A környezetvédelem alapjai

1. A környezetvédelem alapjai Tantárgyfelelős: Dr. Jobbágy Andrea egyetemi docens, Helyettes: Dr. Tardy Gábor Márk egyetemi adjunktus Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tsz. A tantárgy célja: Megismertetni a hallgatókkal a környezetvédelem alapfogalmait, a környezetvédelem területeit, a szennyezés fogalmát, a szabályzókat és előírásokat, az ipari termékek ill. melléktermékek, lakossági és ipari hulladékok minősítését a környezetvédelmi előírások szempontjából, a szennyezés elimináció alapvető módszereit a környezetvédelmi előírások tükrében.

2. A tantárgy tematikája • A környezetvédelem alapfogalmai és története, az ökológia és a demográfia alapjai • Megújuló és nem megújuló energiaforrások, éghajlatváltozás, környezetvédelem és környezetpolitika • A szennyezés és a tisztaság fogalma • A szennyezőanyagok biodegradációjának alapvető tényezői és a lebontás kinetikája • A vízvédelem, szennyvíztisztítás célja és alapvető biotechnológiái • Szervesanyag és N-eltávolítás • A talajvédelem alapjai, fontosabb szennyezők, tisztítási technológiák • Levegővédelem alapjai, fontosabb szennyező típusok, szennyező források, hatásaik • A levegővédelemben alkalmazott alapvető technológiák, határértékek, jogi szabályozás • A hulladékgazdálkodás alapjai, hulladéktípusok • Hulladék újrahasznosítás, kezelés alapvető technológiái, hulladékokra vonatkozó jogi szabályozás • Követelmény: 2 félévközi ZH (október 13. 14:15-15:45 CHC14 és december 8. 14:15-15:45 CHC14), pótZH december 18.

3. A környezetvédelem alapjaialapfogalmak, történet, globális problémák http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/mezgaz/kornyvedalap/ http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/mezgaz/kornyvedalap/ Dr. Tardy Gábor egyetemi adjunktus Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

4. Az előadások tartalma I. Alapfogalmak II. Az ökológia alapjai III. A környezetvédelem története IV. Ózon-probléma V. Klímaváltozás VI. Energia-kérdés

5. I. Alapfogalmak

6. Mi a környezet? • Általános definíció: Környezet  rendszer – a rendszerre ható tényezők összessége • Bioszféra: A földfelszínnek és az atmoszférának az a szintje, amelyben élő szervezetek találhatók, valamint az a térség, amelyben az élőlény és a környezet kölcsönhatásai megnyilvánulnak, és amelyek együttesen alkotják a teljes környezeti rendszert. Az élővilág szerveződésének az egész földi életet átfogó, legmagasabb szintje a bioszféra. • Környezetvédelem szempontjából: A világnak azon része, amellyel az ember kölcsönhatásban van.

7. A környezet elemei • Föld (Litoszféra) • Víz (Hidroszféra) • Levegő (Atmoszféra) • Élővilág (Ökoszisztémák) • Táj (Védett és nem védett kultúrtáj) • Épített környezet (Lakó- és iparterület, út)

8. Mi a környezetszennyezés? • Minden olyan emberi tevékenység, amely a környezet valamely elemének állapotát hátrányosan befolyásolja Formái: • Anyag • Energia • Zaj • Fény • Sugárzás környezetbe bocsátása

9. A környezet elemei (bővítve) • Föld (Litoszféra) • Víz (Hidroszféra) • Levegő (Atmoszféra) • Élővilág (Ökoszisztémák) • Táj (Védett és nem védett kultúrtáj) • Épített környezet (Lakó- és iparterület, út) • Veszélyes anyagok, technológiák • Hulladékok, zaj, rezgés, sugárzás

10. A szennyezés általános folyamata Szennyező forrás Transzport folyamat Hatásviselő Emisszió Transzmisszió Immisszió Szennyezőanyag kibocsátás Anyagáram [M / T] Szennyezőanyag terjedése Sebesség [L / T] Szennyezőanyag koncentrációja Koncentráció [M / V]

11. Akörnyezeti hatások csoportosítása • Térbeli kiterjedés szerint: lokális → regionális → globális • Időbeliség szerint: állandósult, lökésszerű, sztochasztikus, determinisztikus • Szinergikus ill. antagonista hatások

12. Természet tudományok Társadalom tudományok, politika Mérnöki tudományok Mi a környezetvédelem? • A környezetvédelem társadalmi tevékenység, amely az emberi társadalom által saját ökológiai létfeltételeiben (saját maga által) okozott károsodások megelőzésére, a károk mérséklésére vagy elhárítására irányul. Környezet- védelem

