(KM002_1) 3b. Az antropogén légkörszennyezés globális folyamatai 2008/2009-es tanév I. félév Dr. Zseni Anikó egyetemi docens SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki Tanszék Az üvegházhatás a légkört alkotó gázok különböző mértékben verik vissza ill. nyelik el a Napból érkező sugárzást a felszínre érkező sugárzás felmelegíti a talajt, ami hosszú hullámú hősugárzásként visszasugározza az elnyelt energia egy részét (a Föld infravörös kisugárzása), ezt a légkör egyes nyomgázai (üvegházgázok) elnyelik, majd kisugározzák hőtöbblet keletkezik, a felszínhez közeli hőmérséklet megnő ezen üvegházhatás nélkül 33 C-kal alacsonyabb (-18 C) lenne a Föld átlaghőmérséklete a légköri gázok mennyisége, aránya befolyásolja a sugárzás visszaverését, elnyelését, átalakulását törékeny egyensúly! 1
A fontosabb üvegházhatású gázok szerepe és antropogén hatású változása (a vízgőz nélkül) (Mika J. 2002 és Environmental Health Center adatai) Üvegházhatású gáz CO 2 CH 4 N 2 O freon-11 freon-12 Koncentráció az iparosítás előtt 278 ppm 700 ppb 275 ppb 0 0 Jelenlegi koncentráció (1998) Évenkénti növekedés (%) Hatékonysági potenciál (CO 2 =1) Légköri tartózkodási idő (év) Szerep az üvegházhatásban (%) 367 ppm 0,4 1 50-200 50 1745 ppb 0,4 23 8-12 19 314 ppb 0,03 296 120 4 268 ppt 132 ppt -0,5 4,0 4600 1700 45 12 15 2
Üvegházhatású gázok Vízgőz: a legjelentősebb hatalmas mennyisége alig emberfüggő, de! a növényzet és a felszín átalakítása, öntözés, jéggel borított felszínek változása stb. nőhet az emberi befolyásoltság CO 2 metán (CH 4 ) dinitrogén-oxid (N 2 O) felszínközeli ózon freonok szén-monoxid metil-kloroform szén-tetraklorid 3
4
A Föld üvegházhatásában bekövetkezett változások következményei a Föld sugárzási egyenlegének megváltozása a légkör felmelegedése, tengervíz felmelegedése változások a csapadékban a jeges területek változásai globális klímaváltozás éghajlati katasztrófák? sivatagok előretörése az El Niño jelenség erősödése A légkör és a tengervíz felmelegedése utóbbi 150 év: 0,6 C az alsó légkör átlaghőmérsékletének növekedése tengerek felszíni vize 1860-tól 2000-ig: kb. 0,8 C-kal melegebb 1866 óta folyamatos mérések: a legmelegebb évek toplistáján az első 14 év az 1979-2002 közötti időszakból kerül ki 5
IPCC: Intergovernmental Panel on Climatic Change = Éghajlatváltozási Kormányközi Testület, az ENSZ 1988-ban hozta létre A globális felmelegedés illusztratív SRES-forgatókönyvei (Special Report on Emission Scenarios) 6
A felszínközeli hőmérséklet változása a különböző szcenáriók alapján: 2071-2100-as átlag mínusz az 1961-1990-es átlag Hartmut Grassl 2006 Tengerfelszíni hőmérsékletváltozás 3 adatközpont alapján Hartmut Grassl 2006 7
Az 1978 és 2002 közti éves tengerfelszíni hőmérsékleti átlagok változása Hartmut Grassl 2006 A légkör felmelegedése (folyt.) klímaváltozások voltak a múltban is, pl: jégkorszakok: 22-27 ezer éve (würm jégkorszak utolsó hidegmaximuma) a Kárpát-medencében mínusz 2-3 C évi középhőmérséklet, -12 C januári, 10-12 C júliusi középhőmérséklet de a Föld átlaghőmérséklete csak 4-5 C-kal volt hidegebb!! a változások trendje pedig a jelenlegi tizede, ötvenede! 5 ezer éve (atlanti fázis): 5 C-kal melegebb a mainál a Kárpátmedencében 7-12. szd.: meleg időszak 15-17. szd.: kis jégkorszak : a Föld átlaghőmérséklete csak 1 C-kal csökkent! 8
Az éghajlatváltozás trendje Közép-Európában 800-2000 A légkör felmelegedése (folyt.) Előrejelzések: akár 6 C-kal is növekedhet a Föld átlaghőmérséklete a 21. sz. végére Csak természetes folyamatok állnak a háttérben, vagy antropogén hatások is? 9
