Globális katasztrófák
E-VILAG vissza

Héjjas István
Globális katasztrófák


A Föld mintegy négy és fél milliárd éves történetében sokszor fordult elő globális katasztrófa. A katasztrófák okai között szerepelt kisbolygó becsapódás, nagy erejű vulkáni tevékenység, özönvíz, gyilkos sugárözön stb. A természetes eredetű globális katasztrófák ritkák, csak több millió évenként fordulnak elő. Az emberi tevékenység azonban elősegítheti ilyen katasztrófa bekövetkezését.
















A geológiai rétegvizsgálatokból a tudósok arra következtetnek, hogy 300 millió évvel ezelőtt a földi légkör oxigén tartalma 30-35 % lehetett. Mintegy 250 millió évvel ezelőtt egy természeti katasztrófa során az oxigéntartalom a harmadára csökkent, miközben az élővilág 90 %-a elpusztult.
Egyes feltevések szerint a galaxisunkban bekövetkezett szupernóva robbanás sugárzása pusztította el az élőlényeket, majd ezek bomló tetemeiben lezajló kémiai folyamatok emésztették fel a légköri oxigén jelentős részét.
A globalizálódó fogyasztói társadalom melléktermékei, pl. az ólom, kén, klór, stb. vegyületek megtalálhatók a talajban, az élő vizekben, a levegőben, az élelmiszerekben és az élőlények szervezetében. Ezek közvetlen élettani hatása nagyrészt közismert. Az is köztudott, hogy a növényzetet károsító savas esőket a több száz vagy több ezer méter magasba feljutó kénvegyületeknek köszönhetjük.
Kevésbé ismeretesek azok a közvetlenül nem tapasztalható, hosszabb távon észrevétlenül kialakuló veszélyforrások, amelyeket főleg a magasabb légköri rétegekbe feljutó vegyületek okoznak. Ezek hatására megváltoznak a légkör fizikai és optikai tulajdonságai és ezért az nem képes hatékonyan kiszűrni a világűrből érkező veszélyes sugárzásokat. Egy másik következmény, hogy felborulhat a Földön a klíma egyensúly és veszélyes éghajlati változások következhetnek be.
Az ember és az élővilág károsodásának legfontosabb kockázati tényezői a következők:
ˇ Globális éghajlatváltozás
ˇ Az ionizáló sugárzások fokozódása
ˇ A nem ionizáló sugárzások fokozódása
Ezen tényezők lényegesebb jellemzőit az alábbiakban foglaljuk össze

