A környezetvédelem alapjai mozgások a környezetben Néhány hasznos referencia fogalom-meghatározások, példák, érdekességek Tombácz E., Magyar E., Jakab A.: A környezeti hatásvizsgálatok általános ismérvei (Jegyzet a Debreceni Egyetem Környezeti hatásvizsgálat manager posztgraduális képzéséhez 2003.) http://www.kvvm.hu/szakmai/karmentes/kiadvanyok/karmkezikk2/index.htm http://www.ktm.hu/cimg/documents/ http://www.epa.gov/highgwp/sources.html http://www.kvvm.hu/szakmai/hulladekgazd/tervezes_seged/veszhullos/f3fug gelek_balazs.htm 1
A környezetvédelem szabályzása Jogszabályok, hatósági rendszer Magyarországon 1995. évi LIII. törvény a környezet védelmének általános szabályairól; 1996. évi LIII. törvény a természet védelmérıl az ezeket módosító 2004. évi LXXVI. törvény 314/2005. kormányrendelet a környezeti hatásvizsgálati és az egységes környezethasználati engedélyezési eljárásról Irányítás: Vidékfejlesztési Minisztérium Környezetügyért Felelıs Államtitkárság Hatóságok: 10 Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelıség + Országos K.T.V. Fıfelügyelıség 2
A környezetvédelem alapjai mozgások a környezetben Változások (anyag és energia hely- és idıbeli megváltozása) a környezetben Alapfogalmak Mozgásformák - a változások folyamatai A folyamatok követése = mérések, modellek felállítása Környezetvédelem: az emberi tevékenység által elıidézett kedvezıtlen fizikai, kémiai vagy biológiai változások megakadályozása, ellensúlyozása Kedvezıtlen változás: a dinamikus egyensúlytól való tartós eltérés 3
Változások (mozgásformák) a környezetben Alapfogalmak Környezeti elemek és rendszerek Levegı Felszíni vizek (folyók, tavak) Talajvíz Talaj (termıföld stb.) Élıvilág, ökorendszerek (szárazföldi és folyóvízi ökorendszerek) Épített települési környezet Táj, komplex természeti környezet 4
Változások (mozgásformák) a környezetben Alapfogalmak Szennyezés (szennyezıdés, kontamináció): A környezeti elemek és rendszerek elınytelen összetétel-változásával és minıségromlásával járó, azt okozó tevékenység, jelenség vagy anyag. A biológiai anyagoknak (kórokozók, fertızı anyag) tulajdonítható, a kórokozók szaporodásával terjedı szennyezést fertızésnek nevezzük. A szennyezıdés következményeként kialakult állapot a szennyezettség. 5
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben Alapfogalmak Hulladék Olyan anyag vagy energia, amely a mindennapi élet, munka és gazdasági tevékenység során keletkezik, a keletkezése helyén haszontalan vagy felesleges, és veszélyeztetheti vagy károsíthatja az ember egészségét és környezetét. 6
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Hulladékok (folytatás) - Eredet szerint: termelési hulladék (60-80 %), fogyasztási hulladék (települési, kommunális hulladék) - Fajta vagy összetétel szerint: o Hulladékanyag < > hulladékenergia (hı, zaj, fény stb.) o Szerves (és biológiai) hulladék < > szervetlen hulladék o Mesterséges anyagok < > természetes anyagok megváltozott mennyisége Magyarországon jelenleg évente mintegy 120-130 Mt hulladékanyag keletkezik. A szennyezett környezeti elemek (pl. szennyezett talaj) is hulladékoknak tekinthetık. 7
A környezet állapotának változásai Hatótényezık környezeti elemek és rendszerek hatások Hatások általános minısítése: megszüntetı károsító terhelı elviselhetı semleges javító értékteremtı Hatások megjelenése, leírása a kontroll állapotjellemzıtıl való eltérés mértéke; határérték, határpont meghaladása; a hatás térbelisége; a hatás idıbelisége; a folyamatok visszafordíthatósága; a káros/kedvezıtlen hatásfolyamatok kialakulásának megakadályozási, csökkentési lehetısége; az érintett vagy veszélyeztetett értékek ritkasága, illetve pótolhatósága; az ember, mint végsı hatásviselı érintettségének típusa, jellege, mértéke; a jövı nemzedékek szempontjai (pl. biodiverzitás, génkészletek csökkenése, lassan bomló anyagok kibocsátása, kumulálódó szennyezések, terhelések); a becslések biztonsága. 8
