1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-5.1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-5.

Tel: (361) 463 1530Tel: (361) 463 1530 Fax: (361) 463 3753 Fax: (361) 463 3753

MÉRNÖKÖKOLÓGIA

Előadó: Dr. Szilágyi FerencElőadó: Dr. Szilágyi Ferenc Dr. Fleit ErnőDr. Fleit Ernő

ÓRALÁTOGATÁSÓRALÁTOGATÁS ÓRA ALATTI RENDÓRA ALATTI REND ZÁRTHELYIK (márc. 26. és máj. 14.)ZÁRTHELYIK (márc. 26. és máj. 14.) VIZSGAKÉRDÉSEKVIZSGAKÉRDÉSEK JEGY- ÉS ALÁÍRÁSSZERZÉS FELTÉTELEIJEGY- ÉS ALÁÍRÁSSZERZÉS FELTÉTELEI JEGYZETJEGYZET TANKÖNYVEK ÉS AJÁNLOTT IRODALOMTANKÖNYVEK ÉS AJÁNLOTT IRODALOM FELKÉSZÜLÉST SEGÍTŐ KÉRDÉSEKFELKÉSZÜLÉST SEGÍTŐ KÉRDÉSEK TANTÁRGY PROGRAMTANTÁRGY PROGRAM OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (ÍRÁSVETÍTŐ, OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (ÍRÁSVETÍTŐ,

POWER POINT, VIDEO)POWER POINT, VIDEO) ftp://vkkt.bme.huftp://vkkt.bme.hu

IRÁNYOKIRÁNYOK

Globális összefüggésekGlobális összefüggések

Ökológiai célú beruházások mérnöki vonatkozásaiÖkológiai célú beruházások mérnöki vonatkozásai

Mérnöki létesítmények ökológiai hatásaiMérnöki létesítmények ökológiai hatásai

TÉMAKÖRÖKTÉMAKÖRÖK Globális összefüggések (népesedés, termelés, Globális összefüggések (népesedés, termelés,

fogyasztás, fejődés, ökológiai hatások)fogyasztás, fejődés, ökológiai hatások) Természetes szennyvíztisztítókTermészetes szennyvíztisztítók Ökológiai folyószabályozás (elvek, módszerek)Ökológiai folyószabályozás (elvek, módszerek) Épített mocsarak (Kis-Balaton)Épített mocsarak (Kis-Balaton) Környezeti hatásvizsgálatok (ipari példákon)Környezeti hatásvizsgálatok (ipari példákon) Ipari parlagterületek rehabilitációjaIpari parlagterületek rehabilitációja Folyóvízi gátak ökológiai hatásai (GNV) Folyóvízi gátak ökológiai hatásai (GNV) Hőszennyezés (Paks, Tisza II)Hőszennyezés (Paks, Tisza II) Toxikológia, ökotoxikológia (cianid, Tisza)Toxikológia, ökotoxikológia (cianid, Tisza) BioindikációBioindikáció BiomanipulációBiomanipuláció

FFELISMERÉSEKELISMERÉSEK

Természeti erőforrások kimerülőben vannak.Természeti erőforrások kimerülőben vannak. Az emberiség rövid- és hosszútávú érdekei Az emberiség rövid- és hosszútávú érdekei

ellentétben állnak egymással.ellentétben állnak egymással. A fejlődés jelenlegi formája hosszú távon nem A fejlődés jelenlegi formája hosszú távon nem

tartható fenn.tartható fenn. Fenntartható fejlődésre van szükség.Fenntartható fejlődésre van szükség.

MÉRNÖK ÖKOLÓGIA DEFINÍCIÓJA

Fenntartható ökoszisztémák tervezése és létesítése, Fenntartható ökoszisztémák tervezése és létesítése, amelyek mindkettő előnyére integrálják az emberi amelyek mindkettő előnyére integrálják az emberi társadalmat és a természeti környezetet.társadalmat és a természeti környezetet.

