Vplyv chémie na životné prostredie

Na základe poznania prírodných zákonov sa vyvinula veda o prírode. Chémia, ako jedna z jej najmladších odvetví, sa zaoberá zmenamy, ktoré zapríčiňujú premenu druhov látok. Skúma procesy, ktoré sa odohrávajú medzi atómami a molekulami, a usiluje sa cieľavedome utvoriť nové látky, ktoré sa v prírode nevyskytujú. Pomáha utvárať látky nevyhnutné pre život človeka v záujme čím dokonalejšieho uspokojenia jeho potrieb. Chémia do istej miery závisí od poznatkov ostatných odborov vedy a techniky, ako je fyzika, matematika, strojárstvo, elektrotechnika a i. Len súhra všetkých odvetví ľudského poznania a bádania prispieva k jej pokroku. Preto nie je možné, aby ktorékoľvek odvetvie chémie urobilo podstatný pokrok celkom nezávisle od ostatných odvetví. Niet na svete vedy, ktorá by si sama stačila. V 5. storočí pred n. l. sa grécki filozofi pokúšali prekonať ostrý protiklad medzi názormi Parmenida o nemennom Bytí a Herakleita o ustavičnej Zmene. Vyslovili názor ,že Bytie sa prejavuje v určitých nemenných substanciách a že vďaka ich pomiešaniu dochádza vo svete ku zmene. To viedlo k predstave atómu ako najmenšej, nedeliteľnej čiastočky hmoty. Grécky atomisti, ktorých predstaviteľmi boli predovšetkám Leukypos a Demokritos, jednoznačne vytýčili hranicu medzi duchom a hmotou, medzi telom a dušou, čo sa stalo základom západného myslenia v nasledujúcich storočiach. Keďže sa ujala teória o odlišnosti medzi duchom a hmotou, filozofi venovali svoju pozornosť skôr na duchovný ako materiálny svet. Staroveké vedecké poznatky zosystemizoval a utriedil Aristoteles. Vybudoval systém, ktorý dvetisíc rokov tvoril základ západného pohľadu na svet. Sám Aristoteles zastával názor, že otázky týkajúce sa ľudskej duše a rozjímanie o Božej dokonalosti je oveľa cennejšie než skúmanie materiálneho sveta. A práve tento nezáujem o materiálny svet a silná podpora kresťanskej církvi, ktorá podporovala Aristotelove doktríny v stredoveku, boli dôvodom, prečo sa aristotelovský model vesmíru tak dlho udržal.
Lenže s prudkým rozvojom vedy, do takej miery v akej ju poznáme dnes, nepriniesla len pozitívne, ale žiaľ aj negatívne zmeny, ktoré prepukajú do globálnych rozmerov.

Zapríčiňuje klimatické zmeny človek ?
Skleníkový efekt je kozmickým javom, pretože oba faktory, ktoré ho podmieňujú, majú vesmírne súvislosti – atmosféra je výsledkom vývoja daného vesmírneho telesa a prijímaná tepelná energia vyplýva z postavenia telesa vo vesmírnom priestore.

