Globális problémák

1. Fürdés helyett zuhanyozzunk!
2. Zárjuk el a vízcsapot szappanozás közben, vagy cseréljük ki a zuhanyrózsát víztakarékos típusra!
3. Fogmosás és borotválkozás közben zárjuk el a vízcsapot!
4. Aki nagyon hideg vizet szeretne inni, a hűtőszekrényben tartson egy üveggel, ne a vízcsapot folyassa míg hideget kap!
5. Szerves hulladékainkat komposztáljuk!
6. Használjunk lebomló, nem toxikus tisztítószereket (pl. vízkőoldó ecet, vágódeszka-súroló kősó)!
7. Soha ne eresszünk olajat, vagy egyéb veszélyes anyagot a csatornába!
8. Csökkentsük a kőolajigényünket, és használjuk hatékonyan az energiát!
9. Hulladékainkat használjuk vagy hasznosítsuk újra, és használjunk újrahasznosított anyagokat!
10. A víz- és levegőtisztaság védelme érdekében szerves trágyát és természetes peszticideket használjunk a kertben!
11. Biztassunk másokat is minderre!

Két szinten kell erőfeszítéseket tennünk. Az egyik a már kibocsátott szennyezés megszüntetése, a másik pedig a megelőzés. Mivel a nem pontszerű források közül a mezőgazdaság messze a legnagyobb vízszennyező, ezért az egyik legfontosabb teendő a mezőgazdaságból származó vízszennyezők szabályozása. A szennyezőktől való megtisztítás a szennyvíztisztítás.

Fenntartható megoldás a szennyezés megelőzése. A tiszta és egészséges  felszíni és felszín alatti vizek létrehozásának kulcsa a fogyasztás csökkentése, az újrahasznosítás, a megújuló energiaforrások használata és a népességszabályozás mind a vízszennyezők mennyiségének csökkenését fogja eredményezni. A másodnyersanyagok felhasználása igen nagy környezeti hasznot hoz (4. táblázat).

4. táblázat  Másodlagos nyersanyagok használatának környezeti haszna (forrás: R. C. Lechter and M. T. Sheil. 1986. „Source Separation and Citizen Recycling. „In The Solid Waste Handbook W.D. Robinson, ed. New York: Wiley)

Olajszennyezés esetén feltételezhető, hogy az olaj direkt lebontására képes, azt szén- és energiaforrásként felhasználó baktériumtörzsek szelektálódnak szaporodnak el a szennyezett területen. Bizonyos idő után a vízfelszínen elhelyezkedő olajfilmet megbontják, egyre nagyobb felületet biztosítva az oxigén beoldódásának. Ennek a folyamatnak az elősegítésére kutatómunka folyik több helyen is a Földön.  A fenntartható megoldás azonban az olajproblémára csak az lehet, hogy lecsökkentjük a függőségünket az olajtól úgy, hogy megújuló energiaforrásokat használunk.

Vízszennyezés minden olyan hatás, amely felszíni és felszín alatti vizeink minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra és a benne zajló természetes életfolyamatok biztosítására csökken vagy megszűnik.

A szennyvizek kb. 50 %-át az ipari szennyvizek adják, és 25-25 %-át a kommunális ill. a mezőgazdasági szennyvizek. Az ipari szennyvizek pl. hűtővizek, technológiai használt vizek, üzemi szociális szennyvizek, valamint az üzem területéről elvezetett csapadékvíz. Jelentős csoportjuk a vegyipari szennyvizek. A kommunális vízszennyezés a háztartási szennyvizeket, valamint a csatornahálózatra kötött ipari szennyvizeket foglalja magába. Szerves és szervetlen anyagokat tartalmaz, valamint esetenként patogén mikroorganizmusokat. A mezőgazdasági szennyvizek műtrágyákat és növényvédő-szereket tartalmaznak, valamint az iparszerű állattartás eredményeként hígtrágyát. Kisebb vízszennyezést a közlekedés és a turizmus is okoz.

A világtengerek szennyezése történhet közvetlenül, a szárazföldekről bemosott szennyezőkkel, valamint a folyók által szállított szennyezőanyagokkal. Ezek közül az egyik az olaj (24. ábra). Az antropogén vízszennyezésnek ezzel a fajtájával kiemelten foglalkozunk. A közhiedelemmel ellentétben a világtengerek olajszennyezésének nagyobb részét az olajipar normális napi tevékenysége adja. A használt motorolajok és ipari olajok szennyvízzel és a felszíni vízfolyások révén kerülnek a természetes vizekbe. A tankerbaleseteknél kisebb, de rendszeres olajszennyezést jelent a balesetmentes tengeri olajszállítás a hajótestek tengervízzel történő (tiltott) mosása miatt. Bár a tankerbalesetek csak kis részét teszik ki a világtengerbe került olajnak, mégis ezek a legveszélyesebbek, ugyanis nagyon rövid idő alatt hatalmas mennyiségű olaj kerül a vízbe.

