szárazföldi jég felszín alatti vizek 7000 Tavak 200 Környezetmérnöki alapok (AJNB_KMTM013) A kontinensek vízkészlete

Átírás

1 Környezetmérnöki alapok (AJNB_KMTM013) 6. A hidroszférában bekövetkező változások Videó: Citarium folyó, Indonézia (Jáva szigete) (14 perc) 2018/2019-es tanév I. félév Dr. habil. Zseni Anikó egyetemi docens SZE, AHJK, Környezetmérnöki Tanszék 1 Globális édesvíz-felhasználás A kontinensek vízkészlete a rendelkezésre álló édesvíz több mint felét használja az emberiség 2025: várhatóan 70%-át fogja használni, de ha az egy főre jutó felhasználás mértéke a jelenlegi ütemben nő, akkor 90% is lehet! évente 5 millió ember hal meg vízhez kapcsolódó fertőzésekben gyermekhalandóság 60%-ban összefügg a vizekkel a Föld 500 legnagyobb folyójának fele nagyon túlhasznált és szennyezett (Colorado, Nílus, Sárga-folyó, Gangesz, Amu-darja, Szír-darja: az év egy időszakában nem érik el a tengert ill. az Aral-tavat) Tároló mennyiség 1000 km 3 -ben % sarkvidéki és magashegységi jég ,0 felszín alatti víz (4000 m mélységig) ,3 édesvizű tavak ,35 sós tavak ,28 légkör ,03 vízfolyások ,003 élőlények ,003 Összesen (kontinensek vize) A víz természetes körforgása felszín alatti vizek 7000 szárazföldi jég Élőlények 1 Vízfolyások 1 Légkör 10 Tavak 200 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 párolgása (transpiráció), L1 = felszíni lefolyás, L2 = felszín alatti lefolyás 1

2 A víz társadalmi-gazdasági körforgása A természetes vizek előfordulási típusai légköri vizek csapadék párolgás felszíni vizek vízfolyások állóvizek tavak vizes élőhelyek óceánok, tengerek felszín alatti vizek parti szűrésű vizek talajnedvesség talajvíz rétegvíz nem karsztosodott kőzetek hasadékvizei karsztos kőzetek hasadékvizei: karsztvíz Vízfogyasztás az egyes régiókban A globális vízfelhasználás szerkezete Ipari mezőgazdaság/ipar/kommunális vízhasználat: Föld egésze: 69/23/8 % Afrika: 88/5/7 %, Európa: 33/54/13 % Mire használjuk a vizet? A vízfelhasználás megoszlása a Földön 23% 8% 69% mezőgazdaság ipar háztartások 11 2

3 Mire használjuk a vizet? Vízfelhasználás a növénytermesztésben A vízfelhasználás megoszlása Európában 13% 54% 33% mezőgazdaság ipar háztartások A vízfelhasználás megoszlása Afrikában 7% 5% mezőgazdaság ipar 88% háztartások 14 Vízfelhasználás az állattenyésztésben Tudod-e? 1 kg hús előállításához átlagosan 100-szor több vizet használnak fel (és szennyeznek el), mint 1 kg haszonnövény termesztéséhez! Az elfogyasztott takarmánynak csupán 10%-a hasznosul, azaz alakul át hússá, tejjé vagy tojássá Kb liter víz szükséges naponta az étkezésünk kielégítéséhez! (kb. 1 literre 1 kalóriához) 17 1 pohár tej előállításához 200 liter víz szükséges 1 hamburger előállításához 2400 liter víz szükséges 3

