Globális környezeti problémák. Dr. Rédey Ákos tanszékvezető egyetemi tanár Veszprémi Egyetem Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék

Átírás

1 Globális környezeti problémák Dr. Rédey Ákos tanszékvezető egyetemi tanár Veszprémi Egyetem Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék

2

3

4

5 Földünk vészjelzései

6 Hurricane Katrina with winds of 160 mph (255 km/h) on August 29., 2005

7

8 Földünk vészjelzései Több szén-dioxid Magasabb hőmérséklet Változó hőmérsékletű tengerek Olvadó gleccserek Vékonyodó jégtakaró Visszahúzódó hósipkák Emelkedő tengerszint Óceáni szállítószalag változása Csökkenő állóvízfelületek Később befagyó tavak

9 Földünk vészjelzései Tartós aszály Több csapadék Elapadó hegyi patakok Eltolódó évszakok Hamarabb virágzó növények Átformálódó partvonalak Változó élőhelyek Terjedő betegségek Nem őshonos fajok terjedése Csökkenő erdőterületek Pusztuló erdő

10

11

12

13

14 Fenntartható fejlődés A fejlődés olyan módja, amely biztosítja a jelen társadalmak igényeinek kielégítését, anélkül, hogy veszélyeztetné a jövendő generációk hasonló igényeinek kielégítését.

15 A világ lakosságának növekedése Forrás: US Census Bureau Forrás: US Census Bureau

16 A világ népességének növekedése Forrás: US Census Bureau

17 A világ országaiban a lakosság számának változása 2050-ig Forrás: US Census Bureau

18 A világ energiafogyasztása 2003-ban

19 Termelés és környezet Környezet Életfenntartó funkciók Hulladék Vállalat Hulladék Életfenntartó funkciók Javak, szolgáltatások Háztartás

20

21

22 A Föld és légkör sugárzási energiamérlege Napállandó: Az a szám, amely megadja, hogy átlagos Nap-Föld távolságnál, a légkör külső határán, a napsugárzásra merőleges 1 m 2 felületen 1 másodperc alatt mennyi napsugárzási energia halad át. Értéke: I 0 = 1368 W/m 2.

23 A Föld és légkör sugárzási energiamérlege Éves átlagos besugárzás: a Nap sugárzása csaknem teljesen párhuzamos nyalábként éri a Földet. A gömb alakú Föld a párhuzamos sugárnyalábból a keresztmetszetének területévet arányos mennyiségű energiát (I 0 R 2 π) "vesz ki", ez oszlik el a keresett átlagban az egész Föld felületén, amely 4R 2 π (R a Föld sugara), tehát a keresett éves átlagos besugárzás: I = 1368/4 = 342 W/m 2.

24 A Föld és légkör sugárzási energiamérlege Föld albedója: a Föld-légkör-rendszer által a beérkező napsugárzásból visszavert részarány. A Föld éves átlagos albedója 31%. Föld egyensúlyi hőmérséklete: Ha nem érvényesülne az üvegházhatás, a Föld átlaghőmérséklete a sugárzási egyensúlynak megfelelően -18 C lenne.

25 A napsugárzás éghajlatot befolyásoló hatása A napsugárzás színképe Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan (1993)

26 A légkör különböző rétegei Dr. Mink János: Környezetvédelem analitikája (2002)

27 Az elektromágneses sugárzások spektruma

28 Az UV sugárzást a hullámhossz szerint három további tartományra osztjuk: UV-a: ( nm) Az UV-a sugárzás nagy része eléri a Föld felszínét, de biológiai károsító hatása nagyon alacsony UV-b: ( nm) Az UV-b sugárzás nagy részét elnyeli az ózonréteg, de egy része eléri a felszínt. Biológiai károsító hatása jelentős. UV-c: ( nm) nem éri el a Föld felszínét, a 35 km-es magasságban az ózonréteg teljesen elnyeli.