Sánta Péter: olajkatasztrófa

A vízfelszínen elterülő olajfilm elegendő ahhoz, hogy a víz és a levegő között egy záróréteget hozzon létre, amely megakadályozza a levegő oxigénjének vízben való oldódását. Így a víz oldott oxigéntartalma csökken. Ennek következménye az aerob élőlények pusztulása. Az olajtól elpusztuló állatok mellett a tenger parányi élőlényei, az algák és a planktonok is nagyon kényesek a víz tisztaságára. Az olajjal szennyezett víz tömegesen pusztítja őket, és megszakadhat a tápláléklánc. Ez pedig nagy veszélyt jelent az emberiség hallal való ellátása szempontjából.

A víz az élet alapja, víz nélkül nincs élet a Földön. A víz életet teremt és tart fenn, mivel létfontosságú tápanyagokat szállít az élő szervezetekhez, biztosítja az élettevékenységükhöz nélkülözhetetlen anyagokat. Ugyanakkor a víz, károsító anyagokat is továbbíthat az élőlényekhez, amelyek az élőlények homeosztázisát (viszonylagos belső állandóságát) felboríthatják, és a szervezetek pusztulásához vezethetnek. A víz tehát az életet és a pusztulást egyaránt jelenheti.

A Föld teljes vízkészlete mintegy 1,400 millió km3, a felszín 71 %-át borítja (3. táblázat).

3. táblázat. A hidroszféra vízkészlete (Schwoerbel, 1999. nyomán)

A hidrológiai ciklus a víz folyamatos vándorlása a szárazföld és az atmoszféra között, melynek mozgató erői a gravitáció és a nap sugárzása. A halmazállapotok a hőmérséklet és a nyomás függvényei. A hidrológiai körforgás kulcseleme a felszíni vizek párolgása, amely jóval a forráspont alatt bekövetkezik (a levegő víztartalma már 20 ^oC-on is elérheti a 15 %-ot). Évente 0,45 millió km³ víz lép be a folytonos, nagy körforgásba. 3,000 év kell ahhoz, hogy a teljes vízkészletnek megfelelő térfogatú víz egyszer körbeforduljon (ennyi a víz átlagos „tartózkodási ideje”). Minden más anyag földi körforgásának hajtóereje a víz körforgása – a víz a legáltalánosabb szállító közeg.  A nagy körforgás számos kicsi forgás eredője. A sok, térben és időben változó (gyors) kicsi körforgás az oka, hogy a vízzel kapcsolatos gondok földrészenként, térségenként, évenként és évszakonként változó módon jelentkeznek. A hidrológiai ciklus természetes változékonysága felelős a Föld édesvízkészletének mennyiségéért és megoszlásáért. Ezt az elmúlt 200 évben az emberi tevékenység alapvetően módosította. (23. ábra)

23. ábra: A hidrológiai ciklus vázlata (Allan, 2001. nyomán)

Amikor az ember hidrológiai ciklust befolyásoló tevékenységéről gondolkodunk, elsősorban a felszíni édesvizekkel kapcsolatos tevékenység jut eszünkbe, de ez csak egy a sok példa közül:

Nílus, Tigris, Eufrátesz: Mindannyian tanultuk, hogy a három folyó mentén a történelmi ókorban virágzó, öntözéses kultúrák alakultak ki. Mezopotámia virágzásának a túlzott öntözés okozta hidrológiai változások vetettek véget igen hamar, hiszen a terület elsivatagosodott. A Nílus menti öntözéses gazdálkodásnak a folyó felső szakaszán, éppen az áradások kivédésére épített nagy kapacitású tározó, a Nasszer-tó vetett véget, s a terület erősen sivatagosodik.

Tározók: Az ember sokféle célból, több ezer éve épít víztározókat, számuk azonban az utóbbi évszázadban exponenciálisan nőtt. Ennek fő oka a „környezetbarát” vízi energia előállítása, mely az emberiség növekvő energiaigényét igyekszik fedezni. A tározók létesítése növeli a víz tartózkodási idejét a folyómedrekben, ezzel befolyásolva a folyó lefolyási viszonyait, lassítva a hidrológiai ciklust. Az Aral-tó és a Kaszpi-tenger befolyói ma tározó-sorozatok, vizüket intenzíven használták öntözésre, emiatt a két reliktumtó lassan a kiszáradás határára jut.

Sótalanítás: A tengervíz sótalanítása során a só mellett édesvíz keletkezik, ha ezt felhasználjuk locsolásra, visszaengedjük a tengerbe, lényegesen változhat az érintett terület.

Magfelhők: Az eső indukálásának módja lehet az ún. magfelhők generálása, melyek aztán „lehozzák” a várt égi áldást. Ezt a jelenséget viharágyúk használatával érhetjük el, de légköri hősziget (pl. város) képzése is ezzel az eredménnyel jár.