A csapadékban bekövetkezett változások 1900 óta a magas északi szélességeken nő az évi csapadék mennyisége a téli csapadékmennyiség növekedése a közepes északi szélességeken a szubtrópusok nyári szárazsága északi irányba kitolódott a félszáraz szubtrópusi területeken több aszályos időszak az egy alkalommal lehullott csapadék mennyisége nőtt szinte minden területen, kivéve, ahol a csapadék teljes mennyisége drasztikusan lecsökkent gyakoribbak a hirtelen árvizek A Föld átlagos évi csapadékmennyiségének változása (%-ban) az 1961-1990 közti időszak átlagához viszonyítva Hartmut Grassl 2006 10
A csapadékmennyiség relatív változása (%) a 2071-2100 közti időszakban az 1961-1990-es időszakhoz képest, januárban és júliusban Hartmut Grassl 2006 A jeges területek változásai a globális felmelegedést alátámasztó jelenségek leginkább a hideg területekhez kötődnek 1950 óta 10-15%-kal kevesebb a tavaszi és nyári tengerjég kiterjedése a tengerjég kiterjedése 1979 óta évtizedenként 3%-kal csökken az Antarktisz körül nincs jelentős tengerjég-csökkenés 2000: ENSZ konferencia (Lyon): a sarki tengerek jege átlagosan 40%-kal vékonyabb és 6%-kal kevesebb területet takar, mint 1981-ben orosz Jamal jégtörő: 1,5 km átmérőjű szabad vízfelületet talált az É-i sarkon 11
A jeges területek változásai 1960-as évek vége óta globálisan 10%-kal csökkent a szárazföldi jégtakaró É-i félgömb: 2 héttel csökkent a tavak, folyók jégborítása hóhatár emelkedik (pl. Svájc: 100-300 m/néhány évtized) a gleccserek visszahúzódása az egész Földön megfigyelhető (kb. 40 cm az 1990-es években) Észak-Amerikában és Európában jelentősen csökkent a hóval borított napok száma 12
A jeges területek változásai (folyt.) a Hudson-öböl jege már május első hetében olvad (korábban: jún. közepe) jegesmedvéknek kerülniük kell, gyakrabban tévednek lakott területekre + jégtáblákról vadásznak, ezért ezek csökkenése veszélyezteti a zsákmányszerzésüket Alaszka, Szibéria, É-i sarkkör: talajfagy tartós csökkenése házak, utak megsüllyednek, csővezetékek stb. veszélybe kerülnek a felengedő területeken az élővilág is megváltozik 13
A jeges területek változásai (folyt.) A felmelegedés az É-i sarkot jobban érinti, mint a D-it, sőt, az Antarktisz jégtömege növekszik! Okok: szárazföldi, vastagabb jégtakaró itt nincs alulról melegítő hatású víz évi középhőmérséklet: -49, -56 C: ha néhány fokot melegedik a levegő, még nem indul meg az olvadás de!: melegebb levegő több vízgőzt tud befogadni több hó esik vastagszik a jégtakaró növekvő tömege miatt jégtömbök szakadhatnak le (jégborjadzás) az óceáni megnövekedett párolgásból az Antarktiszon lehullott csapadék tengerszintet csökkentő hatása valószínűleg nagyobb, mint a jégborjadzásból eredő tengerszintnövelés A jeges területek változásai (folyt.) a változások még nem jelentettek nagy hatást a világtenger szintjére a tengerszint emelkedéséről eltérő vélemények és adatok: A; 20. sz.: 1-2 mm/év emelkedés 100 év alatt: 10-25 cm-t emelkedett a világtenger szintje (ebben a melegebb víz kisebb sűrűsége is benne van!): 50 millió embert veszélyeztet B; 1910-1990 között kb. 4-6 cm (IPCC): gleccserek olvadásából: +2 cm hőtágulás miatt: +6 cm Grönland szegélyéről: +0,2 cm Antarktiszról: -2 cm 14
A világtenger szintjének emelkedése a műholdas mérések alapján és az IPCC előrejelzése A tengerszint a vártnál gyorsabban emelkedik! Hartmut Grassl 2006 A jeges területek változásai (folyt.) A 21. sz-ban katasztrofális jelenségek bekövetkezése nem valószínű (bár ) Bizonytalanságok, esetleges távlati gondok: a tengerszintre sok tényező hat: jég- és hótakaró olvadása, csapadék, párolgás, szélsebesség, szélirány, tektonikus mozgások a melegebb víz nagyobb térfogatú (ha az Atlantikumban egy 200 m-es rétegű víz hőmérséklete +1 C-ot nő, 10-20 mm emelkedés) (a víz térfogati hőtágulási tényezője 18 C on β=0,00013 / C) Ny-antarktiszi tenger alatti jégmező (Ross-jég) esetleges leszakadása és olvadása 7 m-es emelkedés Grönland-környéki tengeri jégmezők megolvadása (kb. 1000 éven keresztül 5,5 C többlet kellene hozzá) 3 m-es emelkedés 15