Do akej miery môže ľudská činnosť v tomto smere konkurovať kozmickému pôsobeniu, či vôbec vyvolávať skleníkový efekt ? V období prírodných katastrof – povodní, záplav, zosuvov pôdy, roztápania ľadovcov, sopečnej činnosti, El Niňa – je veľmi ťažko vystupovať s názorom, že to všetko už na Zemi bolo, a to oveľa skôr jako sa objavil človek s jeho parnými strojmi, fabrikami, elektrárňami, automobilmi apod. Dokonca ani niektorí odborníci neakceptujú argumenty, že v histórii Zeme sa klimatické podmienky menili, že bolo niekoľko dôb ľadových, ale i dôb oteplení, že napríkald pred 20 mil. rokov bolo v atmosfére Zeme trikrát viac CO2 ako je dnes. Geologicko – paleontologické nálezy jasne dokazujú, že podnebie Zeme sa v minulosti dosť často menilo. Sú známe ľadové doby, keď sa arktický ľadovec rozšíril až do Európy, práve tak ako sú dôkazy o tom, že tropické džungle siahali až k severnému polárnemu kruhu. Prvá dokázaná ľadová doba postihla časť prakontinentu Pangea pred 2,3 miliardy rokov. Veľké, prakticky celoplanetárne zaľadnenie bolo v mladšom paleoziku ( pred 750 až 650 mil. rokov  a trvalo asi 100 mil. rokov. Zaľadnenia, ktoré od tej doby nastali, postihovali už len určitú časť Zeme, napríklad len južnú alebo severnú pologuľu a po zaľadnení, prirodzene, nasledovalo oteplenie. Najpodrobnejšie sú preskúmané ochladenia a oteplenia terajšej geologickej éry – štvrtohôr, i keď presné počty striedajúcich sa období nepoznáme. Problémy sú napríklad v tom, akú veľkú oblasť ľadovcových pokryvov treba považovať za zaľadnenie. Posledné zaľadnenie datujú geológovia od obdobia pred 10 000 rokmi. Moderné výskumné metódy určovania teplôt a zloženia atmosféry Zeme v minulosti sú založené na viacerých princípoch, napríklad na skúmaní ľadovcového ľadu z hlbokých vrtov, na skúmaní sedimentov morí a jazier, rašelinísk a podobne. V ľade sa totiž pri jeho tuhnutí uzaviera vzduch, ten sa po získaní vrtného jadra izoluje a analyzuje – stanoví sa obsah CO2 a iných zložiek. Zo zastúpenia izotopov kyslíka sa určuje teplota prostredia, v ktorom ľad vznikal. Z týchto štúdií, ako aj zo štúdia oceánskych a iných sedimentov, rašelinísk a pod. Dnes sa uvádza, že priemerná ročná teplota Európy sa pohybuje v rozmedzí 6,9 až 10 C.
Po malej dobe ľadovej, počínajúc 18. storočím, nastalo otepľovanie, ktoré vlastne pokračuje až dodnes. Až prepukne na Antarktíde jar, bude to presne ako predchádzajúce roky: opäť sa naplno rozškľabí ozónová diera. Kolvôkol južného pólu, na ploche asi tak Spojených štátov, sa doslova rozplynie ochranná vrstva chrániaca našu planétu pred smrtonostným žiarením s kozmu. Už len ťažko si predstaviť čosi horšie: v nižších vrstvách stratosféry, vo výškach od 14 do 22 kilometrov, neostalo z ochrannej vrstvy takmer úplne nič…. Nuž a práve tam bolo normálne najviac ozónu. Ak sa diera ešte viac roztiahne či už hore alebo dolu, nik si to ani veľmi nevšimne.

Napriek tomu však hrozivej situácií nevenujú pozornosť ani médiá. Čo sa rok čo rok opakuje kdesi na opačnom konci sveta a po pár týždňoch zmizne, veľmi rýchlo stratí svoju pravú, hrozivú tvár. Lenže teraz sa nebezpečenstvo objavilo už takmer nad nami: po južnom póle sa obloha prederavila aj nad severným pólom…
Skaza ide, zdá sa, na plné obrátky. Na rozhraní februára a marca 1996 sa napríklad nad Anglickom zredukovala ochranná vrstva na polovicu. Zhubné ultrafialové žiarenie silne stúpalo nad celou oblasťou severného pólu, až ponad Sibír a strednú Európu. Vo Švajčiarsku sa zvýšilo o 30 percent, v máji prudko vyskočilo aj v Nemecku. V tomto pomerne neskorom ročnom období je to zvlášť nebezpečné, pretože slnko stojí už vysoko na oblohe a vysiela k Zemi oveľa viac ultarfialových lúčov než v zime. K zlým sprievodným javom patrí silné ochladenie vzduchu v zime asi 20 kilometrov nad Arktídou – už asi tak, ako je to nad Antarktídou. Na príčine je hlavne skleníkový efekt. Zatiaľ čo plyny, ktoré ho spôsobujú, najmä oxid uhlíka, rozohrievajú zemský povrch, v spomenutej výške zasa vyvolávajú tuhý mráz, pretože sa tam odráža menej zemského tepla. Teplota znižuje aj množstvo ozónu – a tak sa tento proces sám ďalej umocňuje. Za normálnych okolností zohrieva ozón po absorbovaní energeticky bohatého ultrafialového žiarenia stratosféru, ak ho niet, vzduch chladne. Negatívnym dôsledkom tohoto spätného pôsobenia je aj to, že sa diera nad pólom neskôr zacelí. Podľa modelových výpočtov dosiahne trhlina v ozóne nad Antarktídou najväčšie rozmery až v roku 2020. V nižšie položenej troposfére už síce od roku 1994 koncentrácia látok s obsahom chlóru pomaly klesá, v stratosfére však vyvrcholí až začiatkom 3 tisícročia a možno aj neskôr. Záleží na tom, do akej miery využijú rozvojové krajiny svoje právo vyrábať takéto látky až do roku 2002. Kvitne aj čierny obchod: v USA sa vyrábať nesmú, tak ich pašujú z Číny….
Základná formula znie: 10 – percentný úbytok ozónu zvyšuje dávku ultrafialového žiarenia asi o 20 percent. Výskum však dokázal, že úbytok ozónu ešte nemusí znamenať viac žiarenia. Veľký vplyv majú oblaky: ak sú dosť husté, účinne chránia Zem. Zaujímavé však je, že najviac lúčov k nám doletí nie pri jasnom, ale napoly zamračenom nebi. Paradoxne tu zohráva kladnú úlohu aj znečistenie: aerosoly z komínov a výfukov áut sú takisto prekážkou na ceste žiarenia z kozmu.
Agresívne ultrafialové lúče spôsobujú u ľudí úpal, rakovinu kože a poruchy zraku.