4 Az ipar vízfelhasználása Az ipar termelői és fogyasztási cikkeket állít elő. Ruházkodásunk víz szükséglete: egy farmernadrág előállításához kb. 10 ezer liter víz kell egy pár cipő előállításához kb liter víz kell egy póló előállításához kb liter víz kell Ha 1 milliárd fogyasztó (kb. minden 7. ember a Földön) mindegyike 2 új pamutpólóval kevesebbet vásárolna évente, az így megtakarított víz árával 4,6 millió ember éves élelmezését lehetne fedezni. 1 kg papír előállítása (fából): liter víz szükséges 1 liter üzemanyag: 13 liter víz újrahasználat! újrahasznosítás! Tatabánya 20 vízhiányos terület: megújuló vízkészletek < 1000 m 3 /év/fő vízstresszes terület: megújuló vízkészletek = m 3 /év/fő Forrás: 1: A világ helyzete : ENSZ WWDP megújuló vízkészlet (m 3 /fő/év) ország leginkább vízhiányos országok Kuvait Egyesült Arab Emirátus Bahama-szigetek 66 Katar Maldív-szigetek 103 Líbia Szaúd-Arábia Málta Szingapúr egyéb vízhiányos országok Botswana Izrael Jemen Belgium* Hollandia* Magyarország* *: területüket viszont jelentős vízhozamú folyók szelik át 2025-ben várható vízhiányos állapotok (International Water Management Institute) fizikai vízhiány: <500 m 3 /fő/év, gazdasági vízhiány: m 3 /fő/év Néhány ország függése a külföldről érkező felszíni vizektől (Forrás: A világ helyzete 1996) Az édesvízkészletet fenyegető szennyezések ország határon túlról érkező felszíni vizek aránya (%) ország határon túlról érkező felszíni vizek aránya (%) Türkmenisztán 98 Szíria 79 Egyiptom 97 Szudán 77 Magyarország 95 Niger 68 Mauritánia 95 Irak 66 Botswana 94 Banglades 42 Bulgária 91 Thaiföld 39 Üzbegisztán 91 Jordánia 36 Hollandia 89 Szenegál 34 Gambia 86 Izrael 21 Kambodzsa 82 felszíni és felszín alatti vizek szennyezései: ld. Vízvédelem kurzus globális probléma: felszín alatti vizek magas arzéntartalma DK-Ázsia (Banglades, Himalája előtere, É-India, Nepál) szennyezett folyókból nyert, tömeges fertőzéseket okozó ivóvíz helyett kutak létesítése 2,7 mg/l-t is meghaladó arzén (természetes eredetű) Bengáliai deltavidék: kb. 36 M ember fogyasztja az arzénes vizet, további 150 M ember van kitéve a szennyezés kockázatának Kína, Thaiföld, Tajvan, Argentína, Chile, Mexikó, USA, Magyarország is érintett 4

5 Ivóvíz 25 Egy átlagos magyar ember napi vízfogyasztása Ivóvíz helyzet a világban (1.) 1990: 76% Millenium Development Goal: 88% (2010-ben elértük) : +2,6 Mrd fő számára elérhető 2015: emberiség 91%-a (6,7 milliárd fő) számára elérhető a biztonságos ivóvíz (város: 96%, vidék: 84%) 4,3 milliárd fő (58%): vezetékes ivóvíz 663 millió ember nélkülözi a biztonságos ivóvizet 10-ből 8-uk vidéken él

6 Ivóvíz helyzet a világban (2.) Ivóvíz helyzet a világban (3.) 5 fejlődő régió érte el az MDG-t 4 még nem: Óceánia, szub-szaharai Afrika, Kaukázus és Közép-Ázsia, Észak-Afrika 147 ország érte el az MDG ivóvíz célkitűzését

7 Higiénia Az ivóvíz szállításában a legnagyobb terhet a nők vállalják Higiéniai helyzet a világban (1.) Higiéniai helyzet a világban (2.) 1990: 54% Millenium Development Goal: 77% : +2,1 Mrd fő számára elérhető 2015: emberiség 68%-a (5 milliárd fő) számára elérhető a megfelelő higiéniai lehetőség (város: 82%, vidék: 51%) 2,8 milliárd fő (38%): vezetékes szennyvízelvezetés 0,9 milliárd fő egyedi szennyvízelhelyezés (vízöblítéses WC) 1,3 milliárd fő egyéb improved sanitation (pl. latrina) 2,4 milliárd: shared, unimproved, szabadban végző (1,3 milliárd 946 millió fő) 4 fejlődő régió érte el az MDG-t 5 még nem: szub-szaharai Afrika, Óceánia, Dél-Ázsia, DK-Ázsia, Latin- Amerika és a Karibi-térség Higiéniai helyzet a világban (3.) 95 ország érte el az MDG higiéniai célkitűzését 42 7

