1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-5. Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc Tel: (361) 463 1530 Fax: (361) 463 3753 MÉRNÖKÖKOLÓGIA Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc Dr. Fleit Ernő

ÓRALÁTOGATÁS ÓRA ALATTI REND ZÁRTHELYIK (márc. 26. és máj. 14.) VIZSGAKÉRDÉSEK JEGY- ÉS ALÁÍRÁSSZERZÉS FELTÉTELEI JEGYZET TANKÖNYVEK ÉS AJÁNLOTT IRODALOM FELKÉSZÜLÉST SEGÍTŐ KÉRDÉSEK TANTÁRGY PROGRAM OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (ÍRÁSVETÍTŐ, POWER POINT, VIDEO) ftp://vkkt.bme.hu

IRÁNYOK Globális összefüggések Ökológiai célú beruházások mérnöki vonatkozásai Mérnöki létesítmények ökológiai hatásai

TÉMAKÖRÖK Globális összefüggések (népesedés, termelés, fogyasztás, fejődés, ökológiai hatások) Természetes szennyvíztisztítók Ökológiai folyószabályozás (elvek, módszerek) Épített mocsarak (Kis-Balaton) Környezeti hatásvizsgálatok (ipari példákon) Ipari parlagterületek rehabilitációja Folyóvízi gátak ökológiai hatásai (GNV) Hőszennyezés (Paks, Tisza II) Toxikológia, ökotoxikológia (cianid, Tisza) Bioindikáció Biomanipuláció

FELISMERÉSEK Természeti erőforrások kimerülőben vannak. Az emberiség rövid- és hosszútávú érdekei ellentétben állnak egymással. A fejlődés jelenlegi formája hosszú távon nem tartható fenn. Fenntartható fejlődésre van szükség.

MÉRNÖK ÖKOLÓGIA DEFINÍCIÓJA Fenntartható ökoszisztémák tervezése és létesítése, amelyek mindkettő előnyére integrálják az emberi társadalmat és a természeti környezetet. CÉLOK Ember által degradált ökoszisztémák helyreállítása. Új, fenntartható ökoszisztémák kifejlesztése.

MÉRNÖK ÖKOLÓGIA TÖRTÉNETE 60-as években kezdődött (Odum) Kezdetben a környezet manipulálását jelentette Alacsony energia felhasználású technológiák "Barátságban a természettel" koncepció (70-es évek) Környezetbarát technológiák alkalmazása, melyek gazdaságosak és mély ökológiai ismereteken alapulnak (80-as és 90-es évek) A mérnök ökológia segít a környezetünk állapotának konzerválásában és a környezeti károk helyreállításában (90-es évek vége)

ALAPELVEK A természet önszabályozó képességére alapozás Mérnök ökológia az ökológiai elméletek választóvize A rendszer-megközelítésbe vetett bizalom A nem megújuló természeti erőforrások megőrzése A természet védelme

Térbeli skálák

A mérnöki beavatkozások jövőbeli ökológiai hatása

A jövő kiszámíthatósága Kockázat "Ismeretlen" bizonytalanság Meglepetés

KÖVETKEZTETÉS: Az "ismeretlen" bizonytalanság és a meglepetés a hagyományos mérnöki gyakorlattól idegen kezelési elveket követel. Kulcsszerepet kap a megelőzés és az ökológiai rendszer visszacsatolásainak beágyazása a tervezésbe és a működtetésbe.

A FÖLD ELTARTÓKÉPESSÉGE „Think globally, act locally” („Gondolkodj globálisan, cselekedj helyben”)   A FÖLD ELTARTÓKÉPESSÉGE         Eltartóképesség, mint ökológiai fogalom  Passzív alkalmazkodás az adott eltartóképességhez (pl. préda – ragadozó)

Optimista és pesszimista szcenáriók léteznek       Eltartóképesség az emberi társadalomban  Eltartóképesség aktív módosítása (pl. technikai fejlődés)  A Föld eltartóképessége nehezen becsülhető, mert: Milyen fejlődés lesz a harmadik világban   milyen mértékű lesz a nyersanyag hasznosítás   Optimista és pesszimista szcenáriók léteznek

Környezeti javak és a termelés összefüggése Anyagi javak Környezeti javak Termelési lehetőségek (TL) görbéje Anyagi javak alacsony kihasználása = Olcsó termelés Anyagi javak magas kihasználása = Drága termelés

Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (1) A népesség és a gazdaság fizikai nagysága idő Eltartóképesség népesség és gazdaság Eltartóképesség Optimista modell: Eltartóképesség időben nő a gazdasággal

Optimista szcenáriók alapja: Az emberiség megoldja jövőbeni problémáit. Következmény: az eltartó képesség bővíthető

Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (2) eltartóképesség népesség és gazdaság idő eltartóképesség a népesség és a gazdaság fizikai nagysága Eltartóképesség korlátos

Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (3) idő eltartóképesség népesség és gazdaság A népesség és a gazdaság fizikai nagysága Eltartóképesség korlátos

Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (4) idő eltartóképesség népesség és gazdaság A népesség és a gazdaság fizikai nagysága Katasztrófa modell

Pesszimista szcenáriók alapja: · Termodinamika I. főtétele: Megmaradás elve o  Energiát és anyagot vesz fel a társadalom. o  Szennyező anyagot ad le. o  A készletek és a teherviselő képesség véges. o  Következmény: az újrahasznosítás csak enyhíti a problémát  Termodinamika II. főtétele: Entrópia növekedés o  Entrópia növekedés = környezetrombolás o  A folyamatot csak lassítani lehet o  Következmény: a végállapot kedvezőtlen az emberiség számára

Nyílt anyagforgalom folyamatai (vastag nyíllal a fontosabb folyamatok) Qr Elhasznált termékek Termék Alapanyagok Termelés és fogyasztás szennyezései TÁRSADALOM TERMÉSZET Qt Qf Qa Qsz Qe Termelés Fogyasztás Újrahasznosítás

Zárt anyagforgalom folyamatai (vastag nyíllal a fontosabb folyamatok) Qr Termelés Termék Alapanyagok Elhasznált termékek Termelés és fogyasztás szennyezései TÁRSADALOM TERMÉSZET Qt Qf Qa Qsz Qe Fogyasztás Újrahasznosítás

GDP és a szennyezés mértékének kapcsolata Mennyiségi index idő GDP Környezetvédelmi ösztönzők bevezetése Tisztább és hatékonyabb technológiák alkalmazása Az elmélet: A GDP-ben mért növekedés és a szennyezés közötti kapcsolat szétválasztása

ÖNSZABÁLYOZÓ KÉPESSÉGRE ALAPOZÁS Önszabályozás az élő rendszerek sajátja Folyamatok megértése Természetes önszabályozó folyamatok kihasználása Eredmények: o  Erőforrások minimalizálása o  Költségek minimalizálása o  Hatékonyság növekedése Nem a technikát kényszerítjük a természetre (hagyományos mérnöki szemlélet), hanem a természeti folyamatokat használjuk ki.

MÉRNÖK ÖKOLÓGIA AZ ÖKOLÓGIAI ELMÉLETEK VÁLASZTÓVIZE Ökológiai elméletek igazolása vagy cáfolata Összeköttetés az elmélet és a gyakorlat között Elmélet és gyakorlat együtt fejlődését szolgálja Jó példák: o     Szűrőmezők o     Veszélyeztetett fajok szaporítása o     Természetvédelmi élőhely rekonstrukciók Rossz példák: o     Idegen fajok betelepítése o     Át nem gondolt biomanipulációk

RENDSZER-SZEMLÉLET A rendszer egésze nem a részek összege (ökoszisztéma jellegéből adódóan) A rendszer egészét kell megérteni és nem az egyes részeit részletesen leírni o     A fontos folyamatok identifikálása o     Az összefüggések feltárása o     Szintézis A matematikai modellezés eszköze lehet a megértésnek Példa: Kis-Balaton Védőrendszer

A NEM MEGÚJULÓ ERŐFORRÁSOK MEGŐRZÉSE A földi ökoszisztémák: o     A napenergián alapulnak o     Mérsékelt beavatkozásnak ellenállnak (önfenntartók) Modern környezeti technológiák kevés nem megújuló energia forrást használnak (tervezési + létesítési fázis), majd önfenntartók (működési fázis) Példa: Természetes szennyvíztisztítók

AZ ÖKOSZISZTÉMÁK MEGŐRZÉSE A mérnök ökológia eszköztárába számos lehetőség belefér Nem szükséges az ökoszisztémákat megszüntetni, azokat ki lehet használni a hasznunkra Következmény: természet megőrzése