Na svete súčastný asi štvorpercentný úbytok ozónu 10- až 15- percentný nárast kožnej rakoviny – hoci až po uplynutí niekoľkých desiatok rokov. Pritom ho rapídne pribúda aj bez ozónovej diery. V trópoch sú účinky lúčov o 55 až 70 percent väčšie ako v našom zemepisnom pásme. Niektoré druhy rakoviny sú dnes osemkrát častejšie ako pred päťdesiatymi rokmi. Kým človek sa môže nebezpečnstvu brániť, rastliny sú nútené s tým žiť. Nie však bez ujmy. Ukázalo sa, že asi polovica zo 600 na celom svete skúmaných rastlín reaguje na vyššie dávky lúčov či už nižšou úrodnosťou alebo zbrzdenou fotosyntézou. Bežnú záťaž rastliny zvládnu, pretože počas evolúcie si vytvorili ochranné mechanizmy. Citlivejšie partie si zaclonia pigmentom, vytvárajú si enzými na nápravu poškodenej DNA a na likvidáciu agresívnych kyslíkových radikálov. Práve tieto radikály brzdia rastový proces a fotosyntézu. To však funguje iba po určitú hranicu, s prudko rozšírenými podmienkami si rastliny neporadia.

Už dávno vieme, že ultrafialové lúče poškodzujú embriá žiab, ropúch a mlokov. K varovným signálom teraz pribudli výsledku výskumu planktónu vo vodách Antarktídy. Niektoré z prirodzených zmien klímy boli v minulosti veľmi výrazne (napr. zaľadnenia), no zväčša prebiehali pomerne pomaly, a tak nemali negatívne vplyvy na možnosti adaptácie ekosystémov prirodzenou cestou. Pojem globálne klimatické zmeny, presnejšie globálna "zmena klímy" alebo "globálne oteplenie", sa spája s rastom tzv. skleníkového efektu atmosféry, ktorý je zapríčinený výlučne antropogénne podmienenou emisiou skleníkových plynov, hlavne zo spaľovania fosílnych palív. Závažným problémom "klimatickej zmeny" je jej veľká rýchlosť - za 100 rokov sa môže otepliť na niektorých miestach Zeme aj viac ako o 10 C v desaťročných priemeroch. Pod pojmom skleníkový efekt atmosféry rozumieme sumu dôsledkov radiačne aktívnych plynov v atmosfére, ktoré absorbujú tepelne (dlhovlnné) vyžarovanie Zeme, zohrievajú tú časť atmosféry, kde sa nachadzajú a silnejším spätným vyžarovaním atmosféry menia bilanciu dlhovlnného žiarenia Zeme. V dolnej časti troposféry a na zemskom povrchu sa tak pri silnejšom skleníkovom efekte atmosféry stabilizuje vyššia priemerná teplota. Na Konferencií OSN o životnom prostredí a rozvoji v Riu de Janeiro (1992) bolo prijatých 5 rámcových dohovorov OSN, medzi nimi aj Rámcový dohovor OSN o klimatickej zmene. Ešte predtým (1979) bol založený Svetový klimatický program a medzivládny panel pre zmenu klímy (1988) so sídlom v Ženeve. Národný klimatický program ČSFR bol založený 1. 1. 1991.

