Člověk a životní prostředí

3. Člověk a životní prostředí

Cíl: Stručně si připomenete historický vývoj vztahu člověka a ŽP v souvislosti se změnami ve způsobech výživu a hospodaření.

3.1. Planeta Země, její vývoj

Planeta Země je jednou z devíti planet naší sluneční soustavy, v pořadí (Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto) třetí nejbližší Slunci. Má tvar geoidu (geometrické těleso odpovídající tvaru Země), od koule se liší zejména zploštěním na pólech, k němuž došlo vlivem odstředivé síly zemské rotace. Kolem středu sluneční soustavy - přesněji kolem společného těžiště oběhne Země za jeden astronomický rok. Otáčka kolem vlastní osy trvá jeden den. Tím, že je osa otáčení nakloněna vůči rovině oběhu má za následek střídání ročních období, způsobené rozdílným slunečním osvitem. V extrémním případě (za polárními kruhy) nastává (v létě) polární den a (v zimě) polární noc, což jsou "dny", kdy buďto slunce vůbec nezapadne za obzor (den), nebo se naopak vůbec neobjeví nad obzorem (noc).

Přiměřená vzdálenost od Slunce (úměrně jeho radiačnímu výkonu) spolu s
vhodnou atmosférou Země (zejm. obsah O a ochrana před zářením z kosmu),
přítomností vody (dokonce ve velkém množství) a
existencí magnetického pole Země (ochrana před slunečním větrem a jinými nabitými částicemi)

- to jsou hlavní faktory umožňující vznik a přežití živých organismů na Zemi.

Země má jednu přirozenou oběžnici - Měsíc, který je relativně (vůči oběžnicím jiných planet slun. soustavy) velmi velký, má asi 1/81 hmotnosti Země, proto se někdy soustava Země-Měsíc považuje za dvojplanetu.

Vývoj planety Země započal zhruba před 4.5 miliardami let spolu s vývojem celé sluneční soustavy.

Asi za 1,5 miliardy let poté se začaly na Zemi objevovat první známky života. Člověk se na Zemi objevil mnohem později, jeho první předchůdci se objevují kolem před dvěma až jedním mil. let.

3.2. Člověk, jeho původ a vývoj

Předchůdci člověka (Hominidi, Ramapithékové, Australopithékové) - 1.5 mil. let.

Pravěký člověk (Homo Habilis, Homo Erectus, Homo Sapiens Neanderthalis) - 750000-250000 let

Člověk dnešního typu (Homo Sapiens Sapiens) - před cca 40000 lety

Na vztah člověk -- životní prostředí má klíčový vliv přechod od původní extenzivní formy využívání přírodních zdrojů sběrem a lovem k cílenému pěstování rostlin a chovu zvířat.

3.2.1. Osídlování Země

Obr.: Mapa pochází z Velkého zeměpisného atlasu

3.2.2. Změny ve způsobu zajištění výživy

Souvislosti

souvisejí se změnami klimatu (střídaní zalednění s meziledovými dobami),
nárůst lidské populace,
nutnost skladovat potravu (to s masem a většinou plodů moc nešlo, s obilninami ano)
projevují se spíše v mírném pásmu (např. v Evropě),
v teplém pásmu přetrvávají původní způsoby výživy někde i dodnes

Procesy

nejdříve sběrači, lovci => přírůstek obyvatelstva => tento způsob získávání potravy nedostačuje
přechod k usedlejšímu osídlení - zemědělství (nejdříve v teplém pásmu - údolí velkých řek)
později rozšíření zemědělského osídlení i do mírného pásma
domestikace zvířat
šlechtění zemědělských plodin (několikanásobný vzrůst výnosů - např. obilovin)

Obr.: Mapa pochází z Velkého zeměpisného atlasu

3.2.3. Negativa přechodu k zemědělskému způsobu zajišťování výživy

změna životního prostředí (vypalování lesů, zasolování půdy po zavlažování)
rozšíření nemocí a epidemií kvůli nahromadění lidí (jak člověka - mor, cholera, tyfus,...),
nastartování neudržitelného rozvoje
společenstva sběračů a lovců patří k jediným dodnes existujícím společenstvím s trvale udržitelným životním stylem (ale jen tam, kde se udržela rovnováha mezi odlovem a přírůstky),
postupné rozvrstvení populace podle majetku,
vznik partiarchální společnosti...

