Environmental protection | Air quality » A légkör környezeti problémái

A légkör környezeti problémái: üvegházhatás, klímaváltozás, ózonrétegelvékonyodás, savas esők Üvegházhatás Jelentősége: nélküle a Föld átlaghőmérséklete 33°C-kal alacsonyabb lenne. A Föld energiaháztartásának fő tényezője a rövid- és a hosszúhullámú sugárzás eltérő viselkedése a légkörben. Lényege, hogy a légkörben levő gázok a rövidhullámú sugarakat (pl. fény) átengedik, ennek jelentős része a felszínen hosszúhullámú sugárzássá alakul (hő), amit már a légkör nem enged át. A természetes változások emberi léptékben lassúak, a rendszer bonyolult, s akkor i változik, ha nincs antropogén beavatkozás. Az antropogén beavatkozások módjai: - közvetlen: hőszennyezés - közvetett: üvegházhatású gázok koncentrációjának megváltoztatása – jelentős szerepe van. Üvegházhatású gázok: - H 2 O (vízgőz): ez a legjelentősebb, ami alig emberfüggő, - CO 2 : természetes forrásokból pl. légzés,

bomlási folyamatok révén, ill antropogén forrásokból pl. fosszilis tüzelőanyagok égetése révén, - CH 4 (metán): molekulánként 20-szor hatékonyabb, mint a CO 2 . Forrásai biológiai (bomlás, erjedés -fermentáció-) és antropogén (bányászat, ipar) is lehet. - N 2 O (dinitrogén-oxid): 150 éves légköri tartózkodási idő! - NO 2 , CO, O 3 : mennyiségük kétszeresére növekedése esetén +0,8°C-kal emelik az átlaghőmérsékletet. - Freonok: hosszú tartózkodási idő - Metil-kloroform, CCl 4 : +0,1°C-kal emelik az átlaghőmérsékletet. A légkör üvegházgázai megakadályozzák azt, hogy az infravörös sugárzás a felszínről közvetlenül eltávozzon a világűrbe. Az infravörös sugárzás nem halad azonnal keresztül a légkörön, mint a látható fény. Ehelyett a távozó hőenergia zömét a légáramlatok szállítják el a felszínről, amely végső soron a legnagyobb üvegházgáz koncentrációkon túli földrajzi szélességekről

jut ki a világűrbe. Az összes kulcsfontosságú üvegházgáz koncentrációi (a vízgőz kivételével) folyamatosan emelkednek, mintegy az emberi tevékenység közvetlen következményeként. A főként a szén, az olaj és a földgáz elégetéséből származó szén-dioxid, a mezőgazdasági tevékenység és a földhasználat változásai következtében keletkező metán és nitrogén-oxidok, a gépjárművek kipufogó gázainak hatására képződő ózon, s a gyáripar által előállított CFC-k koncentrációi folyamatosan növekednek. Valószínűleg a légköri vízgőz mennyisége is növekszik a fellépő pozitív visszacsatolási mechanizmus következtében. 1. A klímarendszernek alkalmazkodnia kell a növekvő üvegházgáz koncentrációkhoz annak érdekében, hogy fenntarthassa a "globális energiamérleg" egyensúlyát. Hosszútávon a Földnek ugyanannyi energiától kell megszabadulnia, mint amennyit a Nap sugárzásából elnyel. Mivel a

nagyobb üvegházgáz koncentrációk mérséklik a világűrbe távozó energia mennyiségét, a klímának valamiképp meg kell változnia ahhoz, hogy visszaállítsa a beérkező és távozó energiák egyensúlyát. Klímaváltozás Az éghajlati modellek azt valószínűsítik, hogy - ha a jelenlegi kibocsátási trendek folytatódnak - a globális átlagos felszínhőmérséklet 2100-ra kb. 2°C-kal fog emelkedni Ez az előrejelzés az 1990 évet tekintette bázisévnek. A klímamodellek figyelembe veszik az éghajlati visszacsatolási mechanizmusokat, valamint a szulfát aeroszolok jelenleg értelmezett hatásait is. A múltbéli kibocsátások ismeretében megállapítható, hogy valamelyes klímaváltozás már bekövetkezett. Az éghajlat nem reagál azonnal az emissziókra Következésképp, több éven át tovább fog változni a klíma, még akkor is, ha az üvegházgáz kibocsátások csökkenni fognak, s az üvegházgázok légköri koncentrációinak emelkedése

megáll. A klímaváltozás néhány fontos következménye, mint pl. a tengerszint előre jelzett emelkedése még hosszabb idő elteltével fog megvalósulni. Az éghajlat természetes okok következtében is változhat, ami megnehezíti számunkra a növekvő üvegházgáz koncentrációk hatásainak azonosítását. Ha semmit sem teszünk a kibocsátások csökkentésére, a jelenlegi éghajlati modellek az 1990. évihez képest egy kb. 2°C-os globális fölmelegedést prognosztizálnak 2100-ra Ez az előrejelzés figyelembe veszi az aeroszolok hatását és az óceánok késleltető effektusát. Az átlagos globális tengerszint valószínűleg kb. 50 cm-t fog emelkedni 2100-ra A bizonytalansági intervallum elég nagy - 15 és 95 cm közötti - és a változó óceáni áramlatok a lokális és regionális tengerszintek jóval nagyobb vagy számottevően kisebb mértékű emelkedését okozhatják, mint a globális átlag. Ennek a tengerszint emelkedésnek a legfőbb oka az

