Επιπτώσεις της κυκλοφορίας των πλοίων στο κλίμα, μελλοντικές εκτιμήσεις και μετριασμός επιπτώσεων Χαράλαμπος Φείδας Αν. Καθηγητής Α.Π.Θ.
3.4 Επιπτώσεις της κυκλοφορίας των πλοίων στο κλίμα
Εισαγωγή Εκτός από τις επιπτώσεις στην ποιότητα του αέρα και την ανθρώπινη υγεία, οι εκπομπές των πλοίων επιδρούν και στο κλίμα μέσω: μεταβολών στα νέφη ενίσχυσης της ακτινοβολίας (radiative forcing)
3.4.1. Μεταβολές στα νέφη Αλλάζουν την ανακλαστικότητά τους: Μπορούν να εντοπιστούν ως επιμηκυμένες νεφικές μορφές σε δορυφορικές εικόνες, γνωστές ως ίχνη πλοίων (ship tracks). Επηρεάζουν νεφικά συστήματα μεγαλύτερης κλίμακας μετά από διασπορά
α. Ίχνη πλοίων (ship tracks) Οι εκροές εκπομπών από πλοία αποτελούν την πιο χαρακτηριστική περίπτωση επίδρασης των αερολυμάτων στη λευκάγεια (ανακλαστικότητα) των νεφών. Γραμμές νεφών μεγάλης λευκάγειας παρατηρούνται ως ίχνη πλοίων σε δορυφορικές εικόνες.
Γιατί; Η λευκάγεια των νεφών εξαρτάται από το οπτικό πάχος. Το οπτικό πάχος εξαρτάται από το περιεχόμενο του νέφους σε νερό (ανάλογα) το μέγεθος των υδροσταγονιδίων (αντ. Ανάλογα)
Οι εκπομπές των πλοίων προσθέτουν πυρήνες συμπύκνωσης στα νέφη αυξάνουν τον αριθμό των υδροσταγονιδίων των νεφών μειώνουν το μέγεθος των υδροσταγονιδίων των νεφών αυξάνουν το οπτικό πάχος αυξάνουν τη λευκάγεια Πως;
Οι εκπομπές των πλοίων αυξάνουν τη συγκέντρωση των πυρήνων συμπύκνωσης έως και πάνω από 10 φορές από αυτή του καθαρού αέρα Καθώς, το ολικό ποσό των υδρατμών δεν αλλάζει, το νερό σε μολυσμένα νέφη κατανέμεται σε ένα μεγαλύτερο αριθμό μικρότερων υδροσταγόνων Λιγότερο πιθανό να αυξήσουν το μέγεθός τους τόσο ώστε να δημιουργήσουν βροχή αυξάνεται η διάρκεια ζωής των νεφών (πάνω από μια ημέρα) και η ανακλαστικότητα τους. Υπάρχουν ενδείξεις ότι επηρεάζεται και η βροχόπτωση μείωση της βροχής ψεκάδων.
% κάλυψη από ίχνη πλοίων για το 2014 (μετρήσεις από δορυφόρο AATSR) 60 ο Ν 30 ο Ν 10 ο S 20 ο Ν
β. Νεφικά συστήματα μεγαλύτερης κλίμακας Οι εκροές εκπομπών από πλοία αναμιγνύονται με τον περιβάλλοντα αέρα επηρεάζοντας τα γύρω νέφη σε μεγαλύτερη χωρική κλίμακα από αυτή των ιχνών των πλοίων. Για την ποσοτικοποίηση της επίδρασης, απαιτούνται μοντέλα και δορυφορικές παρατηρήσεις. Οι προσομοιώσεις μοντέλων έδειξαν ότι α) η επίδραση των εκπομπών των πλοίων στα νέφη περιορίζεται στα χαμηλά νέφη ( 0-1.5 km) Περιοχές ωκεανών με μεγάλη συχνότητα εμφάνισης χαμηλών νεφών επηρεάζονται περισσότερο από τις εκπομπές των πλοίων.