Obr.: Mapa pochází z Velkého zeměpisného atlasu

3.2.4. Starověk: První civilizace

3.2.5. Středověk: Rozvoj feudální společnosti

3.2.6. Novověk: Průmyslová výroba

3.2.7. Postmoderní kultura

Shrnutí historického vývoje vztahu člověka k ŽP

3.3. Vliv jednotlivých hospodářských aktivit na ŽP

3.4. Průmysl a jeho vliv na ŽP

Cíl: Poznáte hlavní vlivy průmyslové výroby na ŽP v hlavních průmyslových odvětvích.

Cíl: Seznámíte se s nástroji k zamezení (zejména preventivnímu zamezení) negativního dopadu průmyslových aktivit na ŽP.

3.5. Vliv zemědělství na životní prostředí

Cíl: Poznáte vliv zemědělství na životní prostředí ve vyspělých a rozvojových zemích.

3.5.1. Zemědělství ve vyspělých a rozvojových zemích

Ve vyspělých zemích

v rozvinutých zemích stále klesá podíl zemědělství v HDP (a tím pádem i jeho politický vliv: srv. situaci v ČSR před druhou světovou válkou: 35 % produktivní populace zemědelci, nejsilnější politickou silou strana agrární)
a na zaměstnanosti (strukturální nezaměstnanost zemědělců není (v ČR) politickým problémem - na rozdíl např. od hornictví)

v ČR

nízký podíl na zaměstnanosti (kolem 4 %) a HDP (pod 2 %)
značný vnitřní dluh rezortu
snižuje se zornění půdy (přeměna na pastviny, louky, rybníky, lesní plochy)
trvá problém dotací (ne tak závažný jako v EU)

v rozvojových zemích

zpravidla velmi neefektivní,
chybí technika, vysoký podíl ruční práce (často v těžkých podmínkách),
nevyužívají se hnojiva, pesticidy,
často jsou velmi těžké přírodní podmínky (např. sucho, záplavy)

3.5.2. Zemědělství jako ekostabilizující faktor

tvorba kulturní krajiny,
ekoagroturistika
trvale udržitelné zemědělství

3.5.3. Potravinářství, výživa člověka

dnešní způsob výživy ve vyspělých zemích

výběr potravy podle zvyklostí, chuti
úprava potravy vařením, pečením,...
dostupné i potraviny vyrobené daleko od místa spotřeby
existují i potraviny umělé
značný podíl konzervovaných potravin

Budoucnost

šlechtění, genové inženýrství (zatím 20-30 druhů zajišťuje 90 % výživy)
omezení potravin živočišného původu (zatím je 50-70 % obilovin zkrmeno)
větší využití moře (ale spíše rostlin než ryb)

3.5.4. Vlivy zemědělství

... na půdu a vodu

hnojení (=> eutrofizace povrchových vod, úbytek humusu),
používání pesticidů (=> průnik do pitné vody, řek, vstup do potravního řetězce),
používání těžké techniky (=> zhutňování),
zavlažování (=> zasolování),
využívání vodních nádrží k intenzivnímu chovu ryb (=> přehnojování, snižování biodiverzity)

na biodiverzitu

likvidace přirozených porostů (tropické deštné lesy)
ničení přirozených biotopů zcelováním pozemků,
intezifikací výroby (např. rozorávání mezí, likvidací remízků...),
používáním pesticidů

... na atmosféru

zejm. v živočišné výrobě: NO, NH, HS, CO, CH...

možná řešení

uvádění půdy do klidu (snížení zornění)
změna technologií (tzv. precizní zemědělství, zonální pěstování)
větší používání statkových hnojiv

3.5.5. Odkazy - další relevantní kurzy

FSS MU: Základy zemědělství
vyučuje: Ing. Zbyněk Ulčák, Katedra enviromentálních studií FSS MU, Brno