Aj Slovenská republika patrí k signatárom Rámcového dohovoru OSN o klimatickej zmene a v súlade s protokolom prijatým v Kjoto (1997) si vytýčila strategický ciel znížiť emisie CO2 do r. 2008 - 2010 o 8 % oproti r. 1990. Konečným cielom Dohovoru je však stabilizovanie koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére na takej úrovni, ktorá by umožnila predísť nebezpečným dôsledkom interakcie ľudstva a klimatického systému Zeme. Táto úroveň by sa mala dosiahnuť v prijateľnom časovom horizonte tak, aby sa mohli i ekosystémy prispôsobiť zmene klímy prirodzenou cestou, pričom by nebol ohrozený ekonomický rozvoj a produkcia potravín. Na druhej strane Dohovor nabáda krajiny, aby rozvíjali výskum možných dôsledkov klimatickej zmeny a postupne pripravovali a realizovali adaptačné opatrenia na redukciu negatívnych vplyvov. Už dnes je zrejmé, že opatrenia prijaté v Kjotskom protokole sú nedostatočné na splnenie základného cieľa Dohovoru. Pravidelné aktivity Medzivládneho panelu sú zamerané na prípravu emisných scenárov skleníkových plynov, na výpočet scenárov klimatickej zmeny, na odhad jej možných dôsledkov a na prípravu adaptácie na zmenené klimatické pomery. Všetky scenáre Panelu treba regionálne modifikovať na podmienky každej krajiny. Vždy sa používajú aspoň dva alternatívne scenáre klimatickej zmeny, pretože zatiaľ žiaden z nich nemožno považovať za predpoveď, sú iba možnou alternatívou budúceho vývoja globálnej klímy. Na Slovensku sa očakáva do r. 2075 rast ročných priemerov teploty vzduchu o 2 - 4 C (pričom väčšie oteplenie sa predpokladá v zime), mierny rast úhrnov atmosferických zrážok v zime a mierny pokles v lete, zmena režimu prietokov riek s významným poklesom v teplej časti roka, pokles pôdnej vlhkosti v teplej časti roka a pokles snehovej pokrývky do nadmorskej výšky 1000 m. S tým bude súvisieť aj rad iných zmien a dôsledkov, najmä v prírodných ekosystémoch, v hydrologickom cykle a vo vodnom hospodárstve, v lesnom hospodárstve, v poľnohospodárstve, v energetike, vo výskyte patogénov, chorôb a škodcov. Emisie skleníkových plynov na Slovensku
V rámci programu MZP SR Zabezpečenie medzinárodných záväzkov SR - hodnotenie znečistenia ovzdušia a jeho globálnych rizík sa od r. 1994 emisie skleníkových plynov pravidelne vyhodnocujú podľa požiadaviek sekretariátu UN FCCC (tab. 2). Použité postupy sú v súlade s metodikami IPCC. Najväčším problémom inventarizácie stále zostáva získanie vstupných údajov na výpočet emisii v reálnom čase. Ďalším problémom je zákon o ochrane informacií.

Nie je možné zverejnovať údaje o produkcií menej ako troch zdrojov bez súhlasu výrobcu, čo na Slovensku, často s jedným monopolným producentom, miestami takmer znemožňuje výpočet emisií. Legislatívne nie je doriešený status skleníkových plynov. Zákon ich neuvádza ako polutanty, takže ich "producentom" nevyplýva zo zákona povinnosť poskytovať informácie potrebné na stanovenie emisii. Tab. 2. Celkové antropogénne emisie základných skleníkových plynov v SR
- - 1990 - 1991 - 1992 - 1993 - 1994 - 1995 - 1996 - 1997 - 1998
CO2* - [Tg] - 62 - 55 - 50 - 48 - 45 - 47 - 47 - 46 - 45
CH4 - [Gg] - 363 - 333 - 303 - 287 - 280 - 288 - 297 - 284 - 269
N2O - [Gg] - 19,9 - 16,9 - 14,9 - 12,5 - 12,6 - 13,6 - 11,0 - 11,5 - 11,4
Tg1012gmil. t. Emisie stanovené k 30. 12. 1999, * Emisie CO2 bez LUC&F (lesné ekosystémy). Hodnoty sa každoročne aktualizujú podľa údajov štatistických ročeniek SR a v prípade zmeny metodiky. Celková agregovaná emisia (prepočítaná cez GWP100) skleníkových plynov na Slovensku bola r. 1990 74 Tg a r. 1998 klesla na 52 Tg. Dominantný podiel na agregovaných emisiách mal v sledovanom období oxid uhličitý (81 - 82 %). Najvýznamnejším zdrojom CO2 na Slovensku je spaľovanie fosílnych palív pri výrobe energie a v doprave. Metán vzniká v prostredí bez priameho prístupu kyslíka a prispieva do celkovej agregovanej emisie 10 - 12 %. Najväčším zdrojom metánu u nás je poľnohospodárstvo, úniky zemného plynu a spracovanie odpadov. V porovnaní s inými skleníkovými plynmi mechanizmus emisií a záchytov oxidu dusného nie je celkom preskúmany. Na Slovensku tvorí 6 - 7 % celkovej agregovanej emisie. Hlavnou príčinou emisii N2O sú prebytky minerálneho dusíka v pôde a odpadových vodách. Vyhodnocovali sa aj zdroje a emisie tzv. "nových plynov" na území Slovenska. Tieto plyny sa na Slovensku nevyrábajú. V súčasnosti prispievajú 0,1 - 0,4 % do celkovej emisie. Používanie CFCs, HCFCs, HFCs, SF6 od r. 1995 narastá a podobný trend sa očakáva aj v budúcnosti. . Energetika a priemysel
Najväčším zdrojom antropogénnych emisii skleníkových plynov je spaľovanie fosílnych palív. CO2 vzniká pri spaľovaní fosílnych palív oxidáciou uhlíka a jeho množstvo je funkciou zloženia paliva (obsah uhlíka v sušine, tepelná výdatnosť). Emisie metánu a oxidu dusného sú menej významné. Emisie CH4 závisia od typu paliva, druhu kotla a prevádzkovej disciplíny. Najväčší podiel predstavujú emisie CH4 vznikajúce pri nedokonalom spaľovaní biomasy (malé kotle, domácnosti). Emisie N2O sa odvíjajú hlavne od teploty v spaľovacom zariadení, resp. od typu paliva. Emisie z cestnej dopravy sa prepočitavajú pomocou modelu.