A MÉRNÖKÖKOLÓGIA SZÜKSÉGESSÉGE A környezeti problémák megoldása ökoszisztéma megközelítést tesz szükségessé Egyik környezeti probléma megoldása során másik keletkezik (pl. szennyvízkezelés  szennyvíziszap elhelyezés) Sok a beavatkozás ökoszisztémák életébe, de kevés az ökológiai ismeret (pl. tó rehabilitáció, mocsár létesítés) Mérnöki és ökológiai gyakorlat közelítése szükséges A mérnöknek tudnia kell tevékenysége ökológiai korlátait (Főmegbízó: Anyatermészet) A természet védelme a mérnöki gyakorlat alapelvévé vált. (Jó példa: tájépítészet, Florida)

A MÉRNÖKÖKOLÓGIA HOSSZÚ TÁVÚ HATÁSAI Globális változásokhoz alkalmazkodás, vagy azok megelőzése (éghajlatváltozás, ózonlyuk) Meglévő rehabilitációs gyakorlat fejlesztése (bányászat, tórekonstrukció) Környezeti károk helyreállítása javítja az életnívót Mérnökökológusok jövőbeni munkája biztosított. Kérdés: Ki fizeti a révészt?

TERMÉSZETVÉDELEM Ember előtti állapot Fajok kipusztulása hosszú ideig tartott Fajok átalakuláshoz elegendő idő állt rendelkezésre Ökoszisztéma átalakulása lassú volt

Emberi hatások A Föld ökoszisztémájára gyakorolt hatás gyors Élőlények genetikai átalakulásához nincs idő Szűk tűréshatárú fajok hájérbe szorulnak vagy kipusztulnak Kipusztulás okai: Élőhely megszűnik vagy felaprózódik Táplálékforrás megszűnik A faj egyedeit kipusztítják (kritikus méret alatti populáció)

Természetvédelem célja: Természetes és természeteshez közeli tájak megőrzése Állat és növényfajok fennmaradásának elősegítése Az emberi hatások következményeinek csökkentése Vörös Könyv (védett és veszélyeztetett fajok listája)

Kipusztult fajok száma Fajok kipusztulásának átlagos sebessége TERMÉSZETVÉDELEM A valaha élt fajok száma 100-250 millió. Ma kb. 5-10 millió faj él. Időszak Kipusztult fajok száma Fajok kipusztulásának átlagos sebessége 1600 és 1900 között 75 4 év 1900 és 1960 között 1 év 1970 és 2000 között 1-1,5 millió Naponta 100-140

A fajok veszélyeztetettsége szerint öt osztály: Kipusztult (bizonyíthatóan) Kihalással fenyegetett (sürgős védelem szükséges) Erősen veszélyeztetett Veszélyeztetett Potenciálisan veszélyeztetett

Veszélyeztetett biotopok Források Oligotróf lápok és vizek Vízfolyás-menti ligetek Száraz és félszáraz gyepek

A TERMÉSZETVÉDELEM ÖSSZESÍTŐ ADATAI Száma Területe ha Fokozottan védett ha Nemzeti parkok 9 440 839 76 717 Tájvédelmi körzetek 37 341 695 30 579 Természetvédelmi területek 145 26 380 1 338 Természeti emlék 1 Országos jelentőségű védett természeti területek összesen: 192 808 914 108 634 Önkormányzatok által védett természeti területek 1 067 36 000 Mindösszesen 1 259 844 914 Magyarország területe 9 303 000 Védett területek aránya az ország területéhez képest 9,1 %

Magyarország természetvédelmi térképe (KöM 2000)

WETLANDEK FONTOSSÁGA Ökotonok Alapvetően különböznek a határoló ökoszisztémáktól Intenzív anyagforgalmúak Diverz vizes élőhelyek Egyes típusaik „ex lege” védettek

VKI ELŐÍRÁSAI VKI vonatkozik rájuk Nincsenek külön előírások, célkitűzések Létrehozás, helyrehozás megengedett Víztestként kijelölhetők (nincs rá igény) Részei lehetnek folyó és tavi víztesteknek (gond a monitorozással, a célkitűzésekkel és az intézkedési programmal)

Vízjárta területek – magyar gyakorlat Több wetland van, mint tó (50 ha felett) Számos wetland védett – védett területek között van a helyük Wetlandek nincsenek víztestként kijelölve (túl sok víztest lenne) Ebből származó gondok (inhomogén víztestek, referencia állapot? Monitoring?)