% κάλυψη από ίχνη πλοίων για το 2014 (μετρήσεις από δορυφόρο AATSR)
β) Ενώ το περιεχόμενο του νέφους σε νερό αυξάνει ελάχιστα, το μέγεθος των υδροσταγόνων μειώνεται το οπτικό πάχος των νεφών αυξάνει 5 10% γ) Αυξάνει και το οπτικό πάχος των αερολυμάτων πάνω από τους ωκεανούς 8-10% αυξημένη σκέδαση της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας από τα αερολύματα των πλοίων
3.4.2. Ενίσχυση ακτινοβολίας (radiative forcing) Ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ της ακτινοβολίας που δέχεται η γη από την ακτινοβολία που εκπέμπεται και ανακλάται πίσω στο διάστημα. Θετική ενίσχυση (περισσότερη εισερχόμενη ακτινοβολία) θερμαίνει τον πλανήτη ενώ αρνητική ενίσχυση (περισσότερη εξερχόμενη ακτινοβολία) τον ψύχει.
Θετική ενίσχυση ακτινοβολίας από CO 2 και Η 2 Ο
Αρνητική ενίσχυση ακτινοβολίας από αερολύματα
α. Οι εκπομπές των πλοίων (CO 2, SO 2, NO x και O 3 ) αυξάνουν τις συγκεντρώσεις: των θερμοκηπικών αερίων (CO 2,CH 4 και O 3 ), και των αερολυμάτων (κυρίως θειωδών ενώσεων, SO 4 ), προκαλώντας αντίστοιχα θετική και αρνητική άμεση ενίσχυση της ακτινοβολίας. β. Τα αερολύματα των πλοίων προκαλούν μια σημαντική έμμεση ενίσχυση της ακτινοβολίας μέσω της επίδρασης στη μικροφυσική των νεφών.
Επίδραση των εκπομπών των πλοίων στην ενίσχυση ακτινοβολίας αέρια αερολύματα Εκπομπές Επίδραση χρόνος Χωρ. κλίμακα RF % CO 2 άμεση > 100 παγκόσμια + 2.2 έτη SO 2 παραγωγή SO 4 ημέρες περιφερειακή - NO x παραγωγή O 3 καταστροφή CH 4 ημέρες 10 έτη SO 4 άμεση ημέρεςεβδομά δες περιφερειακή παγκόσμια + - 43 20 περιφερειακή - 8 αιθάλη άμεση ημέρες περιφερειακή 0 ελάχ HC άμεση ημέρες περιφερειακή 0 ελάχ αερολύματα έμμεση ημέρες περιφερειακή - 39 Συνολικά -
Συμπέρασμα α. H ψύξη λόγω μεταβολής των νεφών (έμμεση αρνητική ενίσχυση ακτινοβολίας) υπερτερεί σημαντικά της θέρμανσης λόγω εκπομπών CO 2 ή όζοντος από πλοία (άμεση θετική ενίσχυση ακτινοβολίας), προκαλώντας συνολικά αρνητική καθαρή ενίσχυση ακτινοβολίας (ψύξη) σήμερα. Το αντίθετο συμβαίνει με τις εκπομπές από αεροπλάνα. Δεν έχει ληφθεί όμως υπόψη η θετική ενίσχυση της ακτινοβολίας λόγω της αλληλεπίδρασης της αιθάλης με το χιόνι.
β. Η συνεισφορά των αερολυμάτων των πλοίων στην έμμεση ενίσχυση ακτινοβολίας είναι μεγάλη (έως 39%) καθώς: οι εκπομπές αυτές απελευθερώνονται σε καθαρές θαλάσσιες περιοχές με μεγάλη συχνότητα χαμηλών νεφών η επίδραση των αερολυμάτων είναι μεγαλύτερη πάνω από τη σκούρα θαλάσσια επιφάνεια από ότι πάνω από τη ξηρά.