CCÉLOKÉLOK Ember által degradált ökoszisztémák helyreállítása. Új, fenntartható ökoszisztémák kifejlesztése.

60-as években kezd60-as években kezdőődött (Odum)dött (Odum)

Kezdetben a környezet manipulálását jelentetteKezdetben a környezet manipulálását jelentette

Alacsony energia felhasználású technológiákAlacsony energia felhasználású technológiák

"Barátságban a természettel" koncepció (70-es évek)"Barátságban a természettel" koncepció (70-es évek)

Környezetbarát technológiák alkalmazása, melyek Környezetbarát technológiák alkalmazása, melyek gazdaságosak és mély ökológiai ismereteken alapulnak gazdaságosak és mély ökológiai ismereteken alapulnak (80-as és 90-es évek)(80-as és 90-es évek)

A mérnök ökológia segít a környezetünk állapotának A mérnök ökológia segít a környezetünk állapotának konzerválásában és a környezeti károk helyreállításában konzerválásában és a környezeti károk helyreállításában (90-es évek vége)(90-es évek vége)

MÉRNÖK ÖKOLÓGIA TÖRTÉNETEMÉRNÖK ÖKOLÓGIA TÖRTÉNETE

ALAPELVEK A természet önszabályozó képességére alapozásA természet önszabályozó képességére alapozás

Mérnök ökológia az ökológiai elméletek Mérnök ökológia az ökológiai elméletek választóvizeválasztóvize

A rendszer-megközelítésbe vetett bizalomA rendszer-megközelítésbe vetett bizalom

A nem megújuló természeti erA nem megújuló természeti erőőforrások források megmegőőrzéserzése

A természet védelmeA természet védelme

Térbeli skálák

A mérnöki beavatkozások jövőbeli ökológiai hatása

A jövő kiszámíthatóságaA jövő kiszámíthatósága

KockázatKockázat

"Ismeretlen" bizonytalanság"Ismeretlen" bizonytalanság

MeglepetésMeglepetés

KÖVETKEZTETÉS:

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

„Think globally, act locally” („Gondolkodj globálisan, cselekedj helyben”)

  A FÖLD ELTARTÓKÉPESSÉGE       

 Eltartóképesség, mint ökológiai fogalom

Passzív alkalmazkodás az adott eltartóképességhez (pl. préda – ragadozó)

    

 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 alacsony kihasználása = Olcsó termelés

Anyagi javak magas kihasználása = Drága termelés

Termelési lehetőségek (TL) görbéje

Anyagi javak

Környezeti javak

Az eltartóképesség és a gazdaság Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (1)különböző modelljei (1)

Eltartóképesség

A népesség és a gazdaság fizikai nagysága

idő

Elt

artó

ké

pes

ség

n

ép

es

ség

és

gaz

das

ág

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

a népesség és a gazdaság fizikai nagysága

elt

artó

ké

pe

ss

ég

né

pe

ssé

g é

s g

azd

asá

g

idő

Eltartóképesség korlátos

Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (3)

eltartóképesség

A népesség és a gazdaság fizikai nagysága

idő

elt

artó

ké

pe

ss

é g

né

pe

ssé

g é

s g

azd

asá

g

Eltartóképesség korlátos

Az eltartóképesség és a gazdaság különböző modelljei (4)

eltartóképesség

A népesség és a gazdaság fizikai nagysága

idő

elt

artó

ké

pe

ss

ég

né

pe

ssé

g é

s g

azd

asá

g

Katasztrófa modell

Pesszimista szcenáriók alapja:   Termodinamika I. főtétele: Megmaradás elveTermodinamika I. főtétele: Megmaradás elve

oo  Energiát és anyagot vesz fel a társadalom.  Energiát és anyagot vesz fel a társadalom.

oo  Szennyező anyagot ad le.  Szennyező anyagot ad le.

oo  A készletek és a teherviselő képesség véges.  A készletek és a teherviselő képesség véges.

oo  Következmény: az újrahasznosítás csak  Következmény: az újrahasznosítás csak enyhíti a enyhíti a problémátproblémát