A földi éghajlat stabilitása

A Földön az éghajlat legfontosabb globális paramétere az évi átlagos közepes hőmérséklet. Ennek stabilitása két hőáramlás egyensúlyától függ. Az egyikben a Föld sugárzó meleget kap a Naptól, a másikban hőenergiát sugároz ki a világűrbe.
A két hőenergia áramlás a légkörön halad át. Ez utóbbi bizonyos sugárzásokat átereszt, másokat elnyel, visszaver vagy szétszór. Atmoszférikus "ablaknak" nevezik azokat a hullámhossz tartományokat, amelyekben a légkör áteresztő képessége magas.
A Nap felszínének abszolút hőmérséklete mintegy húszszor akkora, mint a Földé, maximális sugárzási intenzitása pedig a zöld színnek megfelelő 0,5 mikron hullámhossz körül van. A Napból érkező besugárzás 60-70%-át a légkör a 0,4-1,3 mikron közötti atmoszférikus ablakon átengedi és az eljut a felszínre, amely a sugárzás kb. 30%-át visszaveri, 70%-át elnyeli és az így felvett hőt magasabb hullámhosszon kisugározza.
A Földből kilépő sugárzás legnagyobb intenzitása a szemmel láthatatlan infravörös tartományban 10 mikron hullámhossz körül van. Ennek 60-70%-át a légkör a 7,5-14 mikron közötti atmoszférikus ablakon át kiereszti a világűrbe, a többit elnyeli, majd az elnyelt energia jelentős részét visszasugározza a Föld felszínére. A visszasugárzás következménye az "üvegházhatás", vagyis egy járulékos melegedés az atmoszféramentes állapothoz képest.
A Földön az egész bolygóra átlagolt felszíni éves középhőmérséklet kb. +16°C. Ha nem volna üvegház, de a felszín elnyelési tulajdonságai nem változnának, az átlagos hőmérséklet -18°C lenne.
Ha az üvegház hatás csökkenne, a hőmérséklet is csökkenne, több víz fagyna meg és mivel a jég és hó sok fényt ver vissza, ez tovább gyorsítaná a lehűlést.
Lehetséges, hogy a Marson egykor sűrű légkör és folyékony víz volt, de üvegháza meggyengült és a víz, majd a levegőben lévő széndioxid megfagyott, a maradék levegő jelentős része pedig a világűrbe elillant. A Marson az átlagos hőmérséklet -60°C, de éjszakánként ez -150°C alá süllyedhet.
Az üvegházi egyensúly ellenkező irányban is felborulhat. Ha az üvegházhatás erősödik, a víz fokozott párolgása miatt a levegő páratartalma növekszik és mivel a vízgőz jó infravörös elnyelő, a melegedés erősíti önmagát. Talán hasonló módon vált forró bolygóvá a Vénusz, ahol az átlagos felszíni hőmérséklet kb. +460°C, habár ez üvegház nélkül csak kb. +22°C lenne.
A Földön az üvegházhatást a légkörben lévő infravörös elnyelő vegyületek okozzák A termeszétes eredetű ilyen anyagok közül a legfontosabbak a széndioxid, a vízgőz, a metán és az ózon. Egyes üvegház gázokat, így pl. a nitrogénoxid és freon vegyületeket az ipar és közlekedés termeli.
Az emberi tevékenység évenként 20 milliárd tonna széndioxidot is juttat a levegőbe, ami a légkör széndioxid tartalmának közel 1%-a. A jelentős kibocsátás ellenére a légköri széndioxid koncentráció évenként csak 0,5%-kal növekszik, mert bizonyos természetes önszabályozó folyamatok a hatást részben ellensúlyozzák. Az emberi beavatkozás miatt azonban ez az önszabályozás ma már csak mérsékelten működik.
Úgy becsülik, hogy a még ki nem bányászott szén, olaj és földgáz fűtőértéke kb. 4.000 milliárd tonna szénnel egyenértékű. Ha ezt elégetnénk, a légköri széndioxid koncentráció megháromszorozódna és az üvegház fokozódása miatt az átlagos hőmérséklet 10°C mértékben növekedne. Az Óceánok szintje 10 méterrel lenne magasabb, jelentős part menti területek kerülnének víz alá és az Óceánok aljára nehezedő nyomás többlet miatt a partvidékek közelében földrengésekre és szökőárakra is számítani kellene.
A melegedést és az üvegházhatást fokozza az egyre több út és épület, mivel így a Föld felszínének hőelnyelő képessége növekszik, fényvisszaverő képessége csökken.
Fokozza a melegedést az is, hogy számos iparág nyersanyag szükségletének jelentős részét erdők kivágásával biztosítják és ezzel leépítik a biológiai mechanizmust, amely a széndioxidot lebontja és a szenet leköti. Ezen kívül az ipar és közlekedés sok hőt is termel, hiszen minden befektetett energia végül hővé alakul át.
A mesterséges eredetű üvegház gázok mintegy 60%-át a belső égésű motorok termelik, további 30%-át pedig a fűtés és az energiatermelés. Nem várható lényeges javulás a növényi eredetű üzemanyagok bevezetésétől sem. Természetes körülmények esetén a növények általában nem égnek el, hanem a talajba visszajutva a bennük lévő szén tartósan lekötődik. Kőszén és kőolaj telepeink sok millió év alatt alakultak ki a földbe jutott növényi és állati maradványokból.
A Földön található összes szén mennyisége adott. Ennek egyik része a levegőben lebeg főleg széndioxid formájában. Az emberi tevékenység miatt ennek aránya állandóan növekszik.
A globális melegedéssel együtt járó további kockázat az, hogy az átlaghőmérséklet emelkedése során olyan tranziens folyamatok játszódhatnak le, amelyek miatt egyrészt pusztító erejű szélviharok alakulhatnak ki, másrészt az átlag körüli ingadozás is jelentősen fokozódhat. Nem mindegy ugyanis, hogy pl. az átlagos +17 fok úgy alakul-e ki, hogy télen +10, nyáron pedig +20 fok az átlaghőmérséklet, vagy pedig úgy, hogy télen -40, nyáron pedig +60 fokot kell elviselni.