Broecker-féle óceáni szállítószalag Az elmúlt 110 ezer év klímájáról a grönlandi jégtakaróba mélyített fúrások pontos információkat szolgáltattak (jégbe zárt levegő 16 O/ 18 O aránya alapján) az éghajlati ingadozások gyorsabbak és gyakoribbak voltak, mint gondoltuk the oceanic conveyor belt (Broecker-féle szállítószalag): a nagy óceáni medencék közt egy folyamatos felszíni és mélytengeri áramláskör 20 millió m 3 /sec vízszállítás (100 Amazonas vízhozama!) 5-10 C-os pozitív hőmérsékleti anomáliát okoz az Észak-Atlanti térségben az éghajlati változások oka: vélhetően az áramlásrendszer leállása majd újraindulása 16
sötétkék: hideg víz, világoskék: meleg víz forrás: http://oceancurrents.rsmas.miami.edu/ocean-gyres.html Broecker-féle óceáni szállítószalag a szállítószalag az óceánvíz változó hőmérséklete és sótartalma alapján működtetett (termohalin) áramlás Észak-atlanti áramlás: Izlandnál még 12-13 C-os, majd párolgás és légáramlatok miatt 2-3 C-ra hűl, sótartalma megnő sűrűsége megnő lesüllyed, D felé áramlik tovább Atlanti-, Indiai-óceán D-i medencéje Csendes-óceán: hideg víz a felszínre kerül Nyra haladva, felmelegedve zárja a rendszert a legkritikusabb az Észak-Atlanti térség: kis sótartalomkülönbség mellett buknak mélybe a vizek ha valamilyen édesvíz-utánpótlás felhigítja az óceán vizét leállhat az áramlás 17
Broecker-féle óceáni szállítószalag Mi csökkentheti a sótartalmat? 1.: a növekvő csapadékmennyiség 2.: a térségbe közvetetten vizet juttató kanadai és szibériai folyók nagyobb vízhozama 3.: az arktikus területek olvadása jégtakaró elolvad a sótartalom csökken sűrűség nem nő meg nem süllyed le a hideg víz leáll a szállítószalag csökken a térség hőmérséklete leáll a sarki jégtakaró olvadása újra megnő a sótartalom elindulhat az áramlás Ha bekövetkezik az óceáni szállítószalag leállása, akkor azt gyorsan követi az éghajlat megváltozása! 8200 évvel ezelőtt hirtelen lehűlés: 200 év alatt kb. 5 C-ot csökkent a középhőmérséklet valószínűleg egy óriási édesvíztömeg kiáramlása indította el a jelenséget, amely leállította az óceáni szállítószalagot a jégkorszak végén az É-Am-i kontinensen felgyűlt hatalmas jégtömegek olvadásából egy óriási tó jött létre (Agassiz-tó: 2x nagyobb, mint a Kaszpi-tó), É-on jég határolta Hudson-öböl felé kezdett el kiáramlani a tó vize a jég alatt (szubglaciális vízkiáramlás) kb. egy év alatt kiáramlott (5-10 millió m 3 /sec!) termohalin cirkuláció legyengült lehűlés 18
Lesz globális klímaváltozás? Téves nézetek a globális felmelegedésről: fokozatosan megy végbe a melegedés az éghajlati övek fokozatos (de jellegében változatlan) átrendeződésével jár Nem így lesz! A lassú változások minőségi változásokba csaphatnak át lásd a Broecker-féle szállítószalag elve A napfény erősségének csökkenése Izrael: 22%-os napfény-gyengülés az 1950-es és az 1990-es évek között Németország; Antarktisz (9%), USA (10%), Oroszország (30%), Nagy-Britannia (16%)? Golbális felmelegedés 19
Global Dimming Ausztrália: a vízpárolgás sebessége ugyanebben a 30 évben szintén csökkent A párolgás függ: - a napfény erősségétől - a relatív páratartalomtól -a hőmérséklettől Global Dimming A Maldív-szigetek északi (szennyezett levegőjű) tagjainak a levegőjében 10-szer annyi lebegő részecske van, mint a déli (tisztább levegőjű) tagjaiéban A 3 km-es levegőréteg 10%-kal csökkentette a napsugárzás erejét, ellentétben az addig feltételezett 1%-kal 20