8 Ivóvíz és higiénia az iskolákban Vízhasználatok környezetvédelmi problémái mezőgazdasági vízhasználat szikesedés, mocsarasodás, vízkészletek túlzott felhasználása ipari vízhasználat mennyiségében nem, minőségében igen kommunális vízhasználat fejlett és fejlődő országok közti különbségek 8

9 Aral-tó táplálója: Amu-Darja és Szír-Darja intenzív gyapot- és rizstermelés a folyók menti öntözőrendszerekkel a tó vízutánpótlása lecsökkent területe csökken, feldarabolódik sótartalma nő (1% 4,5%) halászat megszűnt só, vegyszerekkel szennyezett homok a parti sávban ma 5 SZU utódállamé a környezeti hagyaték 35 M ember függ az öntözéstől 3,5 M ember szenved a tó csökkenésének ökológiai, gazdasági, társadalmi következményeitől Az Aral-tó 2003-ban (Forrás: Wikipedia) Az Aral-tó 2009-ben Kazahsztán Szir-Darja Az Aral-tó képe ben, amikor a délkeleti medencéje szinte teljesen kiszáradt (NASA) Üzbegisztán ( ur/ muholdkep-az-aralto- zsugorodik-reszekre-valik-es- kiszaradt-sos.html) Türkmenisztán Amu-Darja (államhatár) Az Aral-tó 2010-ben Az Aral-tó 2013-ban és 2014-ben Az Aral-tó képe ben, amikor a Pamírban történt hóolvadás részben ismét feltöltötte a délkeleti medencét (NASA) ( gur/ muholdkep-az- aralto-zsugorodik-reszekre-valik- es-kiszaradt-sos.html)

10 megnyitni, megnézni! A Kis-Aral tó megmentése aug aug muholdkep-megmentik-az-aralto-egyreszet.html 2006 Csád-tó A Csád-medence Szahara déli peremén, Chari és Logone táplálja év nagy része csapadékmentes, nyári monszun csapadékos vándorló félnomád gazdálkodók letelepítése, öntözési program a tó DK-i partja mentén az as évektől 1960: km², mára 95%-kal csökkent, okok: csapadékcsökkenés a vízgyűjtőn a tápláló folyók elöntözése közti 30%-os vízfelület csökkenésből 5% az öntözés miatt közti ¼-ére csökkenésben fele részben az öntözés az ok ökológiai változások vízpótlásának klimatikus háttere miatt van remény a regenerálódásra vegul_kiszarad_a_csad_to_is 58 A Csád-tó vízszintváltozása, nedves és száraz pediódusok a Száhel-övezetben A Csád-tó területének csökkenése ( ) (Forrás: NASA Goddard Space Fight Center alapján) /User:Benedikt.Seidl#mediaviewer /File:Sahel_rainfall_timeseries_de. svg 59 10

