faj különösen veszélyeztetetté, felsorolni a kihalással való veszélyeztetettség mértéke szerinti kategóriákat, felsorolni a védett területek kategóriáit, megnevezni a legfontosabb természetvédelemmel foglalkozó legalább 3-3 nemzetközi szervezetet és egyezményt, saját szavaival elmagyarázni, hogy miről szól a Washingtoni Egyezmény (CITES) és a Ramsari Egyezmény. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: egyedi védelem területi védelem in situ védelem ex situ védelem Washingtoni Egyezmény Ramsari Egyezmény 1. A természeti értékek védelme Tevékenység: Gyűjtse ki a rezervátum és a cselekvő természetvédelmi szemlélet közti alapvető különbséget! Jegyezze meg az egyedi és a területi védelem közti különbséget! A természetvédelem gyakorlatában a hagyományos rezervátum szemlélet -et, amely a megőrzést őrzésként, magára hagyásként fogta fel, egyre inkább felváltja a modern cselekvő szemlélet, amelyben a fenntartás, kezelés és helyreállítás áll a központban. A természetvédelmi kezelés különösen a jelentősen megváltoztatott, részben vagy egészében emberi hatásra kialakult természetközeli élőhelyek esetén fontos. 140

141 A természeti értékek védelmének kétféle módja terjedt el a világban. Az egyedi védelem fajokat, élettelen természeti kincseket, mint különálló objektumokat oltalmaz. A területi védelem az élőlények, életközösségek fennmaradásához szükséges területek védelmét jelenti Egyedi védelem Tevékenység: Gyűjtse ki az in situ és az ex situ védelem közti különbséget! Keressen példát mindkettőre szűkebb vagy tágabb környezetében! Az egyedi védelem megvalósulhat in situ, azaz az élőlény élőhelyén, illetve az élettelen természetvédelmi érték eredeti fellelhetőségi helyén (például egy ásvány abban a barlangban, ahol találták). A természeti értékek eredeti formájukban hosszútávon csak így őrizhetők meg. Ex situ védelem esetén a természeti értéket elmozdítják eredeti helyéről. A kiszakítás káros következményei ellenére sok esetben csak az ex situ védelemmel biztosítható az élőlény vagy ásvány fennmaradása, az eredeti lelőhelyen nem. Az ex situ védelemben nagy szerepe van az állatkerteknek, vadasparkoknak, botanikus kerteknek, múzeumoknak. Vannak olyan fajok, amelyeknek egyetlen példánya sem él már szabadon (pl. a Dávid-szarvas), ezért a faj fennmaradása a mesterséges populációk fennmaradásától függ. Tevékenység: Jegyezze meg a fajok védetté nyilvánításának legfőbb szempontjait! Jegyezze meg, hogy milyen feltételek következtében válhat egy faj különösen veszélyeztetetté! A fajok védetté nyilvánításának szempontjai között szerepel a fajban megtestesülő génkészlet pótolhatatlansága, a veszélyeztetettsége, ritkasága, tudományos jelentősége, szépsége (dekorativitás, attraktivitás), indikátor-jellege, ökológiai szerepe. Ritka, veszélyeztetett rokonfajokkal való összetévesztés lehetősége esetén a veszélyeztetett faj védelme érdekében más fajokat is érdemes védelem alá vonni. Azok a fajok különösen veszélyeztetettek, amelyek nagyon kis területen élnek (sziget, egy tó), egy vagy kevés populációjuk van, kis és/vagy csökkenő populáció-mérettel rendelkeznek, specializált életmódot folytatnak, nagy territórium-igényűek, nagytestű állatok vagy rosszul terjednek. Tevékenység: Jegyezze meg a kihalással való veszélyeztetettség mértéke szerinti kategóriákat! A kihalással való veszélyeztetettség mértéke szerint a fajokat az alábbi kategóriákba (1. ábra) osztjuk (IUCN 3.1): Kipusztult (Extinct - EX): ha utolsó egyede is minden kétséget kizáróan és bizonyítottan kihalt. Szabad természetből kipusztult (Extinct in the Wild - EW): ha korábbi természetes élőhelyén már nem él, csak tenyészetekben, fogságban található, vagy honosított populációi élnek a korábbi előfordulási területén kívül. Súlyosan veszélyeztetett (Critically Endangered - CR) egy faj, ha a legközelebbi jövőben természetes környezetében a kihalás veszélyének különösen nagy a valószínűsége (80% felett). Veszélyeztetett (Endangered - EN) az a faj, amely nem súlyosan veszélyeztetett, de a közeli jövőben természetes környezetében a kihalásnak nagy a valószínűsége (kb %). Sebezhető (Vulnerable - VU) az a faj, amely ugyan nem súlyosan veszélyeztetett, de a közép-távoli jövőben természetes környezetében a kihalásnak nagy a valószínűsége (kb %). Mérsékelten fenyegetett (Near Threatened - NT): az a faj, amely nem fenyegetett, de közel áll ahhoz, hogy sebezhetőnek minősítsék. 141

142 Nem fenyegetett (Least Concern - LC): az a faj, amely nem tartozik a kis veszélyeztetettségű vagy sebezhető fajok kategóriájába. 1. ábra. Az IUCN vörös lista fenyegetettség kategóriái Tevékenység: Keresse meg az interneten az IUCN honlapján az aktuális vörös listát! Keressen olyan Magyarországon élő fajokat, amelyeket fenyegetettségi kategóriákba soroltak! A kipusztult és kipusztulással veszélyeztetett fajokról az 1960-as évektől vörös listákat, vörös könyveket állítanak össze. Több mint 150 vörös könyvet adtak ki, köztük Magyarországon 1989-ben. A kipusztulások gyors üteme és néhány sikeres megmentési program következtében a vörös könyvek gyorsan elavulnak, ezért napjainkban az IUCN (Nemzetközi Természetvédelmi Unió) honlapján naprakész vörös listát tart fenn Területi védelem Tevékenység: Jegyezze meg a védett területek 6 kategóriáját! A területi védelem célja nagy, működő ökoszisztémák megőrzése; a biodiverzitás és az ökológiai folyamatok védelme, fenntartása. Ezáltal biztosítja a fajok védelmét, élőhelyeik fenntartását. Különböző országokban eltérő típusú védett területeket jelöltek ki (pl. a nemzeti park nálunk a legszigorúbb védettséget jelenti, míg más országokban pihenő, bemutató területeket). Ezért a Nemzetközi Természetvédelmi Unió (IUCN) kidolgozott egy egységes rendszert. Minden védett területet besorolnak az alábbi kategóriák egyikébe is az összehasonlíthatóság és az egységes nyilvántartás céljából. Az IUCN hatféle kategóriát különít el a védett területekre. 142

143 Ia Szigorúan védett természetvédelmi területek. Nagy kiterjedésű, zavartalan állapotban őrzi meg élőlényeket, folyamatokat. Elsődleges célja a biodiverziás és az érintetlen állapot megőrzése, referenciaterületként fenntartása. Látogatása és használata erősen korlátozott. Ib Vadonterületek. Nagy területű, eredeti állapotban lévő, vagy alig módosított terület, amelyen nincs állandó vagy jelentős emberi lakosság, esetleg hagyományos törzsi életmódot folytatnak. Nincs infrastruktúra és mezőgazdaság. II. Nemzeti park. Nagy kiterjedésű természetes vagy természetközeli területek, amelyeket nagyobb léptékű ökológiai folyamatok megóvására hoztak létre, azonban környezeti, kulturális, tudományos oktatási és rekreációs igényeket is betöltenek. III. Természeti emlékek. Általában kisebb területek, amelyek természeti értékek (pl. geológiai képződmények, szárazföldi és tenger alatti barlangok, ősi berkek) védelmét szolgálják. IV. Kezelt természetvédelmi területek. Valamely faj vagy élőhely, természetközeli élőhely fenntartására szolgáló terület, amely aktív kezelést igényel. V. Védett tájak. Olyan szárazföldi vagy tengeri területek, ahol az emberi tevékenység a természetben egy különleges, jellemző tájat hozott létre, amelynek ökológia, biológiai, kulturális és esztétikai értéke van. Megőrzésében az emberi tevékenység és a természet védelmének összhangja elsődleges. VI. Védett területek a természeti erőforrások fenntartható kitermelésével. A természetvédelmi erőforrások hasznosíthatók modern módszerekkel is, de csak olyan mértékben, hogy a biodiverzitás megőrzése biztosítva legyen. A világon 2014-ben több mint védett területet tartanak nyilván. Összterületük a Föld szárazföldi területeinek kb. 15%-a, míg az óceánok kb. 8%-a védett valamilyen formában. A 2. ábra bemutatja a védett területek elhelyezkedését a Földön. A védett területek IUCN kategóriánkénti megoszlását a 3. ábra mutatja. 2. ábra. A védett területek elhelyezkedése (2014) 143

144 3. ábra. A Föld összes védett területének IUCN kategóriánkénti megoszlása az időszakban 2. Nemzetközi szervezetek és egyezmények Tevékenység: Gyűjtse ki a természetvédelemmel foglalkozó nemzetközi szervezeteket, és jegyezze meg azokat! Gyűjtse ki a természetvédelmi egyezményeket, és jegyezze meg, hogy miről szól a Washingtoni Egyezmény (CITES) és a Ramsari Egyezmény! Az 1922-ben Londonban alapított Nemzetközi Madárvédelmi Tanács célja a veszélyeztetett fajok aktív védelme, a mérgező anyagok madarakra gyakorolt hatásának vizsgálata és az olajszennyezések megszüntetése a tengereken ban Peter Scott magánkezdeményezésére alakult meg a Vizivad Tröszt, a vízi madarak védelemére. Legismertebb eredményük a hawaii lúd megmentése a kipusztulástól ben mindössze 15 példány élt, mára a populáció létszáma Hawaii-on 500 feletti ban jött létre az egyik legjelentősebb természetvédelmi szervezet, a Nemzetközi Természetvédelmi Unió (IUCN), melynek hazánk 1974 óta tagja. A svájci székhelyű szervezet az ENSZ tanácsadó szerve, tagja a FAO-nak, a WHO-nak és az UNESCO-nak. Nyilvántartja Föld összes védett területét és veszélyeztetett faját, egységes kategóriarendszerekbe sorolva őket. A Világ Természetvédelmi Alap (WWF) 1961-ben alakult meg, hazánkban 1991 óta működik irodája. A szervezet célja a biodiverzitás megőrzése, a természeti erőforrások védelme, a környezetszennyezés megszüntetése. 28 nemzeti szervezetének több mint 4 millió tagja van ben vált ki a Nemzetközi Madárvédelmi Tanácsból a Nemzetközi Vizivadkutató Iroda, amelynek tagja a Magyar Madártani és Természetvédelmi Egyesület (MME) is. Céljai a vadászat által veszélyeztetett fajok védelme, a vonulók nemzetközi védelme és az élőhelycsökkenés miatt veszélybe került fajok megóvása. Az élővilág védelmére kötött nemzetközi egyezmények közül 1973-ban született a Washingtoni Egyezmény (CITES), amelyhez hazánk 1985-ben csatlakozott. Célja az egyre több fajt végveszélybe juttató illegális kereskedelem visszaszorítása. A tiltó listán faj szerepel, ezek befogását, szállítását és átmenő forgalmát is korlátozzák a csatlakozó országok. Nehézséget okoz, hogy a növények és állatok kereskedelme óriási üzlet, ezért nehéz az 144

145 egyezmény betartatása. A célállomások a gazdag országok, itt a hobbiból tartott állatok, növények iránt mind nagyobb a kereslet. Magyarországnak elsősorban a tranzitforgalom ellenőrzésében van fontos szerepe. A Berni Egyezmény 1979-ben az Európai Tanács védnökségével jött létre. Célja a vadon élő növény- és állatfajok, valamint élőhelyeik védelme. Mára 36 ország csatlakozott az egyezményhez, köztük hazánk 1990-ben. A tagok feladatai között a kipusztult fajok visszatelepítése és az özönfajok elleni védekezés is szerepel. A vizes területek védelméről szóló Ramsari Egyezményt 1976-ban hozták létre. Kimondja, hogy a vándorló vízimadarak megóvása nemzetközi feladat, melyre speciális Ramsari területeket kell kijelölni. Magyarországon például 29 Ramsari terület található, területi kiterjedésük mintegy 260 ezer ha, az ország területének 2,8%-a (köztük a Balaton, a Kis- Balaton, a Fertő-tó) ben jött létre a Riói Egyezmény a biológiai sokféleségről, melyhez kapcsolódva született meg 1998-ban a Biológiai Sokféleség Egyezmény, amely a biodiverzitás megőrzését szolgálja. Tevékenység: Látogasson el a WWF Magyarország honlapjára, és nézze meg, milyen aktuális természetvédelmi programjaik vannak! wwf.hu 145

146 3. Lecke: Magyarország természeti értékei és védelmük Cél A lecke célja, hogy a hallgató áttekintést kapjon hazánk természeti értékeiről és azok védelméről. Betekintést nyerjen a magyar növény- és állatvilág sokféleségébe, változatos és egyedi életközösségeinkbe, ezeknek az európai unió természetvédelmi hálózatával összehangolt védelmébe. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megadni a hazánkban élő növény- és állatfajok hozzávetőleges számát, saját szavaival megindokolni, hogy miért gazdag hazánk természeti értékekben, legalább 3 példát mondani a hazánkból eltűnt fajokra, saját szavaival ismertetni az EU madárvédelmi és élőhelyvédelmi irányelvét, saját szavaival bemutatni a Natura 2000 hálózatot, felsorolni hazánk ex lege védett élettelen természeti értékeit, felsorolni egyedi jogszabállyal védetté és fokozottan védetté nyilvánítható természeti értékeket, megadni a hazánkban védett fajok hozzávetőleges számát, felsorolni hazánk országosan védett területeinek négy fajtáját és definícióikkal párosítani, megadni, hogy hazánk területének hány százaléka védett, felsorolni hazánk nemzeti parkjait, és térképen elhelyezni. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: Natura 2000 hálózat nemzeti park tájvédelmi körzet természetvédelmi terület természeti emlék 1. Magyarország természeti értékei Tevékenység: Jegyezze meg a hazánkban előforduló növény- és állatfajok számát! Gyűjtse ki, és jegyezze meg, hogy miért gazdag hazánk természeti értékekben! Az ország földrajzi fekvésének (medencejelleg, különböző klimatikus hatások, flóra- és faunaterületek érintkezése, találkozása) és földtörténeti múltjának (változatos földtani adottságok, jégkorszak) köszönhetően hazánk természeti értékekben gazdag: számos unikális élő és élettelen természeti kinccsel rendelkezik, növény- és állatvilága rendkívül gazdag. Magyarországon 3 ezer növény- és mintegy 43 ezer állatfaj fordul elő. A növény- és állatvilág legértékesebb képviselői az endemikus (bennszülött) fajok, őshonos állatfajok, valamint nagy 146

147 értéket képviselnek a (jégkorszaki és melegkori) reliktum fajok és élőhelyek is. Az endemikus fajok nagy száma a Kárpát-medence elszigeteltségének köszönhető. Arányuk a csekély mozgásképességű gerinctelen állatcsoportokban jelentős, pl. a szárazföldi csigáknál, egyes pókszabásúaknál, ikerszelvényeseknél, röpképtelen futó-bogaraknál, ormányosbogaraknál. A magyar flóra 2%-a kizárólag a Kárpát-medencében él. Az élővilág mellett a természet élettelen értékei is változatosak. Hazánk területének kb. 30%- a természetközeli terület, míg az európai átlag 15 16%. Tevékenység: Gyűjtsön ki és jegyezzen meg néhány fajt, amely korábban élt, de mára eltűnt hazánk területéről! Az emberi tevékenység hosszú ideje jelentős hatást gyakorol a Kárpát-medence természeti értékeire. Jól illusztrálja ezt az erdőterületek csökkenése: az ember előtti időszakban kb. 85% volt erdőborítás alatt, a honfoglalás idejében 60%, majd tovább csökkent a 20. századig. Az ökoszisztémák megszűnése, feldarabolódása és szennyezése miatt azonban több magyarországi faj veszélyeztetett, és számos ki is pusztult ill. eltűnt az ország területéről től összesen 40 növényfaj pusztult ki vagy tűnt el: 35 zárvatermő, 1 haraszt és 4 mohafaj és 1950 között 20 növényfaj, között 9 növényfaj, 1976-tól 11 növényfaj pusztult ki. A kipusztult és eltűnt gerincesek száma 18 (5 emlős-, 13 madárfaj), a gerincteleneké és 1920 között kipusztult vagy eltűnt az ország területéről az emlősök osztályából az európai hód, a barnamedve, a farkas, a sakál és a hiúz; a madarak közül a rózsás gödény, borzas gödény, kis káró-katona és 1980 között kipusztult a kékcsőrű réce, a vándorsólyom, a siketfajd, a reznektúzok, a tavi cankó, a kacagó-csér, a kis csér. 2. Európai Uniós jogszabályok és védettség Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy mit véd az EU két legfontosabb, természet védelmével foglalkozó irányelve! Jegyezze meg, hogy mi az a Natura 2000 rendszer! Az Európai Unióban a természet védelméről több irányelv gondoskodik. Ezek közül kettő emelkedik ki. Az Európai Parlament és a Tanács 2009/147/EK irányelve a vadon élő madarak védelméről (Birds Directive) az Európában élő madarak populációinak és vándorlási útvonalának védelméről rendelkezik. A fajlistában meghatározott jelentős madárfajok védelme érdekében különleges madárvédelmi területeket (1. ábra) kell kijelölni a tagországoknak. 147

148 1. ábra. Különleges madárvédelmi területek hazánkban ( A Tanács 92/43/EGK irányelve (Habitats Directive) a természetes élőhelyek, vadon élő állatok és növények védelméről gondoskodik. Kimondja, hogy fel kell mérni az Unió vonatkozásában jelentős élőhelyeket és populációkat, és különleges természet-megőrzési területeket, valamint kiemelt jelentőségű természet-megőrzési területeket kell kijelölni (2. ábra). 2. ábra. A különleges természet-megőrzési, valamint kiemelt jelentőségű természetmegőrzési területek térképe (

149 A különleges madárvédelmi területek, a különleges természet-megőrzési területek, valamint a kiemelt jelentőségű természet-megőrzési területek egységes hálózata a Natura 2000 rendszer. Az Európai Unió által létrehozott Natura 2000 egy olyan összefüggő európai ökológiai hálózat, amely a közösségi jelentőségű természetes élőhelytípusok, vadon élő állatés növényfajok védelmén keresztül biztosítja a biológiai sokféleség megóvását, és hozzájárul kedvező természetvédelmi helyzetük fenntartásához, illetve helyreállításához. Tevékenység: A Natura 2000 Network Viewer interaktív térképén keressen lakóhelyéhez közeli madárvédelmi és természet-megőrzési területeket! Hazánkban a 479 különleges természet-megőrzési terület 1,44 millió ha területet, az 56 különleges madárvédelmi terület 1,37 millió ha területet borít. A korábban is védett területek 90%-a a hálózatba került, és további 1,2 millió ha vált Natura 2000 területté. A két területtípus közötti átfedés 42,4%, így összesen 1,99 millió ha, azaz az ország területének 21,4%-a vált Natura 2000 területté. 3. Magyar természetvédelem Tevékenység: Gyűjtse ki az ex lege védett élettelen természeti értékeinket, és azokat, amelyeket egyedi jogszabállyal lehet védetté nyilvánítani! A természet védelméről hazánkban törvény rendelkezik (1996. évi LIII. törvény a természet védelméről), melyet számos rendelet egészít ki. A törvény kimondja a természeti értékek és természeti területek általános védelmét, ami mindenki kötelessége. Ezen felül védetté kell nyilvánítani az arra érdemes élő (fajok, háziasított fajták) és élettelen természeti értékeket (földtani képződményeket és alapszelvényeket, ásványokat, ásványtársulásokat, ősmaradványokat, ritka talajszelvényeket), tájakat és természethez kötődő kultúrtörténeti emlékeket. A védett értékeket a védelem kiterjedtségének, céljának, hazai és nemzetközi jelentőségének megfelelően lehet csoportosítani (3. ábra). 149

150 3. ábra. A védett természeti értékek csoportosítása Tevékenység: Jegyezze meg a hazánkban élő védett fajok hozzávetőleges számát! A oldalon keresse meg a védett növény- és állatfajok napjainkban aktuális számát! A természetvédelmi törvény lehetőséget ad fajok védetté és fokozottan védetté nyilvánítására is. Mára a védett fajok száma megközelíti a kétezret ban 733 növényfaj védett és ebből 87 fokozottan védett, valamint 1178 állatfaj védett és ebből 185 fokozottan védett hazánkban. Védett gomba és zuzmó fajaink is vannak, és néhány hangyafaj bolya is védett. A fajoknak pénzben kifejezett eszmei értéke van, amelyet időről időre felülvizsgálnak, és az inflációhoz igazítanak. Tevékenység: Jegyezze meg a védett területek négy fajtáját! A területi védettségnek is két fokozata van: védett és fokozottan védett területek hozhatók létre. Az ex lege védett barlangok között is lehetnek fokozottan védettek. Lehetőség van az országos védettségen kívül helyi védetté nyilvánításra is. Az országos jelentőségű védett területeknek négy fajtáját különböztetjük meg: A nemzeti park az ország jellegzetes, természeti adottságaiban lényegesen meg nem változtatott, olyan nagyobb kiterjedésű területe, melynek elsődleges rendeltetése a különleges jelentőségű, természetes növény- és állattani, földtani, víztani, tájképi és kultúrtörténeti értékek védelme, a biológiai sokféleség és természeti rendszerek zavartalan működésének fenntartása, az oktatás, a tudományos kutatás és a felüdülés elősegítése. A tájvédelmi körzet az ország jellegzetes természeti, tájképi adottságokban gazdag nagyobb, általában összefüggő területe, tájrészlete, ahol az ember és természet kölcsönhatása esztétikai, kulturális és természeti szempontból jól megkülönböztethető jelleget alakított ki, és elsődleges rendeltetése a tájképi és a természeti értékek megőrzése. 150

151 Természetvédelmi terület az ország jellegzetes és különleges természeti értékekben gazdag, kisebb összefüggő területe, amelynek elsődleges rendeltetése egy vagy több természeti érték, illetve ezek összefüggő rendszerének a védelme. Az ex lége védett láp és szikes tó természetvédelmi területnek minősül. Természeti emlék valamely különlegesen jelentős egyedi természeti érték, képződmény és annak védelmét szolgáló terület. Az ex lege védett forrás, víznyelő, kunhalom, földvár természeti emléknek minősül. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. táblázatot! A oldalon keresse meg hazánk védett területeinek aktuális adatait! Jegyezze meg, hogy hazánk területének hozzávetőlegesen hány %-a védett! Az 1. táblázat hazánk védett területeinek számát és kiterjedését mutatja be, a 4. ábra pedig térképen jeleníti meg azokat. Hazánk területének 9,64%-a védett, 1,37%-a fokozottan védett. 1. táblázat. Hazánk védett természeti területeinek adatai *: Aggtelek-Rudabánya-Szendrői hegység földtani alapszelvényei Természeti Emlék Tevékenység: Jegyezze meg a 10 nemzeti park nevét! Hazánkban 10 nemzeti park található (zárójelben az alapítás éve): Hortobágyi Nemzeti Park (1973) Kiskunsági Nemzeti Park (1974) Bükki Nemzeti Park (1976) Aggteleki Nemzeti Park (1985) Fertő-Hanság Nemzeti Park (1991) Duna-Dráva Nemzeti Park (1996) Balaton-felvidéki Nemzeti Park (1997) Duna-Ipoly Nemzeti Park (1997) Körös-Maros Nemzeti Park (1997) Őrségi Nemzeti Park (2002) 151

152 Az ország egész területe 10 nemzeti park igazgatóság alá tartozik (4. ábra). Ezek feladata nemcsak a védett területek kezelése, fenntartása, hanem a védett területeken kívüli természeti értékek felügyelete is. 4. ábra. Az országos jelentőségű védett természeti területek A 5. ábra hazánk nemzetközi jelentőségű vizes élőhelyeit mutatja be (ezek az ún. Ramsari Egyezmény területei, lásd 6. modul 2. lecke). A 29 db vizes élőhely mintegy 260 ezer ha kierjedésű, amely az ország területének 2,8%-a. 152

153 5. ábra. Ramsari területek Magyarországon 1. Szaporcai Ó-Dráva-meder,2. Dinnyési Fertő és a Velencei Madárrezervátum, 3. Kardoskút, 4. Mártély, 5. Felső-Kiskunsági szikes tavak, 6. Pusztaszer, 7. Hortobágy, 8. Kis-Balaton, 9. Tatai-tavak, 10. Fertő-tó, 11. Balaton (október 1. és április 30. között), 12. Bodrogzug, 13. Ócsa, 14. Pacsmagi-halastavak, 15. Rétszilasi-halastavak, 16. Biharugrai-halastavak, 17. Gemenc, 18. Béda-Karapancsa, 19. Izsáki Kolon-tó, 20. Baradla, 21. Ipoly-völgy, 22. Felső-Tisza, 23. Csongrád Bokrosi Sós-tó, 24. Felső- Kiskunsági szikes puszták, 25. Rába-völgy, 26. Nyirkai-Hany, 27. Borsodi-Mezőség, 28. Montág-puszta, 29. Dél-balatoni halastavak és berkek 153

154 7. Modul: Hulladékgazdálkodás A jóléti társadalomban rengeteg hulladék keletkezik. Ezek elhelyezésével, ártalmatlanításával több évszázada szükséges foglalkoznunk. Földük erőforrásai végességének tudatosulásával azonban ugyanakkor egyre inkább fontossá válik a hulladékként jelentkező dolgokból az újrahasznosítható anyagok visszanyerése. A környezettudatos szemlélet terjedése ellenére egyre több csomagoló anyagot használunk, és a hulladékgazdálkodás jelentősége az évszázadok, különösen az utóbbi néhány évtized alatt akkumulálódott hulladék miatt egyre nő. 154

155 1. lecke: A hulladékok csoportosítása és környezeti hatása Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a különböző hulladéktípusokat, értse meg a hulladékokkal kapcsolatos legfőbb problémákat, és legyen tisztában a hulladékok okozta környezeti hatásokkal. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a hulladék fogalmát, felsorolni a különböző hulladéktípusokat, jellemezni a települési, termelési, veszélyes, nem veszélyes és inert hulladékot, felsorolni a hulladékokkal kapcsolatos legfontosabb problémákat, saját szavaival elmondani a hulladékok okozta legfőbb környezeti hatásokat, megnevezni a világ 7 hulladék-csodájából legalább hármat. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: hulladék települési hulladék termelési hulladék veszélyes hulladék nem veszélyes hulladék inert hulladék 1. A hulladék fogalma Tevékenység: Keressen példákat mindennapi életéből arra, hogy hol és milyen hulladék keletkezik életének egy napja és egy éve alatt! Gondolkodjon el, hogy melyek voltak azok a napokban Ön által vásárolt termékek, amelyek (vagy részük) hulladékká válnak néhány napon, néhány hónapon vagy néhány éven belül! Jegyezze meg a hulladék fogalmát! A termelés és a fogyasztás során hulladék keletkezik, mivel kevés olyan módszer van, amelyik lehetővé tenné a nyersanyagok és az energiahordozók százszázalékos hasznosítását. Ha többet termelünk, akkor több melléktermék, selejt, hulladék keletkezik. Ha többet fogyasztunk, akkor több maradék, hulladék, csomagolóanyag keletkezik. A gyors ütemű termelőeszköz korszerűsítés miatt gyakori a fizikailag még el nem használt, csupán erkölcsileg kopott gépek kidobása. A gyorsan változó divat a fogyasztásban az erkölcsileg kopott használati tárgyak selejtezésével is jár. 155

156 A hulladékról szóló évi CLXXXV. törvény szerint a hulladék: bármely anyag vagy tárgy, amelytől birtokosa megválik, megválni szándékozik vagy megválni köteles. A meglehetősen általános hulladék fogalom gyakorlati alkalmazásának megkönnyítése érdekében a világon mindenütt jegyzékben (listán) sorolják fel az egyes hulladékfajtákat, számos rendező elv szerint csoportosítva azokat. 2. A hulladékok csoportosítása Tevékenység: Gyűjtse ki a különböző szempontok szerint csoportosított hulladékok fajtáit, és jegyezze meg a típusokat! Keressen példát azokra környezetéből illetve szakterületéből! Jegyezze meg a települési hulladék, termelési hulladék, veszélyes hulladék, nem veszélyes hulladék és az inert hulladék jellemzőit! Eredet szerint megkülönböztetjük a települési (kommunális) hulladékot és a termelési hulladékot. A települési hulladék a közvetlen emberi szükségletek kielégítése folytán keletkező hulladék: a lakosság fogyasztási, kereskedelmi, vendéglátó és intézményi tevékenységéből, valamint a közterületekről kikerülő hulladék. Háztartásokból, intézményekből, közterületekről, zöldterületekről, lomtalanításból származhat. Összetétele, mennyisége függ a gazdasági helyzettől, a lakosság életszínvonalától, a fogyasztási szokásoktól, a település szerkezetétől (lakótelep, családi házas övezet stb.). A termelési hulladék a kitermelő, feldolgozó, szolgáltató, fenntartó, szállítási tevékenység során keletkező hulladék. Eredete szerint lehet ipari, mezőgazdasági és közlekedési hulladék. A termelési hulladékok lehetnek technológiai eredetű (termelési tevékenységből, anyagátalakításból származó) és amortizációs eredetű (leselejtezett berendezések, eszközök) hulladékok. Közös jellemzőjük, hogy tervezhető mennyiségben és általában konkrétan megadható összetétellel rendelkeznek, a termelési folyamatoktól függően. A hulladékok halmazállapotuk szerint lehetnek: szilárdak (pl. települési szilárd hulladék); folyékonyak (pl. oldószerek, reagensek, települési folyékony hulladék: a csatornázatlan házakban keletkező szennyvizekből az összegyűjtött mennyiség); iszapszerűek (pl. vegyipari melléktermékek, galvániszap). A szilárd hulladékokat anyaguk alapján csoportosíthatjuk: papír, műanyag, üveg, fém, szerves (biológiailag bontható), kombinált csomagolóanyag, maradék. Szelektíven gyűjtve általában újrahasznosítható hulladék frakciót képeznek (a maradék kivételével). Az éghetőség szerint is csoportosíthatjuk a hulladékokat: Éghető: pl. papír, műanyag, textil, bőr, gumi stb. Önállóan nem éghető: pl. fémek, üveg, építési törmelék, éghető anyagot nem tartalmazó veszélyes hulladék. Az önállóan nem éghető anyagok támasztófűtéssel elégethetőek. A fertőző hulladékok kezelésére az égetés alkalmas ártalmatlanítási módszer, és ha önmagukban nem éghetőek, akkor támasztófűtéssel el lehet érni az égésüket. A környezetre gyakorolt hatásuk szerint megkülönböztetünk veszélyes, nem veszélyes és inert hulladékokat. A veszélyes hulladék a különböző veszélyességi jellemzők legalább 156