13. Környezet és társadalom kapcsolata Környezet Társadalom (ipar, mezőgazdaság) Anyag ill. energia felhalmozás átalakítás felhasználás Források Nyelők Anyag Hulladék anyag Energia Hulladék energia

14. Újrahasznosítás Környezet és társadalom kapcsolata Szennyezés megelőzés és forrás konzerválás Társadalom (ipar, mezőgazdaság) Anyag ill. energia felhalmozás átalakítás felhasználás Szennyezőanyag ill. energia kibocsátás csökkentés Források Nyelők Anyag Hulladék anyag Energia Hulladék energia

15. A környezetvédelem alap típusai • Extenzív környezetvédelem: a szennyező technológia káros hatásainak megszüntetésére vagy csökkentésérehozzák létre afolyamathoz közvetlenül vagy áttételesen kapcsolódó környezetvédelmitechnológiai rendszert. „Csővégi technológiák” • Példa: katalizátor

16. A környezetvédelem alap típusai • Intenzív környezetvédelem: ún. tiszta technológiák kialakítása, hosszú távon a környezetvédelem valós megoldása. • Példa: elektromos v. hibrid járművek

17. II. Az ökológia alapjai

18. Ökológia • A környezetvédelem egyik legfontosabb háttértudománya • Az élőlények és környezetük kölcsönhatásait vizsgáló tudományág (Ernst Haeckel, 1866) • Az egyed feletti szerveződési szinten vizsgálja a biológiai folyamatokat

19. Az élővilág szerveződési szintjei Szerveződési szint Élőhely Rendszer BIOSZFÉRA BIOM BIORÉGIÓ BIOCÖNÓZIS BIOTÓP ÖKOSZISZTÉMA POPULÁCIÓ EGYED SZÖVET SEJT

20. Az ökoszisztémák felépítése és modellje Szén tartalmú anyagáram Élettelen környezet Általános anyag és energia áram Producensek Konszumensek Reducensek

21. A nitrogén ciklus Szerves N Nitrogén fixálás Nitrifikáció NO3- NH3 N2 légkör Denitrifikáció Asszimiláció Ammonifikáció NO2-

22. Maximum Minimum Az ökológiai tényezők hatástartományai Tolerancia tartomány OPTIMUM Egyedsűrűség Hőmérséklet

23. Producens (hínár) Konszumens (hal) Reducens (lebontó mo.) Az ökológiai rendszer stabilitása Egyensúlyi ökoszisztéma Egyedsűrűség Hiányos ökoszisztémák: - sz. a. felhalmozódás - külső tápanyag igény Ökológiai tényező Hatás: Reverzibilis ↔ Irreverzibilis

24. Gaia elmélet • Gaia, istennő a görög mitológiában: a földanya • James Lovelock (1960-as évek) • Ökológiai elmélet, amely a Földet, annak minden élő és élettelen elemével együtt egy egységes rendszerként kezeli. • → A föld egy „organizmus”. • Föld-homeosztázis

25. A populációdinamika alapjai • Az élőlények népességének az időbeli és térbeli változásait vizsgáló tudományág. • Demográfia: struktúrált populációkkal foglalkozik • Nemzedékváltás • Migrációs változások • Koreloszlás

26. 1 2 3 4 tg tg tg tg 16 2 4 8 Az exponenciális növekedés n 0 N 1

27. 1 2 3 4 tg tg tg tg 16 2 4 8 Az exponenciális növekedés n 0 N 1 Egyedsűrűség/koncentráció [M/V] Fajlagos növekedési Sebesség [1/T]

28. Predáció – A Volterra-Lotka modell

29. Predáció – A Volterra-Lotka modell Nyulak Hiúzok

30. Kaotikus ökológiai rendszerek r=2,8 r=3,5 r=3,9 r=3,900001 1 0.8 D (telítettség) 0.6 0.4 0.2 0 0 50 20 30 10 40 n (generáció)

31. III. A környezetvédelem története

32. A környezetvédelem története • Őskor: - vadászat, gyűjtögetés - legeltetés, földművelés • Ókor: - tudomány és filozófia - bányászat, ipar, földművelés - lokális környezeti hatások • Középkor: - sötét középkor ↔ reneszánsz - városiasodás, csatornázás - hulladék, járványok • Újkor: - ipari forradalom - mezőgazdaság, ipar, népesség ugrásszerű növekedése - regionális problémák - környezetvédelmi, közegészségügyi intézkedések