A szárazföld különböző vizeit belvíz kifejezéssel különböztetjük meg a világtengerrel szemben. A belvizek egy lehetséges csoportosítása jórészt követi a mindennapi életben is használt kifejezéseket:

• Források
• Folyóvizek (patak, folyó, folyam)
• Állóvizek (tó, kisebb tavak, mocsár, láp, időszakos vizek és kisvizek (tócsa, pocsolya. stb.))
• Különleges hőmérsékleti és vegyi sajátossággal rendelkező vizek (hévizek, hó és jég, sósvizek, szikesek, kénesek, stb., szennyvizek)
• Felszín alatti vizek

Talajvíz a felszín alatti vízkészletnek az a része, amely az első vízzáró réteg fölött helyezkedik el (fölötte található a kapilláris víz, legfölül pedig a pórusvíz). Rétegvíz (artézi vagy mélységi víz) két vízzáró réteg között helyezkedik el (általában 20 m és valahány km között). Ásványvíznek az 1000 mg/dm³-nél nagyobb oldott sótartalmú vizet nevezzük, termálvíznek (hévíznek) pedig a 30 ^oC fölötti hőmérsékletű vizet. A karsztvíz a mészkő- és dolomithegységek repedéseibe beszivárgott csapadékvíz.

Napjainkban Magyarországon a felhasználni kívánt vizet 2 %-ban talajvízből, 7 %-ban karsztvízből, 35 %-ban rétegvízből, 44 %-ban parti szűrésű felszíni vizekből nyerjük.

Az emberi használatra alkalmas víz alapvetően két kritériumnak kell megfeleljen: tiszta legyen és édesvíz legyen. Ha elhasználjuk és elszennyezzük édesvízkészleteinket, az súlyos társadalmi és politikai konfliktusokhoz, tömeges elvándorlásokhoz, terjedő járványokhoz és környezetpusztuláshoz vezethet. Tekintettel arra, hogy az egy főre eső vízfelhasználás még a népességnél gyorsabb ütemben növekszik, és az édesvízkészlet a Földön korlátos, csak idő kérdése, hogy a szükségletek mikor merítik ki ezt a forrást. Számítások szerint kb. 2030-ban metszi majd egymást a készletek ereszkedő görbéje és a szükségletek emelkedő görbéje.[1]

1. Csak azt és annyit vásároljunk, amire és amennyire szükségünk van!
2. Használjunk fel újra amit csak lehet, és vásároljunk újrahasznosított termékeket!
3. Használjunk megújuló energiaforrásokat!
4. Segítsük az ökoszisztéma megőrzését! Támogassunk olyan csoportokat, amelyek aktív szerepet vállalnak ebben!
5. Végezzünk családtervezést!
6. Használjunk kevesebb meleg vizet, a háztartási teendők csoportosításával!
7. Használjunk alacsonyabb hőmérsékletű meleg vizet!
8. A mosott ruhát teregessük a szabadban (ne szárítógépben)!
9. Javíttassuk meg a csöpögő csapokat!
10. Szigeteljük a lakás falait és nyílászáróit!
11. Télen öltözzünk melegebben, ne fűtsünk 21 °C-nál magasabb hőmérsékletre egy szobát sem, és ne fűtsük azokat a helyiségeket, amelyeket nem használunk!
12. Télen párásítsuk a levegőt!
13. Nyáron főzzünk este vagy kinn, szárítsuk a levegőt, árnyékoljunk napközben és szellőztessünk éjszaka, hogy a légkondicionáló használatát mellőzni tudjuk!
14. Főzéskor használjunk fedőt, készítsünk “egytál-ételeket”! Ne nyitogassuk a sütő ajtaját fölöslegesen! Alkalmazzuk az emeletes főzés módszerét! Használjunk kuktafazekat!
15. Oltsuk le a használaton kívüli lámpákat! Használjunk természetes világítást, amikor csak lehetséges!
16. Sétáljunk, kerékpározzunk vagy buszozzunk munkahelyünkre! Csak akkor használjunk autót, amikor valóban szükséges! Csoportosítsuk az intéznivalóinkat, hogy ne tegyünk meg fölösleges utakat!
17. Hosszabb útra vonattal menjünk!
18. Vásároljunk hosszú élettartamú termékeket! Határozottan kerüljük az egyszer használatos termékeket!
19. Biztassunk minderre másokat is!

1. Mi az elsődleges és mi a másodlagos levegőszennyező?
2. Milyen színű a Los Angeles típusú füstköd?
3. Mi a fotokémiai szmog?
4. Mi a hőmérsékleti inverzió?
5. Milyen hatása van az emberi egészségre a szén-monoxidnak, és milyen a kén-dioxidnak?
6. Készítsünk egy listát, hogyan tudunk segíteni a levegőszennyezés lecsökkentésében!
7. Mi az ózonréteg, és miért fontos a földi élet számára?
8. Melyek azok a főbb tevékenységek és szennyezők, amelyek az ózonréteget bontják?
9. Miért nem alakul vissza az ózonréteg, mihelyt abbahagyjuk a károsító gázok kibocsátását?
10. Mi az üvegházhatás? Milyen gázok felelősek érte?
11. Milyen tényezők gyorsítják, és milyen tényezők lassítják a globális felmelegedést?
12. Elemezzük a következő mondatot: “A szén egy nagy mennyiségben rendelkezésre álló energiaforrás, amelyet hogyha hatékony technológiával égetünk el, akkor az egy fenntartható megoldás lesz a levegőszennyezés terén is.”

