A légszennyezés
A szennyező emberi tevékenységek
Savas eső utáni állapot
Maryland, 1987.április
A képet készítette: Mary Hollinger,
NOAA Photo Library
A Föld légkörében található nyomanyagok számos alapvető, az emberi életminőség szempontjából sem figyelmen kívül hagyható légköri folyamat szabályozásában vesznek részt. Az emberi tevékenység többek között az energiafelhasználáson, az ipari termelésen és a közlekedésen keresztül az elmúlt évtizedekben számos nyomanyag légköri körforgalmát módosította jelentősen. Ezek közé tartoznak többek között a kén-vegyületek (elsősorban a kén-dioxid és a szulfát-részecskék) valamint a toxikus nehézfémek (ólom, kadmium, réz, cink, nikkel, vanádium stb.). Vizsgálatok kimutatták, hogy - a fent említettnél hosszabb időskálán - a felszíni ózon koncentrációja megduplázódott Magyarországon a múlt század hatvanas éveihez viszonyítva.
A kénvegyületek alapvetően a savas esők, illetve a savas ülepedés kialakulásában és szabályozásában vesznek részt. Ezen túlmenően a szulfátrészecskék légköri koncentrációjának változása a bejövő napsugárzás egy részének a világűrbe történő visszaverésén keresztül csökkentheti az üvegházhatású gázok okozta potenciális felmelegedést. Ezáltal szerepe van az éghajlat szabályozásában is. A toxikus nehézfémek - bár ezek légkörben található és onnan ülepedő mennyisége lényegesen kisebb, mint a kén- és nitrogén-vegyületeké - amellett, hogy az emberi egészséget a közvetlen belégzés nyomán is károsíthatják, légköri ülepedésüket követően hosszú időre felhalmozódnak a felszíni vizekben és a talajban. Innen közvetetten a táplálékláncba kerülnek; az ivóvízen és a táplálékon keresztül az emberi szervezetbe jutnak.
Az emberi társadalom a 60-as évek vége felé szembesült azzal a ténnyel, hogy bizonyos légszennyező anyagok nemcsak forrásaik közelében, hanem attól akár több száz kilométeres távolságban, a kibocsátó ország határain túl is káros környezeti hatást fejthetnek ki. Így az emisszió és ezen keresztül a környezeti hatások szabályozása, lehetőség szerint mérséklése csak többoldalú nemzetközi egyezmények elfogadásán és betartásán keresztül képzelhető el. Az ENSZ Európai Gazdasági Bizottságának keretében 1979-ben született meg az "Országhatárokon átterjedő levegőszennyezés"-ről szóló egyezmény, amely azóta számos antropogén eredetű légszennyező anyag (kén-dioxid, nitrogén-oxidok, illékony szerves vegyületek - az úgynevezett VOC-ok, nehézfémek, nehezen lebomló szerves vegyületek - az úgynevezett POP-ok) emissziójának ütemezett és sok esetben igen intenzív csökkentését írta elő a tagországok számára. A kisebb területű európai országok értelemszerűen nemcsak nemzetgazdaságuk egészének, hanem a levegőszennyezettség tekintetében is sokkal sebezhetőbbek: számukra a nagytávolságú légköri szennyező anyag terjedés valóban a levegőminőség alakulásának egyik meghatározó tényezője.
Az elmúlt években kiemelkedő figyelem és érdeklődés irányul a városi levegőminőség vizsgálatára. A vizsgálatok elsősorban az emberi egészségre veszélyt jelentő toxikus nehézfémekre koncentrálnak, amelyek az ipari tevékenység következményei. Ugyanakkor a motorizáció fejlődésével a gépjárműforgalomból származó légszennyező anyagok mennyisége is számottevően megnőtt, főként a nagyvárosokban. A belsőégésű motorok által kibocsátott úgynevezett elsődleges szennyező anyagok (nitrogén -oxidok, szén-monoxid) már önmagukban is károsak az emberi egészségre és a környezetre. Ráadásul intenzív napsugárzás hatására olyan fotokémiai reakciók játszódhatnak le közöttük, amelyek veszélyes ingerlő és toxikus anyagok keletkezéséhez vezetnek. Kedvezőtlen meteorológiai körülmények között ezeknek az anyagoknak a felhalmozódásával kialakul a fotokémiai szmognak nevezett jelenség. A fotokémiai szmogot elsősorban az oxidáló hatású anyagok, és főleg az ózon magas koncentrációja jellemezi.