11 A Csád-tó 1963-ban és 2012-ben, esős évszakban A Csád-tó 1972-ban és 1987-ben Mexico City Szingapúr ~20 millió lakos vulkánokkal övezett fennsíkon terül el, felszíni vízfolyása nincs korlátozott felszín alatti vizekre próbálta az ivóvízellátást alapozni vízkitermelés gyorsan lesüllyesztette a vízszinteket süllyed a város is (akár 2 cm/hó is lehet egyes részeken!) egyre távolabbról és mélyebb területről látják el vízzel (200 km-ről, 2000 m-rel mélyebbről is!) rendszeres vízhiány, sok helyen nincs is kiépített vízvezetékhálózat, hálózatban eltűnő vizek hiányos szennyvízhálózat a még hasznosítható felszín alatti vízkészletet is tönkreteszik szigeteken elterülő város, 4,5 M fő, 6000 fő/km mm/év csapadék felszín alatti vizek a tengeri eredetű sósvizek betörése miatt nem hasznosíthatóak csak a csapadékvízre számíthatnak fenntartható vízhasználat szükséges víztárolók és hozzátartozó védett vízgyűjtők kialakítása beépített területekre hullott csapadékot is hasznosítják A víztárolók elhelyezkedése Szingapúrban (Forrás: Tang 1984 in Gupta-Pitts 1992) Vízkonfliktusok csökkenő édesvízkészlet országon belüli vagy országok közötti konfliktusforrás Szíria-Izrael-Jordánia: Jordán-folyó; Gáza-övezetben egyenlőtlen felszín alatti vízhasználati jogok Nílus vízgyűjtője: Egyiptom 5000 éves vízhasználati múlt, Nílus szinte teljes vízkészletét felhasználja az öntözéses gazdálkodáshoz Szudán, Etiópia: szeretné öntözéses gazdaságát fejleszteni a növekvő népesség miatt, de nem teheti meg kit illett a víz: aki régebb óta használja vagy akinek a területén képződik? Töröko.: Eufráteszből öntöznek, így Szíriába kevés jut, de ő is szeretne öntözni, Irakba még kevesebb jutna India Banglades: Gangesz India Pakisztán: Punjab Aral-tó (Szír-darja, Amu-darja elöntözése) 11

12 67 68 Édesvizek - Összefoglalva Nemzetközi megállapodások az édesvízről A Föld vízfolyásainak nagy része szennyezett (szennyvízbevezetések, hulladékok stb.) (Ázsia: minden folyó szennyezett; Európa: az 55-ből csak 5 folyónak és 14-nek a felső szakaszán jó az ökológiai állapota) Amazonas és Kongó még viszonylag egészséges fejlődő országokban különösen problémás a helyzet: kommunális szennyvíz 90%-a, ipari szennyvíz 75%- a tisztítatlanul kerül bele a folyókba városokon keresztülfolyó vizek mind szennyeződnek mennyiségi problémák is: elöntözés (a vízfolyásokon kívül ld. Aral-tó, Csád-tó problémája is) felszín alatti vizek: fokozódó kitermelés okozta mennyiségi problémák + elszennyeződnek felülről, ha nincs megfelelő vízbázisvédelem sok fejlődő országban gond az egészséges és megfelelő mennyiségű víz megszerzése Európai Víz Charta (Európa Tanács, Strasbourg 1948) a víz fontos, érték, meg kell őrizni, védeni, nemzetközi együttműködés stb. Ramsari Egyezmény (Irán 1971): a nemzetközi jelentőségű vizes élőhelyekről, elsősorban természetvédelmi céllal 1980-as évtized: Az ivóvíz és a csatornázás évtizede (ENSZ) 1992 Dublin (ENSZ): Vízügyi konferencia (Rio-ra készülve) 1992: Rioi Konferencia célmegjelölések: pl. többoldalú megállapodások készüljenek a nemzetközi vízgyűjtőkről, minden városlakó min. 40 l/fő egészséges vízhez hozzájusson, öntözött területek növelése a fejlődő országokban, vízvédelem 1992 Helsinki Egyezmény: az országhatárokat átlépő és nemzetközi tavak védelméről és használatáról 1994 Szófia: Egyezmény az együttműködésről a Duna védelmére és fenntartható használatára 1996: megalakul a Víz Világtanács: évente átnézik a legfontosabb feladatokat + 3 évente világfórumok 1997 Marrakech (Marokkó): I. Víz Világfórum; 2000 Hága: II. Víz Vf.; 2003 Kiotó: III. Víz Vf., 2006 Mexikóváros: IV. Vf., 2009: Isztambul: V. Víz Vf., 2012: Marseilles: VI. Víz Vf., 2015: Dél-Korea: VII. Víz Vf. 2002: Johannesburgi Konferencia Nemzetközi megállapodások az édesvízről (folyt.) Global Water Partnership (Globális Vízügyi Társulás): nemzetközi hálózat, célja az integrált vízgazdálkodás, valamint az elvek gyakorlatba történő átültetése Vízenergia A világ teljes energia előállításának kb. 4%-a származik vízerőművekből. A világ villamosenergia-termelésének közel 17%-a származik vízenergiából. Az üzemben lévő vízerőművek villamosenergia-termelésénél akár tízszer több energiát is elő tudnánk állítani elméletileg. De a vízerőműveknek is vannak környezeti hátrányai! Chirkeyskaya vízerőmű, Dagesztán (Észak-Kaukázus) 12

