26.02.2003 r.
KONWERSATORIUM 1: ANTROPOGENNE ODDZIAŁYWANIA NA
ATMOSFERĘ.
GŁÓWNE ANTROPOGENNE ZAGROŻENIA EKOLOGICZNE.
zanieczyszczenia atmosfery - m.in. w wyniku szybkiego uprzemysłowienia - ze względu na naturalną ruchliwość gazów, podstawowe zagrożenia łączą się z zanieczyszczeniem powietrza, szybko rosnąca emisja substancji zanieczyszczających (polutantów) wywołuje różnorodne konsekwencje społeczne (zjawiska związane z zagrożeniem zdrowia i życia ludzi), ekonomiczne (szybko rosnące straty jak np. przyspieszona korozja maszyn) i ekologiczne (zagrożenia egzystencji roślin, zwierząt i naturalnych ekosystemów oraz globalne zagrożenia klimatyczne). Niskie oddziaływanie antropogenne mają charakter lokalny, ale już średnie i wysokie oddziaływania obejmują cały glob;
niszczenie lasów - powoduje zarówno zanieczyszczenia atmosfery jak i zagrożenie dla różnorodności biologicznej (mają największy udział w absorpcji CO2, stabilizują procesy klimatyczne, są płucami planety);
zanieczyszczenie wód - głównie przez ścieki przemysłowe;
zanieczyszczenie gleb - przez kwaśne deszcze, zbyt duże nawożenie (przez środki ochrony roślin), wyjałowienie i zmiany klimatyczne, wiąże się to z powiększaniem się obszarów pustynnych;
zmiany klimatyczne;
gromadzenie się śmieci - przede wszystkim przemysłowych;
hałas - jest to zanieczyszczenie w sensie biologicznym, bo może zagrażać zdrowiu.
WYSOKIE ODDZIAŁYWANIA ANTROPOGENNE -
UBYTEK WARSTWY OZONOWEJ
Ozon jest cząsteczką trzech atomów tlenu (O3).
W troposferze pojawia się przy wyładowaniach atmosferycznych - tlen cząsteczkowy (O2) w efekcie działania promieniowania słonecznego - ultrafioletowego, ulega rozkładowi na dwa atomy tlenu, a następnie łączy się w obecności katalizatora tworząc ozon.
Ozon koncentruje się w tej części atmosfery, gdzie natężenie promieniowania ultrafioletowego jest jeszcze wystarczająco duże do powstania wolnych atomów tlenu i równocześnie gęstość powietrza jest dostateczna, aby na tyle często występowały zderzenia cząsteczek, jest obszar od 10 do 50 km - tropopauza (dolne warstwy troposfery). Koncentracja tlenu musi być na tyle duża, aby mogły zachodzić zderzenia i promieniowanie ultrafioletowe na tyle silne by te cząsteczki rozbijać.
Znaczenie. Ozon stanowi podstawową barierę dla promieniowania ultrafioletowego docierającego do powierzchni Ziemi.
Promieniowanie to a zarówno dodatnie konsekwencje jak i ujemne. Pozytywnym efektem jest m.in. fakt, iż ma ono wpływ na proces fotosyntezy i dzięki niemu komórki uruchamiają produkcję witaminy D. Jednak zbyt duża jego ilość powoduje łamanie łańcucha DNA, czego konsekwencją są różne mutacje genetyczne, wpływa na osłabienie systemu odpornościowego, wywołuje różnorodne schorzenia skóry (m.in. rak). Promieniowanie ultrafioletowe hamuje także wzrost roślin oraz stanowi zagrożenie dla jednokomórkowych organizmów wodnych (oddziaływując na fotosyntezę), które są podstawowym pożywieniem ryb, w konsekwencji spada ich populacja, zmniejszają się efekty w rybołówstwie i giną zwierzęta żywiące się rybami - rozrywa więc także łańcuch pokarmowy.
Zagrożeniem dla warstwy ozonowej jest wzrost liczby cząsteczek chloru i innych chlorowców jak fluor, brom, które wchodząc w reakcje z ozonem, niszczą go.
Freony (CFC) - substancje organiczne składające się z węgla, chloru, fluoru i wodoru, pochodzą z węglowodorów łańcuchowych. Wykorzystuje się je do wytwarzania aerozoli, w przemyśle chłodniczym, jako substancję do produkcji pianek poliuretanowych oraz jako rozpuszczalniki.