óceánok felső rétegeinek hőkiterjedése, mivel azok az olvadó jég némi hozzájárulásával melegszenek. A grönlandi és antarktiszi jégtakarók némileg gyorsabb olvadását mindkét térségben a gyakoribbá váló havazás valószínűleg ellensúlyozni fogja. Mivel a fölmelegedés behatol az óceánok mélyebb rétegeibe, s a jégtakaró tovább olvad, a tengerszint tovább fog emelkedni, jóval azután is, hogy a felszínhőmérséklet emelkedése megállt. A legnagyobb fölmelegedés a hideg, északi területek telén várható. Ennek az az oka, hogy a hó- és jégfelszín visszaveri a napsugárzást, s ha ezek elolvadnak, több hőenergia áll rendelkezésre a felszín fölmelegítésére, ami tovább fokozza a fölmelegedést. Ez egy erős pozitív visszacsatolási mechanizmus 2100-ra - az előrejelzés szerint - Észak-Kanada és Szibéria egyes részei legfeljebb 10°C-kal melegszenek föl télen, viszont csupán kevesebb mint 2°C-kal nyáron. A belső területek

várhatóan gyorsabban fognak melegedni, mint az óceánok és a part menti területek. Ennek nyilvánvaló oka az óceánok késleltető hatása, mely megakadályozza, hogy a tengerfelszín ugyanolyan gyorsan melegedjen, mint a szárazföld. Ennek a késleltetésnek a mértéke függ attól, hogy a fölmelegedés milyen mélyen hatol be az óceánokba. A legtöbb óceánban a legfelső néhány száz méter vastagságú réteg nem keveredik az alatta lévő vízzel. Ez a felső réteg mindössze néhány éven belül fölmelegszik, míg a mély óceán hideg marad. A víz csupán néhány nagyon hideg régióban - mint pl az Atlanti-óceán Grönlandhoz közeli térségében és az Antarktiszt övező óceáni területeken - keveredik a mély óceáni rétegekkel. E régiókban a fölmelegedés későbbre halasztódik, mivel ily módon sokkal több víznek kell fölmelegednie ahhoz, hogy ugyanaz a hőmérsékletváltozás következzen be a felszínen. Az aeroszolok mérsékelhetik a

fölmelegedés néhány hatását a főbb iparosodott régiókban. A szén és az olaj égetéséből származó igen kis méretű szulfát részecskékből álló felhők ellensúlyozhatják az üvegházgázok okozta fölmelegedést az USA keleti részén, Kelet- Európában és Kína egyes részein. 2. Mivel azonban a savas esők miatt már lépéseket tettek a kén-kibocsátások csökkentésére, ez a hatás nem előre jelezhető. A globális csapadékösszeg az előrejelzés szerint növekedni fog. A több csapadék és hó miatt a talaj nedvesség ellátottsága javulni fog a magas földrajzi szélességeken télen, viszont ugyanezen területeken a magasabb hőmérsékletek következtében szárazabbá válik a talaj nyáron. A szélsőséges időjárási rendszerek megváltozhatnak, ugyanis a modellek az óceánok felszínhőmérsékletének és egyéb olyan tényezőinek a változásait jelzik előre, melyek befolyásolják a viharok és a hurrikánok kialakulását. Az

óceáni cirkuláció változásai jelentős hatást gyakorolnak a regionális klímára (pl. a Golf-áramlat gyengülése, mely melegíti Nyugat-Európát) - mindössze néhány évtizeden belül zajlanak le. Viszont mindezidáig nem ismert, hogy az üvegházgázok okozta fölmelegedés el tudna-e indítani egy ilyen változást. Külső tényezők, mint pl. sorozatos vulkánkitöréseknek, vagy a napállandó megváltozásának szintén jelentős hatása lehet, de mértéktartó vélemények szerint klímaváltozás a 21. században alapvetően az üvegházgáz kibocsátások révén fog bekövetkezni. Ózonréteg-elvékonyodás Az ózon (O 3 ) oxigénből (O 2 ) keletkezik, ultraibolya sugarak hatására. Nagyobb hullámhosszú fénysugarak hatására elbomlik Az ózonpajzs a sztratoszféra legkülsőbb, 25–100 km magasságában lévő burka, mely az utóbbi években elvékonyodott. Az ózonréteg keletkezésének és lebomlásának természetes egyensúlya nagy