A légszennyező anyagok koncentrációjának csökkenését a nagyobb sebességű szelek (8-10 m/s) segítik elő. Kedvezőtlen éghajlati hatás a szélcsend és az inverziós réteg jelenléte. Inverziós réteg az a légréteg, amely melegebb az alatta fekvő légrétegeknél, és így megakadályozza a természetes levegő cirkulációt (a talajtól felmelegedett légrétegek felfelé áramlását).

Ha az inverziós réteg 700 m-es magasság alatt található, veszélyes, ha 300 m alatt található, akkor kritikus helyzetet teremthet. Így jöhetnek létre a füstködök.

A füstköd a levegőszennyeződés olyan szélsőséges formája, amely több  légszennyező együttes, egymást erősítő hatására lép fel. Két alapvető típust különböztetünk meg: Los Angeles típusú szmog, és London típusú szmog (2. táblázat).

2. táblázat. A füstködök főbb jellemzői:

Los Angeles típusú szmog
( forrás: http://www.flickr.com )

Levegőszennyező minden olyan anyag, amely (származásától és állapotától függetlenül) olyan mértékben jut a levegőbe, hogy az embert és környezetét károsítja, vagy anyagi kárt okoz.

A levegő szennyezői lehetnek természetesek és mesterséges (antropogén) forrásból származók. Az antropogén szennyezők három fő területről származnak: szállítás, energiatermelés és ipar. A fosszilis energiahordozók égetése a legjelentősebb forrás ezekben a szektorokban. Természetes levegőszennyezők a vulkánok (kén-oxidokkal és porokkal), az erdőtüzek (szén-monoxid, szén-dioxid, nitrogén-oxidok és porok), a szélviharok (por), az élő növények (szénhidrogének, pollen), a pusztuló növények (metán, hidrogén-szulfid), a talaj (vírusok, por) valamint a tenger (só).

A légszennyező források típusai

A légszennyező anyagok származhatnak pontszerű, illetve diffúz forrásból. Pontszerű forrás, ahol a koncentráció és a térfogatáram egyértelműen meghatározható. Felületi (vagy diffúz) forrás az, ahol a környezetbe kerülő anyag mennyiségére közvetett mérések és számítások utalnak. A diffúz források alcsoportjának tekinthetők a vonalas légszennyező források.

A légszennyezés folyamatának szakaszai

A légszennyezés folyamata emisszióból, transzmisszióból és immisszióból áll. Az emisszió a levegőbe bocsátott anyag mennyiségét jelenti, egysége kg/óra, a transzmisszió szétterjedést jelent, az immisszió pedig a környezeti levegőminőséget jelenti egy bizonyos helyen.

A levegőt szennyező anyagok lehetnek gázok, porok, ködök vagy füstök. A poroknak az egyik csoportja az ülepedő por (1000-10 mm), másik a lebegő por (10-0,1 mm).

Az elsődleges (primer) levegőszennyezőkből az atmoszférában más anyagokkal egyesülve másodlagos (szekunder) levegőszennyezők keletkeznek (pl. kén-dioxidból oxigénnel és vízgőzzel reagálva kénsav keletkezik).

Legfontosabb levegőszennyezők, forrásaik és hatásuk

Az emisszió fajtája és mennyisége több tényezőtől függ. Ilyenek: az energiatermeléshez, fűtéshez használt tüzelőanyagok, ipari termelés korszerűsége, a légszennyező anyagok leválasztásának foka, a gépjárművek száma és műszaki állapota, a lakosság száma, az éghajlat.

A levegőszennyezés az egyik tünete a nem fenntartható szállító- és energiaiparnak. Az egészséget károsító hatás függ az expozíciós időtől és a szennyező anyag koncentrációjától.

Néhány jelentős légszennyezőt sorolunk fel az alábbiakban:

• A szén-monoxid, mely főleg a szállítóiparból (közlekedésből) kerül a levegőbe (emellett bányászatból, tüzelésből), csökkent koncentrálóképességet és halált okozhat. A vér oxi-hemoglobinjából karboxi-hemoglobint képez. A krónikus kitettség szív- és érrendszeri megbetegedésekhez, szívinfarktushoz vezet.
• A kén oxidjai, melyek a fosszilis energiahordozók égetéséből és az iparból (kénsavgyártás, bányászat, ércelőkészítés, cellulózgyártás) kerülnek a levegőbe, elsősorban légzőszervi megbetegedéseket okoznak. A krónikus kitettség krónikus bronchitiszhez vezet. A levegőben vízzel kénessavat majd oxigénnel kénsavat alkot, mely savas ülepedéshez vezet. (A savas ülepedés tárgyalását lásd “A talaj” c. fejezetben.) A kén-dioxid a London típusú füstköd fő komponense (lásd a “Füstködök” c. részt később).
• Nitrogén-oxidok keletkeznek nitrogénműtrágya gyártásnál, salétromsav-gyártásnál, közlekedésben, energiatermelésnél. Elsősorban a szem nyálkahártyáját izgatják. A nitrogén-dioxid levegőben oxigénnel és vízzel egyesülve salétromsavat alkot, amely (a kén-dioxidból keletkező kénsavhoz hasonlóan) savas ülepedéshez vezet. A nitrogén-dioxid a Los Angeles típusú szmog fő komponense (lásd a “Füstködök” c. részt később).
• A különböző részecskeméretű porok (az iparból, elsősorban a bányászatból, cementiparból, tüzelőanyagok égetésekor stb.) légzőszervi és rákos megbetegedések okozói. Különösen veszélyesek a 0,25-10 mm átmérőjű részecskék, a tüdőhólyagocskákban való megtapadásuk miatt. A belélegzett porok minőségétől függően, az emberekben különböző betegségeket okoznak (pl. szilikózis, azbesztózis, kenderláz, pamutláz). A növényekre gyakorolt káros hatásuk az, hogy a gázcsere nyílásokat eltömik, így akadályozzák a növény vízfelvételét.
• Szénhidrogének (közlekedésből), közöttük rákkeltő komponensek (pl. benzpirén) is.
• A mezőgazdaságból a levegőbe kerül a természetes szennyezők mellett a műtrágyák és a növényvédő szerek (peszticidek) pora.
• A szolgáltatásokból és háztartásokból levegőbe kerül elsősorban az égési folyamatok során keletkező füstgáz. Ez tartalmaz szén-monoxidot, szén-dioxidot, vízgőzt, kormot, kén-dioxidot, nitrogén-oxidokat, metánt, szénhidrogéneket stb.
• Beltéri levegőszennyezők:
  • cigarettafüst, melyben szén-monoxid, porok, kén-dioxid, nitrogén-dioxid van (cigarettákból, pipákból és szivarokból)
  • radon: természetesen előforduló radioaktív anyag a talajban (tüdőrákot okoz)
  • formaldehid (új bútorokból, fűrészlapból): szem- és légzőszervi irritációt okoz
  • azbeszt (szigetelésekből kerül a lakásba): légzőszervi megbetegedéseket okoz.

A légszennyező anyagok az emberi növényi és állati egészségre káros hatásaik mellett jelentős gazdasági károkat is okoznak. Ilyenek a megbetegedések miatti termeléskiesés és megnövekedett gyógyszerfogyasztás, valamint a műemlékek károsodása.

Levegőszennyezés hatása különféle anyagokra:

• fémekre: korrózió (kén-dioxid, hidrogén-szulfid, porok)
• márvány és mészkő: felületi erózió, elszíneződés, mállás (kén-dioxid, porok)
• festékek: elszíneződés, fénytelenné válás, lepattogzás (kén-dioxid, nitrogén-oxidok, hidrogén-szulfid, porok, ózon)
• gumi és bőr: törékennyé válik (elsősorban az ózon és egyéb fotokémiai oxidánsok miatt).

Megoldási lehetőségek:

A légszennyezés megoldását két eljárástípusba soroljuk: passzív és aktív eljárások.

A passzív eljárások csupán a szennyezettség csökkentését tűzik ki célul, és elsősorban gáztisztítási eljárások alkotják, a szennyezés helyén. Alapulhatnak fizikai, kémiai vagy biológiai módszereken. A szennyezőket ki lehet szűrni levegőszűrőkkel, ki lehet csapatni kémiai úton vagy ki lehet mosni az emittált gázból. A nagy probléma ezekkel a módszerekkel az, hogy maga a szennyező anyag – ha már nem is a levegőben – de megmarad, és további kezelést igényel. A levegőszennyezés elleni védelem a kiszűrési technikákkal általában igen nagy költséggel jár. A valódi megoldás ezért a megelőzés.

Az aktív eljárások lényege a légszennyezés megelőzése, tehát az emisszió csökkentése. Ennek eszközei a megfelelő alapanyag használata, technológiai változtatás, a zárt folyamatra való áttérés a termelésben, az újrahasznosítás, a megújuló energiaforrások használata, a takarékoskodás és a népességszabályozás. Pl. az alumínium újrahasznosítás 95 %-kal csökkenti a légszennyezést a primer alumínium előállításához képest, a papír újrahasznosítás kb. 75, az acélé pedig 85 %-kal csökkenti a légszennyezést (l. 2. táblázat, 57.old.).

A vonalas forrásokon az emissziót úgy lehet csökkenteni, hogy a járművekre katalizátorokat szerelnek, amelyek a levegőszennyezőket kevésbé veszélyes anyagokká alakítják – legalábbis az emberi egészség szempontjából.

Az emisszió csökkentésének gyakorlati megvalósítása egy többlépcsős folyamat kell legyen. Ennek első lépése egy pontos kép alkotása a terület szennyezettségének mértékéről. Ezt egy környezeti monitoring adja. A második lépés jogszabályokban rögzített reális immissziós normák megállapítása. Ezt követi az immissziós normák betartásához szükséges emissziós normák meghatározása, ami mindig a helyi viszonyoktól függ (pl. domborzat, időjárás). Rövid de teljesíthető határidőt kell ezek után kiszabni a normák fölött szennyező üzemekre és intézményekre. Végül ellenőrizni kell, és ha szükséges a törvény erejével hatni (ha kell átmeneti leállítással is) a normák betartása érdekében.