Ionizáló sugárzások

Az ionizáló sugárzás lehet részecske sugárzás vagy elektromágneses sugárzás. Az elektromágneses sugárzás hatása a fotonok kvantum energiájától függ. Ha az energia szint magas, a foton képes molekulákat vagy atomokat ionizálni. Az ionizáló és nem ionizáló sugárzások között nincs éles határ, a gyakorlatban a 0,1 mikron alatti hullámhosszúságú sugárzást szokás ionizálónak tekinteni.
A Földet a világűrből a légkörön keresztül érő veszélyes sugárzások túlnyomó része a Napból, kisebb része a csillagokból származik. E sugárzások annyira intenzívek, hogyha a légkör szűrő hatása egyetlen napig szünetelne, ez az emberiség kipusztulását okozná. Szerencsére a légkör legfelső rétegét, az un. ionoszférát alkotó kisnyomású gázt a világűrből érkező ionizáló sugárzások ionizálják és ezzel túlnyomó részben elnyelődnek.
Az ionizáló sugárzások másik forrása földi eredetű. Ezek intenzitási szintje sokkal alacsonyabb, mint ami a világűrből éri az atmoszférát.
A mesterséges eredetű földi ionizáló sugárzások az atomenergiával és a radioaktív izotópok alkalmazásával kapcsolatosak. Fontos azonban tudni, hogy az atomenergiát nem az ember találta fel. Ez az univerzumban az első és legfontosabb, gyakorlatilag csaknem kizárólagos energiaforrás. Ennek származéka a Földön szerepet játszó összes kémiai energiahordozó, vagyis a szén, a fa, az olaj, a földgáz, a biomassza és minden egyéb tüzelőanyag.
Elegendő, ha a Föld fentebb említett klíma egyensúlyára gondolunk. Mint láttuk, a Föld a hőenergia túlnyomó részét a Naptól kapja. A Föld és a Nap méretaránya olyan, mintha mondjuk a Duna egyik partján lenne egy cseresznyemag - ez a Föld - a másik parton pedig egy méteres átmérőjű izzó gömb - ez a Nap. Az izzó gömb minden irányban sugároz, így sugárzásának csekély hányada éri csak el a cseresznyemagot, de ez a piciny hányad elegendő ahhoz, hogy a cseresznyemagon kánikulai hőséget okozzon.
Honnan veszi a Nap a hatalmas sugárzási energiát? A válasz: nukleáris energiaforrásból. A Nap óriási hidrogénbomba, amely a felrobbanás stádiumában van. E bomba mérete olyan hatalmas, hogy bár a robbanás több milliárd éve tart, újabb több milliárd év van hátra, amire olyan mértékűvé válik, hogy elsöpri és megsemmisíti a Földet.
A Föld szerkezete tojáshoz hasonló. Egy tojás belül folyékony, s a folyadékot vékony héj fedi. Földünk méretarányai hasonlóak, benne a folyadék magas hőmérsékletű fémek és kőzetek olvadéka, aminek a felszínén úszik az a vékony salakréteg, amelyet szilárd földkéregként tapasztalunk.
A Föld középpontjában mintegy 6000 fokos a hőmérséklet, nagyjából annyi, mint a Nap felszínén.
Miért nem hűlt ki a Föld belseje több milliárd év alatt? A válasz egyszerű: A Föld belsejében radioaktív bomlási folyamatok zajlanak, s ezek hőt fejlesztenek. A Föld belseje folyékony halmazállapotú nukleáris erőmű.
Veszélyes helyen élünk. Amikor Napozunk, a csernobili atomreaktornál milliárdszor nagyobb nukleáris erőmű burkolatán heverészve sütkérezünk egy ennél is sok milliárdszor hatalmasabb energiájú hidrogénbomba sugárzó melegében.
A Földön élve állandóan ki vagyunk téve ionizáló sugárzásoknak. Nem csak a Földből feltörő radioaktív radon gázt szívjuk a tüdőnkbe, hanem a Napból és a világűrből érkező kozmikus sugarak is keresztül hatolnak a testünkön.
Radioaktív sugárzó elemek találhatók számos természetes anyagban, pl. a szénben és agyagban. A légköri atomkísérletek időszakában is a természetes eredetű sugárzás tette ki az emberre ható besugárzási teljesítmény több mint 99 %-át. Ha pedig sugárzásmérővel bemegyünk egy szenespincébe vagy egy plafonig csempézett fürdőszobába, tapasztalhatjuk, hogy a háttérsugárzási aktivitás magasabb, mint a Paksi Atomerőmű vezénylőtermében.
Meglepőnek tűnhet, hogy ionizáló besugárzásra is szükségünk van ahhoz, hogy egészségesek legyünk. Ma már számos adat bizonyítja, hogy nemcsak a magas, hanem a túlzottan alacsony besugárzási szint miatt is jelentősen megnövekedhet pl. a daganatos betegségek gyakorisága, vagyis ebben is van optimális középút.

