Globális környezeti problémák Dr. Rédey Ákos tanszékvezető egyetemi tanár Veszprémi Egyetem Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék
Földünk vészjelzései
Hurricane Katrina with winds of 160 mph (255 km/h) on August 29., 2005
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
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
Fenntartható fejlődés A fejlődés olyan módja, amely biztosítja a jelen társadalmak igényeinek kielégítését, anélkül, hogy veszélyeztetné a jövendő generációk hasonló igényeinek kielégítését.
A világ lakosságának növekedése Forrás: US Census Bureau Forrás: US Census Bureau
A világ népességének növekedése Forrás: US Census Bureau
A világ országaiban a lakosság számának változása 2050-ig Forrás: US Census Bureau
A világ energiafogyasztása 2003-ban
Termelés és környezet Környezet Életfenntartó funkciók Hulladék Vállalat Hulladék Életfenntartó funkciók Javak, szolgáltatások Háztartás
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.
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.
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.
A napsugárzás éghajlatot befolyásoló hatása A napsugárzás színképe Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan (1993)
A légkör különböző rétegei Dr. Mink János: Környezetvédelem analitikája (2002)
Az elektromágneses sugárzások spektruma
Az UV sugárzást a hullámhossz szerint három további tartományra osztjuk: UV-a: (320-400 nm) Az UV-a sugárzás nagy része eléri a Föld felszínét, de biológiai károsító hatása nagyon alacsony UV-b: (280-320 nm) Az UV-b sugárzás nagy részét elnyeli az ózonréteg, de egy része eléri a felszínt. Biológiai károsító hatása jelentős. UV-c: (200-280 nm) nem éri el a Föld felszínét, a 35 km-es magasságban az ózonréteg teljesen elnyeli.
A Napból érkező sugárzás és az ebből a Föld felszínét elérő sugárzás spektrális eloszlása
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)
Az ábra a hullámhossz függvényében mutatja: - a sugárzás DNS-roncsoló hatását - a sugárzás intenzitását különböző magasságokban, valamint - ezek viszonyát
Üvegházhatás: Az a folyamat, amely során a légkör üvegházhatású gázai a Napból érkező rövid hullámú nagy energiájú, a látható fény (hullámhossz = 400 nm - 700 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.)
Földfelszín átlagos hőmérséklete: +15 fok, tehát 33 fokkal melegebb az egyensúlyi hőmérsékletnél. Ez a légkör üvegházhatásának köszönhető.
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.
A legfontosabb üvegház-gázok és néhány jellemzőjük Kezdeti koncentráció (1750-ben) Koncentráció 1998- ban Eddigi elsődleges sugárzási hatás Koncentrációnöveke dés CO 2 CH 4 N 2 O CFC-11 CFC-12 278 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 - 2 7 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 50-200 8-12 120 45 130 1 26 293 4600
Az atmoszféra állandó összetevői Komponens Vegyjel, képlet Koncentráció Tartózkodási idő tf % ppmv Nitrogén N 2 78,08 6 millió év Oxigén O 2 20,95 4500 év Argon Ar 0,93 9.300 ~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 2 360 4 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
Az atmoszféra erősen változó összetevői Komponens Vegyjel, Koncentráció, Tartózkodási idő képlet ppmv Vízgőz H 2 O 0,1 30.000 10 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 0,0005 1 nap Dr. Mészáros Ernő: Bevezetés a környezettanba
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 8 17 6 Légköri visszaverődés Visszaverődés a felhőkön Visszaverődés a felszínről Kisugárzás Hosszúhullám 9 40 20 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 46 115 100 7 24 Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan
Az üvegházhatás Nap kisugárzás H 2 O CO 2 visszasugárzás hőelnyelés TALAJ Dr. Tóth Aurél: Földrajz (1992)
Üvegházhatású gázok Üvegházgáz Tartózkodási idő Üvegházhatás Időhorizont (év) (év) 20 100 500 CO 2 4 1 1 1 CF 4 50.000 4.100 6.300 9.800 C 2 F 6 10.000 8.200 12.500 19.100 CH 4 7 62 25 7,5 N 2 O 200 290 320 180 Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan (1993)