Global Dimming A lebegő részecskék részben elnyelik a fényt, részben felhők kondenzációs magjaiként működve, a köréjük lecsapódott vízzel együtt türköként visszaverik A szennyezett felhő több, de kisebb vízcseppből áll jobb tükör Global Dimming A szennyezett felhők megváltoztathatják a hőmérsékleti viszonyokat és a csapadékeloszlást É-Amerika és Európa szennyezett levegője miatt az É-i félgömb óceánjai lehűlnek, és a csapadéköv délebbre vándorol ( Száhel) 21
Global Dimming Európa: a levegő tisztulóban van a visszaverés csökken erősödik a felmelegedés (kondenzcsíkok) (2003: portugál tüzek, francia hőség, az Alpok gleccserei olvadnak stb.) Ha csökkentjük a GD-et, erősödik a GW! Global Dimming Global Warming üvegházhatás GD GW melegedés hűlés 22
Global Dimming Alábecsültük az üvegházhatást a globális hőmérséklet kétszer olyan sebességgel növekedhet: 2030 2 o C Grönland jege felolvad (7-8 m) 2040 4 o C Az Amazonas-medence pusztulása CO 2 2100 10 o C az északi metán-hidrát instabillá válik CH 4 Az éghajlat változásának előrejelzése az éghajlati előrejelzések modellezése korlátolt: a számítógép-kapacitás kevés: több ezer matematikai egyenlet megoldása + térbeli felbontás nem lehet kellően finom (150-350 km) a modellek bemenő paramétereinek egy része nem ismert: 50-100 évre előre az üvegházgázok emissziója, koncentrációja, gazdasági és társadalmi folyamatok alakulása??? (jövő-szcenáriók) ehelyett éghajlati forgatókönyveket adnak meg ha akkor jelleggel jelenleg: 19 globális éghajlati modell a világ 8 legnagyobb nemzetközi kutatóközpontjában, a különböző jövőbeli szcenáriók alapján 23
A globális klímaváltozás hazai éghajlati vonatkozásai az elmúlt 100 év alatt 0,68 C-os hőmérsékletemelkedés kontinentális éghajlat szélsőséges csapadékeloszlás trendvizsgálatok: 60-80 mm-nyi csapadékmennyiség-csökkenés a 20. sz. során (1967-1994: száraz időszak) csapadékextrémitások növekedtek a Kárpátmedencében a 20. sz. utolsó negyedében 24
Magyarország jövőbeli éghajlatának modellezése a globális emisszió 4 fő szcenáriójára (jövőképére) kidolgozták az éves és havi középhőmérséklet és a csapadék mennyiségének változásait, 16 globális éghajlati modell bevonásával a modellek által becsült eredmények: évi középhőmérséklet: 2050-re: (+0,8)-(+2,8) C 2100-ra: (+1,3)-(+5,2) C évi csapadékmennyiség változása a maihoz képest: 2050-re: (-1)-(+7) % 2100-ra: (-3)-(+14) % csapadék várható évszakos eloszlása: nyár és ősz: mainál szárazabb tél és tavasz: mainál nedvesebb 25
Magyarország jövőbeli éghajlatának modellezése (folyt.) A modellek becslése szerint összefoglalóan: éghajlatunk melegedik és szárazodik: eltolódás lehetséges egy félszáraz, mediterrán jellegű klíma irányába átlagos évi lefolyás csökkenhet, kisebb tavaink kiszáradhatnak, a mezőgazdaság komoly problémák elé néz telek: mainál melegebbek és csapadékosabbak árvízveszély nő (vízfolyások vízhozama nőhet) nyarak: mainál melegebbek és szárazabbak aszályveszély nő (vízfolyások vízhozama csökkenhet) Az országon belül: várhatóan a Sió-Balaton vízgyűjtőterülete és az Alföld a leginkább veszélyeztetett a változás szempontjából: enyhe melegedés, csapadék nyáron csökkenő, télen növekedő A globális felmelegedés hatására valószínűsíthető változások hazánk éghajlati elemeiben (az IPCC adatai alapján Mika J. 2002) globális hőmérsékletváltozás +0,5 C +1 C +2 C +4 C hőmérséklet a nyári félévben +1,0 C +1,3 C +2,0 C +4,0 C hőmérséklet a téli félévben +0,8 C +1,7 C +3,0 C +6,0 C évi csapadék -40 mm -66 mm bizonytalan +40-400 mm 26