  TermodinamikaTermodinamika II. főtétele: Entrópia növekedésII. főtétele: Entrópia növekedés

oo  Entrópia növekedés = környezetrombolás  Entrópia növekedés = környezetrombolás

oo  A folyamatot csak lassítani lehet  A folyamatot csak lassítani lehet

oo  Következmény:  Következmény: a végállapot kedvezőtlen az a végállapot kedvezőtlen az emberiség számáraemberiség számára

Nyílt anyagforgalom folyamatai (vastag nyíllal a fontosabb folyamatok)

Qr

Elhasznált termékek

Termék

Alapanyagok

Termelés és fogyasztás szennyezései

TÁRSADALOM

TERMÉSZET

Qt Qf

QaQsz 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

QaQsz Qe

Fogyasztás

Újrahasznosítás

GDP és a szennyezés mértékének GDP és a szennyezés mértékének kapcsolatakapcsolata

GDPM

en

nyi

sé

gi

ind

ex

idő

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 élÖnszabályozás az élőő rendszerek sajátja rendszerek sajátja

Folyamatok megértéseFolyamatok megértése

Természetes önszabályozó folyamatok kihasználásaTermészetes önszabályozó folyamatok kihasználása

Eredmények:Eredmények:oo  Er  Erőőforrások minimalizálásaforrások minimalizálásaoo  Költségek minimalizálása  Költségek minimalizálásaoo  Hatékonyság növekedése  Hatékonyság növekedése

Nem a technikát kényszerítjük a természetre Nem a technikát kényszerítjük a természetre (hagyományos mérnöki szemlélet), hanem a természeti (hagyományos mérnöki szemlélet), hanem a természeti folyamatokat használjuk ki.folyamatokat használjuk ki.

MÉRNÖK ÖKOLÓGIA AZ ÖKOLÓGIAI ELMÉLETEK VÁLASZTÓVIZE

Ökológiai elméletek igazolása vagy cáfolataÖkológiai elméletek igazolása vagy cáfolata

Összeköttetés az elmélet és a gyakorlat közöttÖsszeköttetés az elmélet és a gyakorlat között

Elmélet és gyakorlat együtt fejlődését szolgáljaElmélet és gyakorlat együtt fejlődését szolgálja

Jó példák:Jó példák:oo     Sz     Szűűrrőőmezmezőőkkoo     Veszélyeztetett fajok szaporítása     Veszélyeztetett fajok szaporításaoo     Természetvédelmi él     Természetvédelmi élőőhely rekonstrukciókhely rekonstrukciók

Rossz példák:Rossz példák:oo     Idegen fajok betelepítése     Idegen fajok betelepítéseoo     Át nem gondolt biomanipulációk     Át nem gondolt biomanipulációk

RENDSZER-SZEMLÉLET A rendszer egésze nem a részek összege A rendszer egésze nem a részek összege

(ökoszisztéma jellegéb(ökoszisztéma jellegébőől adódóan)l adódóan)

A rendszer egészét kell megérteni és nem az A rendszer egészét kell megérteni és nem az egyes részeit részletesen leírniegyes részeit részletesen leírni

oo     A fontos folyamatok identifikálása     A fontos folyamatok identifikálása

oo     Az összefüggések feltárása     Az összefüggések feltárása

oo     Szintézis     Szintézis

A matematikai modellezés eszköze lehet a A matematikai modellezés eszköze lehet a megértésnekmegértésnek

Példa: Kis-Balaton VédPélda: Kis-Balaton Védőőrendszerrendszer

A NEM MEGÚJULÓ ERŐŐFORRÁSOK MEGŐŐRZÉSEA földi ökoszisztémák:A földi ökoszisztémák:

oo     A napenergián alapulnak     A napenergián alapulnakoo     Mérsékelt beavatkozásnak ellenállnak      Mérsékelt beavatkozásnak ellenállnak

(önfenntartók)(önfenntartók)