3.4.3. Απόκριση της θερμοκρασίας στο μέλλον Ενώ οι σημερινές τιμές της ενίσχυσης ακτινοβολίας χρησιμεύουν για την εκτίμηση της επίδρασης των ιστορικών εκπομπών στο σημερινό κλίμα, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για την εκτίμηση των σημερινών και μελλοντικών εκπομπών στο μελλοντικό κλίμα. Σύμφωνα με τα μοντέλα το CΟ 2 προκαλεί θέρμανση ενώ τα SO 2 και NΟ x ψύξη η οποία μειώνεται σταδιακά.
Μεταφράζοντας την επίδραση σε ισοδύναμους τόνους CO 2 το CΟ 2 προκαλεί θέρμανση ενώ τα SO 2 και NΟ x ψύξη η οποία μειώνεται σταδιακά.
Μεταφράζοντας την επίδραση σε ισοδύναμους τόνους CO 2 Μετά από 50 έτη, η καθαρή επίδραση των σημερινών εκπομπών μηδενίζεται μέσω της εξουδετέρωσης της θέρμανσης από το CO 2 από τη ψύξη που προκαλούν το SΟ 2 και τα NΟ x.
Μεταφράζοντας την επίδραση σε ισοδύναμους τόνους CO 2 Οι εκπομπές των πλοίων προκαλούν μέσω του CO 2 καθαρή θέρμανση μετά τα 50 έτη.
3.5 Μετριασμός επιπτώσεων
3.5.1 Εισαγωγή Η μείωση των εκπομπών των πλοίων μπορεί να γίνει μέσω: α. τεχνολογικών βελτιώσεων, εναλλακτικών καυσίμων και τροποποιήσεων των πλοίων β. εφαρμογής πολιτικών ελέγχου των εκπομπών
3.5.2 Τεχνολογικές βελτιώσεις, εναλλακτικά καύσιμα και ενέργεια α. Μείωση των εκπομπών NO x Οι ντιζελομηχανές των πλοίων λειτουργούν σε χαμηλές στροφές και για αυτό το λόγο έχουν μεγάλη διάμετρο κυλίνδρων. Για να είναι αποδοτικές το καύσιμο πρέπει να ψεκαστεί και να αναμιχθεί καλά με αέρα πριν την καύση. Μεγάλες θερμοκρασίες και χρόνοι παραμονής του καύσιμου στο θάλαμο καύσης. Αυξημένες εκπομπές ΝΟ x
Οι τεχνολογίες μείωσης των εκπομπών NO x χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: α. Τροποποιήσεις των μηχανών (ψύξη, αύξηση πίεσης, ηλεκτρική προώθηση καυσίμου κ.α.) β. Τεχνολογίες που εφαρμόζονται στο καύσιμο ή στο σύστημα τροφοδοσίας αέρα (pre-engine technologies) με την προσθήκη νερού στη διαδικασία καύσης γ. Τεχνολογίες που εφαρμόζονται στο σύστημα καυσαερίων (post-engine technologies) με χρήση καταλύτη.