157 egyikével rendelkező hulladék: robbanásveszélyes, oxidáló, tűzveszélyes, irritáló, ártalmas, mérgező, rákkeltő, maró, fertőző, mutagén, érzékenységet okozó, környezetre veszélyes (ökotoxikus). A települési hulladékban leggyakrabban előforduló veszélyes komponensek a szárazelemek, az elektronikai hulladékok, az olajtartalmú hulladékok, a lakk- és festékmaradékok, a növényvédőszer-maradékok, a lejárt szavatosságú gyógyszerek és egyéb betegápolási hulladékok stb. A nem veszélyes hulladék nem rendelkezik veszélyes összetevővel, de nem teljesen független a környezettől. Ilyenek pl. a kerti hulladékok, papír, műanyagok stb. Az inert hulladék veszélyes és biológiailag lebomló anyagokat nem tartalmaz, nem okoz semmilyen változást a környezetben, kezelése nem igényel olyan erőforrásokat, mint a másik két típus. Problémát a térfogata okoz. Inert hulladék pl. az építésibontási törmelék. 2. Hulladék-problémák Tevékenység: Jegyezze meg a hulladékkal kapcsolatos fő problémákat! A hulladékokkal kapcsolatos fő problémák az alábbiakban összegezhetőek: A pazarló fogyasztás miatt elfogynak a meg nem újuló természeti erőforrások, a hulladékban pedig értékes anyagok és energia mennek veszendőbe. A hulladékokban egyre több a veszélyes és a nem lebomló komponens, ugyanakkor nagy mennyiségű a nyersanyagként újrahasznosítható anyag. A hulladéklerakók közegészségügyi kockázatot jelentenek: a szeméttelepeken általános a guberálás. Egyre kevesebb a hely, drágább a hulladék elhelyezése: a települések környéke megtelt, messzebb kell vinni, amely növekvő szállítási és elhelyezési költségekkel jár. A veszélyes hulladékok megsemmisítésének magas költsége, valamint az országonként eltérő szigorúságú környezetvédelmi szabályozás magával hozta a világtengerekben való lerakást és a hulladékkereskedelmet. Utóbbinak elsődleges célpontjai a fejletlen országok, a rendszerváltozás időszakában azonban Európa keleti fele is. A hulladékok környezeti kockázatot jelentenek: egyre nagyobb tömegű és a hagyományostól eltérő összetételű hulladék kerül(het ellenőrizetlenül) a környezetbe, szennyezve annak elemeit, mérgezve az élővilágot, megbontva a bioszféra egyensúlyát, esetenként globális változásokat is okozva. 3. A hulladékok környezeti hatásai Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrát, és értelmezze a közvetlen és közvetett hatásokat! Gyűjtse ki és jegyezze meg a hulladékok környezeti hatásait! A környezetbe kibocsátott és nem megfelelően kezelt hulladékok környezetkárosító hatásai különbözőképpen jelentkeznek. Az 1. ábra a hulladéklerakóra került hulladékok környezetbe jutásának útjait mutatja be. 157

158 1. ábra: A hulladéklerakóra került hulladékok környezetbe jutásának útjai 3.1. A talaj, talajvíz (felszín alatti vizek) és felszíni vizek szennyeződése A hulladékok leggyakoribb évezredek óta szükségszerűen természetes befogadója a talaj. A nem megfelelően kezelt hulladékokat, azok bomlástermékeit a csapadékvíz a talaj felszínén szétmossa, és az beszivárog a talajvízbe, ahol az áramlás révén gyakran jelentős vízbázisokat veszélyeztet. A hulladék szerves és szervetlen alkotói a csapadékvízzel kilúgozódva, különféle sók klorid, nitrát, szulfát stb., nehézfémek, szénhidrogének és nehezen bomló egyéb szerves szennyezők formájában közvetve a vízminőség romlását okozzák. A felszíni vizek közvetett és közvetlen szennyeződését eredményezik a nem megfelelően kezelt kommunális és ipari szennyvízbevezetések, esetenként a káresemények során szennyezett csapadékvizek is A levegő szennyeződése A szervesanyag-tartalmú hulladék bomlása során jellegzetes bűzös gázok keletkeznek (ammónia, hidrogén-szulfid stb.), a kezelés nélküli hulladékhalmok finom porát, illetve nagyobb darabjait (papír, műanyag fólia) a szél vagy kisebb légmozgás is a levegőbe emeli. Különösen veszélyes lehet a gondatlanul lerakott azbeszthulladék, mert a széllel könnyen mozgatható és a levegőben diszpergálódik (szétosztva megmarad). A hulladéklerakókon öngyulladás miatt vagy a hulladékok nyílt téri (tiltott!) égetésekor keletkező égéstermékek (füstgáz, korom, pernye) közvetlenül szennyezik a levegőt. Nem elhanyagolható a hulladéklerakók üvegházhatást növelő metán- és szén-dioxid-kibocsátása sem Fertőzésveszély A települési és egyes termelési hulladékok (pl. hígtrágya, vágóhídi hulladékok) kórokozó mikroorganizmusai különböző fertőző betegségek előidézői lehetnek. A különféle egyéb forrásokból származó hulladékokban is gyakran megtalálhatók a legkülönfélébb mikroorganizmusok, közöttük fertőző betegségeket is terjesztő kórokozók, amelyek a hulladékban hosszabb ideig életképesek maradnak, onnan a talajba, a vízbe kerülhetnek, és közvetlen érintkezés útján is fertőzést okozhatnak. 158

159 3.4. A rovarok és rágcsálók elterjedése A nem megfelelően végzett települési hulladék kezelés következtében a rovarok (legyek) és rágcsálók (patkány, egér) nagymértékben elszaporodhatnak. Mind a rovarok, mind a rágcsálók közismert közvetítői egyes fertőző betegségek terjesztésének. Ezért a gyakori hulladékbegyűjtés a lakásoktól, a lakott területen minél rövidebb ideig tartó és zárt tárolás a helyes kezelés egyik legfontosabb feltétele A környezet elszennyeződésének esztétikai jelentősége A nem megfelelő hulladékkezelés, a rendezetlen, szétszórt hulladék látványa tönkreteszi a táj eredeti szépségét, csökkenti a pihenés, kikapcsolódás teljes körű lehetőségét. 4. A világ 7 hulladék csodája Tevékenység: Jegyezze meg a világ 7 hulladék csodáját! Az alábbiakban bemutatjuk a világ 7 hulladék csodájaként számon tartott helyeket A Csendes-óceáni hulladék sziget Tevékenység: Az interneten keresse meg és olvassa el az Ocean Cleanup Array -ről (óceántakarító rendszer) fellelhető információkat! Az óceánban több helyen is található szemét-szigetek a szárazföldekről és a hajók rakományából kikerülő, a tengeráramlások által összegyűjtött hulladékokból állnak (2. ábra). Zömmel apró darabokra bomlott műanyagok alkotják, amelyek nem minden esetben szemmel láthatóak (1. kép). Közülük is a San Francisco és Hawaii között félúton lebegő, Texas állam kiterjedésénél nagyobb sziget a leghíresebb. 2. ábra. Hulladék-szigetek a világtengerben 159

160 4.2. New York hulladéklerakója 1. kép. Hulladék-sziget az óceánban A kínai Nagy Falon kívül a New York-i hulladéklerakó az az ember alkotta műtárgy, amely a világűrből is látszik. 67 méter magas és kb. 9 millió m2 területű. Egykoron 30 ezer tonna hulladékot fogadott naponta. Rekultivációja 2008-ban megkezdődött és kb. 30 évig fog tartani India, Roro azbeszt bányák Tevékenység: Látogasson virtuálisan a Roro hegységbe! h,83.23t/data=!3m1!1e3!4m2!3m1!1s0x3a1e27763d261b3b:0x2f74b3e3ac79f64d Az indiai Roro hegységben 1983-ig bányásztak azbesztet. A bányák bezárását követően mintegy 700 ezer tonna veszélyes hulladéknak minősülő azbeszt hulladék maradt vissza (2. kép). 160

161 4.4. Füstös hegység, Manila, Fülöp-szigetek 2. kép: India, Roro azbeszt bányák Manila hulladéklerakóját 1995-ben zárták be. Nevét a hulladéklerakóból felszálló metánról kapta. 155 ezer ember talált megélhetést a hulladéklerakón (3. kép). Mára a növényzet újratelepülése elkezdődött, de még mindig "füstöl". Tevékenység: Tekintse meg a Füstös hegységet (Smokey Montain) a Google műholdképén! 161

162 4.5. Hajóbontó kikötő, Alang, India 3. kép. Füstös-hegységi hulladék guberálók A világ minden tájáról szállítják a mintegy 160 futballpályányi hajóbontó kikötőbe a hajókat, hogy ott szétszedjék azokat, mint hulladékot. Szétdarabolt tankerek, füstölgő olajfelhők, lángok mindenütt (4. kép) Yucca-hegység, Nevada, USA 4. kép. Hajóbontó kikötő, Alang, India A Yucca-hegységbe terveztek egy létesítményt, amelybe el lehetne helyezni az USA összes nukleáris hulladékát. A közel 70 ezer tonna radioaktív hulladékot legalább 10 ezer évre kell elszigetelni a környezettől. A tervek szerint a hegybe 300 méter mélyen helyezik el a 162

163 hulladékot, és ha elkészül, élőlény azt sohasem láthatja (3. ábra). A beruházást a Kongresszus 2002-ben elfogadta, azonban a lakosság ellenállása miatt 2008-ban Barack Obama megígérte a leállítását. Mivel a létesítményre szükség van, és több tanulmány szerint biztonságos, elképzelhető, hogy befejezik. 3. ábra. A tervezett nukleáris hulladéklerakó a Yucca-hegységben 4.7. Elektronikai hulladéklerakó, Guiyu, Kína Észak-Amerika elektronikus hulladékának jelentős részét a Kína keleti partvidékén fekvő Guiyu hulladéklerakója fogadja (5. kép). A terület 100 ezer embernek ad munkát. Pl. az egyik közeli falu kizárólag kábelégetéssel foglalkozik, hogy a fémet kinyerjék. A közeli folyókban a határérték több szorosát mérték a különféle nehézfémekből. 5. kép. Elektronikai hulladéklerakó, Guiyu, Kína 163

164 2. lecke: Hulladékgazdálkodás Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a hulladékgazdálkodás tevékenységeit, azok prioritását annak érdekében, hogy későbbi szakterületén és magánéletében ennek megfelelően tekintsen a hulladékokra és azok kezelési, ártalmatlanítási lehetőségeire. Felismerje, hogy a hulladék másodnyersanyagforrásként szerepet játszhat a Föld erőforrásainak kímélésében. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a hulladékgazdálkodás fogalmát, felsorolni a hulladékgazdálkodás feladatait azok prioritási sorrendjében, felsorolni a hulladékkeletkezés megelőzésnek intézkedéseit, felsorolni és saját szavaival bemutatni az egyes hulladékhasznosítási technológiákat, saját szavaival elmagyarázni az újrahasználat és az újrahasznosítás közti különbséget, felsorolni a lakossági szelektív hulladékgyűjtés alapvető hulladék csoportjait, saját szavaival elmagyarázni a hulladékgyűjtő udvarok és hulladékgyűjtő szigetek közti különbséget, felsorolni és saját szavaival bemutatni az egyes hulladék ártalmatlanítási technológiákat. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: hulladékgazdálkodás újrahasználat újrahasznosítás hulladékgyűjtő udvarok hulladékgyűjtő szigetek komposztálás biogáz előállítás hulladékégetés hulladéklerakás hulladékgyűjtő udvar hulladékgyűjtő sziget 1. Hulladékgazdálkodás Tevékenység: Jegyezze meg a hulladékgazdálkodás fogalmát! Az 1., 2. és 3. ábra tanulmányozásával sajátítsa el a hulladékgazdálkodás prioritási sorrendjét! Kövesse végig saját kommunális hulladékának sorsát a 3. ábrán! 164

165 A hulladékgazdálkodás a környezetvédelem egyik fontos szakterülete. Kulcsszerepe van a környezeti elemek (föld, víz, levegő, élővilág, épített környezet) minőségének és a természeti erőforrásoknak a védelmében, egyben eredményesen segítheti a gazdasági hatékonyságot. A hulladékgazdálkodás a hulladékok káros hatása elleni védelemnek a hulladékok teljes életciklusára kiterjedő tevékenységek összehangolt sorozata. Gyakorlatilag a hulladékok keletkezésének megelőzését, csökkentését, a keletkezett hulladékok elkülönített gyűjtését és hasznosítását, a nem hasznosítható hulladékok környezetszennyezés nélküli átmeneti tárolását és ártalmatlanítását foglalja magában. A tevékenységhez hazánkban jelenleg a hulladékról szóló évi CLXXXV. törvény ad átfogó jogszabályi keretet. A hulladékgazdálkodás prioritási sorrendje (egyben a korszerű hulladék-gazdálkodás feladatai) a következő (1., 2., 3. ábra): a megelőzés, az újrahasználat, a hasznosítás, az ártalmatlanítás. 1. ábra. A hulladékgazdálkodás prioritási sorrendje 165

166 2. ábra. Fogyasztói magatartás szemléletváltás 1.1. Megelőzés 3. ábra. Települési szilárd hulladékok hasznosítása és ártalmatlanítása Tevékenység: Jegyezze meg a megelőzésre szolgáló intézkedéseket! Keressen példákat szakterületén a megelőző intézkedésekre! A hulladékképződés megelőzése, valamint a keletkező hulladék mennyiségének és veszélyességének csökkentése a következő intézkedésekkel segíthető elő: anyag- és energiatakarékos, hulladékszegény technológiák alkalmazása; 166

167 az anyagnak, illetőleg a hulladéknak a termelési-fogyasztási körfolyamatban tartása; a legkisebb tömegű és térfogatú hulladékot és szennyező anyagot eredményező termékek előállítása; a hulladékként kockázatot jelentő anyagok kiváltása Újrahasználat Tevékenység: Jegyezze meg az újrahasználat jellemzőit! Az újrahasználat a hulladékká vált terméknek az eredeti célra történő ismételt felhasználása. Ilyen például a visszaváltott üvegek (pl. sörösüveg) újratöltése. A többször felhasznált, újra tölthető termék a forgási ciklusból történő kilépésekor válik hulladékká Hasznosítás Tevékenység: Jegyezze meg a hulladékhasznosítás módjait! A hulladék hasznosítására vonatkozó alapvető követelmény, hogy a hasznosítással előállított termék az elsődleges alapanyagból előállított terméknél nagyobb környezetterhelést ne okozzon, a hasznosítási technológia alkalmazása ne veszélyeztesse az emberi egészséget és a környezetet, valamint az elérhető eredményhez képest ne jelentsen túlzott mértékű gazdasági terhet. Összefoglalva: a hulladékot akkor lehet és kell hasznosítani, ha az ökológiailag előnyös, műszakilag lehetséges és gazdaságilag megalapozott. Ha a hasznosítás gazdasági és technológiai feltételei adottak, a hulladékot a hasznosítás elősegítése érdekében a hasznosítási lehetőségeknek megfelelően elkülönítve (szelektíven) kell gyűjteni. Az elkülönített hulladékgyűjtés tehát nem cél, hanem a hasznosítás eszköze. A megelőző intézkedések ellenére képződő hulladék hasznosítása történhet: a hulladék anyagának termelésben, szolgáltatásban történő ismételt felhasználásával (újrahasznosítás); a hulladék valamely újrafeldolgozható összetevőjének leválasztásával és alapanyaggá alakításával (visszanyerés); a hulladék energiatartalmának kinyerésével (energetikai hasznosítás); a biológiailag lebomló szerves anyagok aerob vagy anaerob lebontásával (pl. komposztálás, biogáz előállítás), és további felhasználásra alkalmassá tételével Újrahasznosítás Tevékenység: Jegyezze meg az újrahasznosítás jellemzőit! Az újrahasznosítás a hulladékká vált terméknek anyagában történő, akár többszöri felhasználását jelenti. Az újrahasznosítás során a hulladék anyagok kinyerése és új termékekké történő feldolgozása történik meg, amely során a megfelelően előkészített hulladékot a termelő iparágak másodnyersanyagként feldolgozzák. Így ami a gazdaság egyik szereplőjének hulladék, az a másiknak alapanyag. Az újrahasznosítás ezért nemcsak a hulladékok mennyiségét csökkenti, hanem az elsődleges nyersanyagok felhasználásának csökkentésével Földünk erőforrásait is kíméli. Az újrahasznosítás alapja a szelektív hulladékgyűjtés (1. kép). Ezáltal megakadályozható, hogy a veszélyes, illetve bomló szerves anyagok szennyezzék a hasznosítható frakciókat. Létezik egy költségesebb megoldás is, amelynél az ömlesztve begyűjtött hulladékot a lerakótelepeken válogatják szét különböző eljárásokkal. Az eljárás költséges, mert a hulladék utólagos szétválogatása bonyolult technológiát igényel. 167

168 1. kép. Papír hulladék válogatómű A legfontosabb szempont, hogy a visszanyert alapanyaggal nyersanyagot lehessen kiváltani a termelésben. A leggazdaságosabban újrahasznosítható anyagok a papír, az üveg, az acél és az alumínium. Anyagában történő újrahasznosítás történhet pl. a papírgyárakban, fémfeldolgozókban, bútorlap gyártásban, műanyag feldolgozókban, üveggyárakban, építőiparban, vegyiparban. Az újrahasznosítási programok ráébresztik az embereket arra kiváltképp, ha szelektív települési hulladékgyűjtést folytatnak, hogy mennyi és milyen típusú felesleges hulladékot termelnek. Tevékenység: Jegyezze meg a lakossági szelektív hulladékgyűjtés alapvető csoportjait! Gondoljon vissza arra, hogy az elmúlt héten milyen hulladékokat gyűjtött vagy gyűjthetett volna szelektíven! A lakossági szelektív hulladékgyűjtés alapvető hulladék csoportjai: Lakossági veszélyes hulladékok: szárazelemek, akkumulátorok, gyógyszerek, fáradt olaj, sütőzsiradék, növényvédő szerek, fénycső, izzó, festék- és lakkmaradékok és csomagolóeszközeik. Hasznosítható hulladékok, melyeket még külön-külön érdemes gyűjteni: papír (karton, fekete-fehér és színes újság, vegyes papír), üveg (fehér és színes), műanyagok (flakonok, fóliák), fémek, textíliák (fehér és vegyes) és a komposztálható szerves hulladékok. Egyéb nagydarabos hulladékok: bútorok, tönkrement elektronikai termékek, gumiabroncsok, hűtőszekrények stb. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a hulladékudvarok és a hulladékgyűjtő szigetek közti különbségeket! Segítségül használja a 2., 3., 4. képeket is! Nézzen utána, hogy hol van az Önhöz legközelebbi hulladékudvar és hulladékgyűjtő sziget! A hulladékhasznosítás legfontosabb technikai, infrastrukturális és szolgáltatási feltételei a hulladékgyűjtő udvarok és szigetek. A hulladékgyűjtő udvarok (2. kép) feladata a lakosság által beszállított hulladékok szakszerű átvétele, a begyűjtött hulladékok rövid idejű szelektív 168

169 tárolása és a hulladékok rendszeres elszállításának szervezése az újrahasznosító helyekre vagy az ártalmatlanító telepekre. A hulladékgyűjtő szigeteket a közterületeken helyezik el, felügyelet nélküliek, a lakosság az itt található szelektív hulladékgyűjtő edényekbe helyezheti el a megfelelő hulladékokat (3., 4. kép). 2. kép. Hulladékgyűjtő udvar (fotó: Buruzs A.) 3. kép. Hulladékgyűjtő sziget (fotó: Buruzs A.) 169

170 Komposztálás 4. kép. A szelektív hulladékgyűjtő edények színei Tevékenység: Jegyezze meg a komposztálás jellemzőit, és gyűjtse ki, hogy milyen hulladékok esetében alkalmazható! A komposztálás célja a szerves anyagokat tartalmazó hulladék mikroorganizmusok általi aerob (oxigén jelenlétében történő) lebontása. Ehhez megfelelő környezeti feltételek megteremtésére van szükség. A komposztálás során a hulladék komposzttá alakul, azaz szervetlen ásványi anyagokká és stabil szerves anyagokká bomlik (5. kép). A komposzt a mezőgazdaságban talajjavításra hasznosítható. A komposztálás hatékony eljárás a kerti hulladékok és ételmaradékok feldolgozására, de nem használható minden hulladéktípus esetében. A komposztálandó hulladéknak mérgező és biológiailag nem lebomló anyagot tartalmaznia nem szabad, mert ezek nem úgy bomlanak le, mint a biológiai anyagok, vagy ha lebomlanak, mérgező anyagok keletkeznek, és a komposzt mezőgazdaságilag használhatatlanná válik. Ha azonban a komposztálandó települési hulladék mikroorganizmusokat, stabil szervetlen anyagokat és sok nedvességet tartalmaz, megfelelő kezeléssel jó minőségű komposzt nyerhető. 170

171 Biogáz előállítás 5. kép. Komposzt Tevékenység: Jegyezze meg a biogáz előállításának jellemzőit, és gyűjtse ki, hogy milyen hulladékok esetében alkalmazható! A biogáz előállítása zárt rendszerű erjesztő tankokban történik a végbemenő anaerob (oxigén jelenléte nélküli) folyamatok hatására. Az elgázosításra szánt szerves hulladék nagy nedvességtartalmú kell legyen, toxikus anyagot nem tartalmazhat. Az elgázosítás lúgos közeg és közötti szén/nitrogén arányszám mellett történik, így 1 kg elgázosítható anyagból 0,25 0,5 m3 gáz keletkezik, mely 15 60% metánt tartalmaz Hulladékégetés Tevékenység: Jegyezze meg a hulladékégetés jellemzőit! Gyűjtse ki a hulladékégetés előnyeit, az ellene szóló érveket és a megoldandó problémákat! Segítségül tanulmányozza a 4. ábrát, tekintse meg a 6., 7. képet! A hulladékégetés, mint hasznosítási eljárás célja a hulladékban levő energia kinyerése termikus hasznosítás céljából. A hulladékégetés a hulladékok C-on történő elégetését jelenti. Az égetés során a hulladék szervesanyag-tartalma gázokká és vízzé ég el, majd füstgáz formájában távozik a tűztérből (4. ábra, 6., 7. kép). Az eljárás előnye, hogy csökkenti a hulladék, a veszélyes hulladék (olajok, fenolok) mennyiségét és energiatermeléssel járó folyamat. A települési hulladékok viszonylag magas energiatartalma lehetővé teszi, hogy az égetőmű mint kisebb erőmű legyen üzemeltethető. A hulladékégetés ellen szól a hulladékban található értékes másodnyersanyagok elvesztése. A megoldandó 171

172 problémát a keletkező füstgázok és visszamaradt salakanyagok, pernye megfelelő kezelése jelenti. 4. ábra. A kommunális hulladékégető munkafázisai 6. kép. Fővárosi Hulladékhasznosító Mű 172

173 1.4. Ártalmatlanítás 7. kép. Égetésre váró vegyes háztartási hulladék A hulladékgazdálkodási törvény rendelkezése szerint ártalmatlanításra csak az a hulladék kerülhet, amelynek anyagában történő hasznosítására vagy energiahordozóként való felhasználására a műszaki, illetőleg gazdasági lehetőségek még nem adottak, vagy a hasznosítás költségei az ártalmatlanítás költségeihez viszonyítva aránytalanul magasak. Az ártalmatlanítás módjai az égetés és a lerakás Égetés Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy miben különbözik a hasznosítás és az ártalmatlanítás céljára szolgáló égetés! Az égetés, mint ártalmatlanítási eszköz elsősorban az önállóan nem éghető hulladékfajták kezelésére szolgál. Ez esetben nem az energianyerés a cél, mivel ezek az anyagok támasztófűtéssel égethetők el, azaz energia befektetése szükséges. Egyes veszélyes (pl. fertőző orvosi) hulladékok ártalmatlanításának azonban ez a legalkalmasabb módja (8. kép). 173

174 Lerakás 8. kép. A dorogi veszélyes hulladék égető mű Tevékenység: Jegyezze meg a korszerű hulladéklerakókban alkalmazott kockázatcsökkentő technológiákat! Segítségül tanulmányozza a 9. és 10. képet is! A hulladéklerakás a legvégső hulladékgazdálkodási eszköz. A mindenképp lerakásra kerülő hulladék térfogatát tömörítéssel lehet csökkenteni mind gyűjtéskor, mind lerakáskor. A hulladéklerakók sem művelésük alatt, sem feltöltésük után nem válhat(ná)nak egészségügyi vagy környezeti veszélyforrássá. A kockázatok ellen megfelelő technológiákkal védekezhetünk: a lerakó megfelelő helyének kiválasztása (pl. megfelelő geológiai adottságok); a lerakó szigetelése (agyag, geomembrán, fólia); a hulladék takarása: napi, heti, végleges (9. kép); csurgalékvíz-kezelés (a lerakóban keletkező vagy kívülről bejutott vizek összegyűjtése, megtisztítása); a lerakógázok (biogáz) összegyűjtése, égetése; a környezetminőség folyamatos ellenőrzése (monitoring); a lerakó végleges bezárását követően végleges takarás és karbantartás. 174

175 9. kép. Rendezett, takart hulladéklerakás A nem megfelelő szigeteléssel ellátott, takarás nélküli és illegális hulladéklerakók esetén a környezeti kockázat (talaj, víz, levegő szennyezése, közegészségügyi veszély, tájképrombolás) óriási lehet (10. kép). 10. kép. Takarás nélküli hulladéklerakás 175

176 3. lecke: Hulladékmegelőzés és hulladékcsökkentés az iparban Cél A lecke célja, hogy a hallgató áttekintést kapjon a legnagyobb tömegben keletkező, és ezért mind társadalmi, mind környezetvédelmi szempontból igen fontos a fenntarthatóságot szolgáló termelési hulladékok minimalizálásáról és racionális újrahasználatáról, bemutatva a fenntartható fejlődést szolgáló, hulladék-megelőzést ill. minimalizálást elsegítő módszereket, irányzatokat. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes saját szavaival megfogalmazni a nyitott és a zárt hulladékgazdálkodási rendszerek közti különbséget, saját szavaival bemutatni a körkörös gazdaság jellemzőit, saját szavaival bemutatni a Tisztább Termelés jellemzőit, megvalósítási eszközeit, saját szavaival bemutatni az ipari ökológia jellemzőit, definiálni az életciklus elemzést, felsorolni a teljes életút lépéseit és az életciklus elemzés három lépését, saját szavaival elmagyarázni a BAT jelentését. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: körkörös gazdaság Tisztább Termelés ipari ökológia életciklus-elemzés elérhető legjobb technikák (BAT) 1. Körkörös gazdaság, zárt hulladékkezelés Tevékenység: Tanulmányozza az 1., 2., és 3. ábrát, és segítségükkel értelmezze a nyitott és a zárt hulladékgazdálkodási rendszerek közti különbséget, valamint a körkörös, zárt gazdaság jellemzőit! A termelési hulladék minimalizálása, az erőforrás hatékonyság fokozása, és ezekkel együtt a gazdasági hatékonyság növelése kiemelten fontos kihívásokat jelentenek az ipar számára. Az Európai Unió célja, hogy megteremtse a körkörös gazdaságot: egy olyan gazdaságot, amely zárt hulladékkezelési rendszert eredményez: az anyagok újrahasznosításával minimalizálja a primer alapanyagok iránti szükségletet, egyúttal az ártalmatlanításra kerülő hulladék mennyiségét is (1., 2., 3. ábra). 176

177 1. ábra. A nemkívánatos nyitott és a zárt körforgási modell 2. ábra. A nyitott anyagáramok bezárása a körkörös gazdaság elérése érdekében 177

178 3. ábra. A körkörös gazdaság (COM/2014/0398 final/2) A zárt hulladékgazdálkodási rendszerek megteremtésével, a termelési hulladék megelőzésével ill. minimalizálásával, racionális újrahasználatával több módszer, irányzat is foglalkozik, a lecke további részében ezek bemutatására kerül sor Technológiába integrált megelőző környezetvédelem: Tisztább Termelés Tevékenység: Gyűjtse ki a Tisztább Termelés jellemzőit! Keressen példát szakterületén annak megvalósítására ill. megvalósíthatóságára! A Tisztább Termelés (TT) egy technológiába integrált preventív (megelőző) hulladékmegelőzési, csökkentési stratégia. A vállalati gyakorlatban alkalmazott környezetvédelmi megoldásokat közelítésmódjuk szerint két alapvető típusba sorolhatjuk. A reaktívnak nevezett megközelítés arra keres megoldást, hogy hogyan lehet a termelés során keletkező szennyezést a környezetre kevésbé ártalmas formába átalakítani. Az ún. preventív megoldások ezzel szemben azt tűzik célul, hogy a termelési folyamatot úgy módosítsák, hogy az eleve kevesebb, ill. kevésbé ártalmas szennyező anyagot bocsásson ki. A reaktív megközelítés jellemzően ún. csővégi (end-of-pipe) technológiák alkalmazásához vezet. A csővégi technológia általában növeli a technológia komplexitását (ezáltal kockázatát), növeli az anyag- és energiafelhasználást, és végeredményben nem csökkenti (sőt esetenként növeli) a szennyezést, csupán átalakítja a szennyező anyagokat valamilyen kevésbé ártalmas (vagy annak vélt) formába. A preventív stratégia (Tisztább Termelés) ezzel szemben arra törekszik, hogy a termelési folyamatba úgy avatkozzon be, hogy eleve csökkentse (vagy akár teljesen megszüntesse) bizonyos szennyező anyagok keletkezését. Ezt azáltal éri el, hogy a szennyezés keletkezésének okát kutatja, és a forrásnál avatkozik be a folyamatba. További fontos kritériuma a preventív környezetvédelmi megoldásoknak, hogy az összes szennyezés csökkentését célozzák, tehát bizonyos szennyezések eltávolítása más szennyezések mennyiségének növelése árán nem jelent megoldást. A Tisztább Termelés alapvetően arra a kérdésre keresi a választ, hogy Hol és miért keletkezik a szennyezés?. Arra keresi a megoldást, hogy hogyan lehet a nyersanyagokat és az energiát minél hatékonyabban hasznosítani, azaz hogyan lehet azonos termékmennyiséget minél kisebb anyag- és energia-felhasználással előállítani. Amennyiben sikerül ilyen megoldásokat 178

179 találni, a fentiek alapján világosan látszik, hogy ezek közvetlenül csökkentik a termelési költségeket, tehát anyagi hasznot hoznak a vállalatnak (amellett, hogy valóban hatékonyan csökkentik a környezet terhelését). A Tisztább Termelés gyakorlati megvalósítását a vállalatnál számos különböző intézkedés szolgálhatja. Ezek közül a leggyakoribbakat az alábbiakban röviden ismertetjük: változtatás a terméken (anyagtakarékos dizájn, egynemű alapanyagok, természetes alapanyagok stb.); gondosabb bánásmód (dolgozók motiválása, munkaszervezés, takarékosság stb.); alap- és segédanyagok kiváltása (természetes vagy biológiailag lebomló anyagok, környezetkímélő vegyszerek stb.); technológiai változtatás (anyag- és energiatakarékos technológiák); belső visszaforgatás (újbóli felhasználás azonos célra, kaszkád felhasználás, hasznosítás más célra stb.); külső recycling (strukturális vagy anyagbeli újrahasznosítás); visszaforgatás biogén körfolyamatokba (pl. komposztálás); ártalmatlanítás (hagyományos környezettechnikák, ha a fenti lehetőségeket már kimerítettük) Ipari ökológia Tevékenység: Gyűjtse ki az ipari ökológia jellemzőit! Keressen példát szakterületén annak megvalósítására ill. megvalósíthatóságára! Az ipari ökológia a folyamatok, illetve gazdálkodó egységek közötti anyag- és energiaáramlásokat helyezi a középpontba. Az ipari rendszereket a természetes ökoszisztémákhoz hasonlítja. Felfogása szerint a cél nem a vállalatok által kibocsátott káros anyagok minimalizálása, azaz a forrásnál történő beavatkozás, mely a megelőzés legfontosabb feladata, hanem a megtermelt melléktermékek újbóli hasznosítása, amint arra a természetből vett példák is útmutatásul szolgálhatnak (az ősszel lehullott levelek a talajban lebomlanak, majd más növények tápanyagául szolgálnak). Ezen új tudományterület középpontjába ezért a folyamatok helyett a termékek és szolgáltatások kerülnek, legfontosabb módszerei közé pedig az életciklus elemzés, valamint az ökodesign tartoznak Az életciklus-elemzés (LCA=Life Cycle Assessment) Tevékenység: Jegyezze meg az életciklus elemzés definícióját, a teljes életút lépéseit, és az életciklus elemzés három lépését! Keressen példát szakterületén annak megvalósítására ill. megvalósíthatóságára! Az életciklus-elemzés egy termékkel vagy egy folyamattal kapcsolatos környezeti terhek értékelésének a folyamata. A termékek, folyamatok és szolgáltatások minden egyes életciklus lépcsője környezeti és gazdasági hatásokkal jár. Az LCA a termék, a csomagolás vagy a folyamat teljes életciklusát tartalmazza, nevezhető bölcsőtől a sírig megközelítésnek is. A teljes életút lépései: nyersanyagok kitermelése és feldolgozása, gyártás, 179