Cílem kurzu je seznámit posluchače se strukturou agroekosystému, s ekologickými faktory ovlivňujícími zemědělskou produkci, se základními postupy agrotechniky, principy pěstování plodin a chovu zvířat. Kurz je určen hlavně posluchačům s minimálním biologickým vzděláním, jeho absolvování slouží jako příprava pro kurz HEN416 Trvale udržitelné zemědělství. Seznam témat: poznávání biologického materiálu, Půda - vznik, vlastnosti, Výživa rostlin - hnojení, komposty, Agroekosystém - struktura, ekologické faktory zemědělské produkce, Vznik a šíření zemědělství, vývoj zemědělských systémů, osevní postupy, Kulturní rostliny jako základ produkce potravin., zásady pěstování plodin, Zásady chovu zvířat.

FSS MU: Trvale udržitelné zemědělství
vyučuje: Ing.Zbyněk Ulčák, Katedra environmentálních studií FSS MU, Brno

V úvodní části kurz objasňuje abiotické a biotické prvky agroekosystému a principy jeho fungování. Následuje studium původu, vývoje a diversity zemědělských systémů; hlavní pozornost je věnována zemědělství mírného pásma, jeho produkčním i mimoprodukčním funkcím. Jsou studovány příčiny a důsledky modernizace zemědělství ve 20. století včetně fungování principů WTO a zemědělské politiky EU a jejich environmentálních a sociálních důsledků. V průběhu celého kursu jsou principy trvalé udržitelnosti zemědělství analyzovány a konfrontovány s industriálním zemědělstvím a jeho alternativami. Semináře jsou určeny k rozboru případových studií a aktuálních problémů. Součástí kursu je exkurze.

blíže viz http://www.fss.muni.cz/struktura/katedry/humenv/anotace.htm

3.6. Sektor služeb a jeho vliv na ŽP

Cíl: Poznáte, že i sektor služeb vykazuje významný vliv na ŽP.

3.7. Odpady a odpadové hospodářství

Cíl: Poznáte základní terminologii odpadového hospodářství.

Cíl: Seznámíte se hlavními toky odpadů a katalogem odpadů.

Cíl: Poznáte typické příklady možností nakládání s odpady.

3.7.1. Úvod do odpadového hospodářství

Terminologie

Původ odpadů

Klasifikace a katalog odpadů

http://www.env.cz/pvs/ozp/odpady/katalog

Zpracování odpadů, recyklace

Ekologická likvidace odpadů

Bezodpadové technologie

3.7.2. Příklady

PET lahve

V letech 1995-99 se u nás množství nevratných plastikových PET lahví zvětšilo na více než čtyřnásobek (viz http://www.hnutiduha.cz/aktivity/odpady/lahve.htm).
Bezmála 70 % z toho se sype na skládky.
Návrh stanoví, že se míra recyklace nebo opětovného použití obalů na nápoje postupně zvýší až na 80 procent.
Podobné, ale přísnější opatření má například Švédsko. Další ustanovení potom požaduje, aby zákazníci měli v obchodech možnost výběru mezi vratnými a nevratnými lahvemi.
Podle zkušeností z dalších evropských zemí taková legislativa bude stimulovat nabídku vratných lahví. Nový zákon omezí desetitisíce tun odpadů na skládkách i znečištění veřejných prostranství; oficiálně jej proto podpořilo přes 600 měst a obcí. Výhodný je rovněž pro domácnosti: sníží rodinné rozpočty, protože nápoje ve vratných lahvích jsou pro spotřebitele cenově výhodnější. Podle kalkulace svazu pivovarů by po zavedení nevratných plastových obalů pivo zdražilo o 2 koruny.
Různé zákony na podporu vratných lahví jsou v evropských zemích běžné.
Má je například Belgie, Dánsko, Finsko, Německo, Norsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko a Švýcarsko.
Další státy novou legislativu zavádějí: třeba v Nizozemí budou od roku 2002 obchody povinně muset umožnit zákazníkům, aby obal vrátili a dostali zpět zálohu.