13 Vízenergia Hoover-gát, Colorado folyó, USA (2016) néhány ország esetében jelentős tényező vízerőművek, ár-apály energia környezeti problémák gátak mögötti tó: megemeli a talajvízszintet gyorsan feltöltődik alatta a folyók kevesebb hordalékot szállítanak pusztuló deltatorkolatok értékes területek kerülnek víz alá, emberek áttelepítése folyók ökológiai értéke csökken magas építési költségek káros anyag kibocsátás nincs A Hoover-gát 1935-ben épült a Colorado folyón, az USA-ban. Nevada, Arizona és Dél-Kalifornia állam egyes részein még ma is ez a hatalmas szerkezet biztosítja az áramot és a vizet. A gát minden mérnöki rekordot megdöntött: ez volt az addigi legmagasabb gát, a legdrágább és legnagyobb vízerőmű. Hoover-gát, Colorado folyó, USA (2016) Hoover-gát, Colorado folyó, USA (2016) Három-szurdok-gát (Three Gorges Dam) Kína, Jangce folyó Névleges, beépített teljesítményét tekintve ( MW) a világ legnagyobb vízerőműve, ám az éves energiatermelés szempontjából csak második az Itaipú-gát után között épült, ember 185 m magas Háromszurdokgát 13

14 Három-szurdok-gát Három-szurdok-gát Itaipu gát, Parana folyó Csinping-1 gát, Kína (305 m magas) Brazília és Paraguay határán lévő Paraná folyón a világ legnagyobb üzemelő vízerőműve összteljesítménye 12,6 GW (20 darab 750 MW-os generátor) ez a kapacitás Paraguay energiaszükségletének 93, míg Brazíliáénak mintegy 20%-át fedezi Asszuáni gát (Egyiptom, Nílus) 14

15 az elárasztott területen számos ókori műemlék állt leghíresebb: Abu Szimbel temploma (Kr. e. 13. század) pár kilométerrel nyugatra, egy magaslatra költöztették át Kiskörei vízerőmű Magyarországon az energiatermelés kb. tizede származik megújuló energiaforrásokból. A megújuló energiákból a vízenergia csak 1%-kal részesül. Azaz a teljes energiatermelésnek csak kb. ezredrésze származik a hazai vízerőművekből. A környezeti változások hatása a világtengerekre 1. A vízszennyezések hatásai Videó: Tengeri hulladékok (2 videó) mp4: 5 perc, angolul mp4: 17 perc, angolul 87 folyókból bekerülő szennyeződések (tápanyagok, hordalékanyagok, mérgező anyagok, műanyagok stb.) élőlények (halak, planktonok) pusztulása (planktonok: hatalmas szerep az O 2 -termelésben!) mérgező anyagok felhalmozódnak az állatok szervezetében levegőből bekerülő szennyeződések tanker-katasztrófák: olajszennyezés tengerekben elsüllyesztett veszélyes hulladékok partvidéki területek rendezése értékes vizes élőhelyek eltűnése (szaporodás, utódfelnevelés gátolt) A környezeti változások hatása a világtengerekre 1. A vízszennyezések hatásai (folyt.) mélytengeri halálzónák létrejötte műtrágyázás N-szennyezése eljut a tengerekbe, kb. 160 millió t/év algák robbanásszerű szaporodása ezek pusztulásukat követően a tengerfenékre süllyedve elbomlanak, elvonják a víz oxigéntartalmát legnagyobbak elérhetik a 70 ezer km 2 -t is méretük időjárás- és évszak-függő helyrehozott Hypoxia: oxigénhiányos állapot Mélytengeri halálzónák a világtengerekben 90 15