180 szállítás és terjesztés, használat, újrafelhasználás, újrahasznosítás, hulladék-elhelyezés. Az életciklus-elemzés az ún. leltár fázisból (energia- és anyagszükségletek, környezeti hatások meghatározása), hatás-becslésből (ökológiai és emberi egészség szempontjainak figyelembe vételével a leltárban meghatározott környezeti terhelések hatásának jellemzése és becslése) és a fejlesztés analíziséből (a termék, folyamat vagy szolgáltatás teljes életciklusa alatti környezeti terhelés csökkentési lehetőségeinek és szükségességének a szisztematikus értékelése) áll Elérhető Legjobb Technikák (BAT) Tevékenység: Jegyezze meg a BAT fogalmát! Mit jelent az elérhető, a legjobb és technika az EU meghatározása szerint? Az Elérhető Legjobb Technikák (Best Available Techniques BAT) jelentése az alkalmazott tevékenységek és működtetési módszereik fejlettségének leghatékonyabb és legmagasabb színvonala, ami jelzi az adott műszaki berendezések gyakorlati megfelelőségét arra, hogy biztosítsák az elvi alapot a kibocsátási határértékek meghatározásához. A kibocsátási határértékeket úgy tervezik, hogy megakadályozzák, vagy ahol ez gyakorlatilag nem lehetséges, általánosan csökkentsék a kibocsátásokat és azok hatását a környezetre, mint egészre. A "Technikák" fogalmába beleértendő az alkalmazott technológia, valamint a létesítmény tervezésének, építésének, karbantartásának, üzemeltetésének és leállításának módja. Elérhető technikák: azok a technikák, amelyeket olyan mértékben fejlesztettek ki, hogy azok alkalmazhatók legyenek a vonatkozó ipari ágazatban elfogadható műszaki és gazdasági feltételekkel, figyelembe véve a költségeket és előnyöket, függetlenül attól, hogy a kérdéses tagállamban az adott technikákat alkalmazzák, illetve előállítják vagy sem, amennyiben azok az üzemeltető számára ésszerűen hozzáférhetők. A legjobb azt jelenti, hogy az ilyen technika a leghatékonyabb a környezet egészének magas szintű védelme szempontjából. Az Európai Unióban ipari szektoronként online elérhető referencia-kézikönyvekben gyűjtik az elérhető legjobb technikákat (BREF-ek). 180

181 8. Modul: Környezetvédelmi energetika A modern emberi társadalom minden eddiginél nagyobb energiaigénnyel rendelkezik. A fogyasztói társadalomban a tömegtermelés sokféle nyersanyag kitermelését, átalakítását, feldolgozását feltételezi, amelyek mögött energiaigényes iparágak állnak. Az épületeket hidegben fűtjük, melegben hűtjük - ez a háztartások fenntartásának legenergiaigényesebb komponense. A modern ember mobilis, temérdek energiát használ a közlekedés és szállítás különféle módjaival. Világítjuk a házakat, az utcákat, az épületeket, sokszor nem csak belülről, de kívülről is. Egyre több kisebb-nagyobb kütyüvel vesszük körül magunkat, amelyek mind-mind energiát használnak. Ezt a sok energiát meg kell termelni. Milyen módon, milyen áron tudjuk a mai energiaigényt kielégíteni? Vajon képesek leszünk-e hosszútávon minden energiaigényt kielégíteni? A környezetvédelmi energetikával nem csak azért kell foglalkoznunk, mert az energiatermelés rendkívül környezetszennyező ágazat, hanem mert a Föld fosszilis energiahordozói - amelyek jelenleg fő energiaforrásaink - véges készletet jelentenek. 181

182 1. lecke: Energiaforrások Cél A lecke célja, hogy a hallgató áttekintést kapjon a világ energiaigényéről és energiaellátásról, az energiaforrások fajtáiról és azok részesedéséről a világ, Európa és Magyarország energiaellátásában. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni az energiaforrás fogalmát, csoportosítani és felsorolni az energiaforrásokat eredetük szerint, saját szavaival megfogalmazni a különbséget az elsődleges és a másodlagos energiaforrások között, saját szavaival megfogalmazni a különbséget a megújuló, a nem megújuló energiaforrások és a biomassza között, felsorolni a fosszilis és a nem megújuló energiahordozókat, a megújuló energiaforrásokat, saját szavaival elmagyarázni a világ energiafogyasztásának tendenciáját, legfőbb problémáit, a problémák okait, saját szavaival megfogalmazni az energiamegtérülési mutató (EROI) jelentését, EROI-t befolyásoló tényezőket (min. 3) felsorolni. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: energiaforrás elsődleges (primer) energiaforrások másodlagos (szekunder) energiaforrások nem megújuló energiahordozók fosszilis energiahordozók megújuló energiahordozók biomassza energiamegtérülési mutató (EROI) 1. Az energiaforrások felosztása Tevékenység: Tanulmányozza az 1. táblázatot, és jegyezze meg a különféle energiaforrásokat és besorolásukat! Energiaforrásoknak a természet olyan rendszereit tekintjük, melyekből technikailag hasznosítható energia nyerhető, az adott társadalmi, politikai, műszaki fejlettségi stb. körülmények között. Az energiaforrások eredet szerinti csoportosítása az 1. táblázatban látható. 182

183 1. táblázat. Energiaforrások csoportosítása eredet szerint Tevékenység: Értelmezze és jegyezze meg a különbséget a primer és szekunder, valamint a nem megújuló, megújuló és biomassza források között! Gyűjtse ki és jegyezze meg a fosszilis energiaforrásokat! Gyűjtse ki és jegyezze meg a megújuló és nem megújuló energiaforrásokat! Az elsődleges (primer) energiaforrások azok az erőforrások, amelyek önállóan, egyéb forrás bevonása nélkül is képesek lennének energiát szolgáltatni. Jellemzőjük, hogy a belátható jövőben nem várható a keletkező energia csökkenése. Jelenleg a Nap sugárzó energiáján kívül nem vagyunk képesek közvetlenül kihasználni őket. Ilyen források: a Nap sugárzó energiája; a Hold gravitációs energiája; a Föld belső hője (nem összekeverendő a geotermikus energiával, ami már egy másodlagos energiaforrás); a Föld rotációs és gravitációs energiái. A másodlagos (szekunder) energiaforrások azok az erőforrások, amelyek az elsődleges energiaforrások átalakításával jönnek létre. Három nagy csoportba osztjuk őket: Nem megújuló energiahordozók: Azok az energiaforrások, amelyekből nem keletkezik számottevő mértékben új forrás az emberiség időléptékével tekintve. Az uránérc ugyan önállóan, egyéb forrás bevonása nélkül is képes energiát szolgáltatni, de mivel emberi léptékkel nézve nem áll belőle végtelen mennyiség, így az atomenergiát a szén, a kőolaj és a földgáz mellett a nem megújulók csoportjába soroljuk. A szén, kőolaj és földgáz együttes elnevezése: fosszilis energiahordozók, mivel korábbi élőlények szerves anyagainak fosszilizálódásából keletkeztek. Megújuló szekunder energiahordozók: Ide azok a másodlagos energiaforrások tartoznak, amelyek folyamatosan keletkeznek, és az ökológiai rendszer fenntartása során fel is használódnak. Ezek a szél-, a víz- és a geotermikus energia. Biomassza: A fotoszintézis útján megkötött növényi, állati, emberi energiát soroljuk a biomassza energiaforrások közé. A biomasszát sokáig a megújuló energiaforrások közé 183

184 sorolták, de ma már külön csoportként kezelik. Az ide sorolt források ugyanis folyamatosan megújulnak ugyan, ám e folyamat csak addig megújuló, amíg tudatos emberi tervezés van mögötte. Az esőerdők kiirtása és eltüzelése például nem nevezhető megújuló erőforrás használatnak, míg az energiaerdők növesztése és hasznosítása igen. Megújuló energiaforrásoknak nevezzük közös néven a szél-, nap-, geotermikus, hullám-, árapály-, vízenergia, biomassza, hulladék-lerakóhelyeken és szennyvíztisztító telepeken keletkező gázok, biogázok energiáját. 2. Az emberiség energiafelhasználása Tevékenység: Gyűjtse ki az emberiség energia-történelmének legfontosabb szakaszait, valamint a jövő várható alakulását! Segítségképpen tanulmányozza az 1. ábrát! Kezdetben az emberiség energiaigényét növényi forrásokból (pl. fa) elégítette ki. Később, a vadon élő állatok háziasításával állatokat is energiaforrásként használt. A civilizálódás során az emberi erőforrás használat is megnőtt (rabszolgaság). A víz és a szél energiáját is használták (pl. vízimalmok, szélmalmok). Az energiafelhasználásban a nagy áttörést a nem megújuló energiaforrások használata jelentette, amikor kifejlesztették az energia-átalakító rendszereket (gőzgép, dinamó). Kezdetben a könnyen és a világ szinte minden pontján valamilyen mértékben hozzáférhető szén volt az energetikai rendszerek alapja. Az ipari forradalmat követően az ipar áttért a kényelmesebben használható kőolajra és földgázra, és megjelent az atomenergia is. Napjaink energetikai útkeresésében kezdünk visszatérni a biomasszához és a megújuló energiaforrásokhoz, és várakozunk a fúziós energiára (amely egyáltalán nem biztos, hogy mindent megoldó lesz). Az 1. ábra bemutatja az emberiség által használt energiaforrások megoszlásának időbeli változását. XXI. sz. közepe XX. sz. vége XX. sz. eleje XIX. sz. közepe XV. sz. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Állati (emberi) Biomassza Szén Olaj Földgáz Atomenergai Alternatív 1. ábra. Az energiaforrások múltbeli és várható jövőbeli megoszlása Tevékenység: A 2. és 3. ábra tanulmányozásával fogalmazza meg a világ energiafogyasztásának tendenciáját, legfőbb problémáit, a problémák okait! 184

185 A történelem folyamán azonban nemcsak a felhasznált energiaforrások aránya (energiamix) változott, hanem az emberiség energiaigénye is óriási mértékben megnőtt (2. ábra). A 20. század második felének 50 évében kétszer több energiát használtunk fel, mint civilizációnk korábbi történelmében összesen. Az energiafelhasználás jövőbeli alakulását három tényező befolyásolja alapvetően: a világ népességének változása; a világ gazdasági és társadalmi (szociális) fejlődésének mértéke, iránya és szerkezete; a fenntartható fejlődésre orientált technológia fejlődése és annak széles körű elterjesztése. Az első kettő egyértelműen növelni fogja az energiaigényeket. Az előrejelzések szerint, világszinten a megújuló energiaforrások még 2030-ban sem fognak jelentős szerepet játszani a megnövekedett energiaigények kielégítésében. Ennek okai között szerepel, hogy a technológiák még újak, sok a megoldandó feladat, valamint sajnos az is, hogy a nem megújuló energiaforrások kitermelése még ma is jelentős anyagi haszonnal jár, és annál nyereségesebb, minél kevesebb alternatívája van. Az energiatakarékosságban pedig az energiatermelés és - szolgáltatás minden résztvevője ellenérdekelt (a fogyasztókon kívül). A megújuló energiák részarányának jelentős növekedését azok felhasználásának negatív környezeti hatásai is gátolják. Például a szélerőművek részarányának számottevő növelése már komoly hatással lenne a városok átszellőzésére (és a jelenleginél sokkal súlyosabb hatású szmogok kialakulásához vezetne). A napenergia és a biomassza területigénye nagy, ezáltal egymással és az élelmiszertermeléssel is versengenek. A vízenergia felhasználása során a terület vízellátása és ezzel együtt ökoszisztémája is sérül. 2. ábra. A világ energiaellátásának alakulása (BP Statistical Review of World Energy June 2017 nyomán) Nemcsak a népesség, hanem az egy főre jutó energiafogyasztás is növekszik, azaz egymás hatását erősítik. Az nagy bizonyossággal kijelenthető, hogy a növekvő létszámú emberiség energiával való ellátása nem lesz olcsó, mert a fenyegető természeti (és társadalmi) katasztrófák elkerülése érdekében a 21. században már nemcsak az energiaforrások és 185

186 szolgáltatások előteremtéséről, hanem a földi bioszféra megóvásáról, megszokott működésének fenntartásáról is gondoskodni kell. A világ egészre vonatkozó tendenciák és energiamix elfedi az egyes régiók és országok energiatermelése és energiafelhasználás közötti különbséget. Az egyes régiók energiatermelése a gazdasági fejlettségen kívül erősen függ az ott található különböző (elsősorban fosszilis) energiaforrások mennyiségétől. A világ energiafelhasználása valamivel kevesebb, mint a világ energiatermelése (hálózati, szállítási veszteség), régiók országok szintjén azonban ennél sokkal jelentősebb eltérések is vannak. Tevékenység: Tanulmányozza a 3. ábrát! Figyelje meg, hogy az egyes régiók milyen arányban járulnak hozzá a világ energiatermeléséhez és vesse össze a fogyasztásukkal! Gyűjtse ki azokat a régiókat, amelyek több energiát termelnek, mint felhasználnak! Gyűjtse ki azokat a régiókat, amelyek több energiát fogyasztanak, mint termelnek! Mely régiók energiatermelése ill -felhasználása növekedett ill. csökkent jelentősen? 3. ábra. A világ energia-termelésének és energia-felhasználásának alakulása a közelmúltban (adatok: EU, 2017) Az energia-termelés és -fogyasztás legnagyobb mértékben Kínában nőtt. A 3. ábrából az is kitűnik, hogy az energia exportáló térségek közé tartozik Afrika, Oroszország és a Közel- Kelet. Európa fogyasztása közel kétszerese az energiatermelésének! 3. Energiamegtérülési mutató (EROI) Tevékenység: Jegyezze meg az EROI fogalmát! Gondolkodjon el azon, milyen tényezők befolyásolják egy energiahordozó EROI értékét! Tanulmányozza a 2. táblázatot az egyes EROI értékek összehasonlításáról! Az energiamegtérülési mutató vagy EROI (energy return on investment) azt fejezi ki, hogy egységnyi energia befektetésével mennyi egységnyi energiához jutunk, beleszámítva az 186

187 összes kapcsolódó tevékenység energiaigényét (kitermelő létesítmény létrehozása, kitermelés, szállítás). Az egyes energiahordozók EROI értéke nagyon különböző lehet, sőt egy energiahordozó EROI értéke is jelentősen különbözik az egyes kinyerési helyeken. 2. táblázat. Különböző energiahordozók napjainkban érvényes maximális és átlagos EROI értéke (becslések több forrásból, ). Az atomenergia EROI értéke erősen vitatott. *a megtermelt villanyáram hálózatba vezetésével vagy energiatárolásal, **melegvíz-készítés esetén, *** cukornádból A külszíni fejtésű gazdag szénbányából származó jó minőségű feketekőszén EROI értéke sokkal magasabb (akár 80:1 is lehet), mint egy föld alatti, mély bányából származóé (22:1 Kína). Általában a nagyobb lelőhelyek és létesítmények gazdaságosabbak, különösen, ha hosszú távon viszonylag kisebb költséggel fenntarthatók, ezért a belőlük származó energia EROI értéke is kedvezőbb. A vízerőművek, szélerőműparkok esetén ez megfigyelhető. A legmagasabb EROI értéket az es években kinyert földgázra számítottak, ami elérhette a 120:1 értéket. Az EROI elméleti alsó határa 1:1, ezalatt energetikailag nem éri meg az energiatermelés. A fosszilis energiahordozókra az EROI hosszú távon csökkenő tendenciát mutat, a földgáz és az olaj esetén ez már történeti adatokban is megmutatkozik. A megújuló energiaforrások esetén a technológia fejlődésével az EROI javulhat. 187

188 2. lecke: Nem megújuló energiahordozók Cél A lecke célja, hogy a hallgató részletesebb betekintést nyerjen a nem megújuló energiaforrásaink jövőbeli lehetőségeibe, környezeti hatásaiba. Továbbá megismerje az egyes nem megújuló energiaforrások szerepét a világ, Európa és Magyarország energiaellátásában. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes saját szavaival megfogalmazni a fosszilis energiahordozók bányászatának, feldolgozásának, szállításának, felhasználásának legjelentősebb környezeti problémáit, megnevezni a fosszilis energiaforrások (kőolaj, földgáz, szén) készleteinek földrajzi eloszlását, a készletek várható jövőbeli alakulását, felismerni az olajcsúcs fogalmát, megnevezni és jellemezni a kőolaj szállítása során felmerülő legnagyobb környezeti kockázatot, megnevezni az atomenergia felhasználásának környezeti problémáit, vázolni az uránérckészletek jövőbeli alakulását, megnevezni, hogy melyik energiahordozók a legfontosabbak a világ, Európa és Magyarország energiaellátásában. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: olajcsúcs 1. Nem megújuló energiaforrások A nem megújuló energiaforrások közé soroljuk a fosszilis energiahordozókat és az atomenergiát (ld. 1. lecke). Tevékenység: Tanulmányozza az 1. táblázatot és a 1. ábrát! Gyűjtse ki a fosszilis energiahordozók bányászatának, feldolgozásának, szállításának, felhasználásának legjelentősebb környezeti problémáit! A 2. ábra segítségével fogalmazza meg, hogy a fosszilis energiaforrások a Föld mely régiójában vannak jelen nagy mennyiségben! A nem megújuló energiaforrások közül a fosszilis energiaforrások környezeti hatásait az 1. táblázatban foglaltuk össze. Mivel eredetük hasonló (korábbi földtörténeti korokban élt élőlények maradványaiból keletkeztek), ezért kémiai összetételük is hasonló, emiatt felhasználásuk, égetésük során hasonló anyagok keletkeznek. 188

189 A 1. ábra azt mutatja be, hogy a különböző energiaforrásokból kitermelt egységnyi energia mekkora CO2 kibocsátással jár (külön az építés, az üzemanyag ellátás és az üzemelés tekintetében). A szén, kőolaj és földgáz egységnyi kibocsátása jóval megelőzi a többi energiahordozóét. A fosszilis energiaforrások készleteiről és azok térbeli eloszlásáról a 2. ábra ad áttekintést. 1. táblázat. Az energetika környezeti hatásai 1. ábra. Az energiahordozók felhasználásával okozott CO2 kibocsátás a teljes életciklusra vetítve (WNA 2011 adatai alapján) 189

190 3.1. Kőolaj Tevékenység: 2. ábra. A fosszilis energiaforrások készletei a világban A 2. és 3. ábra összehasonlításával nevezze és jegyezze meg, hogy hol helyezkednek el a legjelentősebb kőolajkészletek! A 4. ábra tanulmányozásával fogalmazza meg a kőolajkészletek várható jövőbeli alakulását! A kőolaj nemcsak energiahordozóként, hanem nyersanyagként is fontos. Legfontosabb felhasználói a közlekedés, a villamosenergia-termelés, a vegyipar (pl. műanyaggyártás, gyógyszeripar), a mezőgazdaság (üzemanyag, műtrágyák, vegyszerek). A kőolajkészletek egyenlőtlenül oszlanak meg a Földön (3. ábra). A kőolajkitermelés múltbeli alakulásáról a 4. ábra tájékoztat. 3. ábra. Kőolajkészletek a világban milliárd hordóban mérve (OPEC, 2017) 190

191 4. ábra. A világ nyersolajtermelésének földrészenkénti megoszlása 1960-tól napjainkig Tevékenység: Gondolja végig, hogy milyen összegfüggések lehetnek a kőolaj készletek, a kitermelés, az EROI és az olaj világpiaci ára között? A kőolajkészlet várható kifogyásának idejét 1990 óta minden évben kb. 40 évre teszik a bejelentett kőolajkészletek alapján, a folyamatosan feltárt új készleteknek köszönhetően. Ez kedvezőnek tűnik, de az újonnan feltárt készletek nagy része mélyen, partoktól távol, illetve nehezen megközelíthető hegyvidéki, sarkkörön túli területeken található, ami megnöveli a kitermelési és szállítási költségeket, ezeken keresztül az EROI értéket is. A kőolaj kitermelésének kezdetén EROI értéke 100:1-ről indult (azaz 100 hordónyi olajat 1 hordónyi olaj energiájából lehetett kitermelni), mára ez a szám 10-7:1, azaz 1 hordónyi olaj energiájából átlagosan 7-10 hordó olajat lehet kitermelni (ld. még 1. lecke 2. táblázata). A különböző térségekben található készletek EROI értéke jelentősen eltér. A közelmúltban jelentősen csökkent az újonnan feltárt készletek mennyisége is. A készletek végessége miatt előbb-utóbb csökkenni fog a kitermelés. Az olajtermelés növekedő üteméből csökkenőbe való átfordulásának időpontja (ún. olajcsúcs) összetett és erősen vitatott kérdés, nemcsak az olajkészletek mennyiségétől és elérhetőségétől függ, hanem gazdasági és társadalmi tényezőktől, valamint a többi energiahordozó készleteitől és kitermelésétől. Az 5. ábrán két becslést látunk az olajkitermelés mennyiségének következő évszázadokbeli alakulásáról. 5. ábra. Az olajtermelés mennyiségének várható alakulása (exojoulban = 10^18 J) egy pesszimistább és egy optimistább forgatókönyv szerint. A fekete pöttyök történeti adatok, a görbék előrejelzések. (Mohr et al., 2015 nyomán) A kőolaj hosszú távon indikátora lehet a kitermelés költségeinek. A kőolaj ára ugyan jelentősen függ a világpiaci eseményektől, de az utóbbi években már megfigyelhető a kitermelés költségnövekedésének hatása is (6. ábra). 191

192 6. ábra. A kőolaj-árak alakulása és a világ politikai eseményei ( ) 1. USA árszabályozás 2. Arab olajembargó 3. Iráni felkelés 4. Irak-Iráni háború 5. Szaúd-Arábia változtat kitermelés-politikáján 6. Irak lerohanja Kuvaitot 7. Ázsiai gazdasági válság 8.,12.,13. OPEC szabályozás 9. USA 9/ Alacsony tárolási kapacitás 11. Gazdasági világválság (eia, 2017) Tevékenység: Az 1. táblázat alapján tekintse át a kőolaj bányászatának, feldolgozásának, szállításának, felhasználásának legjelentősebb környezeti problémáit! Gyűjtse ki a kőolaj szállítása során felmerülő legnagyobb környezeti kockázatot! Nézzen utána az interneten a legnagyobb/legismertebb olajszállító hajó baleseteknek (pl. Atlanti Császárnő)! A kőolaj felhasználásának környezeti hatásai közül az üvegházhatású CO2 kibocsátásán túl a vízszennyezést kell kiemelnünk. A vizekbe került kőolaj szétterül annak felszínén, akadályozva a fény és az oxigén bejutását a vízbe. Különösen nagy környezeti problémát okoz, hogy a kőolaj egyenletesen és nagyon nagy felületen terül szét, ami megnehezíti az összegyűjtést és ártalmatlanítást. Igen kis mennyiségű kőolaj igen nagy felületet tud károsítani. Érzékeltetésül: a Balaton teljes felszínének elszennyezéséhez elegendő lenne 24 m3 olaj bejutása, ami kb. egy tartályautónyi (kb. 20,7 tonna)! A legtöbb tankhajó-baleset az 1970-es években történt. A legnagyobb óceáni kiömlés 287 ezer tonna volt (Atlantic Empress). Az 1990-es évektől mind a balesetek száma, mind pedig az egy hajóból kiömlő olaj mennyisége csökkent. 192

193 3.2. Földgáz Tevékenység: 2. és 7. ábra összehasonlításával nevezze és jegyezze meg, hogy hol helyezkednek el a legjelentősebb földgázkészletek! Jegyezze meg a földgázkészletek várható jövőbeli alakulását! A földgáz szerepe könnyű kezelhetősége és gyakorlatilag salakanyag nélküli égetése miatt elsősorban a hőenergia előállítás terén nő, a lakossági fogyasztók körében. A legnagyobb földgáztartalékokon Közel-Kelet és Eurázsia osztozik (7. ábra). A földgáz gyakran együtt fordul elő a kőolajjal, kitermelésük együtt gazdaságosabb (EROI értékét ld. 1. lecke 2. táblázatában). A bevallott készletek alapján minden évben hátrébb tolódik az az időpont, amikor a földgázkészletek kifogynak. Ez azonban megtévesztő, hiszen nem számolnak a növekvő energia-igénnyel, és azzal sem, hogy jelenlegi ismereteink szerint a kőolajkészletek kimerülése után a földgáz lesz a fő energiaforrás, ami meglehetősen felgyorsítja a készletek kiaknázását. 7. ábra. Földgáztartalékok a világban 2016-ban (BP, 2017 adatai) Tevékenység: Olvassa le a 8. ábráról a világ és Európa földgázfogyasztásának tendenciáját! 193

194 8. ábra. A világ földgázfogyasztásának alakulása ( ), régiónkénti megoszlásban. FÁK: Független Államok Közössége, Orosz Föderáció (enerdata, 2017) Míg a kőolaj balesetek elsősorban a vizeket és a talajt terhelik, a földgáz kinyerése, feldolgozása, szállítása során a metán légkörbe kerülése jelenti a legnagyobb környezeti kockázatot Szén Tevékenység: A 2. és 9. ábra összehasonlításával nevezze és jegyezze meg, hogy hol helyezkednek el a legjelentősebb szénkészletek! Jegyezze meg a szénkészletek várható jövőbeli alakulását! Az ipari forradalmat a szén indította el és tartotta lendületben a 20. század elejéig, amikor a kőolaj vált elsődlegessé Európában és Észak-Amerikában. A szénnek a kőolajjal és a földgázzal szemben vannak előnyei: készletei egyenletesen oszlanak el a Földön (9. ábra), a felhasználására kialakult technológiák több száz éve fejlődnek, tárolása nem igényel különleges körülményeket. Környezeti hatásai azonban jelentősek (1. táblázat, 1. ábra), jelentős a salakanyag és a szennyezőanyag-tartalma is. A szénkészletek előrejelzése szerint folyamatosan csökken a kifogyásig hátralévő idő. A készletek feltárása, számbavétele már több száz éve elkezdődött, így nem várható újabb, jelentős lelőhely feltárása. Tevékenység: A 10. ábra alapján válaszolja meg az alábbi kérdéseket! Melyik földrajzi régióban a legjelentősebb a szénkitermelés? Hogyan alakult az elmúlt években a szénkitermelés? Míg a fejlett államokban a többi fosszilis energiaforrás mellett a szénnek alárendelt szerepe van, Ázsia gyorsan fejlődő országaiban, elsősorban Kínában és Indiában a szén a legfontosabb energiahordozó. Az ázsiai kitermelés kb. 70%-át Kína adja, második India kb. 15%-kal (2016). Az új évezred első évtizedében Kínában a gazdasági fellendüléshez az energiát elsősorban a szénkitermelés hirtelen növekedésével fedezték, ami a 10. ábrán is jól látható: 2006 és 2013 között több mint 35%-kal nőtt a kitermelés, majd a tendencia megfordult. India kitermelése ötöt-hatod része Kínáénak, azonban a időszakban 55%-kal emelkedett. 194

195 millió tonna , , , , , ábra: Szénkészletek a világban 2016-ban (BP, 2017 adatai) 10. ábra A szénkitermelés időbeli változása ( ) és régiónkénti megoszlása (BP, 2017 nyomán) 195

196 3.4. Atomenergia Tevékenység: Gyűjtse ki az atomenergia előnyeit! Gyűjtse ki és jegyezze meg az atomenergia felhasználásának környezeti problémáit! Az atomenergia a 20. század nagy reménysége volt. Üzemelése balesetmentes körülmények esetén gyakorlatilag károsanyag-kibocsátás mentes, sőt, a CO2 kibocsátása a teljes életciklusát tekintve nagyon alacsony (1. ábra), továbbá az EROI értéke is viszonylag magas. Az atomerőmű működése közben érzékelhető környezeti problémát a hűtés szükségessége miatt a vizekre gyakorolt hőszennyezés okoz. Azonban ne feledjük, hogy az alapanyagot jelentő uránérc készletei csökkennek, bányászata során nagy mennyiségű meddőhányó marad vissza. A legnagyobb problémát a kis, közepes és nagy aktivitású reaktorhulladékok elhelyezésének és kezelésének környezetegészségügyi kockázata jelenti nemcsak a jelen, de a jövő generációk számára is. A jelenkor viszonylag tiszta és olcsó energiáját utódainknak kell majd megfizetnie, több emberöltőn keresztül. Az atomerőmű néhány évtizedig üzemel, viszont a nagy aktivitású radioaktív hulladékok több százezer évig is sugároznak. Egy átlagos reaktorból évente 30 t kimerült fűtőelem kerül ki (150 m3 közepes, 400 m3 kis aktivitású hulladék), aminek következtében 2000-re közel 200 ezer tonna radioaktív hulladék halmozódott fel. A nukleáris balesetek további, igen jelentős környezeti és egészségi kockázatokat rejtenek magukban. Több sokáig eltitkolt balesetre az áprilisi csernobili katasztrófa irányította rá a figyelmet. Tevékenység: A honlapon keresse ki az atomerőművekre, az urán bányászatára és a készletekre vonatkozó aktuális adatokat, és tájékozódjon az országok szerint lebontott adatok között is! 2016-ban a világon 447 atomreaktor-blokk működött, amelyek együttesen 2,49 milliárd kwh energiát, a világ villamos energia szükségletének 11,5%-át termelték. 59 blokk áll építés alatt. 170 reaktor blokkot terveznek működésbe állítani 2025-ig, valamint további 372 blokk terve szerepel a távolabbi jövőben. A működő reaktorokhoz szükséges urán mennyisége 2016-ban közel 68 ezer tonna. A 11. ábra az urántermelés és urán-igény alakulását mutatja be, a 12. ábra pedig az atomenergia részarányát mutatja be a világ teljes energiatermeléséből. 196

197 11. ábra. A világ urán termelése és igénye. Zöld: a bányászott urán; kék: a villamosenergiahálózatba tápláló atomreaktorok urán igénye; lila: a haditengerészet és a villamos-energiahálózatba tápláló atomreaktorok urán igénye összesen. Tevékenység: A 13. ábra alapján hasonlítsa össze az atomenergia összes energiatermelésből való részesedését az Európai Unióban és hazánkban, és vesse össze a 12. ábrával! Mivel Európában a fosszilis készletek a többi kontinenshez viszonyítva (1. ábra) kisebbek, az Európai Unióban is jelentős szerepe van az atomenergiának, amely 2015-ben az EU energiatermelésének közel harmadát adta (13. ábra). 12. ábra. A világ energiatermelésének (összesen Mtoe) energiahordozónkénti megoszlása 2014-ben. (ec.europa.eu, 2016) 197