Srovnání různých obalů pro nápoje

viz článek Hnutí DUHA, http://www.hnutiduha.cz/publikace/infolisty/odpady/lahve/lahve3.htm
nejvýhodnější se jeví vratné skleněné lahve: při dopravě 100 km 6x, nad 400 km stále ještě 4.5x
skleněná vratná láhev je plněna až 60x

3.7.3. Recyklace

vrácení odpadu jako druhotné suroviny zpět do výroby
často není plnohodnotné: pak se jedná o downcycling, např. u PET lahví

3.7.4. Odpadové hospodářství obcí

Příklad vyhlášky stanovující místní poplatky za provoz systému shromažďování, sběru, přepravy,

třídění, využívání a odstraňování komunálních odpadů:

http://www.enviweb.cz/?a=6e85444&id=35531&sec=odpady&part=clanek

3.7.5. Průmyslové odpoady a jejich využití

Burza odpadů: http://www.skladka.cz/odpady.php3

3.8. Energetika

Cíl: Poznáte hlavní problémy výroby, distribuce a využívání energie.

3.8.1. Energie, její formy, produkce, distribuce a spotřeba

Pojem energie je základní vlastností hmoty. Celková energie skrytá v dané hmotnosti látky je vyjádřitelná známým vzorcem E = mc2. Z této celkové energie je však při však "rozumně" uskutečnitelných přeměnách získatelný zlomek procenta - a to ještě jen díky možnostem využití energie atomových jader. Energii lze z fyzikálního hlediska popsat jako schopnost konat práci. Může nabývat různých podob:

jaderná (energie slabé a silné jaderné interakce, využitelná jen jadernými reakcemi)
elektromagnetického pole
potenciální (energie daná polohou v potenciálovém poli, např. v gravitačním poli Země)
kinetická (pohybová)
tepelná
...

Z hlediska praktické využitelnosti je podstatná právě vhodná forma energie, umožňující:

snadné a levné získávání bez negativních vlivů na ŽP
snadný a bezeztrátový přenos
efektivní akumulaci (uchovávání)
snadnou přeměnu na jinou formu energie

Z těchto hledisek se dosud jako nejvýhodnější jeví a používá energie elektrická, splňující kritérium relativně bezeztrátového přenosu a snadné přeměny. Nevyhovuje však hledisku šetrného získávání s minimálním vlivem na ŽP a nelze ji levně a s minimálními ztrátami akumulovat.

3.8.2. Neobnovitelné zdroje energie

Fosilní paliva

uhlí
ropa
hořlavé břidlice a písky
rašelina
zemní plyn

Jaderné palivo

uran 238, 235

3.8.3. Jaderná energetika

Temelín * (Důsledky spuštění)

Jaderná elektrárna Temelín byla projektována původně pro jmenovitý výkon 4 GW ve čtyřech reaktorových blocích.
Později byl projekt redukován na dva bloky s celkových výkonem 2 GW.
Generálním dodavatelem je Škoda Praha, a.s., projektantem Energoprojekt, a.s.
Subdodavatelem technologické části je společnost Westinghouse.

Provoz Temelína

Elektrárna za provozu uspoří asi 11 mil. tun uhlí (což je 21 % těžby),
tím přijde v severočeském hnědouhelném revíru o práci cca 5000 lidí přímo a 12500 lidí celkem (i v návazných oborech).
Spuštění elektrárny uspoří ČEZ ročně cca 15.6 mld Kč především za nákup uhlí.
Elektrárna přitom spotřebuje cca 42 tun jaderného paliva ročně.

3.8.4. Vliv energetiky na ŽP

Nejpodstatnějšími vlivy energetiky na životní prostředí jsou:

spotřeba neobnovitelných zdrojů (nejen paliva, ale i např. vápenec pro odsiřování)
znečišťování ŽP, zejména ovzduší (ale i vody, např. odpadním teplem z elektráren)
změna tvářnosti krajiny (při povrchové těžbě paliv - uhlí)
změna klimatu (lokální i globální)

Vliv na znečištění ovzduší:
Tvorba SO ročně (při stejném výkonu 2 GW):

v tepelných elektrárnách cca 21000 tun
v plynových elektrárnách cca 1000 tun
u spalování biomasy, bioplynu cca 3000 tun
u jádra: 6000 tun

Vliv na globální změnu klimatu:
Kolik CO se uvolní při výrobě 1 GWh elektřiny?