Halony - substancje organiczne składające się z węgla, bromu, często chloru, fluoru i wodoru (węglowodory, w których atomy wodoru zastąpione są częściowo atomami z grupy chlorowców - chlor, brom, fluor), są stosowane jako substancje gaśnicze.
Halocarbony - substancje organiczne zawierające węgiel jeden lub więcej halogen (fluor, chlor lub brom), a często wodór (np. czterochlorek węgla), wykorzystywane jako rozpuszczalniki (do czyszczenia sprzętu). Są to trójchloroetan - bardzo agresywny dla ozonu i toksyczny oraz czterochlorek węgla.
W reakcji z tlenkiem azotu, na skutek promieniowania następuje rozerwanie wiązań i chlor uwalnia się i reagując z ozonem rozkłada go.
W końcu lat 70-tych zauważono pierwszą dziurę ozonową na Antarktydzie. Spadek ozonu w tym miejscu miał charakter czasowy - sezonowy. Wczesną wiosną jest tam krótkie promieniowanie, a bardzo silne wiatry wiejące dookoła Antarktydy odizolowują powietrze wewnątrz wiru, przez co nie ma takich przesunięć mas powietrza, co zapewnia utrzymanie niskich temperatur i rozwój polarnych obłoków stratosferycznych. Obłoki te umożliwiają tzw. reakcje heterogeniczne pomiędzy cząsteczkami gazu, których efektem jest wydzielanie się chloru.
WSPÓŁPRACA MIĘDZYNARODOWA.
Pierwszą naradę ekspertów w sprawie ochrony warstw ozonowej zwołano w 1977 r. w Waszyngtonie.
W 1985 r. w Wiedniu odbyła się Konferencja z udziałem 40 państw, gdzie podpisano Konwencję Wiedeńską zakładającą ogólne przeciwdziałanie szkodliwemu wpływowi tych substancji (freonów i halonów) na środowisko, wymianę informacji, poszukiwanie alternatywnych rozwiązań oraz limit produkcji CFC na poziomie z 1986 r. lub nie może on wzrosnąć powyżej 10%. Większość państw nie wywiązała się z tych porozumień.
W 1987 r. w Montrealu podpisano Protokół Montrealski, który zakładał zamrożenie produkcji i konsumpcji CFC i halonów na poziomie z 1986 r., ograniczenie ich zużycia o połowę do 1998 r. i możliwość ograniczenia handlu z krajami, które nie podpiszą Protokołu.
W 1992 r. na spotkaniu w Kopenhadze przyjęto regulację o 150% wzroście konsumpcji CFC. Dołączono również listę niebezpiecznych substancji, które miały być ograniczone.
Problemy. W latach 90-tych poszukiwano zamienników dla CFC. Jednym z pomysłów było zastąpienie ich hydrofluoropochodnymi wodoru, które w mniejszej ilości, ale mimo wszystko chlor zawierają. Podstawowym problemem są koszty. CFC jest łatwe i tanie w produkcji, a poszukiwanie zamienników jest znacznie droższe (np. izobutan). Trudno więc zmusić do tego producentów. Duży problem stanowi również długość „życia” CFC ok. 120 lat, oraz nielegalny handel substancji niebezpiecznych dla ozonu, który w latach 90-tych wynosił 20 tys. ton rocznie (poza legalnym) dostarczanych do państw wysoko rozwiniętych z krajów Trzeciego Świata.
1/2
Problemem stał się również tzw. neokolonializm ekologiczny - tzn. Protokół Montrealski początkowo dotyczył tylko krajów o poziomie zużycia freonów powyżej 3 kg na mieszkańca, nie dotyczył zatem państw Trzeciego Świata (dopiero w latach 90-tych objęto nim również ten obszar). Kraje uprzemysłowione przenosiły więc produkcję do krajów rozwijających się, zrzucając tym samym na nie odpowiedzialność za zanieczyszczenia, nie dając im ani pieniędzy, ani technologii na zapobieganie tych zanieczyszczeniom. W 1999 r. odbyło się spotkanie stron Protokołu w Pekinie, gdzie udało się powołać Fundusz Wielostronny (państw wysoko rozwiniętych) - finansujący technologię produkującą zamienniki. Państwa Trzeciego Świata zgodziły się wtedy na zobowiązania Protokołu Montrealskiego. Ustalono także, że produkcja CFC do 2005 r. ma spaść o połowę w stosunku do 1986 r. i do 2010 r. ma zostać wyeliminowana. Do 2030 r. mają zniknąć również rozpuszczalniki.