β. Μείωση των εκπομπών SO x και σωματιδίων Οι εκπομπές SΟ x αποτελούν τη βάση για την παραγωγή αερολυμάτων και εξαρτώνται από την περιεκτικότητα του καυσίμου σε θείο. Καύσιμα με μειωμένη περιεκτικότητα σε θείο είναι περιορισμένα και κοστίζουν. Εναλλακτική, οικονομική λύση είναι η έκπλυση των καυσαερίων από τo SΟ x με θαλασσινό νερό (70-80% μείωση). Για την απομάκρυνση των σωματιδίων χρησιμοποιείται: Φίλτρο στο σύστημα καυσαερίων, το οποίο συλλέγει και καίει τα συσσωρευμένα σωματίδια με ή χωρίς καταλύτη (80-90% μείωση). Χρήση καταλυτών για απομάκρυνση υγρής μορφής υδρογονανθράκων ή διαλυτών οργανικών ενώσεων (10-30% μείωση)
γ. Εναλλακτικά καύσιμα α. Ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, κάρβουνο, αέριο) Καύσιμα που προέρχονται από πετρέλαιο θεωρούνται εναλλακτικά καύσιμα του βαριού ναυτιλιακού καυσίμου. Καύσιμα που προέρχονται από κάρβουνο και αέρια καύσιμα. Χρησιμοποιείται το υδρογονομένο diesel για καλύτερη απόδοση και μειωμένες εκπομπές (2% CO 2 των συμβατικών). Απαιτείται όμως η εφαρμογή μεθόδων μείωσης των NΟ x. β. Βιοκαύσιμα, όπως λάδι φοίνικα, καρύδας, κράμβης, σόγιας κ.α. έχουν προταθεί εδώ και χρόνια ως καύσιμα για μικρές μηχανές. Παράγουν λιγότερα σωματίδια. Εξετάζονται ως προς το CO 2. Δεν έχουν ακόμη ουσιαστική εφαρμογή στη θάλασσα. Θα πρέπει να εξεταστεί η κατανάλωση ενέργειας και παραγωγή εκπομπών σε όλο τον κύκλο παραγωγής αυτών των καυσίμων.
δ. Μείωση κατανάλωσης καυσίμου και CO 2 α. Βελτιστοποίηση συστημάτων εκτός των κινητήρων όπως η προπέλα, το πηδάλιο και το κύτος (εξοικονόμηση ενέργειας έως 30%) β. Σωστή συντήρηση του πλοίου. γ. Μείωση και βελτιστοποίηση της ταχύτητας του πλοίου και επιλογή ρότας για αποφυγή ισχυρών ανέμων, η πιο αποτελεσματική μέθοδος. δ. Εναλλακτικά συστήματα κινητήρων ή συνδυασμός τους με τους κλασικούς κινητήρες μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές CO 2. Κυψέλες καυσίμων (fuel cells) Άνεμος σε ανεμογεννήτριες Ηλιακοί συλλέκτες (μεγάλο μέγεθος)
3.5.3. Πολιτικές ελέγχου Υπάρχει αυξανόμενη πίεση για μείωση των εκπομπών στη ναυσιπλοΐα και στα λιμάνια. Τα εργαλεία πολιτικής για την επίτευξη των περιβαλλοντικών στόχων κατηγοριοποιούνται σε: α. Προσεγγίσεις εντολών και ελέγχου (command-and-control approaches), οι οποίες θέτουν κανονισμούς με κοινά πρότυπα στη λειτουργία των πηγών των ρύπων. β. Προσεγγίσεις βασισμένες στην αγορά ή σε κίνητρα (market-based or incentive-based approaches) οι οποίες χρησιμοποιούν οικονομικά μέσα αξιοποιώντας τα μηνύματα της αγοράς και οικονομικά κίνητρα για την υιοθέτηση τεχνολογιών που μειώνουν τους ρύπους.
α. Προσεγγίσεις εντολών και ελέγχου (command-and-control approaches) οι οποίες θέτουν κανονισμούς με κοινά πρότυπα στη λειτουργία των πηγών των ρύπων. Χρησιμοποιούν κυρίως δυο εργαλεία: Πρότυπα βασισμένα στην τεχνολογία (technology-based standards), τα οποία ορίζουν τη μέθοδο, και μερικές φορές τον εξοπλισμό που πρέπει να χρησιμοποιήσουν οι εταιρείες για να συμμορφώνονται με ένα συγκεκριμένο κανονισμό. Πρότυπα βασισμένα στην απόδοση (performance-based standards), τα οποία θέτουν ένα κοινό στόχο ελέγχου των ρύπων ενώ παράλληλα δίνουν περιθώρια στο τρόπο επίτευξης του στόχου. Π.χ. οι κανονισμοί του MARPOL Annex VI SECA απαιτούν τη χρήση είτε καύσιμων με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο ή εγκεκριμένης τεχνολογίας για τη μείωση ισόποσων εκπομπών SO 2.