29 A Napból érkező sugárzás és az ebből a Föld felszínét elérő sugárzás spektrális eloszlása

30 a) A 6273 C és -18 C felületi hőmérsékletűtestek (mint a Nap és a Föld) Által kibocsátott sugárzás spektrális eloszlása. b) A légkör sugárzáselnyelési spektruma. Az ábra %-os arányban mutatja, hogy a különböző hullámhosszúságú sugarakat a légkör milyen hatékonysággal nyeli el. c) A különböző gázok elnyelési spektruma. Egyensúlyban a Földet érő sugárzás és A felszín által kisugárzott energia egyenlő egymással: R 2 π(1-a)e 0 = 4R 2 π σt e 4 Ahol R a Föld sugara, A az atmoszféra Albedója, E 0 a napállandó, σ - a Stefan- Boltzmann-állandó, és T a Föld felszíni hőmérséklete. => T e = 255 K (t e = - 18 o C)

31 Az ábra a hullámhossz függvényében mutatja: - a sugárzás DNS-roncsoló hatását - a sugárzás intenzitását különböző magasságokban, valamint - ezek viszonyát

32 Üvegházhatás: Az a folyamat, amely során a légkör üvegházhatású gázai a Napból érkező rövid hullámú nagy energiájú, a látható fény (hullámhossz = 400 nm nm) tartományába eső sugárzást átengedik a légkörön, de a Föld felszíne által kisugárzott hosszú hullámú kis energiájú, az infravörös (700 nm 100 µm) tartományba eső sugárzást elnyelik és hőenergia formájában a légkörben tartják. (A földfelszín elnyeli a légkörön átjutott rövidhullámú sugárzást, felmelegszik és az energiát hosszúhullámú sugárzásként bocsátja ki.)

33 Földfelszín átlagos hőmérséklete: +15 fok, tehát 33 fokkal melegebb az egyensúlyi hőmérsékletnél. Ez a légkör üvegházhatásának köszönhető.

34 Az üvegházhatású gázok Általános tulajdonságaik: A földfelszín által kibocsátott sugárzás spektrumában nagy elnyelési képességgel rendelkeznek. Légköri tartózkodási idejük nagy, így a légkörben nagy távolságokra eljutva globális hatást fejtenek ki. Az éghajlat globális változását egyrészt a légkörben természetes módon megtalálható gázok emberi tevékenység által megnövelt koncentrációja, másrészt új, az ipari termelés által a légkörbe juttatott mesterséges eredetű gázok megjelenése okozza.

35 A legfontosabb üvegház-gázok és néhány jellemzőjük Kezdeti koncentráció (1750-ben) Koncentráció ban Eddigi elsődleges sugárzási hatás Koncentrációnöveke dés CO 2 CH 4 N 2 O CFC-11 CFC ppm 700 ppb 275 ppb nulla nulla 365 ppm 1745 ppb 314 pbb 268 ppt 484 ppt 1,46 Wm - 2 1,5 ppm/év 0,48 Wm ppb/év 0,15 Wm - 2 0,8 ppb/év Növekedés %-ban +0,4%/év +0,4%/év +0,03%/ év Légköri élettartam (év) Globális Melegítő Potenciál (100 év) 0,07 Wm - 2-1,4 ppt/év 17 ppt/év -0,5 %/év +4%/év

36 Az atmoszféra állandó összetevői Komponens Vegyjel, képlet Koncentráció Tartózkodási idő tf % ppmv Nitrogén N 2 78,08 6 millió év Oxigén O 2 20, év Argon Ar 0, ~10 6 év Hidrogén H 2 0,5 ~10 6 év Nemesgázok 24,7 ~10 6 év Az atmoszféra változó összetevői Komponens Vegyjel, Koncentráció, Tartózkodási idő képlet ppmv Szén-dioxid CO év Metán CH 4 1,7 7 év Dinitrogén-oxid N 2 O 0,3 200 év Dr. Mészáros Ernő: Bevezetés a környezettanba Szén-monoxid CO 0,2 70 nap

37 Az atmoszféra erősen változó összetevői Komponens Vegyjel, Koncentráció, Tartózkodási idő képlet ppmv Vízgőz H 2 O 0, nap Ózon O 3 0,04 5 nap Ammónia NH 3 0,004 3 nap Nitrogén-dioxid NO 2 0,001 3 nap Kén-dioxid SO 2 0,001 2 nap Nitrogén-monoxid NO 0, nap Dr. Mészáros Ernő: Bevezetés a környezettanba

38 A légkör sugárzási mérlege a 100-nak vett beérkező sugárzás egységeiben (energiamérleg) Bolygóközi tér Légkör Elnyelődés a levegőben 19 (vízgőz, aeroszol, O 3 ) 4 Elnyelődés a felhőkben Beérkező napsugárzás 100 Rövidhullám Légköri visszaverődés Visszaverődés a felhőkön Visszaverődés a felszínről Kisugárzás Hosszúhullám Vízgőz, CO 2, O 3 kibocsátása Felhők kibocsátása Felhők, vízgőz, CO 2, O 3 elnyelése 106 Látens hő Felszíni Hosszúhullámú hő Szenzibilis elnyelődés sugárzás Óceán, szárazföld Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan

39 Az üvegházhatás Nap kisugárzás H 2 O CO 2 visszasugárzás hőelnyelés TALAJ Dr. Tóth Aurél: Földrajz (1992)

40

41

42 Üvegházhatású gázok Üvegházgáz Tartózkodási idő Üvegházhatás Időhorizont (év) (év) CO CF C 2 F CH ,5 N 2 O Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan (1993)

43 Az üvegházhatású gázok hozzájárulása a 33 0 C-os földi átlaghőmérséklet-többlethez

44 Az üvegház hatású gázok hozzájárulása a globális felmelegedéshez

45 Néhány CFC becsült légköri tartózkodási ideje (WMO, 1994) Név Kémiai képlet Konc (1992) Tartózkod. idő CFC-11 CFCl ppbv 50 év CFC-12 CF2Cl ppbv 100 év CFC-113 CFC-114 C2F3Cl3 C2F4Cl ppbv ppbv 85 év 300 év CCl ppbv 42 év

46

47 Hőmérséklet változás, C Globális felmelegedés Az atmoszféra hőmérsékletének változása az utóbbi 150 évben 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, , ,1-0,15 Év

48

49 Fontosabb üvegházhatású gázok koncentrációja a légkörben ( )

50 A szén-dioxid antropogén forrásai

51

52 Changes of GHG emissons in Annex I countries France Monaco Slovenia EC Sw eden Iceland UK Germany Hungary Czech Republic Croatia Slovakia Portugal Spain Ireland Greece Canada Australia New Zealand USA Austria Poland Russia Romania Belarus Ukraine Bulgaria Luxembourg Estonia Lithuania Latvia Japan Norw ay Italy Belgium Finland Netherlands Sw itzerland Denmark Liechtenstein

53 UK HU

54

55 A globális átlaghőmérséklet változása 1770-től és várható menete a XXI. században

56 A globális éves csapadék megváltozása 2100-ra (referenciaidőszak )

57 (Megjegyzés: az animáció csak vetítéskor látható!)

58 (Megjegyzés: az animáció csak vetítéskor látható!)

59

60 Ózon keletkezése és bomlása a sztratoszférában Keletkezés O 2 + hν 2 [O] O 2 + [O] + M O 3 + M Bomlás O 3 + hν O 2 + [O] O 3 + [O] 2 O 2 Ózonfogyasztó mechanizmusok NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + O NO +O2 CCl 2 F 2 + hν CClF 2 + [Cl] [Cl] + O 3 [ClO] + O 2 [ClO] + [O] [Cl] + O 2 Rezervoár vegyületek ClO + NO 2 + M ClNO 3 + M ClO + OH HCl + O 2

61 A Dobson-egység definíciójának magyarázata

62 A magaslégköri ózon mennyiségének változása

63

64

65 Több szén-dioxid Magasabb hőmérséklet

66 Változó hőmérsékletű tengerek

67

68 Visszahúzódó hósipkák Kilimandzsáro 1993 Kilimandzsáro 2000

69 Emelkedő tengerszint

70

71 Óceáni szállítószalag változása

72 Csökkenő állóvízfelületek Az Aral-tó Egykor......és most

73 El-niño, La-niña

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93 Globális felmelegedés

94 Éves átlaghőmérséklet ( o C)

95 Éves csapadékmennyiség (mm)

96 Éves átlaghőmérséklet

97 Éves csapadékmennyiség

98 Elsivatagosodás? A évi átlagos talajvízszint eltérése az évek átlagától

99 2004. Felső-Tisza

100

101

102 Belvíz 2003./2004.

103 A Balaton vízszintjének az alakulása 2004-ben

104 A Balaton vízszintje november 7-én 103 cm volt (a maximum az 110 cm)

105

106

107

108

109 Az EU Környezetpolitikája Az EU környezetpolitika irányait meghatározó stratégiák és programok: 6. Környezetvédelmi Akcióprogram (tematikus akcióprogramok és stratégiák) Cardiff-i folyamat a környezeti szempontok horizontális integrációjáért Lisszaboni Stratégia (versenyképesség, társadalmi kohézió, környezeti szempontok) Fenntartható Fejlődési Stratégia (környezeti, társadalmi gazdasági dimenzió egysége)