198 13. ábra. Az EU 2015-ös összes energiatermelésének (781,9 Mtoe) és Magyarország összes energiatermelésének (11,3 Mtoe) energiahordozónkénti százalékos megoszlása. (adatok: ec.europa.eu) Magyarország villamosenergia termelésének kb. 40%-át a Paksi Atomerőmű adja. Négy reaktorblokkjának egyenkénti teljesítménye 500 MW (összesen 2000 MW). Tevékenység: Nézze meg Magyarország pillanatnyi villamosenergia-fogyasztását a MAVIR honlapján! Figyelje meg az import-export mérleget! 198

199 3. lecke: Megújuló energiahordozók Cél A lecke célja, hogy a hallgató részletesebb betekintést nyerjen megújuló energiaforrásaink jövőbeli lehetőségeibe, környezeti hatásaiba. Ráébredjen arra, hogy az energiatakarékosságnál többet ér az energiahatékonyság, és ennél is többet ér energiafogyasztásunk csökkentése. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes felsorolni a napenergia hasznosításának passzív és aktív lehetőségeit, felsorolni a szélenergia hasznosítására használt múltbeli és jelenkori berendezéseket, megnevezni az EU azon tagállamát, amelyikben a szélenergia a legnagyobb arányban részesedik a villamosenergia-termelésből, felsorolni a szélenergia hasznosításának előnyeit és hátrányait, megfogalmazni az offshore és az onshore szélerőművek közti különbséget, saját szavaival megfogalmazni a vízerőművek működési elvét, felsorolni a vízerőművek kedvezőtlen környezeti hatásait, felsorolni a geotermikus energia hasznosítási lehetőségeit, felsorolni a geotermikus energia használatának előnyeit és a hasznosítás korlátozó tényezőit, saját szavaival elmagyarázni a hőszivattyúk működési elvét, felsorolni és csoportosítani a biomassza, mint energiahordozó fajtáit, megnevezni a biomassza energetikai célú felhasználásának 3 fő módszerét, saját szavaival megfogalmazni a biomassza erőművek ellen szóló érveket, saját szavaival bemutatni az energiaültetvényeket, felsorolni a biomassza alapú energiatermelés előnyeit, felsorolni a biogáz lehetséges alapanyagait, felsorolni a biogáz termelésének és hasznosításának környezeti előnyeit, megnevezni a bio-üzemanyagok két nagy csoportját, saját szavaival bemutatni a jövőbeli energiatermelés és -felhasználás útjait és azok problematikáját. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 80 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: passzív napenergia hasznosítás aktív napenergia hasznosítás fotoelektromos napenergia hasznosítás offshore szélerőművek 199

200 onshore szélerőművek vízerőmű geotermikus gradiens hőszivattyú energiaültetvény 1. A megújuló energiaforrások részesedése az energiatermelésben Tevékenység: Olvassa le a 2. lecke 12. és 13. ábrájáról, hogy hány százalékát adják a megújuló energiaforrások a világ és az EU energiatermelésének! Figyelje meg az 1. ábrán az EU megújuló energiatermelésének változását típusok szerint! Tevékenység: 1. ábra Megújuló energiatermelés az EU-ban A 2. ábra alapján gyűjtse ki azokat az országokat, amelyek energiaszükségletük több mint felét megújuló energiaforrásokból fedezik! Hasonlítsa össze az EU 2020-as célkitűzését az egyes országok 2014-es állapotával! Hasonlítsa össze Magyarországot a környező országokkal és az EU 20%-os vállalásával! Az Európa 2020 stratégiában kiemelt célként szerepel, hogy 2020-ra az EU energiaigényének 20%-át megújuló energiákból fedezze. Magyarország válalása 14,65%. Magyarország energiafelhasználásának jelentős részét importból elégíti ki, aminek eredete szintén befolyásolja a megújuló energiák arányát. 200

201 2. ábra: Megújuló energiaforrások részesedése az EU egyes országainak teljes energiafogyasztásából. Magyarország 2014-ben (és 2015-ben is) 9,5%-ot ért el. (eurostat) 1. Napenergia Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a napenergia passzív és aktív hasznosítási módjait! A Napból származó energia természetesen megújul, de amint azt a 8. modul 1. leckéjében kifejtettük, a napsugárzás lényegileg különbözik a többi megújuló energiaforrástól: egyrészt az elsődleges energiaforrások közé tartozik, másrészt felhasználása a mai ismereteink szerint nem jár a bioszféra egyensúlyának megbontásával. A Napból egy év alatt érkező sugárzás több mint szeresen haladja meg a világ jelenlegi energiafelhasználását. Az eredeti, a Napból érkező sugárzásnak csak 47,4%-a éri el a földfelszínt. Ez az energiamennyiség is igen jelentős, hiszen ha ennek 0,0005%-át technikailag hasznosítani tudnánk, akkor megoldódnának energiaellátási gondjaink. Jelenleg a napenergia energetikai hasznosítása a világban mintegy 1,11106 MWh-ra tehető. Magyarország területére a Napból évente beérkező energia 1, MWh, ami Magyarország éves villamos energia felhasználásának 2900-szorosa. A napsugárzást hőként felfogva vagy elektromos áram termelésére használhatjuk. A napenergia hasznosítása passzív és aktív eszközökkel oldható meg. A passzív napenergia hasznosítás (építészeti eszközökkel megvalósított) formái: települési szinten a klímatervezés módszerével, az épületek megfelelő tájolásával, az utcák nyomvonalvezetésével, zöldövezeti leárnyékolásokkal stb., építményi szinten a tájolás, tömbképzés, épületek szerkezetének megfelelő megválasztásával, az épületek hőforgalom szabályozásának, a természetes világítás helyes tervezésének megvalósításával. 201

202 A kertészetek más módon nem fűtött fóliasátrai, üvegházai szintén a napenergia passzív felhasználásának példái. Az aktív napenergia hasznosítás során aktív hasznosító eszközökkel alakítjuk át a Nap energiáját végenergiává. Az aktív napenergia hasznosításnak két alapvető fajtája terjedt el: szolár-termikus és fotovillamos hasznosítás. A szolár-termikus rendszerekkel az év nagy részében biztosítani lehet a használati melegvízellátást, ki lehet váltani a hagyományos fűtési rendszer egy részét, és a mezőgazdaságban például napenergiás terményszárításra is használhatóak. A napenergiával történő vízmelegítésnek sok módszere van az egyszerű feketére festett hordóktól, műanyag csőkötegektől kezdve a napkollektorokig. A napkollektoros rendszerekben a Nap energiáját egy berendezésben (a napkollektorban) közvetítő közeg segítségével hőenergiává alakítjuk át, amelyet épületgépészeti eszközökkel hasznosítunk vízmelegítésre, fűtésre (3. ábra). Fűtés esetén a rendszer legnagyobb problémája az, hogy a rendelkezésre álló napenergia télen jóval kisebb, mint nyáron, a hőigény viszont fordítva alakul. Tevékenység: Tanulmányozza a 3. ábrát a napkollektoros rendszer működésének megértéséhez! 3. ábra. Napkollektoros rendszer A fotoelektromos napenergia hasznosítás során a Nap energiáját közvetlenül elektromos energiává alakítjuk át a berendezésben (a napelemben), amelyet elektrotechnikai eszközökkel hasznosíthatunk. Ezek az ún. napelemes rendszerek. A napfényt közvetlenül elektromos árammá alakító berendezéseket fotoelektromos (PV) celláknak nevezzük. A napelemek teljesítménye a mikrowatt, tizedmikrowatt teljesítménytől (pl. zsebszámológépek napelemei) több megawatt teljesítményig (erőműtelepek) terjed. Hasznosításuk korlátját elsősorban az alacsony hatásfok jelenti: a sorozatban gyártott napelemek hatásfoka csak 15% körül mozog. 15%-os hatásfok mellett a világ jelenlegi energiafogyasztását teljes mértékben napelemekkel biztosítva km2 (megközelítőleg négy Magyarországnyi vagy egy Németországnyi) területet kellene erre felhasználni. Ha a teljesítményt 50%-ra sikerülne emelni, akkor a területigény km2-re (valamivel több, mint egy Magyarország) csökken. 202

203 (Összehasonlításképp: a Föld összes városa jelenleg körülbelül km2-nyi területet foglal el.) Az Egyenlítőhöz közeledve, sivatagokban a mérsékelt övi lehetőségeknél több energia aknázható ki. A hagyományos fotoelektromos rendszereknél hatékonyabbak a koncentrált naperőművek, amelyek görbe tükrök segítségével egy középső egységbe fókuszálják a Nap energiáját Szélenergia Tevékenység: Gyűjtse ki a szélenergia felhasználás történetéből a történeti hasznosítás fő típusait! A szélenergia eredendő forrása a Nap. A napsugárzás a felszín különböző területeit eltérő mértékben melegíti fel. A hőmérsékletkülönbség nyomáskülönbséghez vezet, amit a levegő áramlása igyekszik kiegyenlíteni. Szélenergiát a levegő mozgási energiájából nyerhetünk. A szélenergia hasznosítással foglalkozó tanulmányok megerősítik azt a tényt, hogy a világ szélenergia tartalékai rendkívüliek, és majdnem minden régióban és országban rendelkezésre állnak. A technikailag hasznosítható éves szélenergiát TWh-ra becsülik. Ez kétszeresen meghaladja a világ 2020-ra prognosztizált közel TWh villamos energia igényét. A szélenergiát az emberiség ősidőktől fogva hasznosítja. Először ötezer évvel ezelőtt az egyiptomiak hasznosították tudatosan, amikor vitorlás hajóikkal a Níluson közlekedtek. Az első szélmalomról szóló beszámoló Babilóniából származik. Nyugat-Európában a 12. században jelentek meg a gabonaőrlő szélmalmok. Néhány évszázaddal később a szélmalmokat alkalmassá tették vízszivattyúzásra is. Az iparosodás koráig a szélmalmok más feladatokat is elláttak, mint pl. a fűrészelés, öntözés, fűszer-, kakaó-, dohány-feldolgozás. A gőzgépek elterjedésével azonban fokozatosan elvesztették e szerepüket. Bár az első nagyméretű, villamos energiát előállító szélturbinát 1888-ban építették, és azt követően számtalan nagy teljesítmény szélerőmű épült szerte a világon, mégis, csak a 20. század második felében, az olajár ingadozásának függvényében folytatódtak újra a jelentős kutatások és fejlesztések a szélenergia-hasznosítás területén. A modern szélenergia-hasznosítás fejlődése néhány évtizedre tekint vissza: 1980-ban adták át Dániában az első piacképes létesítményt. A fejlődés azóta töretlen, de az országok közt jelentős különbségek vannak (4. ábra, 5. ábra). Tevékenység: Tanulmányozza a 4. ábrát, és keresse meg rajta hazánkat! Nevezze meg azokat az országokat, ahol a szélenergia részaránya meghaladja a 10%- ot! Jegyezze meg a legnagyobb részaránnyal rendelkező országot! Tanulmányozza az 5. ábrát, és jegyezze meg a szélenergiából származó áramtermelés trendjét! 203

204 4. ábra. A szélenergia részaránya az összes energiafelhasználásból az EU tagállamaiban (2011) 5. ábra. Szélenergiából származó áramtermelés a legnagyobb beépített kapacitással rendelkező országokban 204

205 Ma a szélenergia hasznosításának alapvetően két irányzata különböztethető meg. A lokális felhasználásnál elsősorban a sűrűlapátozású ún. lassújárású szélerőgépeket (szélmotorok) alkalmazzák, amelyek kis teljesítménnyel rendelkeznek, vizet szivattyúznak, tavakat szellőztetnek. Az ilyen kisteljesítményű gépek 1-2 kw teljesítménnyel villamos energia előállítására is felhasználhatók az elektromos hálózattól távolabb eső területeken. A szélenergia-hasznosítás fő irányzatát napjainkban a hálózatra csatlakozó nagyteljesítményű szélerőművek jelentik. A nagy teljesítményű szélerőművek telepítése elsősorban a tengerparti sekélyebb vizeknél várható, ahol a környezeti hatások kevésbé jelentkeznek, és a víz felett gyakran erősen és folyamatosan fúj a szél, mivel nem ütközik akadályokba. Tevékenység: Jegyezze meg a szélenergia alkalmazásának előnyeit! Jegyezze meg az offshore és az onshore szélerőművek közti különbséget! A szélenergia előnyeit az alábbiakban lehet összefoglalni: Nincs üzemanyag szükséglete, a szélenergia ingyen rendelkezésre áll, és kimeríthetetlen. A szélenergiára alapozott villamos energiatermelés tiszta technológia. Nincs üvegházhatású gáz kibocsátás. A szélenergia hasznosítással elkerülhető a villamos energia árak fosszilis energiaárakat követő áringadozása. A szélenergia hasznosítás a legújabb kutatási eredmények szerint kontinentális feltételek mellett is gazdaságos lehet. A szélerőművek gyorsan kivitelezhetőek. (A világ eddigi legnagyobb, a Temze torkolatában épült, 175 szélturbinából álló offshore szélparkja (1. kép) kevesebb, mint egy év alatt készült el. Összteljesítménye 630 megawatt: ezzel félmillió angol háztartás áramigényét képes biztosítani, és évente tonnával képes csökkenteni a világ széndioxid-kibocsátását.) A szélerőművek működése nem akadályozza, hogy a felállítás helyén továbbra is mezőgazdasági tevékenységet folytassanak. A legújabb kutatási eredmények szerint a szélerőművek működésének nincs a környezetre jelentősen káros hatása. A teljes életciklus analízis alapján az offshore (tengerre telepített) szélerőműveknél a szélerőmű teljes életciklusában felhasznált villamos energia a szélerőmű kilenc havi villamos energia termelésével, míg onshore (szárazföldi telepítésű) szélerőműveknél 8 havi villamosenergia-termeléssel fedezhető. 205

206 1. kép. Offshore szélpark, Temze-torkolat, Nagy-Britannia Tevékenység: Jegyezze meg a szélenergia alkalmazásának hátrányait! A szélenergiának azonban vannak hátrányai is: Egyenetlen: a leadott teljesítmény sem időben, sem mennyiségben nem megbízható, hiszen a szél elég kevés helyen fúj egyenletesen az év és a nap minden szakában. A szélpotenciál területi eloszlása is elég egyenetlen (6. ábra). A szélerőműveket nem lehet egymásra halmozni korlátozás nélkül azokon a helyeken sem, ahol állandó, erős szelek fújnak, mert egymás elől fognák el a szelet. Ami energiát így megtermelünk, azt valójában a szelekből vesszük el, csökkentjük tehát a légmozgást az adott területen. Ez a városok átszellőzését gátolhatja, súlyosbítva a légszennyezés problémáit. A szélerőművek zavarnak egyes költöző madár-fajokat is, ezért azok vonulási útvonalában nem telepíthetőek (2. kép). Tevékenység: Tanulmányozza a 6. ábrát, és gyűjtse ki Európa azon helyeit, ahol különösen nagy a szél sebessége! Hasonlítsa ezt össze a 4. ábra adataival! 206

207 6. ábra. A szélpotenciál eloszlása Európában 2. kép. Szélerőművek és madarak Magyarország nem tartozik a szélenergia-hasznosítás szempontjából kedvező adottságú országok közé. Ennek ellenére beigazolódott, hogy van kinyerhető szélenergia kincsünk, a gazdaságos kihasználás viszont erősen helyfüggő Vízenergia Tevékenység: Jegyezze meg a vízerőművek működésének alapját! 207

208 A megújuló energiák közül a vízenergiát hagyományos energiaforrásnak lehet tekinteni. Kedvező hidrológiai adottságokkal rendelkező országokban a hő- és atomerőművek mellett a vízerőművek régóta jelentős mértékben vesznek részt a villamosenergia-termelésben. A vízerőművek azok az energia-átalakító létesítmények, melyek a vízfolyás vagy magasabban fekvő medence vagy a tenger vizének a mechanikai energiakészletét alakítják át villamos energiává (3. kép). Az utóbbi évek statisztikai adatai szerint a vízerőművek adják a világ villamosenergia-termelésének 18-19%-át. 3. kép. Chirkeyskaya vízerőmű Dagesztánban (Észak-Kaukázus) A Föld műszakilag hasznosítható vízenergia készletét az elméleti készlet negyedéreharmadára, TWh/év villamos energiára becsülik. A ma üzemben lévő vízerőművek évi villamosenergia-termelése kismértékben meghaladja a 2000 TWh/év értéket, ami a műszakilag hasznosítható készletnek 11 20%-át, az elméleti készletnek mintegy 4-5%-át teszi ki. A kihasználás igen eltérő képet mutat földrészenként. Európában már meghaladja a 40%-ot, míg Afrikában még a 2%-ot sem éri el. Magyarország műszakilag hasznosítható vízerőpotenciálja kb MW. Tevékenység: Jegyezze meg a vízerőművek környezeti problémáit! Segítségül tanulmányozza a 3. képet is! A vízerőművek környezeti problémáit az alábbiakban lehet összefoglalni. A gátak mögötti tó o megemeli a talajvízszintet, o gyorsan feltöltődik, o alatta a folyók kevesebb hordalékot szállítanak, ami a deltatorkolatok pusztulását okozza. Értékes területek kerülnek víz alá, emberek áttelepítése válhat szükségessé. A folyók ökológiai értéke csökken. Mindehhez járulnak az építés magas költségei. 208

209 Tevékenység: A 4. kép és 7. ábra segítségével értelmezze a hullámmozgásra alapozott energiatermelést! A tenger hullámmozgásának, mint energianyerési módnak a kihasználása egyelőre még a fejlődés elején tart, de nagy lehetőségeket látnak benne (4. kép, 7. ábra). Többféle fizikai elvű rendszert helyeztek már üzembe, de a legnagyobb farmok is csak néhány 10 MW-osak. A hullámmozgásra alapozott energiatermelésnek a szélerőművekhez hasonló a hátránya: kifogja az erőt a hullámokból. Miközben a hullámzásra szükség van, mert a hullámzás tisztítja a vizet, nem hagyja a sekélyebb helyeken megposhadni, valamint a parti hullámverés számos állat számára értékes táplálékokat mos ki a partra. Az olyan helyeken azonban, ahol egyébként is csökkenteni szeretnék a hullámverés káros hatásait (pl. kikötők), ott a passzív hullámtörőknek jó alternatívája lehet. 4. kép. Pelamis hullámenergia-hasznosító 209

210 7. ábra. Hullám-energia kinyerő rendszer vázlata Az árapály erőművek a Hold gravitációs hatása okozta ár-apály jelenséget használják ki. Az ár-apály, mint energiaforrás egyelőre inkább tudományos-technikai érdekesség, mint reális alternatíva a tüzelőanyag-megtakarításért folyó harcban, mivel a világon olyan hely, ahol a tengervíz szintjének változása akár 10 m is lehet, alig egy tucat található (Kanada, Franciaország, Anglia egyes partszakaszai) Geotermikus energia Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a geotermikus energia hasznosítási lehetőségeit és a hasznosítás korlátozó tényezőit! A kőzetek radioaktív bomlásából származó hő a Föld belsejében keletkezik, és onnét folyamatosan áramlik a felszín felé. A geotermikus gradiens földi átlagban mintegy 25 C/km (azaz a Föld közepe felé 1 km-enként 25 C-t emelkedik a hőmérséklet), kontinensünkön 30 C/km. Magyarországon átlagban 50 C/km, egyes helyeken még nagyobb. A geotermikus energia kinyerése ott jelentős és gazdaságos, ahol kedvezőek a földtani adottságok, magas a geotermikus gradiens (kis mélységben magas a hőmérséklet) és jó vízadó kőzetek találhatóak. Világviszonylatban a geotermikus energia hasznosítása csak kevés területen gazdaságos. A teljes kinyerhető energia nem túl sok, a teljes szélpotenciálnak kevesebb, mint 1%-a. A meleg vagy forró vizet termelő hőforrások a legrégebben ismert geotermikus energiaforrások, és gyógyászati hasznosításuk nagy múltra tekint vissza. Villamosenergiatermelésre használható hőforrás, ahol gőz formában tör elő a hőenergia, csak kevés van a világon (Izland, USA, Új-Zéland, Olaszország, Oroszország és Japán). A geotermikus energia hasznosításának fő területe nem is a villamos energia, hanem inkább a fűtés, a hőenergiának mezőgazdaságban és balneológiában (gyógy- és termálfürdők és kapcsolódó intézmények) való hasznosítása. Ez utóbbinak főleg hazai vonatkozásban van jelentősége. A hőpazarlás elkerülésére a termálvizek komplex hasznosítása szükséges: a még nem teljesen lehűlt vizeket is használni kellene. Például a fűtőradiátorokban lehűlt vizet használati melegvíz előállítására, majd az így lehűlt vizet padlófűtésre, strandfűtésre fel lehet használni. Tevékenység: Jegyezze meg a geotermikus energia felhasználásának előnyeit! A geotermikus energia környezetvédelmi előnyei a fosszilis energiahordozókkal szemben: 210

211 Az országos energiamérleg szempontjából jelenleg még nem bír nagyobb jelentőséggel, de arra alkalmas, hogy helyi viszonylatban egy adott fogyasztó igényét akár 100%-ban is kielégítse. Sokoldalú lehetőséget nyújt a komplex hasznosításra, és egyben a környezetbarát technológiák megvalósítására. A geotermikus rendszerek CO2 kibocsátása elhanyagolható a hagyományos fosszilis tüzelőanyagú erőművek által okozott kibocsátáshoz képest. Az olaj, gáz és nukleáris fűtőanyagokhoz viszonyítva a geotermikus energia használata nem tartalmaz semmilyen szállítási kockázatot. A termálvíz üzemű erőmű nem zavarja a természetes tájképet, így a természetbe történő beavatkozás a lehető legkisebb mértékű. Az alacsonyabb hőmérsékletű termálvizek hasznosításánál mint hőforrás tág tere nyílik a hőszivattyúk alkalmazásának. Tevékenység: A 8. ábra segítségével értelmezze a hőszivattyú működési elvét! A hőszivattyúkat fűtésre, hűtésre és használati melegvíz előállítására lehet használni. A hőszivattyú a működtetésére felhasznált energiát nem közvetlenül hővé alakítja, hanem a külső energia segítségével a hőt az alacsonyabb hőfokszintről egy magasabb hőfokszintre emeli, legtöbbször a föld, a levegő és a víz által eltárolt napenergiát hasznosítva (8. ábra). 3. Biomassza 8. ábra. A hőszivattyú működési elve Tevékenység: Az 1. táblázat alapján jegyezze meg a különféle biomassza típusokat és azok csoportosítását! A napsugárzás fotoszintézis útján jelentős mennyiségű biomasszát hoz létre. A biomasszatermelés elsődleges célja az élet fenntartása, de meghatározott része energetikai célokra is hasznosítható. Az 1. táblázat sorolja fel a biomasszák változatait különféle szempontok szerinti csoportosításban. 211

212 keletkezési szint szerint elsődleges (mező- és erdőgazdasági hulladék, energia célnövény termesztés) másodlagos (állattenyésztés melléktermékei) harmadlagos (élelmiszeripar melléktermékei, emberi hulladék) 1. táblázat. A biomassza csoportosítása BIOMASSZA CSOPORTOSÍTÁSA átalakított végtermék energiahordozó szerint fajtái MO mobil berendezések üzemanyaga (repceolaj, alkohol) EL elektr. energia termelő aggregát üzemanyaga (biogáz, fagáz, gőz) HE hőenergia ellátó berendezések üzemanyaga (szalma, fahulladék) alkohol biodízel biogáz depóniagáz fagáz biobrikett, tüzipellet tüzelőanyag tárolhatósága szerint jól tárolható (tűzifa, biobrikett, biodízel, alkohol) közepesen tárolható (szárított biomasszák, bálázott szalma) nehezen tárolható (biogáz, nedves biomassza, állati trágyák) Tevékenység: Tanulmányozza a 9. ábrát, és jegyezze meg a biomassza energetikai célú felhasználásának 3 fő módját! Keressen példát környezetében az egyes felhasználási módszerekre! A biomasszából történő energiatermelés során azt hőenergiaként, villamos-energiaként vagy gépjárművek üzemanyagaként hasznosítatjuk. A lehetőségeket a 9. ábra foglalja össze. 9. ábra. Az energiatermelés lehetőségei biomasszából 212

213 Hazánkban jelenleg a (műszakilag) rendelkezésre álló biomassza potenciál kb. tizedrészét hasznosítjuk. Tevékenység: Gyűjtse ki a biomassza erőművek ellen szóló érveket! A biomassza erőművek alapanyagát a hagyományos források mellett energiaültetvényekkel lehet megtermelni. Az energiaültetvényeken nagy tősűrűséggel ültetnek olyan növényeket, melyekből elégetésük során annyi energia szabadul fel, mint a ligninből annak elégetése során. Gyorsan növő, nagy hozamú növényeket termelnek, mint például egyes nyár, fűz, akác és kínai nád fajok. Nyugat-európai és magyar tapasztalatok alapján tonna/ha termelhető ezekből a növényfajokból. Ez évente hektáronként GJ energiát jelent. A problémát viszont az jelenti, hogy az energiaültetvények az élelmiszertermeléstől vehetik el a helyet, valamint az ilyen célú növekvő földhasználat a termőföld és az élelmiszer árának növekedését okozza. Ezek kiküszöbölésére a mezőgazdasági termelésből egyébként is kivonásra kerülő területeken kellene csak energiaerdőket létesíteni. A biomassza-tüzelésű erőművek egyik jelentős problémája a felhasznált tüzelőanyag jelentős térfogata. A mező- és erdőgazdasági maradványok energiasűrűsége jóval kisebb, mint a kőszéné és a kőolajé: sokkal nagyobb tömegben és térfogatban tartalmaznak ugyanakkora energiát, mint azok. Ezért a begyűjtésen kívül a szállítás és a tárolás is további jelentős költségtényező. A biomassza tüzelési célú felhasználását ezért elsősorban ott célszerű szorgalmazni, ahol az új típusú tüzelőberendezés (fűtőerőmű, fűtőmű) beruházója egyúttal a bioenergia-forrás tulajdonosa is, tehát ott, ahol a biomassza keletkezik, és a közelben km-es körzeten belül el is tüzelhető. Magyarországon a biomassza (dendromassza) erőművi felhasználásában az utóbbi években jelentős előrelépés volt. Négy hőerőműben tértek át biomassza tüzelésre. Tevékenység: Jegyezze meg a biomassza alapú energiatermelés környezeti előnyeit! A biomassza alapú energiatermelés környezetvédelmi előnyei a hagyományos erőművi energiatermeléssel szemben: Ha tudatos emberi tervezés van mögötte, akkor megújuló energiaforrás. Szén-dioxid kibocsátása a zárt ciklus miatt a környezetre nem káros. Ha a tüzelőanyag melléktermék, akkor gyártása nem igényel külön beruházást. Szállítása kevésbé költséges és környezetszennyező. Fűtőértéke (13 16 MJ/kg) megközelíti a barnaszenekét, és meddőt nem tartalmaz. Hamutartalma 2 8%, amely közvetlenül felhasználható talajjavításra. A biomassza égetésekor sokkal kevesebb kéntartalmú gáz keletkezik, mint a szén égetésekor, így csökkenthető a savas esők mennyisége. Homogén formában (brikett, pellett, faapríték) komfortossága azonos a szénnel, de annál sokkal környezetbarátabb, mert pora nem szennyező, kéntartalma alacsony, és nem tartalmaz egyéb környezetszennyező anyagot sem Biogáz Tevékenység: Jegyezze meg a biogáz előállításának lehetséges alapanyagait! Keressen példát környezetében ezek hasznosítására! A biogáz az egyik előállításának sokféle alapanyaga van: mezőgazdaságból származó másodlagos biomassza (elsősorban állati eredetű szerves trágya), 213

214 mezőgazdasági melléktermékek, élelmiszeripari melléktermékek, biomassza céljára termelt növények, kommunális hulladék szerves része, települési szennyvíziszap. Ezek célirányos feldolgozása során gáz halmazállapotú energiahordozók is előállíthatók, melyek közül a biogáz a legértékesebb. A biogáztermelési technológiák elsősorban mezőgazdasági üzemekben, farmgazdaságokban alkalmazhatók. Tevékenység: Jegyezze meg a biogáz termelésének és hasznosításának környezeti előnyeit! A biogáz-termelés és -hasznosítás környezetvédelmi és energetikai vonatkozásai a következők: szerves hulladékok ártalmatlanítása, hulladéklerakók tehermentesítése, káros emissziók csökkentési lehetősége, környezetszennyezés csökkentése, energiatermelés hulladékokból, decentralizált energiatermelés, kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés, integrált hulladékgazdálkodás, anyag és energia körfolyamatok helyi, kistérségi zárása, gazdasági, pénzügyi előnyök Bio-üzemanyagok Tevékenység: Jegyezze meg a bio-üzemanyagok két nagy csoportját! Tanulmányozza a 10. ábrát! Az évi kőolajválság döbbentette rá először a fejlett ipari országokat a fosszilis energiától és hajtóanyagoktól való függés komoly veszélyeire. Azóta a globális felmelegedés és a környezetszennyezés mérséklésére irányuló felerősödött törekvések is előtérbe helyezték a megújítható, biológiai eredetű, alternatív üzemanyagforrásokat. Két nagy csoportjuk van: a biodízel és a bioalkohol (lásd 9. ábra). A 10. ábra a világ bio-üzemanyag termelését, annak kontinensenkénti és fajtánkénti megoszlását mutatja. 214

215 10. ábra. A világ bioüzemanyag termelése (BP, 2014) és megoszlása kontinensenként és fajtánként 4. Az energiatermelés és -felhasználás jövőbeli útjai Tevékenység: Gyűjtse ki és értelmezze az energiatermelés és -felhasználás jövőbeli lehetséges alternatíváit és problematikáját! Az 1. lecke 2. táblázata alapján hasonlítsa össze a megújuló energiaforrások EROI értékét a fosszilis energiaforrásokéval! A 21. század elején egyrészt keressük és egyre elterjedtebben alkalmazni kezdjük a megújuló energiaforrásokat, másrészt a sokak szerint valószínűleg tévesen gondolt mindent megoldó fúziós energiatermelés gyakorlati megvalósítására várakozunk. A magfúzió során két kisebb atommag egy nagyobbá egyesül. A technikai részletek kidolgozásán már évtizedek óta dolgoznak a világ számos országában, de ahhoz, hogy ezen a módon nagyobb mennyiségű energiát tudjunk termelni, még számos kérdést kell megválaszolni, számos eljárást kell kidolgozni. A fúziós erőmű a jövő technológiája lehet. Ha megvalósulása esetén korlátlan mennyiségű, olcsó energia áll majd rendelkezésre, akkor alkalmazása sok jelenlegi problémát megoldhat. Viszont újabbakat generál: elgondolkodtató, hogy mennyiben fog ez további pazarlással és környezetrombolással járni, hisz a költségek nem állnak majd útjába a környezet drasztikus átalakításának! A megújuló energiaforrások lokális szinten megoldhatják kisebb közösségek energiaellátási gondjait. Mivel azonban a megújuló energiaforrások kinyerése esetleges (nap, szél), vagy helyhez kötött (geotermikus, víz), így az egyik legnagyobb energiafogyasztó, a közlekedés problémáit csak részlegesen képesek kezelni: egy gépjármű üzemeltetésében közvetlenül kevés szerepet tudnak játszani. Két alternatíva látszik: a biodízel és a hidrogén alapú meghajtás. A biodízel alkalmazásának legnagyobb problémája, hogy ha ezzel akarnánk üzemeltetni a közlekedési eszközeinket, akkor hol fogunk élelmiszert termelni? Döntenünk kell, hogy közlekedünk vagy eszünk. A hidrogén alapú meghajtás pedig nem energiatermelési, hanem inkább energiatárolási mód. Azaz a hidrogént előbb energiafelhasználás segítségével elő kell állítani valahol (itt a megújulók szerepe természetesen előtérbe kerülhet), hogy aztán az autókba töltve azokat üzemeltethesse. Az elterjedés feltétele a hatékonyság és gazdaságosság. 215

