Ugrás a tartalomhoz

"A" Tételű modul - Környezetvédelem

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. (2008)

Szaktudás Kiadó Ház ZRt. a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

2. fejezet - 2. Környezeti rendszerek. Anyag (C, N, O, S, P)- és energiaciklusok

2. fejezet - 2. Környezeti rendszerek. Anyag (C, N, O, S, P)- és energiaciklusok

Környezeti rendszerek

Rendszer: az objektív valóság tárgyai, jelenségei kölcsönhatásban vannak. Ez az anyag-, és energiaáramlásban nyilvánul meg. A tér egy meghatározott részén az egymással szorosabb kapcsolatban lévő elemek természetes egységeket, rendszereket alkotnak.

Vizsgáljuk a rendszert alkotó elemek, kapcsolatok sokaságát (p1.: anyagok, tárgyak, szerkezetek, folyamatok). A működéshez kell:

  • külső behatás, hajtóerő

  • belső energiaforrás.

Rendszer felépítése:

  • egyszerű

  • összetett (több egyszerű rendszer)

  • többszörösen összetett (több összetett rendszer)

Anyag-, és energiaáramlás szerint (a rendszer és környezete között):

Egyszerű és összetett rendszerek

  • izolált (sem anyag, sem energiaáramlás nincs) csak laboratóriumban

  • zárt (csak energia input/output) pl. Föld

  • nyílt (anyag-, és energiaáramlás) p1. környezeti rendszer

Izolált, zárt és nyílt anyagi rendszerek

Környezeti rendszerek:

Minden környezeti rendszer nyitott rendszer. Fennmaradásukat a szüntelen anyag-, és energiaáramlás biztosítja. Általában dinamikus egyensúlyi állapotban vannak. Ahhoz, hogy ez az állapot fennmaradjon önszabályozó képességgel kell rendelkezniük. Ennek alapja a visszacsatolás -> egy folyamat outputja visszakapcsolódik az inputba, azaz visszatér a rendszerbe. Korrigálja működését -> módosító és stabilizáló hatás.

A visszacsatolás formái:

  1. normális, negatív = stabilizáló (pl. lakóház hőfokszabályzója leállítja a fűtést, ha elérte a megfelelő hőfokot.)

  2. pozitív = labilizáló (pl. lehűlés következtében nő a hó mennyisége, nő az albedó)

Negatív (stabilizáló) és a pozitív (labilizáló) visszacsatolás általános vázlata

Tanulmányozásukhoz modelleket használunk -> idealizálni, egyszerűsíteni kell a rendszert, így szerkezete, működése áttekinthetőbb.

Miért alkotunk modelleket?

Azért, hogy a környezeti rendszereket minél jobban tudjuk tanulmányozni. E célból idealizáljuk és ábrázoljuk a rendszereket, hogy a szerkezetük és a működésük áttekinthető legyen. A modellezés két síkban történik. A modellnek tartalmaznia kell a rendszer elemeit, helyzetét, az egymáshoz való viszonyokat, kapcsolataikat.

A modell lehet:

  • statikus (csak a rendszer szerkezetét tanulmányozzuk)

  • dinamikus (anyag-, és energiafolyamatokat is tanulmányozzuk)

A vizsgálat lehet:

  • homomorf (nagy vonalakban, csak a leglényegesebb elemeit, kapcsolatait, folyamatait ábrázoljuk).

  • izomorf (tudományos pontosságú)

Felbontóképesség szerint:

  • blackbox, fekete doboz: input – output kapcsolatának tanulmányozása.

  • szürke doboz: közepes felbontóképesség, felszínes tanulmányozás

  • white box, fehér doboz: teljes mélységig terjedő vizsgálat, minden részlet feltárására törekszik.

Az élettelen földi rendszer

Az élet kb. 3,5 milliárd évvel ezelőtt jelenhetett meg a Földön. Mivel bolygónk 4,6 milliárd éves, több mint 1 milliárd évig csak élettelen anyagok alkották. Az élet előtti állapotban kialakultak:

  • Atmoszféra (őslégkör:H2, He…; ma:O2,N2…)

  • Hidroszféra (óceánok, tengerek, szárazföldi vízrendszerek)

  • Litoszféra (Föld belső szerkezete gömbhéjakba rendeződve)

  • Földkéreg (litoszféra felső része): A napsugárzás, a gravitáció és a radioaktív folyamatok során keletkező belső hő hatására anyag- és energiaáramlások játszódtak le.

Az élő földi rendszer

Az élet megjelenése után a Föld minőségileg megváltozott. Az élő anyag élőlényekké szerveződött, és környezetével anyagcserét folytatott. Kezdetben az óceánban anaerob környezet volt 11-12 m mélyen az UV sugárzás miatt. Anyagcseretermék: H2 -> légköri CH4 és NH3 koncentráció. Majd a légkör összetétele megváltozott:

  • víz fotodisszociációja (H2O-> H2+ 'O')

  • fotoszintézis (kékalgák)

  • az oxigén először az üledékes kőzetek oxidálására fordítódott, csak később került a légkörbe, légzés kialakulása, élőlények differenciálódása.

  • NH3 és CH4 oxidálása is, csökkent az oxigén koncentráció, majd a hőmérséklet is csökkent, új élőlények jelentek meg.

Új szférák alakultak ki:

  • Pedoszféra (talajtakaró mikroorganizmusokkal)

  • Bioszféra (élővilág a környezetével)

A Föld összes élőlénye ugyancsak önálló rendszert alkot, amely az egységes Földi rendszer alrendszereként működik.

Társadalmasított rendszer

Az ember megjelenése minőségi változásokat okozott (kb. 3 M éve), és a termelés megindulásával jelentős változások következtek, valamennyi földi rendszerben:

  • Termelő tevékenység,

  • Társadalomba szerveződés,

  • Élővilág pusztítása,

  • Új anyagok létrehozása (műanyag),

  • Információs hálózat létrehozása,

  • Világ manipulálása.

A tevékenységek nagy része a Földet, mint rendszert károsítja, stabilitását csökkenti. Az ember a rendszer bármely elemére közvetlenül tud hatni, s így további hatásokat indukál más elemekben. Vagyis az ember rendelkezik azzal a képességgel, hogy tudatosan befolyásolja az egész földi rendszer működését.

GAIA hipotézis

1979. James Lovelock: a Föld egy gigantikus élőlény. A bioszféra valószínűleg több mint csupán a természeti környezetet alkotó talajon, vizekben és levegőben élő szervezetek összessége. A Föld összetett szervezetnek tekinthető.