Az ózonréteg a sztratoszférának az a része, ahol valamivel magasabb az ózonmolekulák koncentrációja (15-50 km magasságban), mint az atmoszféra többi részében. Ez egy védőszűrőt alkot a káros ultraibolya sugárzással szemben a Föld fölött. Működése azon alapszik, hogy az ózonmolekulák elnyelik az UV-sugárzás bizonyos tartományát (290-320 nm hullámhosszon), miközben felbomlanak oxigénatomokra és oxigénmolekulákra (20. ábra). Ezek a termékek (hő fejlődése közben) igen gyorsan visszaalakulnak ózonmolekulákká, az ózonréteg tehát természetes körülmények között önmagát fenn képes tartani.

20. ábra. A beeső UV-sugárzás kb. 99 %-át elnyeli az ózonréteg.

Az emberi civilizáció két fő tevékenységével veszélyezteti az ózonréteget. Az egyik a klórozott-fluorozott-szénhirogének (CFC-k), a másik a sugárhajtású repülőgépek használata. Ezek közül az első a jelentősebb.

A CFC-ket először freonoknak nevezték. 1950-től használták sprék hajtóanyagának a freon-11-et, a freon-12-t pedig hűtőszekrényekben, fagyasztókban és légkondicionálókban. A másik felhasználási mód habosító anyagként (polisztirolnál), a harmadik pedig elektronikus felszerelések tisztítására. A CFC-k nagy értékét és előnyét kémiai inertségük adja. Az 1970-es évekig a kémikusok azt hitték, hogy a gyártás, használat és hulladékká válás során felszabaduló CFC-k egyszerűen diffundálnak az atmoszféra felső rétegébe, ott a napsugárzás hatására klóratomok szabadulnak fel, és ez a fotodisszociáció nem lesz hatással semmire. Az 1970-es évek elején egy amerikai kutató kérdőjelezte meg ezt a feltevést. Több kutatócsoport is vizsgálatot indított a témában, egymásnak ellentmondó eredményeket publikálva. A szabad klóratomok rendkívüli reakcióképességét és a sztratoszférikus ózonnal való reakciójukat bizonyították. Egyetlen klóratom átlagosan 100 ezer ózonmolekulát képes a levegőben való tartózkodási ideje alatt elbontani. Különböző tudományos munkákban különböző becslések születtek arra, hogy a CFC-használat 2-30 %-kal fogja csökkenteni a sztratoszférikus ózon mennyiségét. Tény, hogy 1985 óta mérhető az ózonkoncentráció csökkenése (“ózonlyuk”), először az Antarktisz fölött, majd az északi félgömb fölött (1988) is. Méretük évről évre nő.

A sugárhajtású repülőgépek nitrogén-monoxid gázt bocsátanak ki, mely az ózonnal reagál (nitrogén-dioxid képződése közben). Tekintettel arra, hogy az ózonrétegen keresztül haladnak, nagy hatással vannak az ózonkoncentrációra. (szuperszonikus sebesség – de milyen áron?) Mivel azonban kis számú sugárhajtású repülőgép működik (a katonai célokon kívül), ez a tényező – egyelőre – elhanyagolható a CFC-k mellett.

Az ózonréteg vastagságának csökkenése azt eredményezi, hogy egyre nagyobb mennyiségű ultraibolya sugárzás éri el a Földet. Ennek komoly egészségkárosító hatása van az emberekre (bőrrák, szemirritáció), növényekre (mutációk, terméscsökkenés, méretcsökkenés, pusztulás), állatokra (szem- és bőrproblémák) valamint az épített környezetre (felületi erózió, elszíneződés, mállás, fémek korróziója, festékek lepattogzása).

Megoldási lehetőségek:

Globális sikerként könyvelhető el az ózonréteg védelmére aláírt egyezmények sorozata (21. ábra).

21. ábra. Az ózonbontó sztratoszférikus CFC-k mennyisége.

Az első nemzetközi környezetvédelmi egyezmény az 1987-ben aláírt Montreali Jegyzőkönyv, mely kimondta, hogy 1998-ig (az aláíró országok) a freonkibocsátást ill. felhasználást felére csökkentik, majd (az 1990-ben aláírt módosított változat alapján) 2000-ig teljesen betiltják.

A Koppenhágai Egyezményt a világ nemzetei 1992-ben írták alá. Azt tartalmazza, hogy 4-9 éven belül kivonják a forgalomból a CFC-ket. A fejlett országokban ez meg is történt, a CFC-ket használó technológiákat helyettesítették más megoldások, a fejlődő országokban azonban növekedő tendencia tapasztalható (22. ábra).

22. ábra. Nagymérvű csökkenést tapasztalhatunk világátlagban a CFC-k terén, amely a fejlett, iparosodott országok megszorító intézkedéseinek köszönhető. Sajnálatos azonban a halongázok mennyiségének növekedése elsősorban a fejlődő országokban.