216 A 11. ábra előrejelzése egy lehetséges jövőképet mutat, arra az esetre, ha nem sikerül új alternatív energiaforrást bevezetni a világban, és feltételezve, hogy a Föld népességének növekedése 2050-re megáll, a népességszám attól kezdve stagnál. E forgatókönyv szerint 2050 körül jelentős válság veszi kezdetét. Ez a jövőkép csak egy a sok előttünk álló lehetőségből, de sajnos ennél rosszabb előrejelzések is léteznek. Várható energiaforrás megoszlás és hiány a 21. század folyamán (feltételezve: I. Nem sikerül új energiaforrást találni II re megáll az emberiség növekedése azaz állandó marad a lélekszám) Milliárd hordó olaj egyenérték/év Hiányzó energia Maghasadási és egyéb energia Földgáz Szén Kőolaj (Forrás: Gerald L. Kulcinski, University of Wisconsin, USA) Magyar változat: Domokos Endre Pannon Egyetem 11. ábra: Várható energiaforrás megoszlás és hiány a 21. század folyamán Az energiahiány megelőzésének egyik módja az energiatakarékosság, azaz ha valami nem kell, azt ne használjuk. Ez nagyon hasznos, de nem elégséges, mert számos esetben nehezen kivitelezhető, és erősen függ a résztvevők egyéni hozzáállásától. Többet ér az energiahatékonyság: azaz amikor egységnyi termék előállítása és működtetése a lehető legkevesebb energiát fogyasztó módon valósítható meg (lásd például a ledes izzók). Ekkor már nem csak a felhasználótól függ az elfogyasztott energia mennyisége, hanem kevesebbet fogyaszt mindenki. Azonban hiába alacsonyabb egy televízió fogyasztása, ha a világon használt televíziók összes mennyisége mindeközben nő. Ugyanígy, a gépjárművek egyre nagyobb számát és a megtett távolságok növekedését nem tudják ellensúlyozni az egyedileg, fajlagosan egyre kevesebbet fogyasztó gépjárművek. Tudatosan törekednünk kell fogyasztásunk visszaszorítására. Kevesebb energia fogyasztása esetén kicsit kitolható a rendelkezésre álló energiaforrások kimerülése, és időt nyerhetünk a környezetkímélőbb új, illetve továbbfejlesztett technológiák megalkotására. 216

217 9. Modul: Zaj-, rezgés- és sugárzásvédelem A környezeti zaj mindig is fontos probléma volt az emberiség számára, napjainkban pedig egyre inkább meghatározó szennyezése környezetünknek. Településeinket és országútjainkat éjjel-nappal személyautók, autóbuszok, tehergépjárművek lepik el, motorzaj és kipufogózaj szövi át életünket. A közlekedés okozta zajt fokozzák a repülőgépek és a vonatok is. Az ipar magas zajkibocsátású gépei, a szórakozóhelyek, a szellőztető, légkondicionáló berendezések mind-mind hozzájárulnak a zaj okozta terheléshez. Más szennyező anyagokhoz viszonyítva a környezeti zaj szabályozása nehézségekbe ütközött a zaj élettani hatásának nem kellő mértékű ismerete és a jól meghatározható kritériumok hiánya miatt. A zaj egészségügyi hatásai azonban kiterjedtek és hosszú távú következményekkel járnak. Emiatt a zajszennyezettség korlátozására és szabályozására irányuló gyakorlati intézkedések nélkülözhetetlenek. 217

218 1. lecke: Zajvédelem Cél A lecke célja, hogy a hallgató elsajátítsa a zajosság értelmezésére használt fogalmakat, megismerje a zaj élettani hatásait és a környezeti zajok elleni védekezés fő módszereit annak érdekében, hogy későbbi szakterületén mind az iparban, mind a közlekedésben alkalmazni tudja azokat. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megfogalmazni a zaj fogalmát, felsorolni a környezeti zajokat forrásaik szerint, felismerni a zajosság kifejezésére használt fogalmakat (hangnyomás, hangteljesítmény, hangintenzitás, hangnyomásszint, hangintenzitásszint), definiálni a hangnyomásszint fogalmát, megadni a hangnyomásszint mértékegységét, ábráról felismerni a pontszerű, vonalszerű és síkfelületű zajforrásokat, felsorolni a szabadtéri zajterjedést befolyásoló tényezőket, felírni a zajterjedés egyenletét zárt térre, felsorolni a halláskárosodások három formáját, megmagyarázni az aktív és a passzív védekezés közti különbségeket, példákat írni az aktív és passzív védekezési módokra, felsorolni a közlekedési zaj elleni védekezési módszereket, felsorolni és saját szavaival elmagyarázni a stratégiai zajtérkép részeit. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: zaj hangnyomás hangteljesítmény hangintezitás hangintenzitásszint hangnyomásszint stratégiai zajtérkép 1. A zajvédelem alapjai Tevékenység: Jegyezze meg a környezeti zajok 4 fő csoportját, és gyűjtsön mindegyikre példákat saját környezetéből! 218

219 Hasonlítsa össze a hangnyomás, a hangteljesítmény, a hangintenzitás, a hangnyomásszint és a hangintenzitásszint fogalmait, jellemzőit! Jegyezze meg a hangnyomásszint fogalmát és mértékegységét! A zaj- és rezgésvédelem a környezetvédelemnek korábban a legkevésbé hangsúlyozott része volt, pedig egyre súlyosabb probléma: a legelső zavaró hatás, amely az infrastruktúra és az ipar fejlődésével együtt jár. Az embereket elsősorban a közlekedési zaj zavarja. Különösen a nagyobb városokban és vonzáskörzetükben, elsősorban a csúcsidőszakokban jelentkezik ez a probléma. Ma már Európa népességének több mint 70%-a városlakó, mindannyiunk érdeke a zajcsökkentés, a zaj elleni védekezés. A zaj tulajdonképpen hang. A zajnak az a jellemzője, hogy mindig ember által létrehozott, sokféle forrásból összetevődő kellemetlen hang. Különböző magasságú és erősségű hangok keveréke, amit az ember kellemetlennek, zavarónak érez. A zaj speciális formája a környezeti zaj, az ember mindennapi életébe behatoló zaj, amely az életminőséget csökkenti pszichológiai, egészségügyi hatások révén. A környezeti zaj fajtái a források szerint a következők lehetnek: közlekedési zaj: közúti, vasúti, légi; ipari üzemből eredő, gépészeti zaj: termelő, szolgáltató tevékenységek, telephelyek, gépek, berendezések, építkezések, ill. az ezekhez kapcsolódó járműhasználat zaja; áramlási zaj: szellőző- és elszívó berendezések, kompresszorok, hűtőberendezések stb. zaja; szabadidős zajforrások ( diszkózaj ): szórakozóhelyek, vendéglátóhelyek, kulturális események, verseny- és hobbisportok stb. zaja. A zaj érzékelése eléggé szubjektív. Van, akit a város zaja sem zavar olyan mértékben, mint egy másik embert akár a szomszédból áthallatszó beszéd. Ez a szubjektivitás megnehezíti a zajvédelem tervezését is. Meg kell keresni azokat az érzékelhető jellemzőket, szubjektív hatásokat, amelyek mérhető, objektív fizikai adatokkal összekapcsolhatók. Csak úgy mondhatjuk valamire, hogy hangos, ha tudjuk, mit jelent a hangosság, mivel jellemezhető, mivel mérhető. A hangnyomás, hangteljesítmény és a hangintenzitás azok a fogalmak, amelyek segítségével a zajosság általában értelmezhető. A hangnyomás a levegőben terjedő longitudinális hullámok keltette sűrűsödések és ritkulások miatti nyomásingadozás értéke. A hangteljesítmény a hangforrást körülvevő zárt felületen egységnyi idő alatt átáramló energia. A hangintenzitás a zajforrást körülvevő közeg egységnyi felületén egységnyi idő alatt átáramló energiát jelenti. A hangforrástól távolodva a hangintenzitás csökken. Az intenzitás mértékét a fülünk érzékeli a hallásküszöb (I0=10-12 W/m2) és a fájdalomküszöb (Imax= 10 W/m2) határai között. A mindennapi életben előforduló hallható hangot kibocsátó zajforrások teljesítménye 15 nagyságrend széles tartományban mozog. A fülünk a hangintenzitás változására nem egyenletesen érzékeny, hanem logaritmikusan. Ezért a hang erősségének jellemzésére a hallásküszöbhöz viszonyított intenzitás vagy a hangnyomás logaritmusát, az intenzitás- vagy hangnyomásszintet (mértékegysége: decibel [db]) használjuk (1. ábra). A hangintenzitásszint és a hangnyomásszint a hangtér egy adott pontjában mérhető mennyiségek, a zaj által okozott terhelést mérik, tehát immissziós jellemzők. A gyakorlatban inkább a hangnyomásszint használatos. Az emberi fül a különböző frekvenciákon nem egyformán érzékeny. Emiatt olyan mérési módszert alkalmaznak a zajesemények minősítésére, amely az emberi fül érzékenységének frekvenciafüggését figyelembe veszi. A 219

220 legtöbb hangszintmérő tartalmaz olyan egységet, melynek segítségével nem a hangnyomásszintet, hanem annak egy olyan korrigált változatát (az ún. súlyozott hangszintet) méri, amely figyelembe veszi az emberi fül frekvenciafüggő érzékenységét. A leggyakrabban használt korrekció az ún. A-súlyozás, amely esetben a hangnyomásszint mértékegységét dba-val jelölik. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrán a hangnyomás és a hangnyomásszint közti különbséget, valamint az egyes környezeti zajok hangosságát! 2. Zajterjedés 1. ábra. Különféle környezeti zajok hangnyomása és hangnyomásszintje Tevékenység: A 2., 3. és 4. ábra tanulmányozásával értelmezze a pontszerű, vonalszerű és síkfelületű zajforrások sugárzását! A zajforrások pontszerűek, vonalszerűek és síkfelületűek lehetnek. A pontszerű zajforrás minden irányban egyenletes intenzitással sugároz (2. ábra). A vonalszerű zajforrás egy végtelen hosszú, a sugarát periodikusan változtató hengerrel modellezhető, a hullámfrontok koncentrikus hengerfelületeken helyezkednek el (3. ábra). A síkfelületű zajforrás esetén a hullámfelületek a sugárzóval párhuzamosak (4. ábra). 220

221 2. ábra. Pontszerű zajforrás 3. ábra. Vonalszerű zajforrás 4. ábra. Síkfelületű zajforrás Tevékenység: Gyűjtse ki a szabadtéri hangterjedést befolyásoló tényezőket, és jegyezze meg azokat! Értelmezze és jegyezze meg a zárt térre felírt zajterjedés egyenletét! A szabadtéri zaj a zajforrás típusától függően gömb- (fél-, negyed-, nyolcadgömb), henger- (félhenger- stb.) vagy síkfelületű hullámfrontokkal terjed. A szabadtéri zajterjedést befolyásoló tényezők: a levegő csillapító hatása, domborzat, növényzet, árnyékolás (pl. épületek, falak), meteorológiai tényezők (hőmérsékleti változások, légmozgás). Zárt térben a tér bármely pontjában a hangnyomásszintet a zajforrás által kibocsátott és a határoló felületekről visszavert hullámok együttesen határozzák meg. A határoló felület (a továbbiakban: fal) a beeső Ib intenzitású hangot részben elnyeli (Ie), részben visszaveri (Iv), részben pedig átereszti (Ia), azaz a hanghullám a fal másik oldalán kilép. 221

222 Ib = Ie + Iv + Ia A fenti tényezők értéke függ a fal anyagától, a beesési szögtől és a frekvenciától. A hang/zajforrások és a zajterjedés ismerete a zajvédelem kiinduló pontja. A zajterhelést ez az aktív oldal adja. Az ember a hallása révén passzív elviselő. 3. A zaj élettani hatásai Tevékenység: Jegyezze meg a halláskárosodások 3 fajtáját! Gyűjtse ki a zaj fiziológiai és pszichikai hatásait! Rendszeresen hosszabb idejű zajban tartózkodás csökkenti a hallás képességét, különösen a hallásküszöb értékét rontja. A hallásküszöb eltolódásával szoktuk jellemezni a halláskárosodás mértékét. Három formáját különböztetjük meg: Időszakos hallásvesztés (halláscsökkenés): Terhelés után 2 perccel mérik, mivel ekkor még nem indul meg a hallásképesség visszaállása. 100 db 4 óra ideig még nem okoz maradandó károsodást, ha utána 20 órában 65 db alatti hatás éri a fület. Tartós hallásvesztésről beszélünk, ha a hallásvesztés a terhelés megszűnte után óra alatt áll vissza az eredeti szintre. Maradandó a hallásvesztés (halláskárosodás), ha 40 órán túl sem áll vissza az eredeti hallásképesség. Maradandó halláskárosodást okozhat a tartósan ható 85 db feletti zajszint (elsősorban foglalkozási ártalom). A fülzúgás a halláskárosodás másik formája, általában átmeneti (maradandó fülzúgás rendszerint halláscsökkenéssel együtt jelentkezik). A zaj fiziológiai/pszichológiai hatásai annak erősségétől függnek: db közötti zaj: zavarja az alvást, ingerlékenységet, fáradtságot okoz; 55 db fölött zavarja a nagy koncentrációt igénylő szellemi tevékenységet db közötti zaj: minden fajta szellemi tevékenység végzését zavarja; a vegetatív idegrendszeren keresztül befolyásolja az egyes szervek működését (pl. növekszik a szervezet oxigénfogyasztása, emelkedik a vércukorszint). 85 db fölött: bármilyen tevékenység végzését zavarja. Az emberek zajérzékenysége különböző, befolyásolja a kor, a fizikai állapot, a pillanatnyi idegállapot, a zaj forrásához való viszony. Zajos munkahelyeken, iskolákban, kórházakban, háztartásokban csökken a teljesítőképesség, lelassul a tevékenység, nő a figyelmetlenség és a feszültség, romlik a koncentráció, az emberek agresszívebbé válhatnak (amelyek további társadalmi és egészségügyi problémákat okoznak). 4. A környezeti zaj elleni védekezés lehetőségei Tevékenység: Értelmezze a passzív és az aktív védekezési módok közti alapvető különbségeket! Gyűjtse ki a környezeti zaj elleni védekezés aktív és passzív lehetőségeit! Keressen rájuk példákat szakterületéről és mindennapi életéből! Jegyezze meg a közlekedési zajok elleni védekezési módokat! Keressen példát rájuk mindennapi tapasztalataiból! 222

223 A környezeti zaj elleni védekezés során az aktív védekezés lenne a legértékesebb és leghatásosabb, de nem mindig megoldható. Ez azt jelenti, hogy a zajcsökkentést, emisszió csökkentést a zajforrásnál érjük el, a kisugárzott zajteljesítményt csökkentjük: pl. gépek, épületek, járművek zajcsökkentett kivitelben történő tervezése, a zajforrás kiiktatása (a leghangosabb gépet kell kiiktatni, több kisebb hangforrás megszüntetése csekély eredménnyel jár), a gépjárműforgalom kitiltása, a berendezés vagy a technológia módosítása. A passzív védekezés történhet a transzmisszió csökkentésével, vagyis az átviteli úton: pl. zajforrás szigetelése (zajcsökkentő tokok, rezgéscsökkentő gépalapok) (5. ábra), zajárnyékoló falak, erdősáv, hangelnyelő anyagokból (likacsos, szálas anyagok) falborítás (hang visszaverődése és a hangérzet csökken), hangtompítás rezonáló testek segítségével (a hangenergia jelentős része ezen rezgésbe jövő testek rezgésének fenntartására fordítódik) (6. ábra). 5. ábra. Zajos gép hang- és rezgésszigetelése 6. ábra. Zajcsökkentés rezonáló testek segítségével A passzív védekezés másik lehetséges módja az immisszió csökkentés a vevőnél. A vevőt érő zajterhelés kiküszöbölése pl. zajvédő sisakkal, füldugóval történhet. 223

224 A zaj ellen adminisztratív eszközökkel is védekezhetünk: Zaj elleni védelem szempontjából fokozottan védett területek kijelölése. Csendes övezetek kijelölése (kórház, szanatórium, oktatási, kulturális létesítmények). Zajgátló védőterületek kijelölése. Önkormányzati rendeletekben helyi zajvédelmi szabályok megalkotása. Társasházak házirendje. Forgalomszervezési intézkedések (teherforgalom korlátozása, tiltása, sebességkorlátozás, utcák egyirányúsítása stb.). A környezet zajosságát legnagyobb mértékben a közlekedés okozza. Az ellene való védekezési módszereket az alábbiak lehetnek: Járművek hangszigetelése. Hangelnyelő útburkolat kialakítása (porózus aszfalt). Forgalom korlátozása. Sebességkorlátozás. Zajárnyékoló létesítmények építése (zajárnyékoló falak) (1. kép). Meglevő épületek hangszigetelése. Új utak/épületek tervezésekor zajvédelmi szempontok figyelembe vétele. Forgalom elterelése a sűrűn lakott városrészekből más útvonalakra. Nehézgépjárművek közlekedésének korlátozása. Komplex intézkedések a tömegközlekedés fejlesztésére és részarányának növelésére a városi közlekedésben. 5. Stratégiai zajtérképek 1. kép. Zajárnyékoló fal egy autóút mentén Tevékenység: Jegyezze meg a stratégiai zajtérkép részeit! Az egyes részek értelmezéséhez tanulmányozza a 7., 8., 9., 10., 11. ábrákat! A települési környezet védelmén belül egyre nagyobb hangsúlyt kap a zaj elleni védelem. Az európai uniós elvárások kimondják, hogy: Senki ne legyen az egészségét vagy életminőségét veszélyeztető zajnak kitéve. A lakosság zajterhelése sehol se haladja meg a 65 dba-t, és a zaj a 85 dba-t ez időszakban egyszer se lépje túl. 224

225 Az éjszakai dba-s zajban élő lakosság helyzete ne romoljon tovább. Az 55 dba-s határ alatti zajjal terhelt lakosság terhelése ne emelkedjen e határ fölé. A környezeti zajterhelés nagyságának bemutatása érdekében meghatározott elvek szerint, meghatározott időszakonként felméréseket kell végezni, és az eredményekről adott rendszer szerint, meghatározott időszakonként az EU-nak be kell számolni. A tagállamok közös módszere szerint minden 100 ezernél nagyobb lakosú településnek stratégiai zajtérképet kell készítenie. A különféle zajforrásokból eredő zajnak való kitettség átfogó értékelését a stratégiai zajtérkép segítségével végezhetjük el, amely a meglévő vagy előre jelzett zajhelyzetre vonatkozó adatok bemutatásának módja. Csak a jelentősebb zajforrásokat veszi figyelembe, és éves forgalomra/működésre készül. A zajtérképek számítógépes szoftverekkel készülnek. A stratégiai zajtérképet legalább 5 évenként felül kell vizsgálni, és a lakosság számára elérhetővé kell tenni (internetes hozzáférés). A stratégiai zajtérkép részei az alábbiak: Zajterhelési térkép: a vizsgált területen az egyes zajforrások (közút, vasút, üzemi létesítmények, légi közlekedés) által külön-külön okozott zajterhelés bemutatása egész napra (Lden) és éjszakára (Léjjel) (immissziós zajterhelési térkép) (7., 8. ábra). Zajérzékenységi térkép: a különböző funkciójú, zaj elleni védelmet igénylő, zajérzékeny területek akusztikai igényeinek, követelményeinek ábrázolása. Konfliktustérkép: a vizsgált terület különböző környezeti zajforrásai (közúti, vasúti közlekedés, repülőtér, ipar) által okozott zajterhelésnek és az adott területre vonatkozó zajszint küszöbértékeknek a különbségét mutatja be zajszint-övezetekkel, illetve zajszintgörbékkel (9. ábra). Érintettség meghatározása: az adott területen hány lakos van kitéve egy adott zajszintnek (10., 11. ábra). Zajcsökkentési terv: a zaj csökkentése vagy a zaj további növekedésének elkerülése érdekében tervezett műszaki és szervezési intézkedéseket tartalmazza. 225

226 7. ábra. Budapest közúti közlekedésből származó egész napos zajterhelése 8. ábra. Budapest közúti közlekedésből származó éjszakai zajterhelése 226

227 9. ábra. Konfliktustérkép Lakossági érintettség (%) Budapest területére Teljes napi terhelés - Lden (db) >55 >60 >65 >70 >75 Közút Vasút Légiközlekedés 10. ábra. Lakossági érintettség (%) Budapest területére, teljes nappali terhelés Lakossági érintettség (%) Budapest területére Éjszakai terhelés - Léjjel (db) >50 >55 >60 >65 >70 Közút Vasút Légiközlekedés 11. ábra. Lakossági érintettség (%) Budapest területére, éjszakai terhelés 227

228 2. lecke: Rezgés- és sugárvédelem Cél A lecke célja, hogy a hallgató betekintést kapjon a rezgés- és sugárzásvédelembe. Megismerje a környezeti rezgések forrásait, hatásait, az ellenük való védekezést. Legyen tisztában a természetes és a mesterséges sugárterhelés okozóival, a sugárzások káros hatásaival, valamint a külső sugárforrás elleni védekezés fő módszereivel. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes definiálni a környezeti rezgés fogalmát, megnevezni a két fő környezeti rezgésforrást, példákkal bemutatni a környezeti rezgések hatásait, megnevezni a rezgés elleni védekezés két fő típusát, példákat írni a természetes sugárterhelés forrásaira, felsorolni a mesterséges sugárterhelés 3 fő forrását, elmagyarázni a sztochasztikus és a determinisztikus hatás közti különbséget, példákat írni a sugárzások emberre gyakorolt káros hatásaira, felsorolni a külső sugárforrás elleni védekezési módokat. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: környezeti rezgés természetes sugárterhelés mesterséges sugárterhelés sztochasztikus hatás determinisztikus hatás 1. Rezgésvédelem Tevékenység: Jegyezze meg a környezeti rezgés fogalmát! A gyakorlatban a hangokhoz hasonlóan a rezgések különböző frekvenciájú szinuszos jelek eredőjeként jönnek létre. Környezeti rezgésnek a lakó-, üdülő- vagy középületek emberi tartózkodásra szolgáló helyiségeiben a külső környezetből származó rezgésgerjesztés hatására (pl. ipari üzem, közlekedés) keletkező, az emberre nézve kellemetlen (káros) ún. egésztest-rezgéseket nevezzük. Az általában alacsony frekvenciájú, maximum 100 Hz egésztest-rezgések az egész emberi testben terjedve fejtenek ki kellemetlen rezgés-érzetet vagy komfortérzet-csökkenést (a test külső gerjesztő rezgések hatására rezgésbe jön). Ha a frekvencia 100 Hz feletti, a rezgés helyi problémát okozhat a test azon környékén, ahol azt a rezgés éri (pl. végtagrezgések). 228

229 1.1. Környezeti rezgésforrások Tevékenység: Gyűjtse ki a két fő környezeti rezgésforrást! A közlekedésből származó rezgések problémaköre növekszik, ennek oka a gépkocsiállomány számának növekedése mellett a növekvő tengelyterhelés, a nagyobb súlyú járművek elterjedése. Másik gyakori rezgésforrás a gépek, berendezések üzemeltetéséből származó rezgés A környezeti rezgés hatásai az emberre Tevékenység: Gyűjtse ki a környezeti rezgések káros egészségügyi hatásait! Idézze fel, hogy saját életében vagy környezetében milyen környezeti rezgések okozta egészségügyi panasszal találkozott! A környezeti rezgések iránti érzékenység legnagyobb a gerincoszlop irányában, míg a mellkasra merőlegesen és a mellkas irányában kisebb. A legjellemzőbb reakciók rezgésterhelés esetén a gerincbántalmak, légzési nehézség, szívritmus-rendellenesség, idegi panaszok, látás-zavar megjelenése, tengeribetegségre jellemző tünetek. Pszichikai hatások is előfordulhatnak, pl. zavartság, félelem. Abban az esetben a legsúlyosabb a jelentkező panasz, amikor a test saját rezgési frekvenciája megegyezik a terhelési frekvenciával. A kézre ható rezgések hatásaiként (munkahelyi ártalom) ízületi, csont- és érrendszeri elváltozások jelentkeznek A rezgések épületekre gyakorolt hatása Tevékenység: Gyűjtse ki a környezeti rezgések épületekre gyakorolt káros hatásait! Idézze fel, hogy saját környezetében milyen környezeti rezgések okozta épületkárokkal találkozott! A rezgések károsító hatása sokkal szembetűnőbb az épületeken, mert előbb is jelentkezik, mint az egészségügyi panaszok az embernél. Az épületben okozott károk jellemzően a következők lehetnek: a szerkezetek teherbírása és a szerkezetek élettartama csökken a tervezetthez képest, egyéb károsodások: pl. vakolatrepedés jelentkeznek Rezgés elleni védekezés Tevékenység: Hasonlítsa össze a rezgésszigetelés és a rezgéscsillapítás alapelvét! Keressen rájuk példákat szakterületéről és mindennapi életéből! A rezgésszigetelés olyan eljárás, amely megakadályozza, hogy egy test rezgése egy másik szerkezetre átterjedjen, ill. a szerkezetbe került rezgés továbbterjedjen. Pl. rezgésszigetelő beiktatása a rezgő és a védett objektum közé csökkenti a rezgést okozó erő átvitelét a védett objektumra. A rezgéscsillapítás során egyes anyagok (a belső súrlódásuk eredményeként) meghatározott frekvenciájú rezgés mozgási energiáját hővé alakítják. 2. Sugárzásvédelem A radioaktivitás, mint természeti jelenség az ember által történt felfedezésétől függetlenül, azt megelőzően is létezett. A spontán magátalakulások a következők: gamma-sugárzás (izomer átalakulás), alfa-bomlás, béta-bomlások (β- bomlás, pozitron bomlás (β+)) Természetes sugárterhelés Tevékenység: Gyűjtse ki a természetes sugárterhelés forrásait! Tanulmányozza az 1. ábrát annak megértéséhez, hogy miért szükséges gyakran szellőztetnünk az épületek legalsó helyiségeit! 229

230 A lakossági sugárterhelés nagyobb hányada a természetes eredetű forrásokból származik. Ennek egyik részét képezi a világegyetemből származó kozmikus sugárzás. Másik része a földkéregből származik. A természetes eredetű radioizotópok a talaj mellett a levegőben, vízben, szerves anyagban is jelen vannak. Így az emberi szervezet szempontjából külső és belső sugár-terheléssel egyaránt számolni kell. Az 1. ábra a 238urán bomlási sorát mutatja be. A 238uránból talajbeli bomlása során radon keletkezik, mely gáz halmazállapotú. Az utóbbi évtizedek vizsgálatai szerint a radon nemesgáz radioizotóptól származó sugárterhelés a természetes eredetű sugárzás legjelentősebb része. A talajszemcsék kristályrácsaiban keletkező radon egy része kijut a pórustérfogatba, innen pedig a légtérbe kerülhet. A szabadban rendkívül gyorsan felhígul, zárt terekben, lakásokban azonban feldúsul. A lakásokban lévő radonnak az elsődleges forrása a talaj. A padlón vagy a repedéseken keresztül áramlik be. A zárt helyiségekben a radon gáz koncentrációját a gyakori szellőztetés nagymértékben csökkenti. A radon a levegőn tovább bomlik nehézfémmé, például ólommá, mely bejuthat a talajba és így a táplálékláncba. további hosszú felezési idejű leányelemek Po Bi Pb Po Rn AEROSZOLOK ESŐCSEPPEK légáramlás ülepedés csapadék rések, ahol a radon egy része kijut a talajból a légkörbe FÖLDFELSZíN 238 U Th Pa 234 U Th Ra Rn radonnak a 222 talajban maradó Rn része Mesterséges sugárterhelés 1. ábra. A 238Urán bomlási sora Tevékenység: Gyűjtse ki a mesterséges sugárterhelés 3 fő forrását! Tanulmányozza a 2. ábrát az atomerőművekben lejátszódó radioaktív folyamatok megértéséhez! Az atomfegyver kísérletek során a környezetben szétszóródott radioaktív izotópok a lakosság sugárterhelésének növekedését eredményezték: egyrészt a talajra kiülepedett radioizotópok, másrészt pedig a belélegzés során, illetve a táplálékláncon keresztül a szervezetbe jutott radioaktív anyagok, mint belső sugárterhelés által. Az atomerőművek fűtőanyag ciklusa magába foglalja az uránércek bányászatát, őrlését, nukleáris fűtőanyaggá való átalakítását, ami rendszerint tartalmazza a 235U dúsítását is, az atomreaktorokban történő termelést, a kiégett fűtőelemek tárolását, az esetleges 230

231 reprocesszálást (újrafeldolgozást), illetve a radioaktív hulladékok elhelyezését. Ezek a technológiai folyamatok mind növelik a mesterséges sugárzást. Az atomreaktorokban az alábbi folyamatot használják energia előállítására. A 235 tömegszámú uránt neutronnal bombázzák, amely egy átmeneti állapot után két középnehéz magra hasad szét, két-három neutron felhasadása mellett, miközben 200 MeV energia szabadul fel, amit a hasadványok kinetikus energia formájában visznek magukkal. A keletkezett hasadványok általában radioaktívak és tovább bomlanak. A hasadási reakciót az teszi rendkívüli jelentőségűvé, hogy minden hasadási folyamatban két-három neutron keletkezik. Tehát ha a keletkezett neutronok közül legalább egy neutron újabb uránmagot hasít szét, önfenntartó lesz a folyamat (2. ábra). 2. ábra. Az atomreaktorokban lejátszódó folyamat A mesterséges sugárterhelések harmadik jelentős forrását a gyógyászati tevékenységek jelentik. Az orvosi diagnosztikában illetve a terápiás kezelések során alkalmazott izotópok szennyezik az ember közeli tárgyakat, berendezéseket, felszereléseket, ezáltal növelik a mesterséges sugárterhelést A sugárzások káros hatásai Tevékenység: A 3. és 4. ábra segítségével értelmezze a sztochasztikus és a determinisztikus hatás közti különbséget! Gyűjtse ki a sugárzások emberre gyakorolt káros hatásait! Sztochasztikus hatásoknak nevezzük azokat a hatásokat, amelyek valószínűségi jellegűek, és a kiváltó sugárterhelés elszenvedése után jóval később lépnek fel (daganatos és öröklődő betegségek, mutációk). Nem mondható meg, hogy konkrétan kinél lépett fel az adott hatás a sugárzás miatt (3. ábra). Igen kis dózisok is okozhatnak betegséget kis valószínűséggel. 3. ábra. A sztochasztikus hatás valószínűségi függvénye A determinisztikus hatás esetében a károsodás egy kisebb-nagyobb szórással megállapítható ún. küszöbdózis felett szinte biztosan bekövetkezik. A sugárérzékenységek összehasonlítására használatos a félhalálos dózis. Az LD50/30-cal jelölt mennyiség (LD= 231