Reggeli szmog
A képet készítette: John Neander,
NOAA Photo Library
Mivel a fotokémiai szmog kialakulása a járműforgalom nagyságán kívül elsősorban az időjárási viszonyok függvénye, a szennyező anyagok koncentrációjának állandó mérése és elemzése mellett rendkívül fontos az időjárási viszonyok nyomon követése. A meteorológiai előrejelzések ismeretében megbecsülhető koncentráció várható alakulása. A városi légszennyezettség meteorológiai állapothatározók figyelembe vételével történő rövid távú előrejelzésére kidolgozott módszer transzport és regressziós típusú modelleken alapul. A számítások egyaránt igénylik a meteorológiai mért és előrejelzett input adatokat ( felszíni hőmérséklet, relatív nedvesség, nyomás, keveredési magasság, ülepedési sebesség), valamint a monitoring állomásokon mért levegőminőségi input adatokat (ózon, nitrogén oxidok, szén-monoxid, stb.). A korszerű levegőszennyezettség - előrejelző modellek az 1 és 8 órás átlag koncentrációkon kívül a határérték túllépés területét, mértékét, kezdetét és időtartamát is megadják.
Az urbanizáció éghajlatra gyakorolt hatását már sokan vizsgálták. Köztudott, hogy a nagyvárosoknak a környezetüknél magasabb a hőmérséklete, a betonrengetegnek pedig a zöldövezethez képest kisebb és lassúbb az éjszakai lehűlése. Ráadásul hiányoznak az éjszakai légmozgások is, az így megülő szennyezett levegő és a városklíma egyéb sajátosságai tovább fokozzák a nagyvárosi élet stresszhatásait. A nagyváros épületei akadályozzák, befolyásolják a szél útját, s csökkentik a légkörben felhalmozódott szennyező anyagok hígulásának sebességét. Egy-egy terület beépítettségének megváltozatása jelentősen befolyásolhatja az áramlási viszonyokat, ezzel együtt a környezet mikroklímáját. Ma már minden nagyobb méretű építkezésnél szükség lenne vizsgálni a környezet áramlási viszonyait, a mikroklímát és a légszennyező anyagok lehetséges alakulását.
A szmog
Szmog az a légállapot, amelyben a nagymértékű kibocsátások és a kedvezőtlen időjárási tényezők következtében a szennyező anyagok koncentrációja a levegőminőségi határértéket jelentős nagyságú területen, huzamos időn keresztül többszörösen meghaladja és eléri a szmogriadó határértékeket. A szmog fogalma nem tévesztendő össze a szmog-katasztrófa fogalmával, amikor is az extrém méretű szmog következtében halálesetek vagy tömeges megbetegedések fordulnak elő.
A Budapesten mért légszennyezettségi - adatok és jövőbeli várható alakulásuk közzététele napjainkban elengedhetetlen követelmény. Ezek az információk egyrészt a lakosság informálását, másrészt az emisszió csökkentő intézkedések elrendelését szolgálják. Az emisszió csökkentés egyik módja a szmogriadó intézkedések elrendelése.
A koncentrációk megállapítása önmagában még nem definiálja az intézkedések elrendelését. A koncentrációknak meghatározott nagyságú területen és meghatározott időtartamig kell fennállniuk. A területi követelés teljesítése - a budapesti mérőállomások sűrűségét tekintetbe véve - akkor reális, ha két állomáson egyidejűleg jelentkező határérték túllépést vesznek figyelembe.
A rövid ideig tartó szennyeződések a szmog szempontjából nem jellemzőek, ezért a szmogriadó tervében a szakemberek kikötötték, hogy minimálisan három óra időtartamig kell fennállnia a határértékeket meghaladó koncentrációnak. A szmogriadóval kapcsolatos intézkedések fontos részét képezi az időjárás - előrejelzés. Szmogriadó elrendelése, teljesen indokolatlan, ha néhány órán belül időjárási front várható.