110 Az EU környezeti szabályozórendszere Az EU szakpolitikák között az egyik leginkább szabályozott terület (a klasszikus belső piaci jogalkotás folyó ügyeinek %-a). A környezetvédelmi acquis: több mint 300 jogszabály

111 Az EUkörnyezeti szabályozórendszere II. jogszabályok jelentős része konkrét környezetállapot-változást ír elő hosszú távú beruházási kötelezettség integrált tervkészítést igényel jogszabályok száma folyamatosan nő, a jogszabályok szigorodnak, új szabályozási területek jelennek meg Új törekvés a szabályozó rendszer felülvizsgálata a gyakorlati alkalmazhatóság érdekében

112 A magyar környezetpolitika megújítása A hazai környezetpolitika megalapozása Jogi és gazdasági szabályozórendszer új alapokra helyezése (pl. ktv., tvt., vgt. megalkotása, termékdíj-rendszer) Harmonizációs célú hazai jogszabályok: 19 törvény 53 kormányrendelet 91 miniszteri rendelet Összesen: 163 megjelent jogszabály, ill. jogszabály-módosítás

113 Globális fellépés Hozzájárulás globális környezeti problémák közösségi szinten koordinált megoldásához Éghajlatváltozás az üvegház-hatású gázok kibocsátásának csökkentése Biológiai sokféleség védelme Natura 2000 Vizek jó ökológiai állapota Víz Keretirányelv

114 Klímavédelem I. Az NKP-II. ( ) koordinálja Éghajlatváltozás akcióprogram Energiatermelés Megújulók Közlekedésből származó szennyezés csökkentése Hulladék- és mezőgazdasági eredetű kibocsátás csökkentése, nyelőkapacitás növelése K+F és horizontális intézkedések Kiotói Jegyzőkönyv: részletes nyilvántartási és országos kvótagazdálkodási rendszer bevezetése szükséges - törvény

115 Klímavédelem II. EU emisszió-kereskedelemi rendszer: kiegészítő intézkedés Jogi keretek Nemzeti allokációs terv: 91,5 m kibocsátási egység az összes mennyiség Árverésre: 2,3 m keret Forgalmi jegyzék: készenlétben Allokációtól a bevezetésig: A Bizottság jóváhagyása

116 Klímavédelem Következtetések Hatások mérséklését és az alkalmazkodást szolgáló tevékenységek növelése A kiotói célt további intézkedések és mechanizmusok alkalmazása nélkül is el lehet érni 2012 utáni kihívás stratégia-fejlesztés szükséges A mérséklés eszközei: Nemzeti Környezetvédelmi Program és EU programok Alkalmazkodás: VAHAVA

117 Natura 2000 területek

118 Környezeti infrastruktúra-fejlesztés és szempontjai TÁRSADALOM Életminőség GAZDASÁG Öko-hatékony versenyképes gazdaság INFRASTRUKTÚRA Települési környezeti Nagy térszerkezeti elemek KÖRNYEZET Természeti erőforrások védelme és fenntartható használata

119 Mit tehetünk?

120 A környezetmérnök feladata Környezetbarát Szemlélet Technológiák Termék Élethely, életforma Fejlődés (fenntartható fejlődés) Nevelés Kialakítása, létrehozása

121

122 Veszprémi Egyetem, Mérnöki Kar Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék a környezetmérnöki szak anya tanszéke 8200 Veszprém, Egyetem u. 10. C épület 3. emelet 88/ redeya@almos.vein.hu

123 Hallgatói élet a Veszprémi Egyetemen Gólyabál szakest VEN AKÓ Regatta Állásbörze Öntevékeny csoportok Végzősök Bálja

124 Hallgatói lehetőségek a Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszéken TDK (=Tudományos Diákköri Konferencia) külföldi ösztöndíj, pl. ERASMUS Ulm (Németország) Leoben (Ausztria) Rovaniemi, Espoo (Finnország) Vasteras (Svédország) Angers (Franciaország) Bari, Cagliari (Olaszország) Ohio (USA) Jekatyerinburg (Oroszország) gyárlátogatások órák keretein belül diplomamunka elkészítése

125

126 Köszönöm a figyelmet!