v tepelných elektrárnách cca 900 tun
v plynových elektrárnách cca 500 tun
v jaderných elektrárnách cca 9 tun
u obnovitelných zdrojů cca 5 tun

Shrnutí
Negativní vlivy na ŽP (externality) lze shrnout pod jediný ukazatel, vyjádřený v korunách. Výrobě 1 MWh elektrické energie odpovídají tyto externality (údaje z r. 1999):

uhelné elektrárny s odsířením: 1250,- Kč
kogenerace elektřina+teplo: 720,- Kč
plynové elektrárny: 350,- Kč
jaderná elektrárna: 540,- Kč
obnovitelné zdroje: 94,- Kč

3.8.5. Alternativní zdroje

Vodní energie

Energie větru

Geotermální energie

Tepelná čerpadla

Energie biomasy, bioplyn

Obnovitelné zdroje paliv

3.8.6. Možnosti energetických úspor

Zlepšování technologií a technologických postupů

Snižování tepelných ztrát izolací budov

Snižování energetické náročnosti dopravy

3.9. Doprava

Cíl: Poznáte charakteristiky jednotlivých druhů dopravy z hlediska vlivů na ŽP, zejména pokud jde o ČR.

3.9.1. Silniční doprava

Nákladní doprava
V ČR je asi 55 tis km silnic, dálnice a rychlostní komunikace tvoří asi 770 km (údaje z roku 1997). Pokud jde o množství přepraveného nákladu:

do roku 1989 výkon silniční nákladní dopravy narůstal
od 1989 do 1994 výkon poklesl (vlivem útlumu v průmyslu, zejména těžkém),
nyní výkon opět narůstá.

Vzrůstá podíl drobných přepravců. Z hlediska environmentální zátěže jde zejména při dopravě na větší vzdálenosti o neefektivní druh dopravy (ve srovnání s železnicí či lodní dopravou), má však řadu praktických výhod, díky nimž je stále častěji preferována:

pohotovost, pružnost (doprava snadno "od domu k domu")
silná konkurence stlačila ceny dolů (dopravci z EU požadují, aby jejich čeští konkurenti nesměli po jistou dobu po vstupu ČR do EU v EU podnikat)
zejména na kratší vzdálenosti je citelně rychlejší než železniční doprava
konkuruje ve velkém i tradiční námořní a zejména říční lodní dopravě (což např. přístav Hamburg pociťuje velmi silně)

Osobní doprava
Trendy jsou obdobné jako ve vyspělých zemích:

nárůst individuální dopravy (i ve městech, kritická je situace v Praze)
pokles počtu přepravených osob v MHD
Vzniká začarovaný kruh: pokles počtu přepravených osob - rušení spojů - další pokles počtu přepravených osob ...
Stát podporuje tzv. základní dopravní obslužnost ("2 spoje v pracovní den") dotacemi autobusových dopravců a ČD

Kromě toho typické pro ČR (i v jiných postkomunistických zemích):

rapidní nárůst počtu osobních automobilů na počet obyvatel
nedostatečná silniční dopravní infrastruktura (řídká síť dálnic a rychlostních komunikací),
zanedbaná silniční dopravní infrastruktura (špatný stav silnic a dalších dopravních staveb, nedostatek prostředků na údržbu a opravy)
nedostatečné napojení na mezinárodní silniční síť
malé využívání kombinované přepravy (železnice-silnice)

3.9.2. Železniční doprava

ČR patří k zemím s relativně hustou železniční sítí, celková dálka momentálně provozovaných tratí je přes 9400 km.

Hlavní tahy byly budovány již v 19. století (první "klasická" železnice u nás r. 1837), převážná většina ostatních tratí do první světové války - hlavní směry: "do Vídně".
Po vzniku ČR budování lepšího propojení českých zemí a Slovenska a budování nových tratí na Slovensku. Hlavní tahy jsou "východ - západ".
Dobudování a částečná modernizace (zejména elektrifikace a zabezpečovací zařízení) železniční sítě proběhlo v padesátých letech - v ČR např. trať 250: Brno - Tišnov - Křižanov - Žďár n.S., tratě v seveočeském uhelném revíru a především strategický tah západ - východ: Praha - Česká Třebová - (Přerov) - Bohumín - Košice (- Čierná n. Tisou - Čop).