232 lethal dose) azt jelenti, hogy ekkora terhelés esetén a populáció (amely lehet ember, állat, növény, sejt stb.) 50%-a 30 napon belül elpusztul (4. ábra). Hatás 100% 0% Küs zöb Dózis 4. ábra. A determinisztikus hatás valószínűségi függvénye Helyi sugársérülésről akkor beszélünk, amikor csak egyes szerveket, illetve testrészeket ér nagy besugárzás (tipikus példája a daganatos betegségeknél alkalmazott terápiás célú sugárkezelések mellékhatása). Hatásai: a fehérvérsejtek számának csökkenése, bőrpír, átmeneti vagy maradandó sterilitás, szőrzethullás. A különböző szövetek sugárállósága nagyon eltérő lehet. Legérzékenyebbek a nyirokszövet, a csontvelő és az ivarsejtek, legellenállóbbak az ideg- és izomszövet, a bőr és a csontok Védekezés külső sugárforrás ellen Tevékenység: Jegyezze meg a külső sugárforrás elleni védekezések 3 típusát! Távolságnövelés: A legolcsóbb és legtökéletesebb védekezési mód. A sugárforrástól távolodva a dózis nagysága a távolsággal négyzetesen csökken, a távolság növelésével tehát jelentősen csökkenthetjük a dózist. Ezért nagyon lényeges a csipeszek, távfogók, manipulátorok használata. Tartózkodási idő csökkentése: A radioaktív anyagok kezelése távolról rendszerint nehézkes. Változatlan dózisteljesítmény között a szervezetben elnyelt dózis egyenesen arányos a sugárzási térben eltöltött idővel. Ezért fontos módja a védekezésnek a tartózkodási idő csökkentése. Védőréteg alkalmazása: Az előző két módszeren kívül, azokkal egyidejűleg, sokszor szükség van megfelelő védőrétegre is, amelynek abszorpciója (elnyelődése) a sugárzás intenzitását a veszélyes érték alá csökkenti. Az egyes sugárfajták abszorpciós folyamatai eltérőek, ezért fajtánként más és más vértezés szükséges. 232

233 10. Modul: Környezetvédelmi szabályozás A környezeti problémák felismerése magával hozta azt a felismerést is, hogy a környezetvédelmet nem lehet a gazdaságtól és a társadalomtól elkülönült szektorként kezelni, hiszen a különféle társadalmi-gazdasági tevékenységek okozzák a különböző környezeti ártalmakat, így a megoldást is itt kell keresnünk. A környezeti problémák a szakterületek széles körét érintik a tudományoktól kezdve az egyes gazdasági ágazatokon és politikán át az oktatásig. A környezetvédelemnek ezért meg kell jelennie minden szaktevékenységben, s ennek tükröződnie kell az irányítási-intézményi struktúrákban is. A társadalom és a gazdaság egészének környezettudatos irányba való állítása és tartása a környezetvédelem intézményrendszerén ill. a jogi szabályozásokon keresztül valósítható meg elsősorban, de a gazdasági szabályozók és a környezetvédelmi mozgalmak is e rendszer részét képezik. 233

234 1. lecke: Környezetpolitikai és környezetszabályozási alapok Cél A lecke célja, hogy a hallgató megértse az egyes környezetpolitikai típusok közti különbségeket, és ráébredjen, hogy csak a megelőző jellegű környezetpolitika alapfilozófiája és eszközrendszere képes a fenntartható fejlődést biztosítani. Ennek megfelelően későbbi munkájában, szakterületében mindig a megelőző jellegű környezetpolitika szellemében igyekezzen döntéseket hozni. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes saját szavaival megindokolni a környezetvédelmi szabályozás szükségességét, definiálni a környezetpolitikát, felsorolni a szennyezési lánc fő láncszemeit, meghatározni, hogy az egyes környezetpolitikai típusok a szennyezési lánc melyik részén avatkoznak be, megnevezni a környezetpolitikák 2 alaptípusát, felsorolni a környezetpolitikák 4 típusát, eldönteni, hogy egyes környezetpolitikai eszközök ill. jellemzők melyik környezetpolitikai típusba tartoznak, saját szavaival megfogalmazni a 4 környezetpolitikai típus jellemzőit, környezetszabályozási alapelveket és elveket felsorolni, saját szavaival elmagyarázni a szennyező fizet alapelvét, megnevezni a környezetszabályozási eszközök beavatkozási pontjait és néhány jellemző módját. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: környezetpolitika helyreállító környezetpolitika hatásorientált környezetpolitika forrásorientált környezetpolitika megelőző/preventív/szerkezetváltó környezetpolitika 1. A környezetpolitikák típusai Tevékenység: Gyűjtsön érveket, hogy miért fontos a környezetvédelmi szabályozás! jegyezze meg a környezetpolitika definícióját! Az előző témakörök tárgyalása során bemutattuk azokat a tényeket, folyamatokat, tevékenységeket, amelyek környezetünk állapotát, állapotváltozásait befolyásolják, meghatározzák. A környezetvédelmi célokat a társadalmi gazdasági reálfolyamatok 234

235 szférájában lehet és kell megvalósítani, és ehhez megfelelő szabályozási eszközök is szükségesek. Az alapvető problémát, egyben a környezetvédelmi szabályozás szükségességét a külső gazdasági hatások, az externáliák internalizálása (belsővé tétele) jelenti. Pusztán a piaci mechanizmusok ugyanis nem alkalmasak a környezettel szinkronban rendezni a gazdasági folyamatokat. Ezért elengedhetetlen valamiféle beavatkozás a piac spontán működési rendszerébe. Ennek a kérdéskörnek az elméleti hátterével a közgazdaságtan foglalkozik, ezért erre a későbbiekben is csak érintőlegesen térünk ki. A szabályozási eszközök és főleg azok alkalmazása alapvetően a társadalom környezettel kapcsolatos preferenciarendszerét tükrözik. Ezért lényegi változásra csak értékrendszerünk, életmódunk, fogyasztási szokásaink megváltozása esetén számíthatunk. Ezek nélkül sem a technológiai fejlődés, sem a környezetvédelmi, környezetszabályozási beavatkozások nem igazán képesek a negatív tendenciák lényegi mérséklésére, a környezet állapotának tartós javítására. A környezetvédelmi szabályozás stratégiáját, alapvető irányait, eszközrendszerét a mindenkori környezetpolitika határozza meg. Ahhoz, hogy a környezetpolitikai célokat elérjük, a gazdasági és jogi szabályozóeszközök mellett meghatározó jelentőségűek a tudatformálás eszközei. A környezetpolitika a környezetvédelem terén megfogalmazott fő célokat, alapelveket, a megvalósítás feltételrendszerét foglalja össze. Az egyes környezetpolitikai típusok (helyreállító, hatásorientált, forrásorientált, megelőző) alapfilozófiájukban lényegesen különböznek, és jól kifejezik valamely ország, térség környezetpolitikájának és az ahhoz kapcsolódó környezetszabályozásnak a lényegét. A hatékony környezetpolitika alapja azoknak a gazdálkodási-szennyezési folyamatoknak az ismerete, amelyek a környezet állapotát döntően befolyásolják. E folyamat láncszemeinek az áttekintését segíti az 1. ábra. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrát, nevezze meg a szennyezési lánc egyes láncszemeit, és jegyezze meg, hogy az egyes környezetpolitikai típusok melyik láncszemnél avatkoznak be! 235

236 1. ábra. A szennyezési lánc Tevékenység: Jegyezze meg a környezetpolitikák két alaptípusát és azok jellemzőit! A környezeti elemek károsítását, terhelését, a természeti erőforrások túlhasználatát lehet mérsékelni, a károkat utólag részben helyreállítani, de természetesen a legjobb a problémákat megelőzni. Ezért a környezetpolitikáknak valójában két alaptípusa van. A reaktív (követő) jellegű környezetpolitika a már bekövetkezett, vagy eleve várt környezeti károkat igyekszik enyhíteni, mérsékelni. Ez a környezetpolitika három jól elkülöníthető altípust foglal magába: helyreállító környezetpolitika, hatásorientált környezetpolitika, forrásorientált környezetpolitika. A preventív (megelőző) jellegű környezetpolitika hatásmechanizmusai révén a megelőzést, a társadalom egészének környezetbarát irányba való terelését célozza. Az 1. táblázat összefoglalja a két alaptípus közti különbségeket. Tevékenység: Jegyezze meg a két típus közti alapvető különbségeket! 236

237 Gyűjtsön példát szakterületén az egyes megállapításokra! Gondolkozzon el rajta, hogyan tudná szakterületén a preventív környezetvédelem jellemzőit érvényesíteni, és hol ütközne akadályokba! 1. táblázat. A reaktív és a preventív környezetvédelem közti különbségek A következőkben röviden bemutatjuk a különböző típusú környezetpolitikák főbb jellemzőit. Tevékenység: Jegyezze meg a környezetpolitikák 4 típusának jellemzőit, hasonlítsa össze azokat egymással, és az 1. ábra alapján értelmezze a jellemzőiket! Az előző modulok alapján gyűjtsön példákat az egyes típusokba tartozó környezetvédelmi tevékenységekre! 1.1. Helyreállító környezetpolitika Lényege, hogy a már bekövetkezett károsodásokat igyekszik enyhíteni. Általában nagyon drága és kevésbé hatékony megoldás. Az utólagos helyreállítás, különösen az élő környezet esetében (gondoljunk a kipusztult állat- és növényfajokra) ráadásul gyakran teljesen eredménytelen Hatásorientált környezetpolitika A környezetpolitikának az eszközei ez esetben az immissziós állapoton, a környezetminőségen kívánnak javítani úgy, hogy közben a kibocsátások nem csökkenek. Jó 237

238 példa erre a városok levegőminőségének javítása elkerülő utak építésével, a zöldterületek arányának növelésével vagy a zajhatás csökkentése zajvédő falak telepítésével Forrásorientált környezetpolitika Ez a környezetpolitika eszközeivel és módszerével együtt nagyon széles körben elterjedt. Célja a károsanyag-kibocsátás csökkentése. A sokak által ismert ún. csővégi ejárások ( end of pipe ) döntően a direkt szabályozó eszközök (határértékek, bírságok) negatív ösztönzésére jöttek létre. Nagy előnyük, hogy jelentős környezetszennyezések esetén látványos eredményeket produkálnak és sikerélményt adnak az érintetteknek. Itt jól alkalmazható az ellenőrzés büntetés kettőse. Ma már jól ismert példái ennek a környezetvédelmi gyakorlatnak a kéményekbe szerelt szűrőfilterek, a szennyvíztisztítók, az autók katalizátorai. Hátránya viszont ennek a politikának az, hogy mivel az alaptechnológia a tisztító rendszerek nélkül is működik, sőt olcsóbban működik, az érintettek igyekeznek a környezetvédelmi berendezéseket elhagyni. Az viszont segíti ezeknek az eszközöknek a társadalmi elfogadottságát, hogy az alkalmazott környezetvédelmi technikák, technológiák ma már komoly piaci részesedést képviselnek, és gyártásuk, alkalmazásuk sok munkahelyet teremt Megelőző/preventív/szerkezetváltó környezetpolitika Lényegét tekintve ez egy olyan hatásmechanizmus, amely a gazdaságot, ill. az egész társadalmat környezetbarát irányba tereli. A különböző megelőző jellegű beavatkozások ebben az esetben a környezeti erőforrás használatba, a technológiai folyamatokba vannak integrálva. Ennek a típusú környezetpolitikának a végső célja a fenntartható fejlődés biztosítása. 2. Környezetszabályozási alapelvek Tevékenység: Gyűjtse ki a környezetszabályozási alapelveket és a hozzájuk tartozó elveket! Keressen példákat környezetéből az itt bemutatott elvek ill. alapelvek alkalmazására! Gondolkozzon el, hogyan lehet ezeket az elveket saját szakterületén belül érvényesíteni! Jegyezze meg a szennyező fizet alapelv jellemzőit! Az alábbi elvek alapvetően meghatározzák a szabályozás filozófiáját, a szabályozási eszközök típusait, valamint alkalmazásuk módjait. A károkozó felelősségének alapelve Ez az alapelv arra mutat rá, hogy a szennyező ne pusztán az általa elkövetett szennyezés legalizálásáért fizessen, hanem az általa okozott környezeti károk, valamint a szennyezés elkerüléséért teendő intézkedések költségeinek minél nagyobb részét viselje. A szennyező fizet elve alapján a termékek és szolgáltatások árának tükröznie kell a szennyezéssel, erőforrás-kihasználással és a környezeti degradáció egyéb formáival kapcsolatos környezetvédelmi költségeket is, különben az erőforrások túlhasználása és a társadalmi optimum szintjétől magasabb szennyezés alakulhat ki. Az áraknak igazat kell mondaniuk a termékek és szolgáltatások fogyasztásának és termelésének költségeiről. Ezt az elvet a világ nagy részén már alkalmazzák. A gondoskodás alapelve A társadalom minden résztvevőjének joga, valamint egyes szereplőinek (pl. állam, önkormányzatok, szennyezők stb.) kötelessége a természet közös értékeit előrelátó, értékvédő gondoskodással kezelni. A gondoskodás alapelve nemcsak a környezetszennyezés közvetlen 238

239 megakadályozását jelenti, hanem a szennyezés kockázatának csökkentését is. Ezen alapelv elemei a következők: az elővigyázatosság és a megelőzés elve. A hatékonyság alapelve A konkrét környezetorientált beavatkozások tervezésével és szervezésével összefüggésben az elmúlt pár évtizedben számos elvet fogalmaztak meg a környezetvédelmi célok elérésének és megvalósításának hatékony növelésére. Az alapelv főbb elemei az alábbiak: költséghatékonyság elve, közös felelősség elve, regionalitás elve, partneri viszony elve, szubszidiaritás elve, információhoz való hozzáférés elve, társadalmi részvétel elve. A szubszidiaritás a döntési hatásköröknek (és persze a végrehajtásnak is) az állampolgárokhoz a lehető legközelebbi szintre való telepítése. Ez az elv alapvetően a centralizációs törekvéseket igyekszik akadályozni. 3. A környezetvédelmi szabályozás céljai, beavatkozási pontjai, módjai Tevékenység: A 2. ábra segítségével gyűjtse ki és jegyezze meg a környezetvédelmi szabályozás beavatkozási pontjait és néhány jellemző módját! Utóbbiakra keressen példákat saját környezetéből és/vagy szakterületéből! A szabályozás stratégiai feladata az, hogy a gazdaság rövid távon a környezet ellenében ható folyamatait a környezet hosszú távú fennmaradási érdekeivel összhangba hozza. Ebből az alapvetésből kiindulva a főbb célok a következők: a természeti javak takarékos felhasználása; a környezetszennyezés ökológiailag megengedhető szintre csökkentése, ill. a szennyezés megelőzése; a környezetvédelmi feladatok költségeinek optimalizálása; a környezeti érdeknek gazdálkodási és fogyasztói belső érdekké való transzformálása. A környezetpolitika szabályzóeszközei csak akkor hatékonyak, ha azok a gazdálkodás környezetét, környezeti erőforrásokat különösen érintő, kritikus folyamataihoz kapcsolódnak (2. ábra). A gazdálkodási folyamatban az első lépés a kitermelés befolyásolása, szabályozása. Itt alapvetően a nem megújuló erőforrások használatának a csökkentése a cél. Erre alkalmasak azok az eszközök (források), amelyek ezen erőforrások árának emelésével takarékosságra ösztönöznek, segítve ezzel pl. a másodnyersanyagok versenyképessé tételét. A gyártás folyamatának befolyásolására ma már sokféle eszköz áll rendelkezésre. A határértékek, a különböző technológiai előírások, a piaci eszközök alkalmazásának fő célja, hogy a gyártás folyamatát környezetkonform irányba terelje. Napjainkban már a fogyasztás is többféle módon befolyásolható, szabályozható. A termékdíjak, az ökocímkézés mellett igen fontos szerepe van (vagy lehetne) a 239

240 tudatformálásnak, a társadalmi értékrend és fogyasztási szokások környezetbarát irányba való terelésének. A hulladékgazdálkodás szabályozása pedig irányulhat a megelőzésre, az újrahasznosításra, és ha már nincs más mód, a hulladékok ártalmatlanítására. 2. ábra: A környezetszabályozás beavatkozási pontjai és módjai 240

241 2. lecke Környezetszabályozási eszközök Cél A lecke célja, hogy a hallgató betekintést kapjon a környezetszabályozási eszközök különféle típusaiba és a környezetközpontú irányítási rendszerekbe, hogy a későbbiekben szakterületén ill. vállalati környezetben felismerje, és a szükséges mértékben alkalmazni tudja azokat. A lecke segítségével ismerje meg a hazai környezetvédelem folyamatosan változó intézményrendszerét ill. képes legyen a változások nyomon követésére. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes megnevezni a környezetszabályozó eszközök 3 fő típusát, saját szavaival megfogalmazni az egyes típusok lényegét és a szabályozás folyamatát, megnevezni a közvetlen szabályozás 3 fő eszközét, ábráról kiválasztani a környezetszabályozás típusát, felsorolni a környezetvédelmi díjakat, felsorolni a termékdíjköteles termékeket, felsorolni a környezetterhelési díjakat, saját szavaival megfogalmazni az ISO és az EMAS jellemzőit, megnevezni a magyar környezetvédelem jogi alapját jelentő törvény nevét és számát, interneten tájékozódni a hazai környezetvédelmi intézményrendszer aktuális szereplőiről. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: termékdíj környezetterhelési díj igénybevételi járulék környezetközpontú irányítási rendszer 1. A környezetszabályozási eszközök típusai Tevékenység: Jegyezze meg a környezetszabályozási eszközök 3 fő típusát! A környezetpolitikai, környezetszabályozási célok megvalósítására ma már sokféle eszköz áll rendelkezésünkre. A szabályozó eszközöknek három fő típusát különböztetjük meg: direkt (közvetlen) szabályozóeszközök, közgazdasági vagy piaci eszközök, önkéntes eszközök, a meggyőzés eszközei Direkt vagy közvetlen szabályozó eszközök Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a közvetlen szabályozás eszközeit! Tanulmányozza az 1. ábrát, és a segítségével értelmezze a közvetlen szabályozás folyamatát! 241

242 A közvetlen szabályozás adminisztratív jellegű korlátozásokon, tilalmakon alapul. Jogszabályok révén, kényszer hatására, a szennyezőkre közvetlenül hatva igyekszik a környezetpolitikai célokat elérni. Az előírásokat be kell tartani, különben a szennyezőnek jogi vagy egyéb adminisztratív büntetéssel kell számolnia. Ez a szabályozás az ún. utasítás és ellenőrzés mechanizmusa alapján, szabványok, határértékek, engedélyeztetés stb. felhasználásával működik (1. ábra). 1. ábra: A közvetlen szabályozás struktúrája A közvetlen szabályozás eszközei a tiltás, engedélyeztetési eljárás és a normák állítása. A tiltás tisztán hatósági szabályozóeszköz. Alkalmazásának célja a környezetet durván terhelő tevékenységek vagy ártalmas termékek megszüntetése. Gondoljunk a betiltott vegyszerekre, a freont tartalmazó spray-re stb. Az engedélyeztetési eljárás ugyancsak hatósági szabályozási forma, amelyet új vállalatok létesítésekor kell alkalmazni. A szakhatóság ebben az esetben azt dönti el, hogy a leendő vállalat létesítését, működését a környezeti hatások figyelembevételével engedélyezi vagy sem. A közvetlen szabályozás leggyakrabban használt eszköze a normaállítás. A hatósági előírások vonatkozhatnak a szennyező anyagok kibocsátására (emisszió) és az állapotra (immisszió). A normák határértékek formájában jelennek meg. A normaállításnak csak akkor van értelme, ha biztosított a határértékek betartása. A rendszeres ellenőrzés és a hatékony, következetes szankcionálás elengedhetetlen feltétele a szabályozásnak. Az ellenőrzés állami, hatósági feladat. A határértékeket túllépők bírságot fizetnek. Fontos tudni, hogy a norma alatti kibocsátások, környezeti terhelések ingyenesek. A szabályozás történetét nézve a direkt eszközök jelentek meg először. Nálunk is tradicionális, széles körben elterjedt eszközöknek számítanak. A környezetvédelmi szabályozásban sokáig szinte kizárólag ezt a módszert alkalmazták. Az elmúlt évtizedekben azonban a közvetlen szabályozás kizárólagossága a különböző hátrányok miatt megszűnt, és a gazdasági szabályozó eszközök folyamatosan teret nyernek Közgazdasági vagy piaci szabályozó eszközök Tevékenység: Gyűjtse ki a gazdasági szabályozás eszközeit! Tanulmányozza a 2. ábrát, és a segítségével értelmezze a gazdasági szabályozás folyamatát! 242

243 A gazdasági szabályozás alapvetően a gazdasági érdekeltség révén igyekszik a gazdaság szereplőit, a vállalkozói és fogyasztói szférát a kívánt környezeti magatartásra rávenni. A közvetlen szabályozáshoz képest a gazdasági szabályozás széles körben alkalmazható, és jól használja a piac rugalmasságát. Lehetőséget ad a gazdálkodóknak a számukra előnyösebb megoldások választására. A gazdasági szabályozás lényege, hogy a környezethasználókhoz a piaci mechanizmusokon, a gazdaság értékítéletén keresztül jutnak el (2. ábra). 2. ábra: A gazdasági szabályozás struktúrája A gazdasági (piaci) eszközök sokszínűségét, változatosságát az alábbi csoportosítás szemlélteti: környezetvédelmi díjak/adók: kibocsátási vagy környezetterhelési díjak, termékdíjak, betétdíjak, szolgáltatási, felhasználási díjak; piaci engedélyek (szennyezési jogok) rendszere: pl. emissziós bank-ügyletek, együttes szennyezés kibocsátás; végrehajtási ösztönzők; támogatások: juttatások, kedvezményes kölcsönök; önkéntes megegyezések; környezeti felelősségbiztosítás: kötelező, önkéntes. A felsorolt eszközök között vannak nálunk és az Európai Unióban is gyakran alkalmazott megoldások és kevésbé ismertek. A tananyagban csak a hazai gyakorlatban széles körben alkalmazott megoldásokkal foglalkozunk Környezetvédelmi díjak Tevékenység: Jegyezze meg a hazánkban is alkalmazott környezetvédelmi díjakat! 243

244 A honlap jogszabálykeresőjében keresse meg a évi LXXXV. törvényt, írja ki és jegyezze meg a jogszabály hatályos változatában közölt termékdíjköteles termékeket! Hazánkban az évi LIII. törvény (a környezetvédelmi törvény) az Európai Unió és az OECD gyakorlatával összhangban megteremtette a gazdasági eszközök alkalmazásának lehetőségét a környezetvédelmi szabályozásban. A lehetséges eszközök közül Magyarországon a környezetvédelmi díjaknak van meghatározó szerepük a szabályozásban. A környezetvédelmi díjak valójában a szennyezésért fizetendő árat jelentik. Ösztönző és redisztributív (újraelosztó) hatásuk lehet. A hazánkban alkalmazott díjak: termékdíj, betétdíj, környezetterhelési díj, igénybevételi járulék. A termékdíj a környezetet vagy annak valamely elemét terhelő, veszélyeztető termék után fizetendő. A termékdíjköteles termékek körét és a termékdíjjal kapcsolatos rendelkezéseket a évi LXXXV. törvény a termékdíjról tartalmazza. A termékek köre és egyéb rendelkezések (pl. a fizetendő díjak) időnként változnak ben a következő termékek után kell termékdíjat fizetni: akkumulátor; csomagolószer; egyéb kőolajtermék; elektromos, elektronikai berendezés; gumiabroncs; reklámhordozó papír; egyéb műanyag termék; egyéb vegyipari termék; irodai papír. A termékdíjból befolyt összeg felhasználásáról (redisztribúció) külön jogszabály rendelkezik. A betétdíj a termék visszaforgatását igyekszik elősegíteni. Ösztönzi a termékek újrafelhasználását, növeli a hulladékgazdálkodás hatékonyságát. Hazánkban üveg italcsomagolások után fizetünk jelenleg betétdíjat. A környezetterhelési díjat a környezeti elemekbe juttatott, szabályozásban rögzített anyagok után kell fizetni. Hazánkban vízterhelési, talajterhelési és levegőterhelési díjat kell fizetni a környezetterhelési díjról szóló évi LXXXIX. törvény alapján. A környezet védelméről szóló évi LIII. törvény alapján a környezet valamely elemének igénybevételéért a környezet-használó igénybevételi járulékot köteles fizetni (pl. vízkészletjárulék). Az igénybevételi járulék fizetési kötelezettség hatálya alá tartozó tevékenységek és igénybevételek körét, a járulék mértékét, továbbá a nyilvántartás és adatszolgáltatás rendjét törvény határozza meg. A díjak elterjedése fontos eredménye a hazai környezetvédelemnek, környezetszabályozásnak. Bevezetésük hatására a társadalom szembesült azzal a ténnyel, hogy a tiszta környezet nincs ingyen, és a jobb környezetminőség egyúttal jobb életminőséget is jelent Önkéntes eszközök Ezeket az eszközöket a direkt szabályozóeszközökkel vagy a gazdasági eszközökkel kombinálva lehet használni. Lényegük: a környezeti tudatosság és felelősség beépítése a döntéshozatali folyamatba a különböző önkéntes környezeti megállapodásokkal, megegyezésekkel kapcsolatban. Lényeges előnyük a nagyfokú rugalmasság, eredményorientáltság. 244

245 4. Környezetközpontú irányítási rendszerek (KIR) Tevékenység: Gyűjtse ki az ISO és az EMAS rendelet jellemzőit! 4.1. Az ISO Az ISO szabványt, a es sorozat első tagját 1996 őszén adták ki. Az ISO megnevezés az ISO által készített környezetvédelmi szabványok összességét jelenti, számozásuk rel kezdődik. Az ISO szabványsorozat írja le azon alapelemeket, amelyekből felépül egy hatékonyan működő környezetmenedzsment rendszer. Ezek közé tartozik a saját környezetpolitika és célkitűzések kialakítása, az ezek elérésére szolgáló programok megvalósítása, a környezeti teljesítmény mérése, a hibák kijavítása és a környezeti teljesítmény növelését szolgáló rendszer figyelemmel kísérése. A es nemzetközi szabvány egy Környezetközpontú Irányítási Rendszer (KIR) más néven környezeti menedzsment rendszer (KMR) követelményeit írja le, oly módon, hogy alkalmazható legyen mindenféle típusú és nagyságú szervezetben, és igazodni tudjon különböző földrajzi, kulturális és társadalmi feltételekhez. A hatékony környezetirányítási rendszer segíti a vállalatokat működésük környezeti vonatkozásainak megítélésében és javításában. A szabvány az irányítási rendszer követelményeit a tervezés, bevezetés, ellenőrzés és átvizsgálás dinamikus ciklusos folyamat alapján építi fel. Egy ilyen típusú rendszer képessé teszi a szervezetet arra, hogy olyan eljárásokat hozzon létre, amelyekkel kitűzheti környezeti politikáját és céljait, értékelje ezek hatékonyságát, elérje teljesülésüket és igazolja mások számára is a teljesülést. A szabvány alapvető célja a környezetvédelem segítése és a szennyeződés olyan mértékű megelőzése, ami egyensúlyban van a társadalmi-gazdasági szükségletekkel. Lényeges, hogy a es szabvány nem tartalmaz abszolút követelményeket kibocsátásokra vagy hasonló környezeti kritériumokra. A hangsúly az elkötelezettségeken van, amelyek a környezeti politikában szerepelnek, a jogszabályok teljesítését illetik és a folyamatos javítást tűzik ki célul. A szándék az, hogy a szabványban rögzített követelmények szerinti KIR bevezetése jobb környezeti teljesítést eredményezzen. A követelmények azon az elgondoláson alapulnak, hogy a szervezet időszakonként átvizsgálja és kiértékeli a KIR-ét, hogy megkeresse a javítási lehetőségeket és bevezesse ezeket. A környezetközpontú irányítási rendszer javításának célja a környezeti teljesítés további javítása Az EMAS rendelet Az EMAS teljes neve: a (ET) Tanács 1836/93 számú rendelete az iparvállalatok önkéntes részvételéről a Közösség öko irányítási és auditálási rendszerében. Az EMAS szintén egy környezetközpontú irányítási rendszer, egy KIR, formáját tekintve azonban nem egy szabvány, hanem egy rendelet. Az EMAS az ipari tevékenységet végző vállalatok önkéntes részvételén alapuló európai uniós rendszer, melynek fő célja az ipari tevékenységek környezetvédelmi teljesítményének folyamatos javítása: a vállalatok által kiépített és bevezetett környezeti politika, környezetvédelmi programok és menedzsment rendszer által, ezen elemek rendszerezett, objektív és rendszeres auditja által, és azáltal, hogy információt szolgáltat a vállalat a közvélemény számára. 5. A társadalom részvétele a környezetvédelemben Tevékenység: Keressen példát környezetéből a társadalom, az egyének részvételére a környezetvédelemben! 245

246 A környezetpolitikai célok megvalósítása nem nélkülözheti a polgárok aktivitását a környezetvédelemben. A problémák ma már olyan súlyosak és szerteágazóak, hogy a kormányok pusztán a gazdasági és jogi eszközök révén nem tudják megoldani azokat az emberek folyamatos közreműködése nélkül. A közreműködés feltételeit viszont meg kell teremteni. Ehhez az oktatás és nevelés éppúgy hozzátartozik, mint a közösségi részvétel biztosítása a környezetvédelemben. A környezeti információkhoz való hozzáférés, a környezeti szempontból fontos döntésekben való véleménynyilvánítás, valamint a jogorvoslat lehetősége elengedhetetlen feltételei a környezeti demokrácia gyakorlásának. A jogszabályi keretek (mint pl. az évi LIII. törvény a környezet védelmének általános szabályairól) csak a környezetvédelem általános feltételrendszerét biztosítják. Annak hatékonysága, a lehetőségek kihasználása függ a társadalmi értékrendtől, a civil társadalom fejlettségétől, az emberek környezettel kapcsolatos attitűdjeitől, fogyasztási szokásaitól. A szabályozás igazi legitimitását az adja, ha az emberek nem csak eltűrik, elviselik azt, hanem támogatják annak megvalósulását. Pusztán adminisztratív úton, külső kényszer hatására nem alakulnak ki azok a magatartásformák, amelyek a környezet megóvásában különösen hosszú távon meghatározóak. A belső motiváltság megteremtésében fontos a média szerepe, a civil szervezetek tevékenysége, de mindenekelőtt a környezeti nevelés (iskolai, családi) személyiségformáló hatása nélkülözhetetlen. A környezeti nevelés ugyanis olyan személyiségfejlesztés, amelynek célja a környezetet óvó, védő gondolkodás és viselkedésmód kialakítása, elmélyítése. Az igazi eredmény az lenne, ha az egyéni döntésekben, cselekvésekben nagyobb szerepet kapna a felelős, környezettudatos gondolkodás, a fenntarthatóságra való törekvés. 6. A hazai környezetvédelem intézményrendszere Tevékenység: A www. magyarorszag.hu honlap Közigazgatás oldaláról navigálva az aktuálisan illetékes minisztérium felől keresse meg és gyűjtse ki a hazai környezetvédelem intézményrendszerének aktuális szereplőit! A Nemzeti Jogszabálytárban ( keresse meg a 71/2015. (III. 30.) Korm. rendelet aktuális változatát (a környezetvédelmi és természetvédelmi hatósági és igazgatási feladatokat ellátó szervek kijelöléséről), és tekintse át a hazai környezetvédelmi hatóságokat és igazgatási szerveket! Jegyezze meg a magyar környezetvédelem jogi alapját jelentő törvény nevét és számát! A környezetvédelem jogi alapját az évi LIII. törvény a környezet védelmének általános szabályairól jelenti hazánkban. A törvény lefekteti a környezetvédelem alapelveit, az állam és az önkormányzatok környezetvédelmi feladatait, a környezetvédelmi igazgatás és a környezetvédelem gazdasági alapjait. A törvényre épülve számos rendelet és határozat született. A központi igazgatást a kormány, az illetékes minisztérium(ok) (2017-ben: Földművelődésügyi Minisztérium) és a központi szervek jelentik. A környezetvédelmi hatóságnak hazánkban jelenleg 3 szintje van: országos, területi és járási. Területi környezetvédelmi és természetvédelmi hatóságként és igazgatási szervként a megyei kormányhivatalok járnak el. 246