Modern környezeti technológiák kevés nem Modern környezeti technológiák kevés nem megújuló energia forrást használnak (tervezési megújuló energia forrást használnak (tervezési + létesítési fázis), majd önfenntartók (működési + létesítési fázis), majd önfenntartók (működési fázis)fázis)

Példa: Természetes szennyvíztisztítókPélda: Természetes szennyvíztisztítók

AZ ÖKOSZISZTÉMÁK MEGŐŐRZÉSE

A mérnök ökológia eszköztárába számos A mérnök ökológia eszköztárába számos lehetlehetőőség beleférség belefér

Nem szükséges az ökoszisztémákat Nem szükséges az ökoszisztémákat megszüntetni, azokat ki lehet használni a megszüntetni, azokat ki lehet használni a hasznunkrahasznunkra

Következmény: természet megKövetkezmény: természet megőőrzéserzése

A MÉRNÖKÖKOLÓGIA SZÜKSÉGESSÉGE

1.1. A környezeti problémák megoldása ökoszisztéma A környezeti problémák megoldása ökoszisztéma megközelítést tesz szükségessémegközelítést tesz szükségessé

2.2. Egyik környezeti probléma megoldása során másik keletkezik Egyik környezeti probléma megoldása során másik keletkezik (pl. szennyvízkezelés (pl. szennyvízkezelés szennyvíziszap elhelyezés) szennyvíziszap elhelyezés)

3.3. Sok a beavatkozás ökoszisztémák életébe, de kevés az Sok a beavatkozás ökoszisztémák életébe, de kevés az ökológiai ismeret (pl. tó rehabilitáció, mocsár létesítés)ökológiai ismeret (pl. tó rehabilitáció, mocsár létesítés)

4.4. Mérnöki és ökológiai gyakorlat közelítése szükségesMérnöki és ökológiai gyakorlat közelítése szükséges

5.5. A mérnöknek tudnia kell tevékenysége ökológiai korlátait A mérnöknek tudnia kell tevékenysége ökológiai korlátait (Főmegbízó: Anyatermészet)(Főmegbízó: Anyatermészet)

6.6. A természet védelme a mérnöki gyakorlat alapelvévé vált. (Jó A természet védelme a mérnöki gyakorlat alapelvévé vált. (Jó példa: tájépítészet, Florida)példa: tájépítészet, Florida)

A MÉRNÖKÖKOLÓGIA HOSSZÚ TÁVÚ HATÁSAI

Globális változásokhoz alkalmazkodás, vagy azok Globális változásokhoz alkalmazkodás, vagy azok megelőzése (éghajlatváltozás, ózonlyuk)megelőzése (éghajlatváltozás, ózonlyuk)

Meglévő rehabilitációs gyakorlat fejlesztése Meglévő rehabilitációs gyakorlat fejlesztése (bányászat, tórekonstrukció)(bányászat, tórekonstrukció)

Környezeti károk helyreállítása javítja az életnívótKörnyezeti károk helyreállítása javítja az életnívót

Mérnökökológusok jövőbeni munkája biztosított.

Kérdés: Ki fizeti a révészt?

TERMÉSZETVÉDELEM

Ember előtti állapotEmber előtti állapot

Fajok kipusztulása hosszú ideig tartottFajok kipusztulása hosszú ideig tartott

Fajok átalakuláshoz elegendő idő állt Fajok átalakuláshoz elegendő idő állt rendelkezésrerendelkezésre

Ökoszisztéma átalakulása lassú voltÖkoszisztéma átalakulása lassú volt

Emberi hatásokEmberi hatások

A Föld ökoszisztémájára gyakorolt hatás A Föld ökoszisztémájára gyakorolt hatás gyorsgyors

Élőlények genetikai átalakulásához nincs időÉlőlények genetikai átalakulásához nincs idő Szűk tűréshatárú fajok hájérbe szorulnak Szűk tűréshatárú fajok hájérbe szorulnak

vagy kipusztulnak vagy kipusztulnak Kipusztulás okai:Kipusztulás okai:

Élőhely megszűnik vagy felaprózódik Élőhely megszűnik vagy felaprózódik Táplálékforrás megszűnikTáplálékforrás megszűnik

A faj egyedeit kipusztítják (kritikus A faj egyedeit kipusztítják (kritikus méret méret alatti populáció)alatti populáció)

Természetvédelem célja:Természetvédelem célja:

Természetes és természeteshez közeli tájak Természetes és természeteshez közeli tájak megőrzése megőrzése

Állat és növényfajok fennmaradásának Állat és növényfajok fennmaradásának elősegítéseelősegítése

Az emberi hatások következményeinek Az emberi hatások következményeinek csökkentésecsökkentése

Vörös Könyv (védett és veszélyeztetett Vörös Könyv (védett és veszélyeztetett fajok listája)fajok listája)

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

75 1 év

1970 és 2000 között

1-1,5 millió Naponta 100-140

A fajok veszélyeztetettsége szerint A fajok veszélyeztetettsége szerint öt osztály:öt osztály:

• Kipusztult (bizonyíthatóan)Kipusztult (bizonyíthatóan)• Kihalással fenyegetett (sürgős Kihalással fenyegetett (sürgős

védelem szükséges)védelem szükséges)• Erősen veszélyeztetettErősen veszélyeztetett• VeszélyeztetettVeszélyeztetett• Potenciálisan veszélyeztetettPotenciálisan veszélyeztetett

Veszélyeztetett biotopokVeszélyeztetett biotopok

ForrásokForrások

Oligotróf lápok és vizekOligotróf lápok és vizek

Vízfolyás-menti ligetek Vízfolyás-menti ligetek

Száraz és félszáraz gyepekSzáraz 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 0 0

Országos jelentőségű védett természeti területek összesen:

192 808 914 108 634

Önkormányzatok által védett természeti területek

1 067 36 000 0

Mindösszesen 1 259 844 914 108 634

Magyarország területe 9 303 000

Védett területek aránya az ország területéhez képest

9,1 %

Magyarország természetvédelmi térképe (KöM 2000)

WETLANDEK FONTOSSÁGAWETLANDEK FONTOSSÁGA

ÖkotonokÖkotonok

Alapvetően különböznek a Alapvetően különböznek a

határoló ökoszisztémáktólhatároló ökoszisztémáktól

Intenzív anyagforgalmúakIntenzív anyagforgalmúak

Diverz vizes élőhelyekDiverz vizes élőhelyek

Egyes típusaik „ex lege” Egyes típusaik „ex lege”

védettekvédettek

VKI ELŐÍRÁSAIVKI ELŐÍRÁSAI

VKI vonatkozik rájukVKI vonatkozik rájuk

Nincsenek külön előírások, célkitűzésekNincsenek külön előírások, célkitűzések

Létrehozás, helyrehozás megengedettLétrehozás, helyrehozás megengedett

Víztestként kijelölhetők (nincs rá igény)Víztestként kijelölhetők (nincs rá igény)

Részei lehetnek folyó és tavi Részei lehetnek folyó és tavi

víztesteknek (gond a monitorozással, a víztesteknek (gond a monitorozással, a

célkitűzésekkel és az intézkedési célkitűzésekkel és az intézkedési

programmal)programmal)

Vízjárta területek – magyar Vízjárta területek – magyar gyakorlatgyakorlat

Több wetland van, mint tó (50 ha Több wetland van, mint tó (50 ha

felett)felett)

Számos wetland védett – védett Számos wetland védett – védett

területek között van a helyükterületek között van a helyük

Wetlandek nincsenek víztestként Wetlandek nincsenek víztestként

kijelölve (túl sok víztest lenne)kijelölve (túl sok víztest lenne)

Ebből származó gondok (inhomogén Ebből származó gondok (inhomogén

víztestek, referencia állapot? víztestek, referencia állapot?

Monitoring?)Monitoring?)