(forrás: Globális irányzatok )

Köztes megoldásnak számít a HCFC-kre való áttérés, amelyek veszélyeztetik ugyan az ózonréteget, de nem olyan hatékonyan, mint elődeik (kb. 20-ad annyira). Ezek elbomlanak még mielőtt a sztratoszférába érnének.  Ózonbontó hatásuk miatt csak kb. 2030-ig tervezik használni a HCFC-ket.

Bár előreláthatólag az ózonkrízis megoldása egy globális sikerként könyvelhető el, századok fognak még eltelni, míg az ózonréteg teljes mértékben visszaalakul. Ez alatt az idő alatt sok ember fog bőrrákot kapni, és az ózonbontó anyagokat helyettesítő anyagok nagy része üvegházhatású gáz, amely a globális felmelegedéshez és éghajlatváltozáshoz járul hozzá.

Az üvegházhatás okai

Az emberi tevékenység lokális klímaváltozást tud előidézni. Egyre több bizonyítékunk van azonban arra is, hogy az erdőirtás és az emberi tevékenységek által a levegőbe kerülő bizonyos szennyező anyagok globális klímaváltozást okoznak. A Föld atmoszférájának hőmérsékletét nagymértékben befolyásolják azok a természetes és antropogén tényezők, amelyek az atmoszférán áthaladó napsugárzás mennyiségét és minőségét határozzák meg.

Az üvegházhatás: a Földet burkoló légtakaró a napfény rövid hullámhosszú (nagy energiájú) sugárzását átereszti, a földfelszínt melegíti. Az innen kilépő hosszú hullámhossz-tartományú, alacsony energiájú hősugárzást az atmoszférában található ún. üvegházhatású gázok abszorbeálják. (Atmoszféra nélkül T=255 K lenne, ma az átlaghőmérséklet 288 K.)

A globális hőmérséklet növekedése a légköri CO₂-koncentráció fokozatos emelkedése következtében egyes szakemberek szerint még nem bizonyított tény. Mások szerint azonban a globális energiamérleget drámai módon befolyásolja az üvegházhatású gázok (1. táblázat) koncentrációjának változása az atmoszférában, és ez a változás kb. az 1950-es években kezdődött (15, 16, 17. ábra).

15. ábra. Az üvegházhatás mechanizmusának vázlata.
( forrás: Globális irányzatok )

1. táblázat. A legfontosabb üvegházhatású gázok.

16. ábra. A hőmérséklet és a szén-dioxid szint változása több mint 160000 év alatt[1]
( forrás: Globális irányzatok )

Az üvegházhatás lehetséges következményei

Az üvegházhatás globális klímaváltozáshoz vezethet. Számítógépes szimulációs programokkal próbálják a kutatók előrevetíteni a hőmérséklet emelkedésének hatásait a Földön (17. ábra). A nagy változásokat nagy bizonyossággal meg lehet jósolni, bár sok tényező változhat még. Ilyenek a népességnövekedés és az iparosodás mértéke, valamint az áttérés a megújuló energiaforrásokra.

17. ábra. Az 1960 és 1990 közötti értékek az átlagos hőmérsékletet mutatják.
(Forrás: http://www.am.ub.es/)

Az egyik nagy hatása lehet a klímaváltozásnak a tengerszint megemelkedése. Ennek változása világszerte kritikus helyzetbe fogja hozni a tengerparti városokat. Ma a világ populációjának több mint fele lakik tengerparti városokban. A városok között legnagyobb veszélyben pl. Miami, New Orleans, Bangkok, Hamburg, London, Shanghai, Sydney és Alaxandria van. Az Egyesült Államokban a populációnak több mint fele az óceán egy 83 km-es parti sávjában él. A becsült 2 °C-os növekedéshez tartozó látszólag kis tengerszint növekedés elárasztaná a partmenti területeket az alacsony fekvésű mezőket, legelőket és városokat (18. ábra). A tengerszint-emelkedés a viharok károkozását is megnövelné. A hurrikánok által korbácsolt hullámok ugyanis beljebb söpörnének a szárazföldön mint ma, több várost és otthont károsítva. Nagyon sok ember kellene elköltözzön mai otthonából, és a városoknak falakat kellene emelniük a víz visszaszorítására, vagy pedig fokozatosan magasabban fekvő területekre kellene visszahúzódniuk.

18. ábra. Maldív-szigetek.
( forrás: http://epa.oszk.hu/ )

Gyorsabb ütemben fog a vadon élő állat- és növényállomány csökkenni, a csökkenő szárazföldi területek miatt. A fejlődő országok nemzetei ugyancsak iszonyatos mértékben meg fogják szenvedni az óceánok szintemelkedését. Ázsiában pl. olyan alacsonyan fekvő területeken termesztik a rizs nagy részét, amelyet nagy valószínűséggel elönt a víz. A megemelkedett tengervizet a viharok sok megmaradó termőföldre kihajtják, és így az sóval megöli a terményt és “megmérgezi” a talajt.