Budapesten a Fővárosi Önkormányzat illetékesei rendelik el a szmogriadót, az Állami Népegészségügyi és Tisztiorvosi Szolgálat (ÁNTSZ) Fővárosi Intézete és az OMSZ javaslata alapján. Korlátozást rendelhetnek el a közlekedésben, vagy az ipari kibocsátókat (pl. erőműveket) szólítják fel emissziójuk csökkentésére, attól függően, hogy a légszennyezettség a közlekedésből vagy a fűtésből ered-e?!
A légszennyezettség és a meteorológiai elemek kapcsolata
Valamikor esőerdő állt itt. Az emberi tevékenységnek
köszönhetően a terület pusztasággá vált.
Costa Rica, 2000.október
A képet készítette: Michael Theberge,
NOAA Photo Library
A meteorológiai paraméterek és az egyes szennyező anyagok közötti szoros kapcsolat egyértelmű. A különböző szennyező anyagok alakulása más és más meteorológiai elemtől függenek jobban.
A léghőmérséklet fontos paraméter az egyes szennyező anyagok koncentrációjának alakulása szempontjából. Téli időszakban a hőmérséklet - a fűtésből származó emisszió növekedése miatt - fordított arányban hat a szennyezettségi szintre. Nyáron a hőmérséklet a fotokémiai folyamatok hőmérséklet függése miatt hat az ózon és a nitrogén-dioxid koncentrációra. A hőmérséklettel számított kapcsolat télen a kén-dioxid esetében a legszorosabb.
A vertikális átkeveredést és az alsó légréteg stabilitási viszonyait az emelési munka, a nyomás befolyásolja.
A csapadék általi kimosódás a leghatékonyabb kikerülési folyamata a kémiai szennyező anyagoknak és a pornak egyaránt. Koncentrációt csökkentő hatását azonban nehéz kimutatni, hiszen a különösen nagy mennyiségű csapadékok túlnyomó többségükben frontátvonulással járnak együtt. A frontátvonulások idején a szél iránya, erőssége és lökésének jellege megváltozik, légtömegcsere megy végbe, így a légállapot is megváltozik.
Valamennyi szennyezőanyagra igaz, hogy a csapadékos napok a csapadékmentes napokhoz képest kisebb koncentrációval rendelkeznek. Ez a csökkenés 3 és 15 % között van. A koncentráció a csapadékmennyiség növekedésével csak a por esetében jelent lényeges csökkenést.
Mindezekből arra a következtetésre juthatunk, hogy az előrejelzés során a csapadék prognózisával és annak a légszennyezettségre gyakorolt hatásával csak a por esetében kell foglalkoznunk.
A szélsebesség és szélirány alapvető paraméter a légszennyező anyagok horizontális transzportja szempontjából. A legszorosabb korrelációs összefüggés a légszennyezettség és a szél között mutatkozik, a korrelációs együttható minden esetben negatív, legyen a 700 hPa-ig számolt közepes szél, vagy a talajon mért szél napi eredőjének sebességéről szó. Ez a légszennyezettség és a szélsebesség egyértelmű, fordított arányú kapcsolatára utal.
Ez az összefüggés azonban nem minden időjárási helyzetben és a városnak nem minden pontján ilyen egyértelmű. Például Budapesten a Széna téren mért kén-dioxid koncentráció valamint a szélirány és szélsebesség kapcsolatát vizsgálva megállapítottuk, hogy a szélsebesség növekedésével a koncentráció általában csökken, kivéve a délkeleti irányú 5 m/s feletti erősségű szelek esetét, amikor a koncentráció nő. Ennek oka a domborzatban keresendő, ugyanis a néhány 100 m magas Budai-hegység jelentős hatást gyakorol a szennyezettség területi eloszlására. Délkeleti szelek esetében a legszennyezettebb állomás a széna téri. Ennél a széliránynál ugyanis a hegyek lábánál kialakuló visszaáramlás miatt szennyezett góc alakul ki.