Niewątpliwie jednak sukcesem międzynarodowym jest samo zobowiązanie się stron do realizacji Protokołu.
ŚREDNIE ODDZIAŁYWANIA ANTROPOGENNE _EFEKT CIEPLARNIANY, GAZY SZKLARNIOWE.
Efekt cieplarniany (szklarniowy) - względnie szybki wzrost średniej temperatury przy powierzchni Ziemi.
Wysokoenergetyczne promieniowanie dociera do powierzchni ziemi, coraz większa ilość gazów szklarniowych umożliwia odbijanie się tego promieniowania, jednak na skutek utraty części energii (która jest pochłonięta przez powierzchnię ziemi), odbija się promieniowanie ze znacznie większą długością fali (podczerwone), które zostaje wielokrotnie odbite w kierunku powierzchni planety, nie wydostając się poza atmosferę, co powoduje wzrost temperatury przy powierzchni.
Jest to proces jak najbardziej naturalny (bez efektu cieplarnianego średnia temperatura ziemi wynosiłaby około -18oC), ale na skutek działalności człowieka gazów szklarniowych jest za dużo, przez co proces ogrzania jest za bardzo zintensyfikowany.
Gazy szklarniowe jak dwutlenek węgla działa jak dach cieplarniany, przepuszczając promieniowanie krótkofalowe, a zatrzymując promieniowanie podczerwone, a skuteczność tego zjawiska zwiększają jeszcze chmury (zawierające wodę i kwas siarkowy).
Gazy szklarniowe.
Dwutlenek węgla (CO2) - powstaje głównie jako naturalny efekt spalania paliw kopalnych, innych procesów utleniania oraz atmosferycznego utleniania metanu. Bardzo szybko wzrosła emisja tego gazu, sposobem jego regulacji jest proces fotosyntezy i oceaniczne rozpuszczanie.
Podtlenek azotu (N2O) - jest produktem ubocznym spalania paliw kopalnych oraz używania nawozów azotowych. Źródłem produkcji naturalne są gleby, oceany, rzeki i jeziora, pożary roślinności, wulkany i wyładowania atmosferyczne).
Metan - pochodzi z pól ryżowych, hodowli bydła (fermentacja), złóż ropy naftowej, gazu i węgla oraz z miast.
Skutki.
Nadmierny efekt cieplarniany może spowodować, jak się przewiduje wzrost poziomu wód morskich, przez topnienie lodowców, do 1 m; ocieplenie klimatu, susze i powodzie.
1/3
WSPÓŁPRACA MIĘDZYNARODOWA.
W 1992 r. odbyła się w Rio de Janeiro Konferencja nazwana Ziemskim szczytem ekologicznym, podczas której dokonano dotychczasowe dokonania i przyjęto dokumenty stanowiące swoisty kodeks zachowań (Karta Ziemi, Agenda 21).
153 państwa uczestniczące w tej Konferencji przyjęło Ramową Konwencję Klimatyczną, w której dostrzeżono globalne problemy i zobowiązano się do przeciwdziałania oddziaływaniom antropogennym, nie sprecyzowano jednak którym i jak. Uzupełnieniem do tego dokumentu był zatem Protokół z Kioto, który przewidywał m.in.:
Unia Europejska obniży emisję gazów cieplarnianych o 15% do 2010,
Japonia o 5%,
USA osiągną poziom z 1992 r. w 2010 r.
Postanowienia te rozciągnięto na pozostałe państwa. Jednak ujawniły się sprzeczne stanowiska, przyjęto zatem zasadę ograniczenia emisji co do możliwości. Jednak ostatecznie USA wycofały się z tych zobowiązań. Jest to największy producent i konsument energii oraz największy emitent gazów szklarniowych - odpowiedzialne za 25% emisji, bez nich zatem porozumienie nie ma sensu.
1/4