1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-5. Tel: (361) 463 1530 Fax: (361) 463 3753

1. 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3-5. Tel: (361) 463 1530 Fax: (361) 463 3753 MÉRNÖKÖKOLÓGIA Előadó: Dr. Szilágyi Ferenc Dr. Fleit Ernő

2. ÓRALÁTOGATÁS • ÓRA ALATTI REND • ZÁRTHELYIK • VIZSGAKÉRDÉSEK • JEGY- ÉS ALÁÍRÁSSZERZÉS FELTÉTELEI • JEGYZET • TANKÖNYVEK ÉS AJÁNLOTT IRODALOM • FELKÉSZÜLÉST SEGÍTŐ KÉRDÉSEK • TANTÁRGY PROGRAM • OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (ÍRÁSVETÍTŐ, POWER POINT, VIDEO) • ftp://vcst.bme.hu

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

4. 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

6. Térbeli skálák

8. A mérnöki beavatkozások jövőbeli ökológiai hatása

9. A jövő kiszámíthatósága Kockázat "Ismeretlen" bizonytalanság Meglepetés

10. 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.

12. VANNAK KULCSPARAMÉTEREK A víz a vízi ökoszisztéma közege, a vizes élőhelyeken a ciklikus megújulást lehetővé tevő zavaró tényező, a szárazföldön gyakran korlátozó tényező. A vízi ökoszisztémák elsősorban a vízminőségre és a fizikai viszonyok változására, a vizes élőhelyek többsége a vízjárás jellemzőire, a szárazföldi növénytársulások a talajvízszintre érzékenyek.

14. 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.

15. GONDOK A FOGALOM MEGHATÁROZÁSOK KÖRÜL • Ecological engineering • Ecotechnology • Environmental engineering • Applied ecology • Engineered natural systems • Biotechnology • Genetical engineering

16. 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.

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

18.  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

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

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

21. Optimista szcenáriok alapja: • Az emberiség megoldja jövőbeni problémáit. • Következmény: az eltartó képesség bővíthető

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

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

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

25. 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 csakenyhíti a problémát • TermodinamikaII. főtétele: Entrópia növekedés o  Entrópia növekedés = környezetrombolás o  A folyamatot csak lassítani lehet o  Következmény:a végállapot kedvezőtlen az emberiség számára

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

27. 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)

28. 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

29. 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.

30. 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

31. 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

32. 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

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

34. 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)

35. 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?

36. FENNTARTHATÓSÁG (1) • Filozófiai megközelítés (idea, cél, törekvés). • Rövid és hosszú távú célok összehangolása. • Jelenlegi cselekvések hosszú távú hatásainak figyelembe vétele. • Mérnöki tevékenység nem kezelhető kizárólag technikai szinten. • Fenntarthatósági kritériumok figyelembe vétele szükséges a tervezésnél.

37. FENNTARTHATÓSÁG (2) • Alapkérdés: Mit tehetünk ma a jövő generációjáért? • Gondok: • Idea és a valóság ellentmondása. • A fenntarthatóság mérése. • Az alkalmazás technikai nehézségei. • Az alkalmazás társadalmi akadályai. • Az alkalmazás gazdasági akadályai.

38. A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ALAPELVEI • Az ember életminőségének javítása • Gondoskodás az életközösségekről • Az eltartó képesség megőrzése • A diverzitás megőrzése • A nem megújuló erőforrások felhasználásának minimalizálása • Az emberi viselkedés alakítása • „Gondolkodj globálisan, cselekedj helyben” • Fejlődés és természetvédelem összhangja • Globális szövetség

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

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

41. FENNTARTHATÓSÁG ÉS VÁLTOZÁS (1) • A természeti folyamatok lényegi eleme a változás. • Az ökológiai rendszerek és a társadalmi struktúrák is változnak. • A mérnöki létesítmények a jövőnek készülnek. • A flexibilis tervezés lényeges eleme a fenntarthatóságnak. • Új mérnöki szemléletre van szükség.

42. FENNTARTHATÓSÁG ÉS VÁLTOZÁS (2) • Rossz példák: • Kis-Balaton • Szügy • Regionális szennyvíz hálózatok • Gazdasági vonzatok lényegesek (gazdag országokban van nagyobb esély flexibilisebb rendszerekre). • Adaptív management = Ha nem elég az információ, tanulva fejlessz!

43. FENNTARTHATÓSÁG ÉS SKÁLÁK • Önfenntartó minimális térség, mint térbeni egység. Példa: lakótelep, város, régió, ország • Időbeni fenntarthatóság léptéke változó. Példa: kisebb időléptékben nagyobb terhelés fenntartható, hosszabb távon ugyanolyan terhelés nem fenntartható változást eredményez.

44. FENNTARTHATÓSÁG ÉS KOCKÁZAT • Kockázat és haszon összhangja (példák: árvizek, járványok, környezeti ártalmak). • Hangsúly a megelőzésen van. • Kockázat elemzés (milyen kár következhet be, milyen valószínűséggel, milyen következményekkel, mit lehet tenni ellene).

45. MÉRNÖK ÖKOLÓGIAI LÉTESÍTMÉNYEK OSZTÁLYOZÁSA 1. Funkció szerint

46. MÉRNÖK ÖKOLÓGIAI LÉTESÍTMÉNYEK OSZTÁLYOZÁSA 2. Szerkezet szerint

47. ÖKOLÓGIAI ÁLLAPOTFELMÉRÉSEK * A felmérések az alábbiakra terjednek ki: - Készletek - Hatótényezők - Hatásviselők * Felhasznált adatok - Alapadatok - Állapot jellemzők (alapadatokból származtatva) - Minőségi mutatók (integrált jellemzők)

48. HATÁSVIZSGÁLAT ELEMEI (VIZES PÉLDA) Természetföldrajzi jellemzés *Tájegység * Éghajlat * Domborzat * Magassági helyzet * Geológiai háttér * Talaj * Vízellátottság, vízmérleg

49. Természetvédelmi jellemzők * Védettségi állapot * Szennyezésekkel szembeni érzékenység * Társadalmi hasznosítás * Degradáció mértéke

50. Medermorfológia és mederanyag * Vízmélység * Vízfelület * Mederalkat * Mederanyag minősége * Borítottság Vízháztartási jellemzők * Vízmérleg * Vízkicserélődés