Nem ionizáló sugárzások

A nem ionizáló sugárzások közül biológiai szempontból legjelentősebb az ultraibolya sugárzás. Ennek hullámhossz tartománya három részre osztható:
Az UVC sáv hullámhossza 0,1-0,28 mikron között van. Ezen sugárzás nagy részét az ionoszféra átengedi, majd a sztratoszférában lévő oxigénben elnyelődik. Az elnyelődés során felbontja az oxigén molekulákat, így atomos oxigén keletkezik, amelyből ózon képződik. A sztratoszférában naponta mintegy 300 millió tonna ózon jön létre nagyrészt az Egyenlítő felett, ahonnan a sarkok felé szétterülve fokozatosan visszaalakul normál oxigénné.
Az UVB sugárzás hullámhossza 0,28-0,32 mikron közé esik. Normális körülmények esetén ennek túlnyomó részét a sztratoszférában lévő ózon elnyeli.
Az UVA sugárzás hullámhossza 0,32-0,40 mikron között van, s jelentős része eléri a talaj szintet. Ez a sugárzás az állatok és emberek bőrében pigment képződést vált ki és hozzájárul a D-vitamin szintézishez, növényekben pedig a klorofill képzésben és fotoszintézisben játszik szerepet. Az utóbbi folyamatnál a növény leveleiben vízből és széndioxidból oxigén felszabadulás mellett szénhidrátok képződnek. Ez a Földön a legfontosabb és legjelentősebb élelmiszer és oxigén termelő folyamat.
Az ultraibolya sugárzások közül az UVB sugárzás jelenti a legnagyobb egészségi kockázatot, különösen, ha a sztratoszférában lévő ózon mennyisége és ezzel a szűrési hatásossága csökken. A szűrés során a besugárzás gyengülése az elnyelő közeg, vagyis az ózon un. "effektív rétegvastagságától" függ.
Az atmoszféra effektív rétegvastagsága az a légköri vastagság, amely akkor alakulna ki, ha a légkört 1 atmoszféra nyomásra összepréselnénk. Az atmoszféra több mint 8.000 méteres effektív rétegvastagságából az ózon mindössze 3,2 millimétert tesz ki és az ennek megfelelő ózon tartalom a sztratoszférában 15-40 km közötti magasságban oszlik el.
Az UVB besugárzás gyengülése az ózon rétegen való áthaladás során a hullámhossztól függ. Minél kisebb a sugárzás hullámhossza, annál hatékonyabb a gyengülés. Ózonban, 1 mm effektív úthosszon pl. a 0,32 mikronos sugárzás intenzitása kb. 10%-kal, a 0,30 mikronos sugárzásé 64%-kal, a 0,28 mikronos sugárzásé pedig már mintegy 1/40.000 arányban (!) gyengül. A Föld felszínére ezért általában csak a magasabb hullámhosszúságú "lágyabb" UVB sugárzás jut el.
Ha az ózonréteg ritkul, a helyzet romlik, az UVB besugárzási intenzitás növekszik, összetétele pedig a "keményebb" és ártalmasabb sugárzások felé tolódik el. Amerikai statisztikai adatok szerint az ózonréteg 1%-os ritkulása esetén a bőrrák gyakorisága mintegy 3-4%-kal növekszik. Márpedig előfordul 20-30% mértékű ózonréteg ritkulás is.
A földfelszíni UVB besugárzás katasztrofális mértékű növekedése esetén is a védekezés az ember számára megoldható lenne pl. erre alkalmas védőszemüvegek és védőöltözékek segítségével. Nem lehetne azonban megvédeni a növényzetet és az állatállományt.