β. Προσεγγίσεις βασισμένες στην αγορά ή σε κίνητρα (marketbased or incentive-based approaches) οι οποίες χρησιμοποιούν οικονομικά μέσα. Περιλαμβάνουν ένα μεγάλο εύρος πολιτικής κινήτρων: φορολόγηση ρύπων, κρατικές επιχορηγήσεις, περιβαλλοντική διαφοροποίηση ναύλων ναυσιπλοΐας και λιμανιού, διαφοροποιημένος φόρος χωρητικότητας πλοίου (πράσινος φόρος), σύστημα περιβαλλοντικής ταξινόμησης των πλοίων, το πράσινο βραβείο the green award foundation (GAF), και εμπόριο ρύπων. Αναπτυσσόμενη προσέγγιση.
3.5.4 Εκτίμηση των πολιτικών μετριασμού επιπτώσεων Πως οι πιθανές βελτιώσεις στην τεχνολογία ή στη χρήση εναλλακτικών μορφών ενέργειας επιδρούν στην μελλοντική εξέλιξη των εκπομπών από πλοία; α. Βασικές παραδοχές i. Εναλλακτικά συστήματα κινητήρων 96% της ενέργειας που παράγεται από μεγάλα πλοία είναι από ντιζελομηχανές με διάρκεια ζωής 30 έτη. Λόγω έλλειψης εναλλακτικών συστημάτων κίνησης με μεγάλη ισχύ, μεγάλου κόστους και της μεγάλης απόδοσης του πετρελαίου, δεν προβλέπεται αντικατάσταση των ντιζελομηχανών στο άμεσο μέλλον.
ii. Τεχνολογίες μείωσης εκπομπών και εναλλακτικά καύσιμα Τουλάχιστον για τα επόμενα 20 έτη η μείωση εκπομπών των κινητήρων πλοίων θα βασίζεται σε αυτές. Η μερική μετάβαση σε στόλο με εναλλακτικούς κινητήρες και καύσιμα είναι πιθανή το 2050. β. Σενάρια Δείχνουν ότι οι μελλοντικές εκπομπές των πλοίων, ιδιαίτερα των NO x και SΟ x, θα καθοριστούν κυρίως από τις βελτιώσεις στην τεχνολογία των κινητήρων και λιγότερο από την παγκόσμια οικονομική ανάπτυξη και τη χρήση εναλλακτικών καυσίμων.
ΝΟ x Σημαντική μείωση 85% από το 2001 στο 2050 με εφαρμογή επιπλέον τεχνικών μείωσης, παρά την αύξηση του στόλου. Αν δεν εφαρμοστούν επιπλέον τεχνικές μείωσης, αναμένεται περαιτέρω αύξηση το 2050. SΟ x Θα καθοριστούν από την περιεκτικότητα των καυσίμων σε θείο. 2001 2020 2050 Περιεκτικότητα σε S 2.4% 1% 0.5% Εκπομπές SO x (Tg) 6 1.8 Μείωση 70%
CΟ 2 Οι μελλοντικές εκπομπές καθορίζονται από τη συνολική κατανάλωση καυσίμου, η οποία εξαρτάται από την οικονομική ανάπτυξη και την ποσότητα των καυσίμων που εξοικονομούνται από τη χρήση εναλλακτικής ενέργειας και καυσίμων. 2020 2050 Εκπομπές CO 2 (Tg) 1110-1188 1109-2050
γ. Συμπεράσματα Οι εκπομπές των πλοίων αποτελούν ένα διογκούμενο πρόβλημα για τους επιστήμονες, τη βιομηχανία και στους διαμορφωτές περιβαλλοντικής πολιτικής. Οι σημερινές εκπομπές των πλοίων είναι από τις λιγότερο ρυθμιζόμενες πηγές ανθρωπογενών εκπομπών με σημαντικό δυναμικό μείωσης μέσω τεχνολογικών βελτιώσεων, εναλλακτικών καυσίμων και τροποποιήσεων των πλοίων. Τα σενάρια φανερώνουν ότι απαιτούνται σημαντικές μειώσεις εκπομπών για να αντισταθμιστεί η αύξουσα τάση στις εκπομπές λόγω ανάπτυξης του εμπορίου μέσω θάλασσας. Το όφελος από τις δράσεις μείωσης των σωματιδίων και SΟx από πλοία, υπερβαίνει του κόστους των δράσεων ελέγχου σε πολλές περιοχές του κόσμου.