Vozidlá sú rozdelené podľa typu, spotreby a veku (EHE klasifikácia) a emisie sa vypočítajú podľa spotreby pohonných hmôt, kilometráže a dosahovanej rýchlosti. Emisie zo železničnej a vodnej dopravy sa stanovujú podľa spotreby paliva. Emisie v leteckej doprave sa stanovujú cez LTO (Landing and Take Off) cykly. Uvažujú sa len emisie do zhruba 3000 m a emisie z pozemných pohybových činností. Emisie vznikajúce v rámci medzinárodnej leteckej dopravy sa podľa metodiky majú uvádzať osobitne. Pre Slovensko to predstavuje veľmi malú hodnotu, menej ako 0,1 % z celkových emisií (Mareckova a kol., 1996). Spôsob evidencie spotreby paliva na letiskách a v riečnej doprave v súčasnosti neumožňuje vykazovať tieto hodnoty osobitne. Počas existencie ľudstva bolo hlavným motívom ľudského konania, bez toho aby si to jednotlivci v rôznych vývojových fázach vôbec uvedomovali, snaha či skôr boj o prežitie. Z hisórie vieme, že víťaz mal vždy pravdu. Inými slovami – pre víťaza nikdy nebolo problémom odôvodniť svoje konanie. Tieto dôvody boli od vyslovene pragmatických dôvodov – získanie životného priestoru, obživy či bohatstva, až po ideologické šírenie viery či filozofie - teda do značnej miery abstraktné dôvody.
Čím viac víťaztiev človek získal, tým viac sa deformovalo jeho myslenie a správanie sa ako neobmedzeného vládcu. Do nedávna sa ľudstvo vedome nezaujímalo o svoju existenciu v rámci prírody a doteraz sa ešte stále dostatočne nezaujíma a nevzrušuje ho ani cena, ktorú už platí, ale ktorú ešte zaplatia ďalšie generácie za súčastný materíalny prínos.
To, že varovania ekológov a ďalších odborníkov zaoberajúcich sa regionálnymi či globálnymi zmenami, ktoré môžu prerásť do ekologických katastrôf, treba brať vážne, potvrdzuje stále väčší počet, nie len priamych negatívnych vplyvov človeka na prírodu, ale aj nárast nepriamych tzv. prírodných katastrôf.
Čínsky filozof Čuang-c nám zanechal veľmi pekný citát, ktorý napriek uplynulým tisíročiam je aj dnes veľmi výstižný, aktálny a múdry. Znie:

- Studničnej žabe nie je možné rozprávať o mori –
- je obmedzená miestom, v ktorom žije –
- Letnému hmyzu je nemožné rozprávať o ľade –
- je obmedzený časom, v ktorom žije –
- Obmedzenému človeku nemožno rozprávať o novej ceste filozofie –
- je obmedzený tým, čím bol vzdelaný -.