Az éghajlatváltozás egyéb hatásai Egészségi hatások: direkt hatások: extrém időjárási helyzetek (pl. hőhullám) növény- és állatvilágra gyakorolt éghajlati hatások, amelyek az emberi egészségre is hatnak: allergén növényfajok pollentermelése: melegedés korábban virágozhatnak állati közvetítők által terjesztett betegségek: a melegebb időjárás elősegítheti szaporodásukat (pl. szúnyogok a trópusokon) rágcsálók, kullancsok áttelelését az enyhébb tél segítheti klímaváltozás okozta jelenségek (árvíz, vihar stb.) által kiváltott egészségi hatások sérülések, fertőzések, táplálkozási, pszichológiai stb. hatások Az éghajlatváltozás egyéb hatásai hatása a felszíni vízfolyásokra és tavakra: vízgyűjtőterületen bekövetkezett hőmérséklet- és csapadékváltozásoktól függően hatása a mezőgazdaságra: nem egyértelmű tendenciák növényenként változó hőm., nedv., CO 2 stb. -igény és ezek változására bekövetkezett válasz egyes haszonnövényeknek kedvező, másoknak kedvezőtlen változások (földrajzi szélességtől is függően) a talaj nedvességtartalma is változik Mo-on valószínűleg nő az öntözővízigény hatása az erdőkre fafajok migrációja lassú, gyors környezeti változásokat (hőm. emelkedés, csap.-változás) nem tudja természetes módon követni Mo-on a hőm. emelkedés és csap. csökkenés esetén az erdős sztyepp a zonális erdők rovására terjeszkedne 27
A sivatagok előretörése a légkör felmelegedési folyamatainak környezeti problémái elsőként a sivatagi (<200 mm éves csapadék) és félsivatagi (200-400 mm) területeken jelentkeztek érintett a szárazföldek területének ¼-e (minden kontinensen, kivéve Európát), kb. 1 milliárd fő arányában Afrikában a legsúlyosabb a helyzet: a lakosság 2/3-a száraz területen él 20. sz. utolsó harmada: 6 millió ha/év vált sivataggá, további 21 millió ha mezőgazdasági célra hasznosíthatatlanná Száhel övezet száraz időszakai: 1910-1915, 1948-1949, 1968-1973, 1982-1985, 1990-1992 hőmérsékleti egyenlítő délebbre kerül: a csapadékot hozó légtömegek nem jutnak el elég északra (2-3 szélességi fokkal is csökkenhet a hatásuk) 28
A sivatagok előretörése (folyt.) A sivatagosodás nem egyszerűen csak természeti jelenség, hanem természeti-társadalmi-gazdasági folyamatok együttes következménye Afrika: 1910-es évek nagyobb szárazsága: nem okozott akkora éhínséget, mint az 1970 utániak szegényes vegetáció egy környezeti hatásokra nagyon érzékeny tájon évszázadok óta nomád, félnomád gazdálkodás korábban a népesség követte a csapadékos öv évszakos változását de a Szahara déli határterületein a lakosság megtelepedett állandó mezőgazdasági tevékenység népességnövekedés nagyobb állatállomány szükséges túllegeltetés defláció a növényzet nem tud újra visszatelepülni + erdőirtás + helyi háborúk környezetromboló hatása Szahara előrenyomulása 29
A sivatagok előretörése (folyt.) törékeny ökológiai egyensúlyú területeken nem megfelelő gazdálkodás + éghajlati változások a kis termékenységű területekre benyomul a sivatag az egyre kevesebb és terméketlenebb földet mind jobban igénybe veszik fokozódó éhínség, népvándorlás, helyi háborúk legfrissebb adatok: a Szahara visszahúzódott egy széles sávban Mauritániától Eritreáig, mintegy 6000 km hosszan ok: csapadékosabb időjárás + helyenként vízmegtartó és talajvédelmi programok a segélyszervezetek támogatásával Egyezmények az üvegházhatású gázokról 1992. Riói Konferencia: ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezmény (1994-ben lépett hatályba): mára az EU + 188 állam csatlakozott hozzá jogilag nem kötelező érvényű vállalás: a CO 2 -kibocsátás stabilizálása az 1990-es szinten 2000-ig USA: ezt elutasította fejlődő országok: gazdasági fejlődésüket látták veszélyeztetve ha minden fejlett állam betartaná a vállalását, akkor is tovább nőne a CO 2 mennyisége a növekedés megállításához szükséges: az összes antropogén kibocsátást több mint felére kellene csökkenteni 30