247 11. Modul: Globális környezeti kihívások Környezetünk számos jelenségének okát sokáig nem értette az emberiség, de a tudományos kutatásoknak és megfigyeléseknek köszönhetően napjainkra rá kellett ébrednünk emberi tevékenységeink közvetlen vagy közvetett szerepére a természet nagyfokú átalakításában. A természet válaszlépései globális problémákat gerjesztenek az atmoszférában (magasabb hőmérséklet, több szén-dioxid és több metán, megváltozó ózonpajzs), a hidroszférában (vékonyodó jégtakarók, olvadó gleccserek, eltűnő hósapkák, emelkedő tengerszint, csökkenő állóvízfelületek), a pedoszférában (degradálódó talajok, nagy területű talajszennyezések), a bioszférában (csökkenő erdőterületek, csökkenő biodiverzitás, terjedő invazív fajok) stb. Természeti erőforrásaink fokozódó kizsákmányolása óriási nyomást gyakorol Földünkre. Korábbi fejezeteinkben már számos környezeti problémát tárgyaltunk, most a globális éghajlatváltozás okait, jelenségeit és hatásait, valamint az ózonpajzs változásait részletezzük. 247

248 1. lecke: A globális éghajlatváltozás okai Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a globális éghajlatváltozás természetes és antropogén okait. A megszerzett ismeretek segítségével felismerje mindennapi életében és munkájában a globális klímaváltozást erősítő tevékenységeit, és érzékennyé váljon az ezek elleni megfelelő fellépésre. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes saját szavaival elmagyarázni az éghajlat fogalmát, felsorolni az éghajlatot meghatározó fő tényezőket, megnevezni az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testületet, felsorolni a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okait, és elmagyarázni azok befolyásoló hatásait, saját szavaival elmagyarázni, hogy napállandó változásait okozó kozmikus hatások hogyan befolyásolják az éghajlatot, saját szavaival értelmezni az üvegházhatás jelenségét, megfogalmazni a légkör szén-dioxid tartalma és hőmérséklete közötti összefüggést, saját szavaival elmagyarázni a légköri aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére, saját szavaival elmagyarázni a vulkánok éghajlatmódosító hatásait, saját szavaival elmagyarázni a szárazföldek és a tengerek éghajlatmódosító hatásait, felsorolni a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okait, és elmagyarázni azok befolyásoló hatásait, felsorolni 6 darab üvegházhatású vegyületet illetve vegyületcsoportot, megnevezni, hogy hogyan változott az üvegházhatású gázok légköri koncentrációja a történeti idők folyamán, saját szavaival elmagyarázni a metánkoncentráció jövőbeli növekedésének lehetséges okait, saját szavaival elmagyarázni, hogy miért lép fel pozitív visszacsatolás a jeges területek olvadása és a hőmérséklet változása között, saját szavaival elmagyarázni, hogy a repülők és azok kondenzcsíkjai hogyan befolyásolják a légkör hőmérsékletét, értelmezni az aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: éghajlat IPCC napállandó naptevékenység 248

249 üvegházhatás albedó 1. Az éghajlat és változása Tevékenység: Jegyezze meg az éghajlat fogalmát! Idézze fel, hogy eddigi tanulmányai és mindennapi élete alapján mit tud a globális klímaváltozásról, annak okairól és következményeiről! A Földünket körülvevő légkör állandó változásban van. A légkör fizikai állapotának változásait időjárásnak nevezzük. Az éghajlat egy földrajzi hely átlagos időjárása: egy adott helyen bizonyos fokú állandóságot mutat, s ezen belül játszódnak le az időjárási jelenségek. Az időjárás és az éghajlat elemei azonosak: napsugárzás, hőmérséklet, szél, csapadék. Az éghajlat azonban egy területen a légkör jóval hosszabb távon érvényes állapota, mint az időjárás (legalább 30 év). Egy nagyon összetett, kaotikusan viselkedő rendszer állapotának statisztikai leírása. Az éghajlat állapothatározói nemcsak a besugárzás, hőmérséklet, légnyomás, szél, páratartalom, csapadék, felhőzöttség átlagértékei, hanem a szélsőségek valószínűsége is. Az 1. táblázat az éghajlat meghatározó tényezőit foglalja össze. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. táblázatot, és gyűjtse ki az éghajlatot meghatározó fő tényezőket! 1. táblázat. Az éghajlat meghatározó tényezői Az elmúlt évezredekre jellemző stabil éghajlat napjainkban (az elmúlt évtizedeket tekintve) a változás jeleit mutatja (1. ábra). Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrát, és fogalmazza meg a hőmérsékletváltozás megfigyelhető trendjét! 249

250 1. ábra. A globális felszíni hőmérséklet eltérése az időszak átlagához képest (NASA/GISS nyomán Az éghajlat globális megváltozása kapcsán az alábbi kérdések merülnek fel általában az emberekben: Változik-e a Föld éghajlata? Ha változik, milyen gyorsan? Természetes okokból változik, emberi hatásra vagy is-is? Milyen természetes okok lehetnek a háttérben? Milyen nem természetes okok lehetnek a háttérben? Lehet-e modellezni, és így előrejelezni az éghajlat változását? Ez a lecke igyekszik megadni a választ a fenti kérdésekre. Sokan vannak a kétkedők és a meggyőzöttek is érveket és ellenérveket mindkét oldalon találunk (2. ábra). A jegyzet szerzőinek meggyőződése szerint az éghajlat globális megváltozása és annak hatásai napjainkban tudományosan alátámasztottak, de a fő kérdés ma már nem is az, hogy mennyiben okozza ezt az ember, és mennyit tehet a kiváltó okok csökkentéséért, hanem az, hogy hogyan tudunk alkalmazkodni a nyilvánvalóan megváltozó környezetünkhöz. Tevékenység: Jegyezze meg, hogy minek a rövidítése az IPCC! Az Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC: Éghajlatváltozási Kormányközi Testület) néhány évente jelentéseket ad ki a globális klímaváltozásról. Ezekben a múlt és jelen tényeinek rögzítése mellett az egyre fejlettebb éghajlatváltozási modellek alkalmazásával különböző éghajlatváltozási forgatókönyveket adnak meg. A modellek bemenő paraméterei az egyes forgatókönyvek (szcenáriók) esetében különböznek (pl. nagyfokú kibocsátáscsökkentések várhatók vagy a kibocsátás a jelenlegiek szerint folytatódik stb.). 250

251 2. ábra. Kétkedők és meggyőzöttek (John Ditchburn rajza) 2. A globális éghajlatváltozás okai Tevékenység: Gyűjtse ki a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okait! Az éghajlatváltozás valószínűsíthető okai két nagy csoportra oszthatók: a természetes okokra és az emberi (antropogén) okokra A globális éghajlatváltozás valószínűsíthető természetes okai Tevékenység: Tanulmányozza a 3. ábrát, és kövesse végig a Föld átlaghőmérsékletének változásait! A Föld éghajlata sosem volt állandó. A 3. ábrán nyomon követhető a Föld átlaghőmérsékletének feltételezett változása geológiai időléptékkel mérve. Millió éves időtávlatokat nézve az éghajlatot befolyásolták a Napból érkező sugárzás intenzitásának változásai (kozmikus hatások), a légkör összetevőinek változásai, a kontinensek vándorlásai, a kontinensek és tengerek méretének változása, a szárazföld belső területeinek tengerektől, óceánoktól való távolsága, a domborzat és annak változásai. 251

252 3. ábra. A Föld becsült átlaghőmérsékletének alakulása az elmúlt 100 millió évben. (A vízszintes tengelyen az idő logaritmikus skálán látható!) Kozmikus hatások Tevékenység: Gyűjtse ki és értelmezze, hogy a napállandó változásait okozó kozmikus hatások hogyan befolyásolják az éghajlatot! A Föld éghajlatát befolyásolja a napállandó (a Nap kisugárzott energiamennyiségének az a része, mely eléri a földi légkört), valamint az, hogy hogyan hasznosul a beérkező energia a földi szférákban. Ha ezek bármelyike megváltozik, akkor változik a Föld energiamérlege és ezzel éghajlata is. A Napból a Földre érkező sugárzás intenzitásának változásait a naptevékenység változásai, valamint a Föld keringési és pályaelemeinek változása okozza. A Napból érkező sugárzás csekély mértékű változása is jelentős éghajlatváltozást okozhat. A naptevékenységnek (a napfoltok és napkitörések elhelyezkedésének, számának és intenzitásának változása) van egy 11 éves, rövid periódusú ciklusa és egy hosszabb, 72-82,5 év között változó hosszú ciklusa is. A naptevékenységnek a 11 éves napciklusnál hosszabb távú változásai korrelációt mutatnak a földi átlaghőmérséklet változásaival. Az 1970-es évekig a Föld átlaghőmérsékletének változása és a naptevékenység szoros korrelációt mutatott, amiből az a következtetés vonható le, hogy a naptevékenység változása okozza a földi átlaghőmérséklet kisebb változásait. Ahogyan azt a 4. ábra mutatja, 1950 óta a Nap nem vált aktívabbá, a szoláris besugárzás nem növekedett, a kozmikus sugárzás intenzitásában nem következett be tartós változás, azonban a Föld átlaghőmérséklete emelkedik. Fentiek alapján a naptevékenység alakulása nem játszik szerepet az elmúlt fél évszázad hőmérsékleti növekedésében. Tevékenység: Tanulmányozza a 4. ábrát, és figyelje meg a kozmikus sugárzás és a hőmérséklet alakulását az elmúlt 50 évben! 252

253 4. ábra. A galaktikus kozmikus sugárzás (GCR) intenzitásának (szürke vonal) összehasonlítása az átlagos földi hőmérséklettel (piros vonal) 1950-től napjainkig. A napfoltok száma kapcsolatban áll a Föld átlaghőmérsékletének alakulásával: napfoltminimumok idején csökken a földi átlaghőmérséklet. Csillagászati megfigyelések alapján a kis jégkorszakok időpontjában (pl. Európában a 13. század végén, a 15. században, a 17. század végén, lásd 11. modul 2. lecke 5. ábra) napfoltszám-minimum volt megfigyelhető. A megfigyelések szerint a napfoltok száma jelenleg csökken, és a kutatók előrejelzése szerint egy újabb kis jégkorszak várható a 21. század közepétől, ami a mostani melegedés ellen fog hatni, de ez csak egy részét ellensúlyozza az antropogén eredetű felmelegedésnek, jelentősebb lehűlést nem okoz. A Föld pályája nem állandó: az excentricitása (a Föld ellipszis alakú pályájának lapultsága) kb. 92 ezer éves periódussal változik. Így a Nap-Föld távolság is változik, és a napközelben és naptávolban bekövetkező sugárzás-intenzitás közt különbség van. A Föld pályájának hajlásszöge (a forgástengely és a keringés síkja által bezárt szög) kb. 40 ezer éves periódussal változik 21,8 és 24,4 fok között, jelenleg 23,27 fok és csökken. A változás befolyásolja az egyes földrajzi övekre jutó sugárzás mértékét A légkör összetevőinek változásai Tevékenység: Tanulmányozza az 5. ábrát az üvegházhatás megértéséhez! Elevenítse fel a Levegő és védelme modulban az üvegházhatású gázokról megszerzett ismereteit! A légkör jól átengedi a nagyrészt a látható fény hullámhossz-tartományába eső napsugárzást. A felszínre érkező sugárzás hosszú hullámú hősugárzássá alakul (Föld infravörös kisugárzása), aminek nagy részét a légkör egyes nyomgázai (üvegházgázok) elnyelik, majd kisugározzák (5. ábra). Emiatt hőtöbblet keletkezik, és megnő a felszínhez közeli hőmérséklet. A légkörnek ez a hővisszatartó, hőtároló szerepe az üvegházhatás. Az üvegházhatás nélkül 33 C-kal alacsonyabb (-18 C) lenne a Föld átlaghőmérséklete. A Föld 253

254 légkörének összetétele a Föld kialakulásától kezdve jelentős változáson ment át (lásd 3. modul 1. lecke). A légkört alkotó gázok különböző mértékben verik vissza ill. nyelik el a Napból érkező sugárzást, ezért az üvegházhatású gázok (ÜHG-k) (lásd 3. modul 2. lecke) mennyisége és aránya befolyásolja az üvegházhatás mértékét. A légköri CO2 és vízgőz mennyiségének természetes változása hatással van a Föld éghajlatára. 5. ábra. A Föld sugárzási egyenlege. A légkör külső határára érkező napsugárzás (1) egy része visszaverődik, egy része elnyelődik a légkörben. A Föld elnyeli a felszínére érkező sugárzás nagy részét, majd hőként kisugározza, ennek a hosszúhullámú sugárzásnak jelentős részét a légkör elnyeli (üvegházhatás). Tevékenység: Tanulmányozza a 6. ábrát, és fogalmazza meg a hőmérséklet és a szén-dioxid változása közti összefüggést! 254

255 6. ábra. A Föld átlaghőmérsékletének és a légkör szén-dioxid tartalmának változása az elmúlt 400 ezer évben (0: 2009). Az elmúlt 400 ezer évben a jégkorszak során a glaciálisok (jégkorszak) és interglaciálisok (jégkorszakok közötti időszakok) váltották egymást, és ahogyan az a 6. ábráról leolvasható, a CO2 koncentráció szintje együtt mozgott az átlaghőmérséklet változásával. A legújabb elemzések szerint a CO2 koncentrációja mintegy 800 éves késéssel követte az eljegesedések és a köztes melegebb időszakok váltakozását. Ebből az a következtetés vonható le, hogy akkoriban a CO2 szint változása nem oka, hanem következménye volt az éghajlatváltozásnak. Ebben a földtörténeti időszakban a CO2 az erősítő visszacsatolási rendszer része lehetett, azaz a kiváltó ok (vélhetően a Föld pályaelemeiben bekövetkező változások) után már jelentős mértékben hozzájárulhatott az éghajlatváltozáshoz. Az akkori változások üteme azonban töredéke a jelenleginek: a múltban 50 év alatt legfeljebb 1,5 ppm-et változott a CO2 koncentrációja, napjainkban azonban az elmúlt 50 évben 60 ppm-mel nőtt, elérve, sőt meghaladva a 400 ppm-et. Tevékenység: Értelmezze a légköri aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére! A légköri aeroszolok hatása az üvegházhatású gázokéval ellentétes. Az aeroszolok apró részecskék, melyek főleg sókristályokból (amely a tengerek hullámzása miatt keletkezik), a szél által szállított apró talaj- és porszemcsékből, valamint vulkáni hamuból állnak. Az aeroszolok csökkentik a Föld felszínére eljutó napfény mennyiségét, így csökken a talajfelszín hőmérséklete. Hűtő hatásuk az aeroszolok okozta erőteljesebb felhőképződés miatt is érvényesül (a felhőkről visszaverődik a napsugárzás). A nagy erejű vulkánkitörések is éghajlati változásokat okoznak: csökkentik a hőmérsékletet. Ezt azonban nem a levegőbe kerülő hamu okozza elsősorban az hetek alatt kimosódik, hanem a felszabaduló kéndioxid. A kén-dioxid a légkör nedvességtartalmával reagálva kénsavat képez, amely akár évekig megmaradó, aeroszol méretű szulfátszemcsékből álló felhőt képez. Ha a vulkánkitörési felhő eléri a sztratoszférát, akkor a kénsavas felhő a magas légköri áramlási rendszernek köszönhetően viszonylag gyorsan szétterül Földünkön, és lecsökkenti a Napból érkező sugárzást, és ezzel az alsóbb légrétegekben és a felszínen lehűlést idéz elő. Vulkánkitörések alkalmával CO2 is kerül a légkörbe, évente kb tonna, azonban ennek mennyisége messze elmarad az antropogén eredetű CO2 kibocsátástól, amely évente 255

256 kb. 36 milliárd tonna. A legújabb kutatások szerint az arktikus területeken az olvadó jég eltűnése miatt fellépő felszíni nyomásváltozás miatt megnövekedhet a földrengések és vulkánkitörések száma Kontinensek és tengerek Tevékenység: Gyűjtse ki a szárazföldek és a tengerek éghajlatmódosító hatásait! Értelmezze a növények és a jégtakaró szerepét az éghajlat módosításában! A Föld története során a kontinensek folyamatos mozgásban voltak: kiterjedésük és a Földgolyón való elhelyezkedésük is változott. A szárazföldek és a tengerek aránya jelentősen befolyásolja az éghajlatot. A víz fajhője magasabb, így nagyobb hőmennyiséget képes tárolni. A szárazföldek a növényborítottságukon keresztül befolyásolják az éghajlatot: a növények egyrészt megkötik a szén-dioxidot, másrészt az összefüggő növényzet albedója (sugárzásvisszaverő képessége) kisebb, mint a csupasz felszíné. A kontinensek növényborítottsága a kontinensvándorlásokkal együtt változott (lásd éghajlati övezetesség, hegységképződés stb.). A növények vegetációs idejének megfelelően az évszakok változásával a CO2 megkötő képességük is változik. A mérések alapján kimutatható, hogy az északi félteke nyarán az északi féltekén kb. 5 ppm-mel csökken a légkör szén-dioxid koncentrációja. Ugyanez figyelhető meg a déli féltekén, a déli félteke nyarán. A növények szén-dioxid megkötő képessége óriási jelentőségű. Az 1700-as évek óta az emberiség által a fosszilis szénforrások égetése miatt kibocsátott széndioxid mennyisége kb. 1,8x10^12 tonna, azonban a légkörben az antropogén CO2 többlet kb. 0,9x10^12 tonna körüli. Azaz az emberiség által kibocsátott széndioxid közel fele az idők során a természetes mechanizmusok (döntően a növényzet) útján megkötődött. Az éghajlatot a jég kiterjedése is befolyásolja: a fehér felület albedója nagy. Az albedó értéke azt adja meg, hogy a visszavert sugárzás hány százaléka a beesőnek. Minél nagyobb az albedó, annál Földre beérkező sugárzás annál nagyobb hányada verődik vissza a légkörbe, ami a felmelegedés ellen hat. A tengeráramlásokat a nagy földi légkörzés és az útjukba eső kontinensek mozgatják, illetve térítik el (7. ábra). Jelentős éghajlat-módosító hatásuk van. Az Egyenlítő környékén felmelegedett vizet áramlások juttatják el a Föld hidegebb, sarkvidéki pontjaira (óceáni vízkörzés), ahol jelentősen megváltoztathatják a klímát fűtő hatásukkal. Tevékenység: Tanulmányozza a 7. ábrát, és figyelje meg, hogy a Föld mely részein jelent hűtő, és mely részein jelent fűtő hatást a tengeráramlás! 256

257 Hőleadás a légkörbe Indiaióceán Atlantióceán Csendesóceán Meleg, felszíni ármalat Hideg, sós, mélyvízi áramlat Hőleadás a légkörbe 7. ábra. Az óceáni szállítószalag: a tengeráramlások rendszere A globális éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okai Tevékenység: Gyűjtse ki a globális éghajlatváltozás valószínűsíthető antropogén okait! Az üvegházhatású gázok koncentrációjának változása Tevékenység: Elevenítse fel a levegő és védelme modulban az üvegházhatású gázokról tanultakat! Tanulmányozza az 1. táblázatot, valamint a 8. ábrát, és figyelje meg, hogy hogyan változott az üvegházhatású gázok légköri koncentrációja a vizsgált időszakok alatt! Tekintse meg a NOAA (az USA tengerekkel és a légkörrel foglalkozó kutatóintézete) 4 perces kisfilmjét a légköri szén-dioxid koncentrációjának változásról! Figyelje meg az északi félteke és a déli sark szén-dioxid koncentrációjának ingadozásai közötti különbséget. Mi a fő különbség az ipari forradalom előtti és utáni trendek között? A legfontosabb üvegházhatású gáz a vízgőz. Ennek hatalmas mennyisége alig függ az emberi tevékenységektől, bár a növényzet és a felszín átalakítása, öntözés, jéggel borított felszínek változása stb. hatására nőhet az emberi befolyásoltság. A többi üvegházhatású gáz közül a szén-dioxid (CO2), a dinitrogén-oxid (N2O), a metán (CH4) természetes eredetű is lehet, míg a fluorozott szénhidrogének (HFC-k), a perfluorkarbonok (PFC-k), a kén-hexafluorid (SF6), az egyéb klór-flour-karbon vegyületek (CFC-k), a triklór-etilén (CH3CCl3), az ózon egyértelműen az emberi tevékenység hatására kerül a légkörbe (utóbbi másodlagos légszennyező, lásd 3. modul 2. lecke). Az üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedése az utóbbi néhány száz évben egyértelmű (1. táblázat, 8. ábra) ben a kiotói protokoll (CO2, CH4, N2O, HFC-k, PFC-k, SF6) és a montreáli jegyzőkönyv (CFC-k, HCFC-k és CH3CCl3) hatálya alá eső ÜHG-k összes légköri mennyisége 472 ppm CO2 egyenérték volt, ebből a CO2 392,6 ppm-mel részesedett. Az ÜHG-k légköri koncentrációjának növekedésével együtt jár a légkör hőmérsékletének növekedése. Az egyes ÜHG-k sugárzási jellegük és a légköri élettartamuk vonatkozásában különböznek egymástól. 257

258 1. táblázat. A fontosabb üvegházhatású gázok antropogén hatású változása (a vízgőz nélkül). 8. ábra. A fontosabb ÜHG-k koncentrációjának növekedése 1978-tól Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a metánkoncentráció növekedésének lehetséges okait és veszélyét! Annak ellenére, hogy jelenleg a szén-dioxid 400 ppm koncentrációban, a metán pedig ehhez képest csak kb. 1,8 ppm koncentrációban van jelen a légkörben, a metán szerepe a 258

259 felmelegedésben ennél jóval jelentősebb. A szén-dioxid jelenlegi többletkoncentrációja 1,66 W/m2 elnyelési többletet (üvegházhatást) okoz, miközben a metán 0,48 W/m2-t. Ez amiatt van, hogy 100 éves időskálán a metán a szén-dioxidhoz képest 23-szor erősebb üvegházhatású gáz (ennyivel több hosszúhullámú sugárzást nyel el). Tartózkodási ideje ugyan csak kb. tizede a széndioxidénak, ám mégis, e rövidebb tartózkodási ideje alatt jóval több hosszúhullámú sugárzást nyel el, mint a szén-dioxid száz év alatt. Emiatt a légköri metán mennyiségének alakulása az üvegházhatás szempontjából nagyon fontos. Különös jelentőségűvé teszi a metán kérdését az is, hogy a sarkvidéki tengerek mélyén, valamint a szibériai tundra területek fagyott altalajában (az ún. permafroszt rétegben) hatalmas mennyiségű metán található, metánhidrát ill. metán-klatrát (jégbe fagyott metán) formájában. A felmelegedés következtében a metánhidrátból ill. klatrátból felszabaduló metán a légkörbe jutva további felmelegedést okoz, amely pozitív visszacsatolással, öngerjesztő folyamatként tovább erősíti a felmelegedést. Orosz tudósok becslése szerint 1400 milliárd tonna metán van kötve a sarkvidéken, miközben a légkör jelenlegi metán tartalma kb. 5 milliárd tonna. A kötött metán jelenleg kb. 0,5-1 millió tonna/év mennyiségben szabadul fel a felmelegedés miatt olvadó permafroszt rétegből, de a folyamat gyorsul. A sarkvidéki tengerek mélyén lévő metán-hidrát szintén nem stabil, a tengerek melegedésével a gáz-halmazállapotúvá vált metán kiáramlik. Fentiek alapján a légköri metánkoncentráció előrejelzése nagyon bizonytalan. Mindenesetre a jelenlegi 1800 ppb körüli koncentráció már most nagyon közel van a kutatók által megjelölt ppb körüli határhoz, amely fölött a metán felszabadulása katasztrofális következményekkel járó öngerjesztő folyamattá válhat Az albedó változása Tevékenység: Jegyezze meg, hogy hogyan változik az albedó a terület borításának különféle változásaival! Értelmezze, hogy miért pozitív visszacsatolás a jeges területek olvadása! Az emberiség okozta területhasználati változások (erdőirtás, mezőgazdasági területek növekedése, a földfelszín településekkel, utakkal, egyéb infrastruktúrával való lefedése stb.) az albedó megváltozásával járnak. Minél kisebb egy terület albedója, a talaj annál kevesebb napsugarat ver vissza a levegőbe, így az adott területen nagyobb melegedésre számíthatunk. Azaz ha az albedó, a visszasugárzás mértéke csökken, akkor a hőmérséklet emelkedik, és fordítva. A Föld átlagos albedója 39%, a friss hófelszíné 80-90%, a füves területeké 20-30%, az erdőé 5-10%. A jeges területek olvadása pozitív visszacsatolás: az olvadás az albedó csökkenésével jár, ami a további hőmérséklet emelkedés miatt további olvadást, azaz albedó csökkenést okoz A repülés okozta kondenzcsíkok szerepe Tevékenység: Gyűjtse ki és értelmezze, hogy a repülők és azok kondenzcsíkjai hogyan befolyásolják a légkör hőmérsékletét! A repülők a kerozin elégetése miatt jelentős mennyiségű szén-dioxidot bocsátanak ki, azonban ez viszonylag alacsony arányt jelent a globális kibocsátásokon belül. Sokkal nagyobb problémát jelentenek a repülés során keletkező kondenzcsíkok. A kondenzcsíkok úgy viselkednek, mint a normál felhők. Magassági elhelyezkedésük alapján a fátyolfelhők közé lehet sorolni őket, és leginkább ezekhez is hasonlítanak, mivel miniatűr jégkristályokból állnak. Ha más felhők nem lennének az égen, a kondenzcsíkokból létrejött fátyolfelhők Európa közel 10 százalékát, Észak-Amerika keleti partjainak pedig közel 6 százalékát terítenék be. A kondenzcsíkok a földről visszavert hosszúhullámú sugárzást elnyelik, illetve visszaverik, így hozzájárulnak a légkör melegedéséhez. A mérések alapján lehetségesnek tartják, hogy napjainkban egy év alatt nagyobb mértékben járulnak hozzá a felmelegedéshez a csíkok, mint a légiközlekedés kezdete óta a repülőgépek által kibocsátott összes szén-dioxid. 259

260 Egy másik kutatás eredménye szerint ugyanakkor a hajtómű-égéstermékek közül a szulfátaeroszolok csökkentik a globális felmelegedést. Ezek visszaverik a napfényt, akárcsak egy jelentősebb vulkánkitörés miatt a légkörbe kerülő aeroszolok. Egyes elemzések szerint a szulfátaeroszol-jelenség jórészt ellensúlyozza a repülés káros hatásait, mások ezt cáfolják Aeroszolok Tevékenység: Gyűjtse ki és értelmezze az aeroszolok hatását a levegő hőmérsékletére! Az emberi eredetű aeroszolok elsősorban a por, a korom, a szulfátok. Az aeroszolok visszaverik a napsugárzás egy részét, emiatt a földfelszínre érkező sugárzásmennyiséget csökkentik, azaz az üvegházhatással ellentétes hatást váltanak ki. Kivéve a korom aeroszolt, amely jelentős fényelnyeléssel rendelkezik, ezért melegedést okoz. A légkör aeroszoltartalma elsősorban az iparosodott területeken és azok tágabb környezetéhen magas, így ezeken a területeken gyengítik a legerősebben az üvegházgázok okozta felmelegedést. Az aeroszolok légkörbe kerülésével közvetlenül összefüggő, direkt hatás (sugárzásszórás és -elnyelés) összességében hűtő hatású Az éghajlatváltozásra ható jelenségek összefoglaló értékelése Tevékenység: Tanulmányozza a 2. táblázatot, és jegyezze meg az éghajlatváltozásra ható jelenségeket, azok hatásait és veszélyességét! A 2. táblázat összefoglalja azokat a jelenségeket, trendeket, amelyek a közeli jövőben jelentős hatással lehetnek az éghajlat változására. 2. táblázat. Az éghajlatváltozás alakulására hatást gyakorló trendek (forrás: Hetesi et al., 2016) Jelenség Hatása, mennyisége Kapcsolódó visszacsatolás Veszélyesség Naptevékenység változása Jelenleg nincs, későbbiekben hűthet (-0,4-1 C) Negatív Előnyös Vulkáni tevékenység Hűthet, ha növekszik a tevékenység Negatív Előnyös lenne Növényzet megkötő hatása Csökkenő hatás a fogyó erdők és az óceáni élőhelyek sérülése miatt Negatív Előnyös lenne, ha nőne CO2 kibocsátás Növekvő hatás, eddig +0,6 C Pozitív Veszélyes Metánkoncentráció növekedése Növekvő hatás, fordulópont előtt áll, jelenleg +0,1-0,2 C Pozitív Kiemelten veszélyes 260

261 2. lecke: A globális éghajlatváltozás jelenségei és jövőbeli tendenciái Cél A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a globális éghajlatváltozás jelenségeit, azok jövőbeli tendenciáit az ezzel együtt járó környezeti kockázatokat. A megszerzett ismeretek segítségével felismerje mindennapi életében és munkájában a globális klímaváltozást erősítő tevékenységeit, és érzékennyé váljon az ezek elleni megfelelő fellépésre. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes felsorolni a globális éghajlatváltozás jelenségeit, megadni a Föld és hazánk hőmérsékletében bekövetkezett változás mértékét az elmúlt évre vonatkozóan, legalább 2 példát mondani a múltbeli hőmérsékletváltozásokra, megadni a hőmérsékletváltozás jövőbeli tendenciáját, rámutatni annak földrajzi egyenetlenségeire, megadni a tengervíz hőmérsékletében az elmúlt kb. 150 év alatt bekövetkezett változás mértékét, saját szavaival megfogalmazni a csapadékban bekövetkezett múltbeli és a jövőre előrejelzett változásokat, elmagyarázni, hogy miért fog nőni a jövőben a lehullott csapadék mennyisége, megfogalmazni, hogy milyen tendencia figyelhető meg az Északi-jeges tenger jégtakarójának változásában, felsorolni a szárazföldi jégtakaró kiterjedése csökkenésének megfigyelhető jelenségeit és következményeit, saját szavaival elmagyarázni, hogy miért okoz problémát a metánhidrát tárolók melegedése, elmagyarázni, hogy az Arktisszal ellentétben miért nő az Antarktisz jégtömege, megadni a világtenger szintjében bekövetkező változás tendenciáját, saját szavaival elmagyarázni, hogy mi okozza a világtenger szintjének emelkedését, felsorolni, hogy mely tényezők okozhatják a termohalin cirkuláció meggyengülését ill. leállását, legalább 3 példát mondani az éghajlatváltozás emberi egészségre gyakorolt hatásaira, az éghajlatváltozás növényekre gyakorolt hatásaira vonatkozó állítások igaz voltát megítélni, saját szavaival megfogalmazni az éghajlatváltozás jövőbeli feltételezett alakulását hazánkban. Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: Broecker-féle óceáni szállítószalag 261