Okok és következmények

A környezetet károsító és a globális katasztrófák kockázatát fokozó káros anyag kibocsátás többé-kevésbé arányos az energiatermeléssel, beleértve azt az energiát is, amelyet a belső égésű motorokban termelünk, s azt is, amelyet fűtésre fordítunk. Márpedig egy ország életszínvonalának fontos jellemzője az egy főre jutó energia felhasználás.
A világ lakossága rohamosan növekszik és a szegényebb országok igyekeznek a fejlett országok példáját követve minél magasabb életszínvonalon élni. Ezért az energiatermelés gyorsabban növekszik, mint a lakosság. Ráadásul üzleti érdekből egyre gyakrabban gerjesztenek mesterséges keresletet olyan termékek és szolgáltatások iránt, amelyekre a normális emberi élethez nem is lenne szükség.
A problémát fokozza, hogy a tömegtermelésben az élő munka megtakarítására törekszenek akár többlet energia és nyersanyag felhasználás árán is, miközben a munkaképes emberiség mintegy 10-15 %-a munkanélküli. Az ok nem csupán a profit érdek, hanem a modern államok pénzügyi és adópolitikája, amely az élő munka felhasználását magas adókkal és súlyos közterhekkel bünteti.
Ha összevetjük a különféle energiatermelési technológiák fajlagos káros anyag kibocsátását, kiderül, hogy a legnagyobb kárt a hagyományos széntüzelésű villamos erőművek okozzák.
Egy ezer Megawatt teljesítményű hőerőmű, pl. évenként eltüzel mintegy 3,5 millió tonna szenet és a környezetbe kibocsát többek között kb. 11 millió tonna széndioxidot, 3 millió tonna hamut, 30 ezer tonna salakot, 16 ezer tonna kéndioxidot, ezer tonna port és mintegy 5 tonna radioaktív sugárzó urániumot, úgyhogy hozzá képest egy atomerőmű környezetbarát.
Ha számba vesszük a műszakilag megvalósítható energiatermelési eljárásokat, meg lehet állapítani, hogy mindegyiknek van - kisebb vagy nagyobb mértékben - káros ökológiai hatása. "Tiszta energiaforrás" csak a fantáziában létezik, a valóságban nem. Ha a Föld klíma egyensúlyát meg akarjuk őrizni, radikálisan csökkenteni kell az emberiség energia fogyasztását.

Héjjas István