33. A világ népessége

34. A világ népessége

35. A beépített terület növekedése (Sydney)

36. Az evolúció és a technológiai fejlődés

37. Moore törvénye

38. Környezet és társadalom kapcsolata Környezet Társadalom (ipar, mezőgazdaság) Anyag ill. energia felhalmozás átalakítás felhasználás Források Nyelők Anyag Hulladék anyag Energia Hulladék energia

39. Az ökológiai lábnyom • Az a földterület, amely biztosítja az adott embercsoport ellátásához szükséges forrásokat.

40. HDI - Ökológiai lábnyom

41. Római klub - 1968 • The Predicament of Mankind (Veszélyhelyzetben az emberiség) A globális rendszerek matematikai modellezésének szükségessége • Limits to Growth (A növekedés határai) (Do. Meadows, De. Meadows, J. Randers, W. Behrens) • World3 modell rendszer Fő elemei: népesség, vagyon, élelem, energiaforrások, szennyezés

42. A World3 világmodell

43. Források Források Népesség Élelem/fő Élelem/fő Népesség Ipari t./fő Ipari t./fő Szennyezés Szennyezés A modellezés főbb eredményei Eredeti előrejelzés Források megduplázódása 1900 2100 2000 1900 2000 2100 Túllövés → Kollapszus

44. Források Népesség Élelem/fő Ipari t./fő Szennyezés A modellezés főbb eredményei Eredeti előrejelzés Stabil világmodell Források Élelem/fő Népesség Ipari term./fő Szennyezés 1900 2000 2100 1900 2000 2100

45. Nemzetközi környezetvédelmi együttműködés 1972 Stockholm – ENSZ I. Környezetvédelmi Világértekezlet UNEP (United Nations Environment Programme) létrehozása Stratégia: 0 növekedés 1975 Helsinki – Európai Biztonsági és Együttműködési Értekezlet Környezetbiztonság 1979 Genf – Első összeurópai környezetvédelmi egyezmény Levegő Keretegyezmény 1984-1987 – Brundtland Bizottság = ENSZ Környezet és Fejlődés Világbizottság Közös jövőnk (Our common future) – Fenntartható fejlődés fogalmának bevezetése

46. A fenntartható fejlődés (sustainable development) • „Olyan fejlődés, amely kielégíti a jelen szükségleteit, anélkül, hogy csökkentené a jövő nemzedékek esélyét arra, hogy azok kielégítsék saját szükségleteiket.” (Közös jövőnk: Brundtland bizottság, 1987) • „A fenntarthatóság az emberiség jelen szükségleteinek kielégítése, a környezet és a természeti erőforrások jövő generációk számára történő megőrzésével egyidejűleg.” (Világ Tudományos Akadémiáinak Nyilatkozata, Tokió, 2000) Környezet Gazdaság Társadalom

47. Nemzetközi környezetvédelmi együttműködés 1992 Rio de Janeiro – ENSZ II. Környezetvédelmi Világértekezlet Riói Nyilatkozat a Fenntarthatóságról AGENDA21 – Feladatok a XXI. Századra Erdőkre vonatkozó elvek Biológiai Sokféleségről szóló Egyezmény Éghajlatváltozási Keretegyezmény 2002 Johannesburg – ENSZ Fenntartható Fejlődés Világkonferencia Politikai nyilatkozat és végrehajtási terv Szociális viszonylatban: egészségügy, energia, szegénység, stb. Környezetvédelmi viszonylatban: vegyi anyagok, halászat, biodiverzitás, stb.

48. IV. Ózon-probléma Egy sikertörténet???

49. Az ózon keletkezése és az ózonréteg O O UV • Ózonréteg: 15-35 km-re a Föld felszínétől • A légköri ózon 90%-át tartalmazza. • Az ózon réteg abszorbeálja a földi atmoszférát érő UV sugárzás 97-99%-át. • Az UV-B sugárzásnak DNS-károsító hatása van → bőrrák. • Mivel a különböző élőlények különbözőképpen érzékenyek, felborítja az ökoszisztémák belső egyensúlyát. O O + + O O O O O O O O O O

50. A CFC-k jelentősége a XX. században • 1928 – Freonok (klór-fluoro-karbon, CFC) feltalálása hőszigetelő, hűtőfolyadék, hajtógáz nem toxikus → légkörbe bocsátható • 1950 - 1975 – A világ CFC termelése évente 11%-kal növekszik (*7,6) Európa: 0,9 kg CFC/fő/év • 1974 – Tudományos publikációk az ózonréteg mérhető károsodásáról → összefüggésbe hozva a CFC-kkel (Mario Molinari, Sherwood Rowland, Paul Cutzen – Nobel d. 1995) • 1985 – Cikk a „Nature”-ben az ózonlyukról