Becslések szerint Banglades területének 17 %-a víz alá fog kerülni 2030-ra.

Az előrejelzések szerint a tengerek átlagos vízszintemelkedése 30-100 cm között lesz.

A Norvég- és a Grönlandi tengerben a tengervízből jégképződés következtében “édesvíz” válik ki, így a tenger sótartalma nő. A víz fagyáspontját a növekvő sótartalom -2 °C körüli értékre csökkenti. Az alacsony hőmérséklet és a magas sótartalom a víz sűrűségét megnöveli, így az főként a Grönlandi tenger területén lesüllyed, és megkezdi visszaútját az Atlanti-óceán felé, mint mélyvízi áramlás. Az Egyenlítő felé tartva a mély atlanti-óceáni medencébe ömlik, és a melegebb atlantikus felszíni vizet felfelé szorítja. Ha azonban nem jégképződés, hanem olvadás történik az északi területen, a víz sótartalma csökkenni fog, és fagyáspontja sem csökken le, sűrűsége tehát nem nő meg, ami a lesüllyedésének és az atlanti óceáni medencébe való visszaáramlásának a feltétele volna. A kutatók szerint a szívóhatás és a vízkörforgás nélkül a Golf-áramlás már sokkal délebben elveszítené az erejét. Ennek következtében Európa teljesen védtelen lenne a sarki éghajlattal szemben. Ha gyengülne a Golf-áramlás, hatalmas katasztrófával kellene szembenéznünk. Tudósok jóslatai szerint egész Németország “erdők és mezőgazdaság nélküli tundra vegetációjúvá válna”.

A globális hőmérséklet-emelkedés az esőzések eloszlására is hatással van. Megnöveli a csapadék mennyiségét egyes helyeken, és lecsökkenti másokon. Bizonyos területek szárazsága és mások túlzott nedvessége alapvetően befolyásolhatja az élelmiszertermelést. A számítógépes modellek becslése szerint pl. Kanadának és az Egyesült Államok nagy része szárazabb lesz mint ma, így a két nagy élelmiszer exportőr importálni fog.

Előzetes vizsgálatok azt sugallják, hogy a globális felmelegedés felelős a Föld egyes területein végigsöprő viharok erőssége és száma növekedéséért.

A globális klímaváltozás ökológiai hatása annak függvénye, hogy milyen mértékben tudnak az élőlények az új körülményekhez alkalmazkodni. Nem csupán az elvándorlásról van szó. A Stanfordi Egyetem kutatói eredményei szerint az emlősök 44 %-a, a lepkék 24 %-a és a madarak egy kisebb hányada pusztulna el egy 3 °C-os globális hőmérsékletemelkedés folyamán. Egy ekkora felmelegedést bizonyos fajok károsodás nélkül átvészelnek. Ilyenek például a fertőző betegségek kórokozói. A trópusi betegségek új területeken is előfordulnak majd.

Megoldási lehetőségek:

Mivel igen sok a még megválaszolatlan kérdés, és egymásnak ellentmondó vélemények léteznek a globális klímaváltozás kapcsán (19. ábra), gazdasági szakemberek sokaságának az a véleménye, hogy az esetleges teendők ára meghaladja a potenciális társadalmi, gazdasági és környezeti hasznot.

Fenntartható megoldásnak az okok megszüntetése tekinthető. Így a népességszabályozás, veszélyes anyagok (szén-dioxid, CFC-k, dinitrogén-oxid, metán) emissziójának csökkentése illetve beszüntetése, valamint újrahasznosítás, megújuló energiaforrások használata. A népességszabályozás ugyanis hosszú távon a fosszilis energiahordozók szükségletének csökkenéséhez, és ezáltal az üvegházhatású gázok emissziójának csökkenéséhez vezet. Ugyanígy az erdőirtás csökkenéséhez, ezáltal az erdők (elsősorban a trópusi erdők) megőrzéséhez vezet, amelyek szén-dioxid megkötő képessége a globális felmelegedés szempontjából alapvető fontosságú. Az újrahasznosítás és a hatékonyabb energiahasználat, valamint a megújuló energiaforrások használata pedig nem befolyásolja a globális éghajlatot.

19. ábra. Ha a világon a fosszilis tüzelőanyagok felhasználása a jelenlegi mértékben növekszik, a légkör szén-dioxid koncentrációja az előrejelzés szerint már 2050-re eléri az ipari forradalom előtti szint kétszeresét.

( forrás: Globális irányzatok )

[1] Az Antarktiszról származó jégmintákban levő levegő elemzésére alapozott vizsgálatok alkalmasak a 160000 évvel ezelőtti szén-dioxid szint megállapítására. Ez az adat segíthet abban, hogy megállapítsuk a vizsgált időszak átlagos hőmérsékletét azon interglaciális melegebb klímájú időszakában, ami 130000 évvel ezelőtt volt. Ekkor 300 ppm alatt volt a szén-dioxid koncentráció, a jégkorszak idején pedig 200 ppm-re csökkent. A jelenlegi szint 363 ppm körül van (1).