Egyezmények az üvegházhatású gázokról Kiotói Jegyzőkönyv (elfogadva: 1997) jogilag kötelező formában az országok kibocsátás-szabályozási kötelezettségvállalásai mára több mint 120 ország csatlakozott Mo: 2002-ben ratifikálta (2008-2012: -6%) a kibocsátáscsökkentés bázisidőpontja általában 1990 emissziós korlátozások: CO 2, CH 4, N 2 O, HFC-k (fluorozott szénhidrogének), PFC-k (perfluorkarbonok), SF 6 (kén-hexafluorid) CO 2 -egyenértékre számolják át őket (global warming potencial) kiskapuk, felmentések (egyes országok csak növekedés-korlátozást, szintentartást vállaltak) (csak akkor léphetett életbe, amikor a csatlakozó országok összes kibocsátása elérte a káros gázok kibocsátásának 55%-át) 2005. február 16-án életbe lépett Egyezmények az üvegházhatású gázokról A kiotói jegyzőkönyv rugalmasságai: időbeli rugalmasság (5 év átlagában kell teljesíteni) emissziós rugalmasság (a 6-féle gáz belső emissziós arányai változhatnak, teljes emissziós értéket kell betartani) nyelők kérdése (CO 2 lekötése által is elérhető az emissziócsökkentés, pl. erdők (faültetvények) telepítésével) együttes megvalósítás és emissziós kereskedelem (konkrét vállalást tett országok között: ha egy ország a másikban emissziót csökkentő beruházást végez, annak egy részét saját eredményként elismertetheti; kereskedelem tárgya is lehet a kibocsátás) tiszta fejlesztési mechanizmus (vállalást nem tevő országokban emissziót csökkentő beruházás saját eredményként elismertethető) 31
Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése O 2 O 3 egyensúly ózontartalom mérése: Dobson egység 1 Dobson = normál nyomáson, tengerszintre vonatkoztatva a légréteg ózontartalma 0,01 mm-nek felel meg (Földi átlag: 300 Dobson = 1 ppb) az ózonképződés az UV-sugárzástól függ: fő keletkezési helye a trópusi területek feletti sztratoszféra a légköri áramlások azonban elszállítják É-ra és D-re trópusi területek felett: 250-260 Dobson Északi-pólus felett: 440 Dobson Déli-pólus felett: 300 Dobson (domináns Ny-i szelek az 60-60 szélességi foknál korlátozzák eljutását az Antarktiszig) 32
forrás: http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone.html forrás: http://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone.html 33
forrás: www.iup.physik.uni-bremen.de/gome/ forrás: www.iup.physik.uni-bremen.de/gome/ 34
Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése Sztratoszférikus ózon: fontos szerep: UV sugárzás szűrő hatása csökkenő koncentráció Troposzférikus ózon: napsugárzás és szennyezőanyagok kémiai reakciói által képződik, de káros a jelenléte (ld. pl. Los Angeles típusú szmog) növekvő koncentráció 35
A sztratoszférikus ózoncsökkenés egészségügyi hatásai bőrre kifejtett hatás: rosszindulatú festékes bőrdaganat (melanóma) leégés fényérzékenység napsugárzás okozta bőrelváltozások szemre kifejtett hatások: heveny kötőhártya- és szaruhártya-gyulladás szürkehályog a szem egyes részeinek rosszindulatú daganata immunrendszerre kifejtett hatások: a sejtes immunválasz elnyomása fokozott fertőzési fogékonyság latens vírusfertőzések aktiválása (pl. herpesz) nemcsak az emberek, állatok is megbetegedhetnek Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése freonok, halonok, szén-tetraklorid, metil-bromoform, metil-bromid stb. hatására az ózon lebomlik: CFCl 3 Cl (atomos) O 3 + Cl (atomos) O 2 + ClO ClO (nem stabil) Cl + O O + O O 2 Cl (atomos) újra bonthatja az O 3 -t elsőként az Antarktisz felett mutatták ki az ózon koncentrációjának igen nagymértékű csökkenését 36
Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése az ózon bontásában fő szerep: a poláris sztratoszférikus felhők (PSzF) 3 csoportja: 1. a kondenzációs magokra jég csapódik ki -87 C alatt (pl. gyöngyházfelhők) 2. lassú lehűlés, igen apró jégkristályok 3. salétromsav-trihidrát felhők (HNO 3 3H 2 O), már -78 C-on is megjelennek a PSzF-kben felgyűlnek a klór- és brómvegyületek tavasszal felengednek UV sugárzás hatására a vegyületek átmenetileg felbomlanak az ózont lebontják visszaalakulnak megmaradva újrakezdhetik a katalizátor szerepüket! 37
Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése Az ózon éves változása a déli pólus közelében: az ózon maximuma a nyári félév folyamán (dec.-jan.!), 18-23 kmen (-40 C-nál melegebb van a magasban) ősz-tél: besugárzás csökken, igen lassan csökken az ózontartalom is, 12-15 km felett mínusz 90-70 C PSzF-kben megkötődnek a CFC-k tavasz eleje (szept.!): 220 Dobson körüli az ózon a hőmérséklet 15-30 km-en gyorsan emelkedik PSzF-kből CFC-k felszabadulnak hirtelen, két hét alatt csökken az ózon 120 Dobsonra, majd lassan még tovább csökken, 15-20 km-en teljesen meg is semmisülhet nyárhoz közeledve nő a besugárzás nő az ózonképződés is nyár eleje 250 Dobson körül Ózonlyuk 2002 szeptemberében az Antarktisz felett 38
Az ozonoszféra (ózonpajzs) sérülése az É-i pólus közelében: nincs akkora lehűlés, mint az Antarktiszon rövidebb ideig vannak csak PSzF-k kevesebb CFC tud megkötődni eljutnak a déli területekre is (pedig az É-i féltekén képződik több ózonkárosító anyag!) 1995-96 telén nagy hideg volt: 45%-os ózonvékonyodást észleltek néhány napig a legnagyobb ózonlyuk : Déli-sark körüli területeken 26 millió km 2 1998-ban az üvegházhatás elősegítheti az ózonréteg vékonyodását, mert a troposzférában bekövetkező melegedés a sztratoszférában lehűlést eredményez ( hosszabb ideig létező PSzF-k) Ózon-egyezmények 1985 Bécs: 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 1987 Montreali jegyzőkönyv: konkrét kötelezettségek: 5 freonvegyület esetében 1986-os szinten való korlátozás, 1993-ig 20%-os, 1998-ig 50%-os csökkentési kötelezettség 1990 London: metil-bromoform, szén-tetraklorid is korlátozásra kerül, korlátozási határidőket előbbre hoznak 1992 Koppenhága: halonokat 1994-ig, a többieket 1996-ig ki kell váltani, korlátozandó anyagok köre is bővült (HCFC, HBFC, metilbromid) 1995 Bécs fejlődő országokra is érvényes határidők 1999 Peking 39
40
Magyarország Ózon-eredmények az egyre szigorodó egyezmények hatására megállt az ózonkárosító anyagok kibocsátásának növekedése, majd a kibocsátás csökkenni kezdett az ózonlyuk mérete és megjelenésének időtartama is csökkenő tendenciát mutat biztató eredmények: tartós tendencia vagy csak átmeneti? bizonytalanság: Kína: fejlődő országként engedményeket kapott, de erőteljes gazdasági növekedés vulkanizmus: kénvegyületek PSzF-k kondenzációs magjaként szolgálnak 41
forrás: www.knmi.nl/gome_fd/tm3/o3hole.html forrás: www.knmi.nl/gome_fd/tm3/o3hole.html 42
forrás: www.iup.physik.uni-bremen.de/gome/ Savas esők nem egységes globális probléma, hanem nagy területekre kiterjedő regionális problémák együttese elsősorban ipari és urbanizált területeken már a 17. sz.-ban is észlelték, az 1970-es években terjedt el a köztudatban normál csapadék: ph = 5-6,5 savas eső: ph < 5 Okai: 60-70 %-ban a kén: égetésekor SO2 vízben oldva kénsav (H2SO4) nitrogén-oxidok oldva: salétromsav (HNO3), salétromossav (HNO2) klór HCl (szénfajtákból) 43