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak A változás (környezetszennyezés) fı folyamatai térben és idıben: Kibocsátás (emisszió) a szennyezés keletkezési helye, forrása A szennyezés terjedése (migráció) környezeti közegek, mozgásformák A szennyezés hatása (immisszió = behatolás) egyes környezeti elemek (ember) tartós, káros átalakulása 9
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Emisszió - Energia-kibocsátás (hı, rezgés, töltés, fény stb.) - Mesterséges = a természetben elı nem forduló anyagok kibocsátása - Természetes anyagok környezeti eloszlásának megváltoztatása (por, víz stb.) Az emissziót és az immissziót a migráció kapcsolja össze. Az emisszió és az immisszió között anyag- és energiamérleg állítható fel. A biológiai változások különleges mozgásformák! 10
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Migráció - A mozgás iránya az emisszió helyétıl az immisszió területe felé mutat a szennyezés hígulása az általános, bár egyes folyamatok dúsulásra vezethetnek. (koncentráció lásd a továbbiakban) - A migrációban legalább két komponens : a szennyezés és a közeg kapcsolata jelenik meg. - A szennyezést extenzív és intenzív mennyiségek jellemzik. Extenzív jellemzık: értékük a mennyiséggel növekszik (darabszám, tömeg, térfogat stb.) Intenzív jellemzık: értékük a mennyiségtıl független (fizikai állapotjelzık, kémiai állapotjelzık). 11
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Migráció (folytatás) A komponensek egymáshoz képesti mennyiségét kifejezı intenzív mennyiség: koncentráció a meghatározás elıfeltétele a minıség ismerete m i c m, i = k Tömegtört (tömegszázalék) m i i = a vizsgált komponens minısége i = 1 c V, i = k V i = 1 i V i Térfogattört (térfogatszázalék) 12
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Migráció (folytatás) kémiai koncentrációfajták n i c n, i = k n i = 1 i móltört (mólszázalék) n : mólszám, az adott komponens kémiai alapegységeinek (atomjainak, molekuláinak, ionjainak) darabszáma n = i m M i i mólok száma: az adott komponens tömegének és egy alapegység tömegének hányadosa 13
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Migráció (folytatás) - koncentrációfajták Az Avogadro-szám (Loschmidt-szám) értéke a 12-es tömegszámú szénatomok száma 12 gramm (0,012 kg) 12- es tömegszámú szénben. Egy mól bármely anyag Avogadro-számnyi kémiai alapegységét jelenti. N A 6,022 10 23 darab/mól n i n i c M i = = molaritás: egy komponens móljainak, k V száma a közeg (a teljes anyagmennyiség) V i térfogatában [mól/m 3 ] i = 1 14
Változások (anyagi mozgásformák) a környezetben - alapfogalmak Immisszió (hatás) a változás alanya szenvedi el o Fizikai hatások és következmények (pl. halmazállapot-változás, nyomásváltozás jéghegyek olvadása) o Kémiai hatások és következmények (pl. felületi és térfogati reakciók kızetek eróziója, víz- és levegıminıség romlása) o Biokémiai és biológiai hatások és következmények (pl. sejtpusztulás mérgezıdéstıl, kórokozók szaporodása) 15
A környezetszennyezés folyamatai Kibocsátás (emisszió) - idıben és térben Idıbeli eloszlás: folyamatos kibocsátás (helyfüggı lehet!) rendszeres (normális) tevékenységek eredménye (pl. közlekedés, ipari üzemek, mezıgazdaság, energiatermelés) szakaszos (alkalomszerő) kibocsátás idıszakos, véletlen, nem tervezett tevékenységek, események eredménye (üzemzavarok, balesetek, természeti csapások, szándékos károkozás) 16
A környezetszennyezés folyamatai Kibocsátás (emisszió) idıben és térben Térbeli eloszlás: Kiterjedt források (a kiterjedés idıfüggı lehet!) a forrás méretei nem határozhatók meg, illetve olyan nagyok, hogy a méretek nem befolyásolják a terjedést (pl. városi közlekedés, rothadás tengeri és tavi iszapban ez a folyamat miért tartozik a környezetvédelem tárgykörébe?) Lokalizált források a kibocsátás geometriai koordinátái jól meghatározhatók (pl. kémények, kifolyási csatornák, balesetek helyszíne) 17
