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 Forrás: USCensus CensusBureau 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
Vállalat Hulladék
Hulladék
Életfenntartó funkciók
Háztartás
Javak, szolgáltatások
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 m2 felületen 1 másodperc alatt mennyi napsugárzási energia halad át. Értéke: I0 = 1368 W/m2.
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 (I0 × R2 π) "vesz ki", ez oszlik el a keresett átlagban az egész Föld felületén, amely 4R2 π (R a Föld sugara), tehát a keresett éves átlagos besugárzás: I = 1368/4 = 342 W/m2.
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: R2π(1-A)E0 = 4R2 π σTe4 Ahol R a Föld sugara, A az atmoszféra Albedója, E0 a napállandó, σ - a StefanBoltzmann-állandó, és T a Föld felszíni hőmérséklete. => Te = 255 K (te = - 18 oC)
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 CO2
CH4
N2O
CFC-11
CFC-12
Kezdeti koncentráció (1750-ben)
278 ppm
700 ppb
275 ppb
nulla
nulla
Koncentráció 1998ban
365 ppm
1745 ppb
314 pbb
268 ppt
484 ppt
Eddigi elsődleges sugárzási hatás
1,46 Wm- 0,48 Wm- 0,15 Wm- 0,07 Wm-
Koncentrációnöveke dés Növekedés %-ban
2
2
2
2
1,5 ppm/év
7 ppb/év
0,8 ppb/év
-1,4 ppt/év
17 ppt/év
+0,03%/ év
-0,5 %/év
+4%/év
130
+0,4%/év +0,4%/év
Légköri élettartam (év)
50-200
8-12
120
45
Globális Melegítő Potenciál (100 év)
1
26
293
4600
Az atmoszféra állandó összetevői Komponens
Vegyjel, képlet
Koncentráció tf %
Tartózkodási idő
ppmv
Nitrogén
N2
78,08
6 millió év
Oxigén
O2
20,95
4500 év
Argon
Ar
0,93
Hidrogén
H2
Nemesgázok
9.300
~106 év
0,5
~106 év
24,7
~106 év
Az atmoszféra változó összetevői Vegyjel,
Koncentráció,
képlet
ppmv
Szén-dioxid
CO2
360
4 év
Metán
CH4
1,7
7 év
Dinitrogén-oxid
N2O
0,3
200 év
Szén-monoxid
CO
0,2
70 nap
Komponens
Dr. Mészáros Ernő: Bevezetés a környezettanba
Tartózkodási idő
Az atmoszféra erősen változó összetevői Vegyjel,
Koncentráció,
képlet
ppmv
Vízgőz
H2 O
0,1 – 30.000
10 nap
Ózon
O3
0,04
5 nap
Ammónia
NH3
0,004
3 nap
Nitrogén-dioxid
NO2
0,001
3 nap
Kén-dioxid
SO2
0,001
2 nap
Nitrogén-monoxid
NO
0,0005
1 nap
Komponens
Tartózkodási idő
Dr. Mészáros Ernő: Bevezetés a környezettanba
A légkör sugárzási mérlege a 100-nak vett beérkező sugárzás egységeiben (energiamérleg) Bolygóközi tér
Légkör
Kisugárzás Rövidhullám Hosszúhullám
Beérkező napsugárzás 8 17 100 Légköri visszaverődés
Elnyelődés a 19 levegőben (vízgőz, aeroszol, O3 )
6
Visszaverődés a felhőkön
4 Elnyelődés a felhőkben
Óceán, szárazföld
Felszíni elnyelődés 46
Visszaverődés a felszínről
9
40
20
Vízgőz, CO2, O3 kibocsátása Felhők kibocsátása
Felhők, vízgőz, CO2, O3 elnyelése Látens hő 106 Szenzibilis Hosszúhő hullámú sugárzás 115 100 7 24 Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan
Az üvegházhatás
Nap
kisugárzás H2O
CO2
visszasugárzás
hőelnyelés
TALAJ
Dr. Tóth Aurél: Földrajz (1992)
Üvegházhatású gázok
Üvegházgáz
Tartózkodási
Üvegházhatás
idő
Időhorizont (év)
(év)
20
100
500
CO2
4
1
1
1
CF4
50.000
4.100
6.300
9.800
C2F6
10.000
8.200
12.500
19.100
CH4
7
62
25
7,5
N2O
200
290
320
180
Dr. Mészáros Ernő: Légkörtan (1993)
Az üvegházhatású gázok hozzájárulása a 330C-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) Kémiai Konc Tartózkod. Név képlet (1992) idő CFC-11
CFCl3
0.27 ppbv 50 év
CFC-12
CF2Cl2
0.50 ppbv 100 év
CFC-113
C2F3Cl3
CFC-114
C2F4Cl2 CCl4
0.082 ppbv 0.020 ppbv
85 év 300 év
0.13 ppbv 42 év
Globális felmelegedés Az atmoszféra hőmérsékletének változása az utóbbi 150 évben 0,4 0,35
Hőmérséklet változás, °C
0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 1860 -0,05
1880
1900
1920
1940
1960
1980
-0,1 -0,15 Év www.mindentudasegyeteme.hu
2000
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 0.0
France
Monaco
-1.0
Slovenia
Portugal
-2.0
EC Sw eden
-3.1 -4.1
Iceland
-11.7
UK Germany
-18.0 -22.7
Hungary
-22.9
Czech Republic
-30.3
Croatia
-30.6
Slovakia
-32.2 -38.3 -43.9 -46.6 -50.5
Bulgaria
-55.0
Luxembourg
-55.4
Estonia
-55.8
Lithuania
-60.6 -70
-60
Latvia -50
-40
-30
-20
-10
0
31.5 26.1
Canada
18.5
Australia
18.2
New Zealand
17.2
USA
13.0
Austria
Norw ay
-54.4
33.1
Greece
Russia
Ukraine
36.4
Ireland
Japan
Belarus
40.5
Spain
Poland Romania
1990-2001
10.0 9.5 8.1
Italy
7.2
Belgium
6.7
Finland
4.7
Netherlands
4.6
Sw itzerland
0.7
Denmark 0.3 Liechtenstein
0.1 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 O2 + hν — 2 [O] O2 + [O] + M — O3 + M • Bomlás O3 + hν — O2 + [O] O3 + [O] — 2 O2
• Ózonfogyasztó mechanizmusok NO + O3 — NO2 + O —
NO2 + O2 NO +O2
CCl2F2 + hν — CClF2 + [Cl] [Cl] + O3 — [ClO] + O2 [ClO] + [O] — [Cl] + O2
Rezervoár vegyületek
ClO + NO2 + M — ClNO3 + M ClO + OH — HCl + O2
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 ( C) o
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
GAZDASÁG
Életminőség
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
[email protected]
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!