Savas esők szennyezések hatásterülete: szélirányoknak megfelelően SO 2 : 1500-3000 km, NO x : még nagyobb távolságra eljut Skandináv országok savas esői: javarészt brit szennyezések; Japán savas esői: 1/3-a Kínából az esőben oldott anyagok mennyisége függ az esőcseppek méretétől, élettartamától, hőmérsékletétől a felhő savasabb, mint az eső; az eső savasabb, mint a hó; a nyári zivatar savasabb, mint a csendes eső a hóban a savak felhalmozódhatnak, olvadáskor fejtik ki hatásukat száraz ülepedéssel is: levegőből kiülepedve, később nedvességgel érintkezve (pl. nyálkahártya) fejtik ki hatásukat 44
A savas esők hatásai közvetett: tavak ph-ját lecsökkentik élőviláguk is kipusztulhat pl. Kanada 300 ezer tavából 14 ezerben a halállomány átalakult a savas esők hatására Svédország 85 ezer 1 ha-nál nagyobb tavából 14 ezer már jelentősen savasodott talajok elsavanyítása: Ca-, Mg-sók, egyéb tápanyagok kilúgozódhatnak, nehézfémek felvehető állapotba kerülhetnek, talajbaktériumok és férgek elpusztulnak stb. a talajon élő élővilág is lassan károsodik pl. Németo.: fenyők, Mo.: lombos erdők károsodása közvetlen: kiülepedve károsítják a növényeket, építményeket, embert (táplálékláncon keresztül) 45
A savas esők magyarországi hatásai 1970-es évek végétől: új típusú megbetegedés és gyors ütemű faelhalás: főleg a hegy- és dombvidékek kocsánytalan tölgy állományaiban alacsonyabb ph-jú talajokon, nagyobb légszennyezők közelében ok: savas eső talaj savanyodik a kocsánytalan tölgy gyökerével szimbiózisban élő mikorrhiza-gombák elpusztultak a fa gyökérzete károsodott száraz időszakban nem tudott elegendő vizet és tápanyagot felvenni ökológiai stressz kb. 400 ezer ha kritikus mértékben elsavanyodott talajú terület mezőgazdasági területeken is (savas eső + szakszerűtlen műtrágyázás) 1980-as évektől csökkenő SO 2, NO x kibocsátás következményei is enyhülnek 46
A talajok ph-változása néhány hazai erdőterületen (Jakucs P. 1990 alapján) A védekezés lehetőségei energiafelhasználás drasztikus csökkentése olajok, szenek kéntartalmának csökkentése technológiai változtatások, új technológiák szűrőberendezések savasodást tűrő (növény)fajok speciális védőbevonatok előállítása, alkalmazása 47
Egyezmények, programok a levegőminőség javítására 1979 Genf: egyezmény az országhatárokon átterjedő, nagy távolságokra eljutó légszennyeződésekről (2003-ig: 48 ország és az EU ratifikálta) (időközben folyamatos szigorítások) a savas esőket okozó szennyezőanyagok kibocsátásának csökkentése, adatszolgáltatás, monitorozás 1985 Helsinki: kénkibocsátások 30%-os csökkentése 1993-ig az 1980-as szinthez viszonyítva 1988 Szófia: NO x : 1987-es szintet 1994-re nem szabad meghaladni 1991 Genf: illékony szerves vegyületek (VOC) (fotokémiai szmoghoz járulnak hozzá) kibocsátásának szabályozása Egyezmények, programok a levegőminőség javítására (folyt.) 1994 Oslói Jegyzőkönyv: kénkibocsátások szigorítása 1998 Aarhus-i Jegyzőkönyv (Dánia): Pb, Cd, Hg emissziójának csökkentése (minél inkább kiváltani a felhasználásukat) Jegyzőkönyv a hosszú élettartamú (perzisztens) szerves anyagok korlátozásáról (szervezetben felhalmozódnak) 1999 Gothenburgi Jegyzőkönyv (Svédo.): savasodás, eutrofizáció, felszínközeli ózon 1990-től USA: savas eső program : SO 2, NO x emisszió csökkentése 2010-ig az 1980-as szint alá 48
a jelentős beavatkozások eredményeként környezetjavulás Európában és É-Amerikában a probléma súlypontja áttolódott Ázsiába 1999: a Föld 15 legszennyezettebb városa Ázsiában található SO 2 alapján: 19-ből 15 legnagyobb szennyezettségű nagyváros Ázsiában (az 1-4. is!) itt még nincsenek kibocsátási egyezmények, a nemzetközi ellenőrzés is most alakul csak ki Japán: a gyorsan növekvő kínai szennyezésektől szenved A technika lehetőségei és a jobb tudományos megismerés által hatékonyan fel lehet lépni a légszennyeződések és következményeik csökkentéséért a gazdasági fejlődés akadályoztatása nélkül (EZ BIZTOS?) 49