Z hlediska současného drážního provozu:

Většina tratí je provozována ČD, s.o.,
některé lokální tratě soukromými dopravci (např. Šumperk-Kouty n.Desnou, úzkorozchodná železnice JH-Nová Bystřice a další).
Na existující infrastruktuře mohou působit jako dopravci i jiné firmy než ČD, přičemž
provoz samotné infrastruktury (správu vlakové cesty), údržbu tratí, atd. zajišťují ČD.

3.9.3. Letecká doprava

Celosvětově podíl letecké přepravy (zejména osobní) vzrůstá, v ČR jde však pouze o zlomek přepravního výkonu osobní dopravy. Letecká doprava se jednak

podílí na produkci skleníkových plynů (přestože je spotřeba leteckého petroleje absencí spotřebních daní nepřímo dotována) a také
působí znečištění ve vyšších vrstvách atmosféry než doprava pozemní.
Z energetického hlediska jde o nejnáročnější dopravu.

Alternativou slučující výhody letecké dopravy s nižší energetickou náročností by mohlo být použití moderních vzducholodí, použitelných hlavně pro přepravu rozměrných nákladů na velké i kratší vzdálenosti. Energeticky jsou podstatně efektivnější než letadla těžší než vzduch.

3.9.4. Lodní (říční a námořní) doprava

Výhody:

relativně nízká energetická náročnost
vhodné pro přepravu hromadných substrátů.

Nevýhody:

nižší přepravní rychlost
nutnost značných investic lodního parku
nutnost značných investic do údržby vodní cesty
znečištění povrchových vod zejména ropnými látkami
možnost havárií s úniky těchto látek

Pro ČR má ekonomický význam především nákladní říční doprava, osobní doprava má spíše mimoprodukční funkce (zábava, volný čas). Lodní doprava v ČR sleduje podobný osud jako železniční doprava s tím, že lodní doprava byla ještě více závislá na (nyní utlumované) přepravě surovin a paliv (typicky uhlí do elektráren - např. Chvaletice). Pokud jde o dopravu námořní, ČR přišla o flotilu námořních lodí kuponovou privatizací.

Celkově představuje v ČR lodní doprava téměř zanedbatelný zlomek přepravních výkonů, v určitých odvětvích a lokalitách má však nezastupitelný význam.

3.9.5. Ostatní

Zejména v průmyslu, ale i pro osobní dopravy se používají (obvykle elektřinou poháněné):

výtahy
lanové dráhy
pásové dopravníky

Tato dopravní zařízení (zejména výtahy, i osobní) se vyznačují vysokou efektivitou přeměny vstupní elektrické energie na požadovanou mechanickou energii. Patří tedy po stránce provozní k environmentálně vhodným druhům dopravy. Přijatelnost z hlediska vlivu na ŽP je však třeba posuzovat i pro

fázi budování příslušných zařízení - viz např. lanovka od Punkevních jeskyní k Hornímu můstku Macochy a
sekundární následky provozu lanovky, tj. zpřístupnění např. jinak těžko dostupných (vrcholových) partií hor několikanásobnému množství návštevníků (turistů, lyžařů...)

K environmentální příznivým dopravním technologiím patří i poněkud kuriozní způsoby dopravy drobných zásilek:

potrubní pošta - nevýhodou je velká počáteční investice i údržba (systém existuje dodnes např. v Praze mezi poštami nebo i jinde v budovách bank). Výhodou je možnost rychlého a spolehlivého zasílání originálů dokumentů.
poštovní holubi

3.9.6. Shrnutí vlivu dopravy na ŽP

Při posuzování vlivu dopravy na ŽP je třeba rozlišovat:

vlivy lokální od globálních (lokálně může být příznivé, ale globálně ne - např. elektrifikovaná železnice)
vlivy v jednotlivých fázích životního cyklu dopravní stavby (stavba, provoz, likvidace, sanace)
vlivy na různé složky ŽP (vzduch, voda, půda, biosféra)