Az üvegházhatású gázok hozzájárulása a 33 0 C-os földi átlaghőmérséklet-többlethez www.mindentudasegyeteme.hu
Az üvegház hatású gázok hozzájárulása a globális felmelegedéshez www.mindentudasegyeteme.hu
Néhány CFC becsült légköri tartózkodási ideje (WMO, 1994) Név Kémiai képlet Konc (1992) Tartózkod. idő CFC-11 CFCl3 0.27 ppbv 50 év CFC-12 CF2Cl2 0.50 ppbv 100 év CFC-113 CFC-114 C2F3Cl3 C2F4Cl2 0.082 ppbv 0.020 ppbv 85 év 300 év CCl4 0.13 ppbv 42 év
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 0,05 0 1860-0,05 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000-0,1-0,15 Év www.mindentudasegyeteme.hu
Fontosabb üvegházhatású gázok koncentrációja a légkörben (1800-2000) www.mindentudasegyeteme.hu
A szén-dioxid antropogén forrásai www.mindentudasegyeteme.hu
Changes of GHG emissons in Annex I countries 1990-2001 0.0 France Monaco 40.5-11.7-18.0-22.7-22.9-30.3-30.6-1.0-2.0-3.1-4.1 Slovenia EC Sw eden Iceland UK Germany Hungary Czech Republic Croatia Slovakia Portugal Spain Ireland Greece Canada Australia New Zealand USA Austria 18.5 18.2 17.2 13.0 10.0 26.1 36.4 33.1 31.5-32.2-38.3-43.9-46.6-50.5-54.4-55.0-55.4-55.8-60.6 Poland Russia Romania Belarus Ukraine Bulgaria Luxembourg Estonia Lithuania Latvia Japan Norw ay Italy Belgium Finland Netherlands Sw itzerland Denmark Liechtenstein 0.7 0.3 0.1 9.5 8.1 7.2 6.7 4.7 4.6-70 -60-50 -40-30 -20-10 0 0 10 20 30 40 50
UK HU
A globális átlaghőmérséklet változása 1770-től és várható menete a XXI. században www.mindentudasegyeteme.hu
A globális éves csapadék megváltozása 2100-ra (referenciaidőszak 1961-1990) www.mindentudasegyeteme.hu
(Megjegyzés: az animáció csak vetítéskor látható!) www.mindentudasegyeteme.hu
(Megjegyzés: az animáció csak vetítéskor látható!) www.mindentudasegyeteme.hu
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
A Dobson-egység definíciójának magyarázata www.mindentudasegyeteme.hu
A magaslégköri ózon mennyiségének változása www.mindentudasegyeteme.hu
Több szén-dioxid Magasabb hőmérséklet
Változó hőmérsékletű tengerek
Visszahúzódó hósipkák Kilimandzsáro 1993 Kilimandzsáro 2000
Emelkedő tengerszint
Óceáni szállítószalag változása
Csökkenő állóvízfelületek Az Aral-tó Egykor......és most
El-niño, La-niña
Globális felmelegedés
Éves átlaghőmérséklet ( o C)
Éves csapadékmennyiség (mm)
Éves átlaghőmérséklet
Éves csapadékmennyiség
Elsivatagosodás? A 2000. évi átlagos talajvízszint eltérése az 1956-1960 évek átlagától
2004. Felső-Tisza
Belvíz 2003./2004.
A Balaton vízszintjének az alakulása 2004-ben
A Balaton vízszintje 2005. november 7-én 103 cm volt (a maximum az 110 cm)
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)
Az EU környezeti szabályozórendszere Az EU szakpolitikák között az egyik leginkább szabályozott terület (a klasszikus belső piaci jogalkotás folyó ügyeinek 30-50 %-a). A környezetvédelmi acquis: több mint 300 jogszabály
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
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
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
Klímavédelem I. Az NKP-II. (2003-2008) 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
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
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
Natura 2000 területek
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
Mit tehetünk?
A környezetmérnök feladata Környezetbarát Szemlélet Technológiák Termék Élethely, életforma Fejlődés (fenntartható fejlődés) Nevelés Kialakítása, létrehozása
Veszprémi Egyetem, Mérnöki Kar Környezetmérnöki és Kémiai Technológia Tanszék a környezetmérnöki szak anya tanszéke 8200 Veszprém, Egyetem u. 10. C épület 3. emelet 88/425-049 redeya@almos.vein.hu
Hallgatói élet a Veszprémi Egyetemen Gólyabál szakest VEN AKÓ Regatta Állásbörze Öntevékeny csoportok Végzősök Bálja
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
Köszönöm a figyelmet!