16 A környezeti változások hatása a világtengerekre A környezeti változások hatása a világtengerekre 1. A vízszennyezések hatásai (folyt.): Minamata-ügy: 1950-es évek eleje, Japán Minamata nevű faluja tömeges idegrendszeri elváltozások, születési rendellenességek ok: higanymérgezés vegyi gyár a katalizátorként használt higanyvegyületeket rosszul oldódó HgSO 4 -ként a tengerbe vezetve, az üledékbe jutatta az üledék baktériumai azt elbontották toxikus metil-higany halak, kagylók emberek 15 év múlva is fertőzést okozott tengeröblöt lezárták a halak elől 40 év múlva lett újra normális a víz 2. Korallzátonyok pusztulása az esőerdők után a 2. legfajgazdagabb ökológiai rendszer (fajok ¼-e) 1980-as évektől tömeges méretű pusztulás okok: túlhalászás romboló halászati módszerek alkalmazása korall-kitermelés építőipari célra szennyezés (N és P okozta algavirágzások, olajszennyezések) talajerózió okozta üledék-lerakódás (nem jutnak elegendő fényhez) horgonyok és turizmus okozta sérülések korall kifehéredés (huzamos 28 C felett a koralltelep pusztul (kifehéredés a rajta élő algák eltűnnek) egyéb fertőzések trópusi viharok A világtengerek hőmérsékleti anomáliái és a nagy korallpusztulások helyszínei 1997-ben (Forrás: WRI PAGE 2000) Megfigyelt kifehéredések 93 A világtengerek korall-telepeinek pusztulása (%) (az UNEP évi adatai alapján) Agykorallok pusztulási folyamata (Carysfort reef, Karib-tenger) között: a Föld korall telepeinek 27%-a pusztult el az 1998-as, eddigi legnagyobb El Niño-La Nina 9 hónapos eseményhez köthető a pusztulás 16%-a leggyorsabb pusztulás az Indiai-óceánban Kis házi feladat: Korall-telepek pusztulásának legfrissebb adatai 16

17 A környezeti változások hatása a világtengerekre A világ halfogásának alakulása 3. Rablógazdálkodást folytató tengeri halászat technológia nagymértékű fejlődése kifogott mennyiség nagyon gyorsan nő túlhalászat halállomány nagyon megritkul visszaesik a halfogás + csökkennek a kifogott halak méretei az értékes halfajok megritkulása miatt a kevésbé értékesnek tartottak is sorra kerülnek a tengeri halászat terén az emberiség elérte a fenntarthatóság határát aki ügyesebb, jobb a technológiája: még mindig tud halat fogni kezdetlegesebb technológiájú szegényebb halászok: egyre kevesebb halat fognak sok olyan szegényebb országban, ahol a hal korábban a népélelmezés része volt, ma már alig kerül az asztalra! FAO, 2014: The state of World fisheries and aquaculture

18 A világtengerekből kifogott hal mennyisége főbb régiónként és globálisan között (a FAO 2005-ös adatai alapján) Akvakultúra 103 A túlzott vadászat és halászat miatt veszélyeztetett gerinces fajok száma a Föld egyes régióiban (UNEP GEO5 nyomán) A világtengerekből kifogott szardíniák mennyisége tonnában között (a FAO adatai alapján) Nemzetközi szerződések a tengeri környezetről fejlődő hasznosított túlhasznosított 1972: London Dumping Convencion a tengerekbe juttatott szennyeződések megelőzéséről megtiltja a tengerekbe történő hulladéklerakást számtalanszor kijátszották többszöri kiegészítések, majd 1996-ban újraírták az egyezményt 1973 (1978): Marpol egyezmény korlátozta a hajókról az olaj, a szemét, a mérgező anyagok tengerbe ürítését 1982: ENSZ Tengerjogi Egyezménye (UNCLOS) szabályozza a világtengerek használatának jogait (nemzeti vizek tengeri mérföldes gazdasági zóna) intézkedések a tengeri populációk védelméről 1946: Nemzetközi Bálnavadászati Egyezmény (IWC) 1982-ben betiltják a bálnavadászatot Japán, Oroszország, Norvégia, Izland: szeretnék feloldani a tilalmat