262 termohalin áramlás 1. A globális éghajlatváltozás jelenségei és jövőbeli tendenciái Tevékenység: Az 1. ábra tanulmányozásával elevenítse fel korábbi ismereteit a globális éghajlatváltozás jelenségeiről! Jegyezze meg a globális éghajlatváltozás jelenségeit! A globális éghajlatváltozás jelenségei több nagy csoportba sorolhatóak (1. ábra), ezek: a légkör felmelegedése, az óceánok vizének felmelegedése, a csapadékban bekövetkezett változások, a jeges területek változásai, a hidroszféra változásai, a bioszféra változásai, az El Nino jelenség változásai, a tengeráramlások rendszerének változásai. 1. ábra. A globális éghajlatváltozás jelenségei 1. A légkör felmelegedése Tevékenység: Tanulmányozza a 2. és 4. ábrát, és jegyezze meg, hogy mekkora volt a Föld és hazánk átlaghőmérsékletének növekedése az elmúlt kb évben! Tanulmányozza a 3. ábrát, és fogalmazza meg a hőmérséklet változásának regionális különbségeit! Tanulmányozza az 5. ábrát, és vesse azt össze korábbi ismereteivel a honfoglalás korának klímaoptimumával, és Hunyadi Mátyás Duna jegén történő királlyá koronázásával kapcsolatosan! Tanulmányozza a 6. ábrát, és fogalmazza meg a bal és jobb oldali ábra 262

263 összehasonlításából levonható következtetést, valamint figyelje meg a regionális különbségeket! A Föld alsó légkörének felmelegedése a rendszeres hőmérséklet mérések óta nyomon követhető: 1880 és 2012 között 0,85 C az alsó légkör átlag-hőmérsékletének növekedése (2. ábra). Ez természetesen a Föld egészére vonatkozó átlaghőmérséklet változás; regionálisan a hőmérséklet változása ettől eltérő (3. ábra). Magyarországon a 20. század 100 éve folyamán 0,68 C-os hőmérséklet-emelkedés detektálható (4. ábra). Hőmérsékletváltozások voltak a földtörténeti múltban (lásd 11. modul 1. lecke 3. és 6. ábra) és az emberi történelem múltjában is. Közép-Európát tekintve is megfigyelhető a honfoglaláskori, kora középkori klímaoptimum, majd az ezt követő kis jégkorszakok (5. ábra). Hogy az emberi tevékenységnek van-e köze a mostani felmelegedéshez, azt az IPCC modellszámításai alátámasztják. A 6. ábra a földfelszíni és tengerfelszíni várható hőmérséklet-emelkedés mértékét mutatja be az IPCC két éghajlati forgatókönyvére modellezve. A hazánk területére elvégzett modellszámítások szintén melegedést mutatnak, ám e melegedés a Föld átlaghőmérsékletének növekedését meghaladja. 2. ábra. A Föld átlaghőmérsékletének alakulása 1880-tól napjainkig 263

264 3. ábra. A földfelszíni hőmérséklet között megfigyelt változása (IPCC, 2013). 4. ábra. Éves középhőmérsékletek Budapesten (KSH,

265 5. ábra. Az évi középhőmérséklet alakulása Közép-Európában között 6. ábra. A földfelszíni és tengerfelszíni várható hőmérséklet-emelkedés mértéke (az időszak átlagához képest a időszak (modellezett) átlagát hasonlítva) két éghajlati forgatókönyvre (bal oldali: RCP 2.6, jobboldali: RCP8.5) modellezve (IPCC, 2013) A tenger felszíni vizének felmelegedése Tevékenység: Tanulmányozza a 7. és 8. ábrát, és jegyezze meg a tengervíz hőmérsékletében az elmúlt kb. 150 év alatt bekövetkezett változás mértékét! A víz nagy fajhője miatt jóval nagyobb hőmennyiséget képes elnyelni és tárolni, mint a levegő (7. ábra). Az éghajlati rendszerben megfigyelt nettó energia növekedés több mint 60%-a a felső óceánvízben (0-700 m), kb. 30%-a a 700 m mélység alatti óceánvízben tárolódik, és csak a maradék 10% jut a légkörre! A tengerek felszíni vize 1860-tól 2000-ig kb. 0,7 C-kal lett melegebb (8. ábra). 265

266 7. ábra. A tengervízben tárolt hőenergia növekedése (IPCC, 2013) 8. ábra. A tengerfelszín hőmérsékletének változása 3 adatközpont alapján 3. A csapadékban bekövetkezett változások Tevékenység: Tanulmányozza a ábrákat, és fogalmazza meg a csapadékban bekövetkezett múltbeli és a jövőre előrejelzett változásokat! Figyelje meg, a Föld mely területein várható a legnagyobb mértékű csapadéknövekedés és -csökkenés! 266

267 Keresse ki, hogy miért fog nőni a jövőben a lehullott csapadék mennyisége! A csapadékviszonyokat tekintve az utóbbi évtizedekben megfigyelhető tendenciák az alábbiak (9. ábra). A magas északi szélességeken az éves csapadékmennyiség nő. A közepes északi szélességeken a téli csapadékmennyiség növekvése figyelhető meg. A szubtrópusok nyári szárazsága északra kitolódott. A félszáraz szubtrópusi területeken több az aszályos időszak. Megfigyelhető az egy alkalommal lehullott csapadék mennyiségének növekedése, emiatt gyakoribbá váltak a hirtelen árvizek. Hazánkban mm-nyi csapadék-csökkenés mutatható ki a 20. sz. során (ezen belül is között száraz időszak volt), a csapadékextrémitások pedig növekedtek a 20. sz. utolsó negyedében (10. ábra). A Föld egészét tekintve a lehullott csapadék mennyisége a melegedő légkör miatti intenzív párolgás miatt a jövőben nőni fog (az IPCC előrejelzései szerint), ám az átlag nagy szélsőségeket takar, és több helyütt a csapadék összmennyiségének csökkenése várható (11. ábra). A csapadék évszakos megoszlásában bekövetkező változások alapján a Föld számos régiójában a mezőgazdaság a nyári aszályos időszak erősödése miatt komoly problémák elé kell nézzen (12. ábra). A hazánkra vonatkozó előrejelzések alapján a nyár és az ősz a mainál szárazabb és melegebb, a tél és tavasz a mainál nedvesebb és enyhébb lesz. 9. ábra. A csapadékmennyiség változása 1901-től napjainkig a Föld egyes régióiban mm/év 25 évenként) 267

268 10. ábra. A lehullott csapadék mennyisége Budapesten 11. ábra. A csapadékmennyiségben bekövetkező változások mértéke két éghajlati forgatókönyvre modellezve (IPCC) 268

269 12. ábra. A csapadékmennyiség relatív változása (%) a közti időszakban az es időszakhoz képest, télen és nyáron ( 4. A jeges területek változásai Tevékenység: Tanulmányozza a 13. ábrát, és fogalmazza meg, hogy milyen tendencia figyelhető meg az Északi-jeges tenger jégtakarójának változásában! 269

270 A globális éghajlatváltozást alátámasztó jelenségek leginkább a hideg területekhez kötődnek. A jeges területek olvadása pozitív visszacsatolást okoz: ha csökken a jégtakaró kiterjedése, akkor csökken az albedó, ami nagyobb felmelegedést okoz, emiatt viszont tovább olvad a jégtakaró. Az Északi-Jeges-tenger jégtakarójának kiterjedése és vastagsága is lecsökkent (13. ábra). Sőt, a megfigyelések azt mutatják, hogy ez a csökkenés a vártnál nagyobb mértékű. 13. ábra. Az északi Jeges-tenger jégtakarójának kiterjedése nyáron Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a szárazföldi jégtakaró kiterjedése csökkenésének megfigyelhető jelenségeit és következményeit! Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy miért okoz problémát a metánhidrát tárolók melegedése! A szárazföldi jégtakaró kiterjedésének csökkenése is megfigyelhető: csökken a tavak, folyók jégborítása, lecsökken a hóval borított napok száma, a magas hegységekben emelkedik a hóhatár (pl. Svájc: m/néhány évtized), visszahúzódnak a gleccserek (1. kép). A gleccserek visszahúzódása miatt a jövőben számos település ivóvízellátása és élelmiszerellátása kerülhet veszélybe. A Tibeti-fennsík gleccsereinek 2/3-a 2050-re eltűnhet. Ezek a gleccserek 7 nagy folyót táplálnak, mely folyók a világnépesség 40%-a számára adnak ivóvizet és öntözési lehetőséget a mezőgazdaságban. A jeges területek változásai kihatnak az élővilágra (pl. jegesmedvék zsákmányszerzése és vándorlása megnehezült, felengedő területeken megváltozik az élővilág), és az infrastrukturális létesítményekre is (pl. a tartós talajfagy csökkenése miatt házak, utak megsüllyednek, csővezetékek stb. veszélybe kerülnek). A talajfagy tartós csökkenése, valamint a Jeges tenger vízhőmérsékletének növekedése további igen jelentős problémát jelent: az arktiszi tengerfenék és a szibériai összefüggő talaj alatti jégtakaró metánhidrát formájában metánt tartalmaz, amely a melegedés miatt felenged, a metán pedig kikerül a légkörbe (lásd 11. modul 1. lecke fejezet). Óriási mennyiségről van szó: a légkör jelenlegi metántartalma kb. 5 milliárd tonna, de a kutatások alapján ennek 10-szerese kerülhet ki a légkörbe a metánhidrát készletekből a felmelegedés következtében. Ez nagyon erőteljes mértékben növeli meg az üvegházhatás mértékét! A metán kiáramlása már elkezdődött (2., 3. kép). Tevékenység: Hasonlítsa össze az 1. kép bal és jobb oldali ábráját, és fogalmazza meg a megfigyelt különbséget! 270

271 1. kép. A Muir gleccser (Alaszka) visszahúzódása. A bal oldali kép 1941 augusztusában, a jobb oldali kép 2004 augusztusában készült. 2. kép. Metán kiáramlása a tengerfenéken 3. kép. A kiáramló metán láthatóvá tétele annak meggyújtásával Tevékenység: Gyűjtse ki, hogy az Arktisszal ellentétben miért nő az Antarktisz jégtömege! Az Arktisszal (északi sarkvidék) ellentétben az Antarktisz jégtömege nő. Ennek több oka van. A szárazföldi, igen vastag (átlagosan 2000 m) jégtakaró esetében (a selfjég, azaz a kontinensről a tengerbe nyúló jég kivételével) nincs alulról melegítő hatású víz. Az Antarktiszen az évi középhőmérséklet mínusz 50 C körüli, azaz ha néhány fokot melegedik a levegő, még nem indul meg az olvadás. A melegebb levegő viszont több vízgőzt tud befogadni, ami miatt több hó esik, azaz vastagszik a jégtakaró. A jégtakaró növekvő tömege miatt azonban a parti részről jégtömbök szakadhatnak le (jégborjadzás). 271

272 5. A világtenger szintjének növekedése Tevékenység: Tanulmányozza a 14. és 15. ábrát, és fogalmazza meg a világtenger szintjében bekövetkező változás tendenciáját! Gyűjtse ki, hogy mi okozza a világtenger szintjének emelkedését! A világtenger szintjére a jeges területeken bekövetkező változások eddig még csak kis hatást jelentettek (de ez már így is számos alacsony fekvésű parti területen, és főleg a lakott korallszigetek esetében gondokat okozott). A különböző becslések alapján az elmúlt 100 év során néhány cm, esetleg cm lehetett a tengerszint emelkedése, de az emelkedés gyorsuló (14. ábra). Ennek legnagyobb része a melegebb víz nagyobb térfogatából adódik, kisebb részt a gleccserek olvadásából. Az Antarktisz egyelőre tengerszint csökkenést okoz, mivel a felmelegedés miatt az óceáni megnövekedett párolgásból az Antarktiszen lehullott csapadék tengerszintet csökkentő hatása nagyobb, mint a jégborjadzásból eredő tengerszint növelés. A tengerszint azonban a vártnál gyorsabban növekedik (15. ábra), emiatt 2100-ra a korábbi cm-rel szemben már cm-es növekedést is lehetségesnek tartanak. 14. ábra. A világtenger szintjének emelkedése 272

273 15. ábra. A világtenger szintjének emelkedése a műholdas mérések alapján (kék) és az IPCC előrejelzése (piros, zöld) 6. Az éghajlatváltozás egyéb hatásai 6.1. Változások a tengeráramlások rendszerében Tevékenység: Elevenítse fel a 11. modul 1. leckéjének 7. ábráját a tengeráramlásokról! Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy mely tényezők okozhatják a termohalin áramlás meggyengülését ill. leállását! A légkör felmelegedése nem azt jelenti egyszerűen, hogy egy kicsit melegebb lesz. A Broecker-féle óceáni szállítószalag (azaz a tengeráramlások rendszere) az óceánvíz változó hőmérséklete és sótartalma alapján működtetett, azaz termohalin áramlás, melynek éghajlatmódosító hatása (lásd. 11. modul 1. lecke 7. ábra) is gyengülhet. Legkritikusabb szakasza az Észak-Atlanti térség, ahol kis sótartalom különbség mellett buknak mélybe a vizek. Ezért ha valamilyen édesvíz-utánpótlás felhígítja az óceán vizét, akkor gyengülhet ill. leállhat az áramlás, jelentős éghajlat-változást okozva (ami legutoljára 8200 évvel ezelőtt meg is történt). A sótartalmat a növekvő csapadékmennyiség, a térségbe közvetetten vizet juttató kanadai és szibériai folyók nagyobb vízhozama ill. az arktikus területek szárazföldi jégtakarójának olvadása csökkentheti le. Ez utóbbi a fentiek alapján a globális felmelegedés egyik következménye (lehet) Egészségre gyakorolt hatások Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az éghajlatváltozás emberi egészségre gyakorolt hatásait! Az egészségre gyakorolt hatások lehetnek közvetlenek és közvetettek is. Direkt hatások az extrém időjárási helyzetek (pl. hőhullám). A közvetett hatások azok a növény- és állatvilágra gyakorolt éghajlati hatások, amelyek az emberi egészségre is hatnak. Ilyen például az allergén növényfajok pollentermelése: ha melegedik az éghajlat, akkor korábban virágozhatnak. Az 273

274 állati közvetítők által terjesztett betegségek is ide tartoznak: a melegebb időjárás elősegítheti a szaporodásukat (pl. szúnyogok a trópusokon), az enyhébb tél pedig segítheti az áttelelésüket (pl. rágcsálók, kullancsok). A klímaváltozás okozta jelenségek (árvíz, vihar stb.) okozta egészségi hatások különböző sérülések, fertőzések, táplálkozási, pszichológiai stb. hatások formájában mutatkoznak Az éghajlatváltozás hatása a növényekre Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az éghajlatváltozás növényekre gyakorolt hatásait! Az éghajlatváltozás különbözőképpen hat az egyes növényekre, azok toleranciájától függően. Mivel növényenként változik az ökológiai környezet egyes elemei (szén-dioxid, hőmérséklet, nedvesség stb.) iránti igény, valamint az azok változására bekövetkezett válasz (tolerancia, adaptáció), így a földrajzi szélességtől is függően egyes mezőgazdasági növényfajták számára kedvező, másoknak kedvezőtlen az éghajlat megváltozása. Mivel a fafajok migrációja lassú, az erdők nem tudják természetes módon követni a gyors környezeti változásokat (hőmérséklet emelkedés, változás a csapadék mennyiségében és évszakos eloszlásában). Hazánkban a hőmérséklet emelkedés és csapadék csökkenés esetén az erdős sztyepp a zonális erdők rovására terjeszkedne. Fennáll a veszélye annak is, hogy a globális klímaváltozás egyes ökoszisztémák összeomlását okozhatja A globális éghajlatváltozás hatása hazánk éghajlatára Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az az éghajlatváltozás jövőbeli feltételezett alakulását hazánkban! A globális klímaváltozás Magyarország területére vonatkozó modellezéseinek eredményéből az alábbi előrejelzéseket lehet leszűrni re a hőmérsékleti becslések (+0,8 ; +2,8) C, 2100-ra (+1,3 ; +5,2) C tartományba esnek. A modellek nagy része az éves csapadékösszeg növekedését jelzi, az éves változás 2050-re (-1 ; +7)% között mozog, 2100-ra pedig (-3 ; +14)% között. Az évszakonkénti csapadékváltozások a telet és a tavaszt a mainál nedvesebbnek becsülik, míg a nyár és az ősz szárazabb lesz. Az éghajlatváltozás felszíni vizekre gyakorolt hatása elsősorban a vízgyűjtőterületen bekövetkezett hőmérséklet- és csapadékváltozásoktól függ. Hazánk esetében éghajlatunk várható melegedése és szárazodása miatt eltolódás lehetséges egy félszáraz, mediterrán jellegű klíma irányába. Így az átlagos évi lefolyás csökkenhet, kisebb tavaink kiszáradhatnak, a mezőgazdaság komoly problémák elé néz. A modellek eredményeit összegezve: az ország éghajlata összességében melegedik és szárazodik. A telek a mainál melegebbek és valamivel csapadékosabbak lesznek, így nő az árvízveszély (vízfolyások vízhozama nőhet). A nyarak a mainál melegebbek és szárazabbak lesznek, azaz megnő az aszályveszély. 274

275 3. lecke: Az ózonoszféra sérülése Cél A lecke célja, hogy a hallgatók képet kapjanak a magaslégköri ózonréteg károsodásának mértékéről és az ezzel járó veszélyekről, megértsék a magaslégköri ózon réteg károsításának folyamatát, és betekintést nyerjenek a környezeti veszély elhárítására tett nemzetközi lépésekbe. Követelmények Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes elmagyarázni az ózon képződésének folyamatát, felsorolni az ózon légköri előfordulásának helyeit, saját szavaival megadni az ózonréteg fogalmát és jellemzőit, megadni, hogy miért fontos a földi élet számára az ózonpajzs jelenléte, megadni az ózon mennyiségének mérésére szolgáló mértékegységet, saját szavaival elmagyarázni, hogy a besugárzás intenzitása és a légkörzés hogyan befolyásolja az ózonréteg vastagságának földrajzi övek szerinti változását, megfogalmazni a sztratoszférikus és a troposzférikus ózon mennyiségének változási tendenciáját az elmúlt évtizedek során, megadni az ózonlyuk fogalmát, felsorolni a sztratoszférikus ózoncsökkenés okozta egészségügyi hatásokat, felsorolni legalább 4 ózonkárosító anyagot illetve anyagcsoportot, elmagyarázni, hogy miért csökken a sztratoszférikus ózon mennyisége a károsító anyagok kibocsátásának megszűnése után is évtizedekig, saját szavaival elmagyarázni, hogy miért a déli pólus felett jelentősebb az ózonréteg sérülése, kiválasztani az ózon mennyiségének évszakos változását és az azt okozó tényezőket, saját szavaival elmagyarázni, hogy milyen kapcsolatban áll egymással az üvegházhatás fokozódása és az ózonréteg elvékonyodása, megadni az ózonkárosító anyagok csökkentésére hozott az első nemzetközi jegyzőkönyv időpontját és nevét! Időszükséglet A tananyag elsajátításához körülbelül 45 percre lesz szüksége. Kulcsfogalmak: ózonréteg Dobson egység ózonlyuk Montreali jegyzőkönyv 275

276 1. Ózon a légkörben Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az ózon képződésének folyamatát! Gyűjtse ki és jegyezze meg az ózon légköri előfordulásának helyeit! Gyűjtse ki, és jegyezze meg, hogy miért fontos a földi élet számára az ózonpajzs jelenléte! Jegyezze meg a Dobson egység fogalmát! Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy a besugárzás intenzitása és a légkörzés hogyan befolyásolja az ózonréteg vastagságának földrajzi övek szerinti változását! Az ózon természetes módon az oxigénből keletkezik fotokémiai dinamikus egyensúlyban lévő (O2 O3 egyensúly) reakciók során. Színtelen, mérgező, vízben oldódó gáz, erősen oxidatív. Az ózon a légkörben két helyen fordul elő (1. ábra). A troposzférikus ózon a napsugárzás és szennyezőanyagok kémiai reakciói által képződő másodlagos légszennyező anyag (lásd Levegő és védelme modul 2. lecke), jelenléte káros (ld. pl. Los Angeles típusú szmog). A sztratoszférában természetes módon előforduló ózon ezzel szemben nagyon nagy jelentőséggel bír: szűri a felszínre érkező, nagy mennyiségben a földi életre káros UVsugárzást. Az ún. ózonréteg vagy ózonpajzs a Földet km közötti magasságban veszi körül, koncentrációmaximuma az Egyenlítő fölött kb. 25 km, a sarkokon km (lásd Levegő és védelme modul 1. lecke). Az ózontartalom mérésére a Dobson egység szolgál. 1 Dobson esetében normál nyomáson, tengerszintre vonatkoztatva a légréteg ózontartalma 0,01 mm-nek felel meg. Mivel az ózonképződés az UV-sugárzástól függ, ezért fő keletkezési helye a trópusi területek feletti sztratoszféra (20-30 km-en). A légköri áramlások azonban elszállítják északra és délre. Az ózon mennyiségének ciklikus változása egy év során is megfigyelhető, a besugárzás intenzitásának változásaival összhangban. Tevékenység: Tanulmányozza az 1. ábrát, és fogalmazza meg, hogy hogyan változott a sztratoszférikus és a troposzférikus ózon mennyisége az elmúlt évtizedek során! 1. ábra. Az ózon függőleges eloszlása a légkörben 276

277 2. Az ózonpajzs sérülésének jelei Tevékenység: Tanulmányozza a 2. és 3. ábrát, és fogalmazza meg a déli pólus feletti légréteg ózontartalma változásának tendenciáját! Gyűjtse ki és jegyezze meg az ózonlyuk fogalmát! A sztratoszférikus ózonpajzs szokatlan mértékű vékonyodását az 1970-es évek végén észlelték először az Antarktisz fölött, majd ezt követően további vékonyodás és csökkenés volt megfigyelhető (2. és 3. ábra). 220 Dobson alatti ózonkoncentráció esetén beszélünk az ún. ózonlyukról, ami nem a teljes ózonréteg hiányát, hanem nagyfokú elvékonyodását, ritkulását jelenti. A legnagyobb ózonlyukat a Déli-sark körüli területeken 2006-ban mérték, amikor is 29 millió km2 területen csökkent le 85 Dobson alá az ózontartalom. Az ózontartalom csökkenése más kontinensek fölött is megfigyelhetővé vált. Hazánk fölött a csökkenés mértéke 10% körüli. 2. ábra: Az ózontartalom csökkenése az Antarktiszon október közötti átlagok alapján 277

278 3. ábra. Az Antartktisz légkörének októberi ózontartalma között (animáció) 3. A sztratoszférikus ózoncsökkenés egészségügyi hatásai Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a sztratoszférikus ózoncsökkenés okozta egészségügyi hatásokat! Az ózonpajzs vastagságának csökkenése miatt megnőtt a földfelszínre jutó UV sugárzás mértéke. Az ennek következtében fellépő egészségügyi hatások alapvetően három csoportba sorolhatóak: a bőrre, a szemre és az immunrendszerre kifejtett hatások. Bőrre kifejtett hatás pl. a leégés, a fényérzékenység, a napsugárzás okozta bőrelváltozások, a rosszindulatú festékes bőrdaganat (melanóma). A szemre kifejtett hatások közé tartozik a heveny kötőhártya- és szaruhártya gyulladás, a szürkehályog, a szem egyes részeinek daganata. Az immunrendszer esetében a sejtes immunválasz elnyomása, fokozott fertőzési fogékonyság, latens vírusfertőzések aktiválása (pl. herpesz) léphetnek fel. A fokozott UV sugárzás nemcsak az emberek, hanem az állatok egészségében is kárt okozhat. 4. Az ózonpajzs sérülésének okai Tevékenység: Elevenítse fel a Levegő és védelme modul 2. leckéjében tanultakat az ózonkárosító légszennyező anyagokról! Kövesse nyomon az ózon bontásának reakcióegyenleteit! Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy miért képes egy ózonbontó molekula több ózon molekulát is lebontani! Az ózon bontásában a fő szerepet a klór- és brómtartalmú vegyületek, úgymint freonok, halonok, szén-tetraklorid, metil-bromoform, metil-bromid stb. jelentik. Ezek a vegyületek az embert tevékenységek során kerülnek a légkörbe (Lásd Levegő és védelme modul 2. lecke). 278

279 Igen stabil vegyületek, amelyek hosszú légköri tartózkodási idejük miatt eljutnak a légkör magasabb részeibe, a sztratoszférába is. Itt atomos Cl és Br válik ki belőlük, amelyek hatására az ózon felbomlik. Az alábbi reakciók játszódnak le: CFCl3 Cl (atomos) O3 + Cl (atomos) O2 + ClO ClO (nem stabil) Cl + O O + O O2 Cl (atomos) újra bonthatja az O3-t A probléma tehát az, hogy egy-egy ózonkárosító molekula nem egyszerűen elreagál egy-egy ózon molekulával, és utána már nem tud káros hatást kifejteni, hanem egy-egy ózonkárosító molekula számtalan ózonmolekulát képes lebontani. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a poláris sztratoszférikus felhők szerepét az ózon lebontásában! Kövesse végig és jegyezze meg az összefüggést az ózon mennyiségének évszakos változása és az azt okozó tényezők között! Keresse meg és jegyezze meg a választ arra a kérdésre, hogy miért a déli pólus felett jelentősebb az ózonréteg sérülése! Érdekesnek tűnik, hogy elsőként miért pont az Antarktisz felett mutatták ki az ózon koncentrációjának igen nagymértékű csökkenését, és a probléma súlypontja még miért mindig ott van, holott az ózonkárosító anyagok kibocsátásában az Antarktisz nem vesz részt. Az Antarktiszre az egyenlítő környékén az erős besugárzás miatt nagy mennyiségben képződő ózonból csak kevés tud eljutni, mert a domináns nyugati szelek a 60. szélességi foknál korlátozzák eljutását az Antarktiszig. A másik fontos okot a poláris sztratoszférikus felhők (PSzF) Antarktisz feletti előfordulásában kell keresnünk. Ezek az igen hideg a poláris sztratoszférikus felhők nagy magasságokban képződnek, és képesek arra, hogy a bennük lévő jégkristályokba felgyűjtsék a klór- és brómvegyületeket. A déli félgömb tavaszán a melegedés miatt a PSzF-k felengednek, a besugárzás intenzitásának növekedése miatt az UV sugárzás hatására a klór- és brómvegyületek felbomlanak, és elkezdik bontani az ózont. A déli sarkvidéken a Föld Nap körüli pályájának hajlásszöge miatt az év során a besugárzás mértéke igen jelentősen változik (szemben az egyenlítő körüli területekkel, ahol kicsi az éves változás mértéke). Emiatt az ózon mennyisége is ciklikus változást mutat az év során a déli pólus közelében. Az ózon maximuma (280 Dobson) a nyári félév folyamán (decemberjanuár), km-en van (ilyenkor -40 C-nál melegebb van a magasban, nem alakulnak ki PSzF-k). Az ősz és tél folyamán a besugárzás csökken, így igen lassan csökken az ózontartalom is (hiszen az ózon képződéséhez szükség van az UV sugárzásra) km feletti magasságokban C-ig hűl a légkör, létrejönnek a PSzF-k, amelyekben megkötődnek a klór- és brómtartalmú vegyületek. Tavasz elején (szeptember) 220 Dobson körüli az ózon mennyisége. Tavasszal a hőmérséklet km-en gyorsan emelkedik, így a PSzF-kből felszabadulnak a klór- és brómvegyületek, és igen hirtelen, két hét alatt lecsökkentik az ózontartalmat 120 Dobsonra, majd az ózon mennyisége lassan tovább csökken, km-en szinte teljesen meg is semmisülhet. Nyárhoz közeledve nő a besugárzás, így nő az ózonképződés is, nyár elejére eléri a 250 Dobson körüli értéket. 279

280 Az északi pólus közelében nincs akkora lehűlés, mint az Antarktiszen, emiatt rövidebb ideig léteznek a PSzF-k, így azok kevesebb klór- és brómtartalmú vegyületet tudnak megkötni. Emiatt azok a légkörzések rendszere és hosszú tartózkodási idejük miatt eljutnak a déli területekre is telén nagy hideg volt, és ekkor az északi félgömb 45%-ára kiterjedő ózonvékonyodást észleltek (Nagy-Britannia felett 47%-kal csökkent az ózonréteg vastagsága februárban). Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg, hogy milyen kapcsolatban áll egymással az üvegházhatás fokozódása és az ózonréteg elvékonyodása! Az üvegházhatás fokozódása elősegítheti az ózonréteg vékonyodását, mert a troposzférában bekövetkező melegedés a sztratoszférában lehűlést eredményez (így a PSzF-k hosszabb ideig létezhetnek). 5. Az ózonkárosító anyagok kibocsátása elleni nemzetközi lépések Tevékenység: Tanulmányozza a 4. ábrát, és kövesse végig a szövegben és az ábrán az ózonkárosító anyagoknak az egyre szigorodó egyezmények okozta kibocsátás csökkenését! Jegyezze meg az első, ózonkárosító vegyületekre vonatkozó jegyzőkönyv időpontját és nevét! Az ózonréteg nagyarányú károsodására nagyon hamar felfigyeltek nemcsak a kutatók, hanem a döntéshozók is, aminek következtében már 1985-ben nemzetközi egyezmény jött létre az ózonkárosító anyagok csökkentésére Bécsben (keretegyezmény az ózonkárosító anyagok korlátozásáról). Ez volt az első átfogó egyezmény, ami egy globális környezeti problémában megállapodásra vezetett, mielőtt annak konkrét káros hatását az emberiség elszenvedte volna. A bécsi egyezmény értelmében 1987-ben aláírták a Montreali jegyzőkönyvet, melyben konkrét kötelezettségek szerepeltek: 5 freonvegyület esetében 1986-os szinten való korlátozás, 1993-ig 20%-os, 1998-ig 50%-os csökkentési kötelezettség előírása ben Londonban a metil-bromoform, szén-tetraklorid is a korlátozandó vegyületek listájára került, és egyes korlátozási határidőket előbbre hoztak ben Koppenhágában aláírták, hogy a halonokat 1994-ig, a többi ózonkárosítót 1996-ig ki kell váltani, valamint bővült a korlátozandó anyagok köre is (HCFC, HBFC, metil-bromid) ben Bécsben és 1999-ben Pekingben a fejlődő országokra is érvényes határidőkben állapodtak meg. Az egyes egyezmények következtében életbe lépő szigorítások jelentősen lecsökkentették az ózonkárosító anyagok kibocsátásának lehetőségét (4. ábra). 280

281 4. ábra. Az ózonkárosító anyagok kibocsátásának feltételezett alakulása az egyes nemzetközi egyezmények életbe lépését követően Az említett vegyületek hajtógázként való alkalmazását az USA-ban már 1978-tól megtiltották. Az ózonkárosító mesterséges anyagok csökkentésének ütemtervét számos kormány és világszervezet elfogadta. Hazánkban július 1-től nem gyártható freon hajtógázas szórópalack, 1993 végéig pedig a hűtőgépgyártás és a műanyagipar egészében kiküszöbölték a (telített) freonok használatát. Az egyre szigorodó egyezmények hatására megállt az ózonkárosító anyagok kibocsátásának növekedése, majd csökkenő kibocsátás figyelhető meg. A probléma felismerését követő gyors intézkedéseknek köszönhetően az ózonlyuk mérete és megjelenésének időtartama is csökkenő tendenciát mutatott a 2000-es évek elején. Azóta úgy tűnik, csak átmenetiek voltak a kedvező jelek, mert néhány ingadozást mutató év után 2006-ban minden korábbinál nagyobb ózonlyuk alakult ki. Az 5. ábra az elmúlt évek változásait mutatja. A jövőt tekintve néhány fejlődőnek minősített, de jelentős növekedést mutató országnak nyújtott felmentés veszélyes lehet (pl. Kína). Tevékenység: Tanulmányozza az 5. ábrát, és kövesse végig az ózonlyuk térbeli és időbeli kiterjedésének változását között! 281

282 5. ábra. Az ózonlyuk nagysága és időbeli kialakulása a Déli Sark környezetében 282