valószínűséggel a freongáznak, de bizonyos bozótirtó vegyszereknek is betudhatóan bomlott meg. Ahol az elvékonyodás mértéke elérte az 50%-ot, ott ún ózonlyukak keletkeztek. Az ózon az egyik legérdekesebb nyomgáz a légkörben. Alapvetően szükséges a léte a sztratoszférában, hogy megvédjen minket a Napból érkező káros UV sugárzástól. Másrészt, környezetünkben, a földfelszín közelében nem kívánatos a nagyobb mennyisége, mert magasabb koncentrációban ingerlő gáz, s kedvezőtlen a hatása a légzőszervekre, ill. üvegházhatású gáz is Területi eloszlása: - elméletben az Egyenlítő körül maximális (550-600 D) - gyakorlatban a trópusoknál 250-260 D É-i pólusnál 400 D D-i pólusnál 300 D Jelentős az éves koncentráció változása, ami függ a képződéstől, a lebomlástól és a szállítódástól. Ózonlyuk: a magaslégköri ózon összmennyiségének csökkenése. A valóságban nem lyuk, nincs igazi határvonala. A

csökkenés oka: - eleinte csak elkeveredési problémának gondolták, - N és Cl vegyületek szerepe (CFC-k: a troposzférában semleges, de napsugárzás hatására aktív), - poláris sztratoszférikus felhők, mint rezervoárok (alacsony hőmérsékleten „tárolják” az ózonbontókat, ahol felszaporodnak és ahonnan gyorsan a légkörbe juthatnak). Az O 3 vékonyodás következtében a napfény káros, 220–320 nm hullámhosszú UV-sugarai akadálytalanul áthatolnak az ózonpajzson, és a sejtek osztódásáért felelős fehérjemolekulákat megbombázva, azok daganatos elváltozását idézik elő. Ez az oka a bőrrák, elsősorban a melanoma malignum világméretű megszaporodásának (daganatos betegségek) A természetes védekezés része a fokozatos napozás. Hatására a hám megfelelő sejtrétege 3–5-szörösére megvastagodik és elzárja az utat a mélyebb rétegeket károsító UV-sugarak elől. A napozás korlátozása, különösen délben és vízparton

szintén véd a ráktól. Bizonyos napvédő krémek elnyelik a káros UV-sugarakat A környezetvédelem (kevés) sikeres akciójának egyike a freon-tartalmú hajtógázok globális betiltása. Minden remény megvan arra, hogy néhány évtizeden belül helyreáll a természetes egyensúly. 3. Savas esők A savas eső (másik nevén savas ülepedés) alapvetően megváltozott pH-értékű csapadék. Nehéz elhatárolni az antropogén hatásra kialakuló savas esőt a természetes folyamatok között kialakulótól. Ezen mindennapi folyamatok hatására a csapadékvíz természetes pH-értéke 5 körüli. Itt főleg a vízben oldott szén-dioxid és szulfátrészecskék játsszák a főszerepet. Néhány jól ismert folyamatban is meghatározó szerepe van a csapadék természetes savasságának, ilyen például a karsztosodás is. Az antropogén hatások közül főleg a fosszilis tüzelő-anyagok elégetéséből keletkezik olyan légszennyeződés, amelyek erős savak

képződését teszik lehetővé a csapadékban. Gyengébb hatást a szén-dioxidból létrejövő szénsav gyakorolja a környezetre. A szén-dioxiddal szemben a kénsav és a salétromsav nagyobb értékű savasodást is okozhat. Európában a szárazföldről a légkörbe jutó kén-dioxid közel egésze antropogén eredetű. Egyrészt a kéntartalmú ércek kohósítása, másrészt a kőolaj és a szén elégetésekor kén-dioxid keletkezik, amely az atmoszférában vízzel kénessavat (H 2 SO 3 ) alkot. Kibocsátók a belső égésű motorok is, főleg a katalizátorok általános bevezetése előtt adták nagy részét a szennyezésnek. Természetes úton főleg az erdőtüzeknél, növényi bomlásnál és vulkáni működéskor kerül a levegőbe kén-dioxid. A levegő nitrogénje égéskor nitrogén-oxiddá oxidálódik, amelyből salétromsav (HNO 3 ) képződik. • Nedves ülepedés: valódi savas eső • Száraz ülepedés: vízzel való érintkezés a felszínen

(talajban, növényben, esetleg az emberi szervezetben). Magyarországon a száraz ülepedés a jelentősebb. A savasság mértéke függ: - az oldható anyagok koncentrációjától, - az anyagok oxidáltsági fokától - a porszemcsék tulajdonságaitól, - a felhőcseppek élettartamától, pl. zivatarfelhőkben a nagyobb emelkedés miatt tovább van lehetőség anyagfelvételre - hőmérsékleti viszonyoktól, pl. jégmag esetén nem nő tovább a koncentráció. Következményei: - a felhő savasabb, mint az eső, - az eső savasabb, mint a hó, - a zivatar savasabb, mint a csendes eső. Hatása: - közvetlen: - túltrágyázás - vizek túlsavasodása - levelek károsodása - közvetett: - flóraszegényedés fauna változás - változik a talajok ionforgalma - szárazságtűrő képesség csökkenése - fagyállóság csökkenése - erdőhalál. 4