A környezetszennyezés folyamatai Kibocsátás (emisszió) részletes jellemzése: forrástag (source term) általános és specifikus adatok Idıbeli eloszlás (általános sajátosság a komponensekre egyformán jellemzı) Térbeli eloszlás (általános sajátosság) Részletes fizikai jellemzık (kibocsátási forma: anyag- és/vagy energiaáram, állapotjelzık: halmazállapot, hımérséklet, nyomás, homogenitás) - általános és specifikus adatok Kémiai jellemzık (minıségi és mennyiségi összetétel; homogenitás; fı- és mellékkomponensek) specifikus adatok Biológiai jellemzık: fajok, fajták minısége és mennyisége Stabilitás: a forrástag érvényességi korlátai (bizonytalansági mutatók) 18
A környezetszennyezés folyamatai Kibocsátás (emisszió) vizsgálata, a beavatkozás lehetıségei Mérés (valamennyi elıbb felsorolt jellemzı adat meghatározása fizikai adatok, kémiai összetétel, biológiai adatok különbözik a migráció és az immisszió méréseitıl: a szennyezés még elkülönül a környezeti közegtıl) Modellezés (pillanatszerő vagy idıben kiterjedt emisszió: nem minden adat mérhetı, a beavatkozás tervezésének meg kell elıznie a bajt, ezért szükséges a modellezés különbözik a migráció és az immisszió modellezésétıl) Beavatkozás (kibocsátható mennyiség csökkentése, minıség módosítása, idı- és térbeli sajátosságok átalakítása különbözik a terjedés és a hatás befolyásolásától) 19
A környezetszennyezés folyamatai Kibocsátás (emisszió) kezelése Szabályozás - Kibocsátási korlátozások rendszere határértékek (extenzív és intenzív mennyiségek, pl. kifolyó víz hımérséklete, porkoncentráció a kibocsátható légáramban, egy év alatt kibocsátható szennyvíz térfogata, egyes komponensek tömege, térfogata és/vagy koncentrációja a kimenı anyagáramban) A kibocsátási korlátok azonban csak a migráció és az immisszió jelenségeinek figyelembevételével adhatók meg! Számításukhoz, meghatározásukhoz ismerni kell A káros hatásokat (immisszió) A környezeti hígulás mértékét (transzmisszió/migráció) 20
A környezetszennyezés folyamatai Emisszió egy tragikus példa: vörösiszap-kikerülés az ajkai tárolóból (2010 október) 10 halott. A környezetvédelmi hatóság kötelezte a vállalatot, hogy építsen a vízzáró agyagrétegig lenyúló résfalat a töltés mellett. A 12 m mély és 40 cm széles betonfal teljesen körbefogta a tározókat. Így egy nagy zárt medence épült ki, amely a belsı talajvíz mozgását lezárta. A résfalon kívül a talajvíz szabadon mozoghatott, de a teknın belül a víz felgyülemlett. Ehhez hozzájárult, hogy rengeteg csapadék hullott, bejutott a teknın belülre is, ezzel is növelve a talajvízszintek különbségét és a nyomást a résfal belsı felületén. A katasztrófa akkor következett be, amikor a túlnyomás robbanásszerően kidöntötte a résfalat. Ezután a ferde síkú, altalaji kövéragyag-rétegen bekövetkezett a talajtörés. A kohézióját vesztett agyagrétegen a vízáradattal együtt a gáttöltés alatti talajréteg kimosódott. Miután a vörösiszap-tározó gátja alól kicsúszott a talaj, a gát elırebukva széttört. (Kónya László építımérnök szakvéleményébıl) 21
A környezetszennyezés folyamatai Emisszió 2. példa: BHOPAL In the early hours of December 3, 1984, methyl isocyanate (MIC) gas leaked from the Union Carbide India Limited plant in Bhopal, India. According to the state government of Madhya Pradesh, approximately 3,800 people died and several thousand other individuals experienced permanent or partial disabilities. Shortly after the gas release, Union Carbide launched an intensive effort to identify the cause. An initial investigation by Union Carbide experts showed that a large volume of water had apparently been introduced into the MIC tank and caused a chemical reaction that forced the chemical release valve to open and allowed the gas to leak. A committee of experts, working on behalf of the Indian government, conducted its own investigation and reached the same conclusion. An independent investigation by the engineering consulting firm Arthur D. Little determined that the water could only have been deliberately introduced into the tank, since safety systems were in place and operational that would have prevented water from entering the tank by accident. http://www.bhopal.com/incident-response-and-settlement 22