3.6 Μελλοντικές επιπτώσεις στη σύνθεση της ατμόσφαιρας και το κλίμα
3.6.1 Εκτιμήσεις με βάση την παρούσα νομοθεσία και τα σενάρια ελέγχου εκπομπών α. Όζον (O 3 ) Ο ρυθμός παραγωγής όζοντος από τις εκπομπές NΟ x ελαττώνεται με την αύξηση των συγκεντρώσεων υποβάθρου του NO x και με το μέγεθος αυτών των εκπομπών. Η επίδραση της ναυτιλίας στο όζον εξαρτάται από το σενάριο εκπομπών NΟ x από πηγές στη ξηρά.
Μεταβολή της παγκόσμιας συγκέντρωσης όζοντος υποβάθρου με τις εκπομπές ΝΟx για τρία σενάρια αύξησης εκπομπών
β. Μεθάνιο (CH 4 ) Η επίδραση των εκπομπών NΟ x στην καταστροφή του μεθανίου εκτιμάται ως μη γραμμική, όπως και στο όζον.
γ. Οξείδια θείου (SO x ) Θεωρώντας σταθερή ετήσια αύξηση 2.2% στις εκπομπές από πλοία μέχρι το 2030, η ναυτιλία θα εξουδετερώσει τα οφέλη που θα προκύψουν από τη μείωση των εκπομπών SO 2 από όλες τις ανθρωπογενείς πηγές σύμφωνα με το IPCC A2 σενάριο. Εκτιμάται ότι η ναυτιλία θα συνεισφέρει κατά 4.5% στην αύξηση του θείου μέχρι το 2030.
Ποσοστό της απόθεσης θείου που οφείλεται στη ναυτιλία (2000) 10-30% 2-20%
Ποσοστό της απόθεσης θείου που οφείλεται στη ναυτιλία (2020) 10-40% 10-30%
Ποσοστό της απόθεσης θείου που οφείλεται στη ναυτιλία (2020) (με πολιτικές μείωσης εκπομπών) 5-20% 2-10%
3.6.2 Εκτιμήσεις αλλαγών στα πρότυπα ναυσιπλοΐας Οι εκπομπές λόγω ναυσιπλοΐας και αλιείας μπορούν να μεταβληθούν λόγω των κλιματικών μεταβολών. α. Δίαυλος Βόρειας Θάλασσας
Η Αρκτική βιώνει μια από τις πιο απότομες κλιματικές μεταβολές στη γη: διπλάσια αύξηση θερμοκρασίας μείωση της έκτασης των πάγων, ιδιαίτερα το καλοκαίρι τα κλιματικά μοντέλα εκτιμούν επιτάχυνση της μείωσης αυτής, άνοιγμα νέων θαλάσσιων διαύλων, και επιμήκυνση της περιόδου με ανοικτό δίαυλο. Μείωση του χρόνου διαύλου κατά 50% Αύξηση των ημερήσιων διελεύσεων από την περιοχή Αύξηση του τονάζ που διέρχεται από την περιοχή από 5 σε 64 εκ τόνους το 2020.
Η αυξημένη κίνηση θα αυξήσει το επίπεδο αέριας μόλυνσης στην περιοχή: έως και 11% των συνολικών εκπομπών από πλοία θα καταγράφονται στην Αρκτική εκπομπές θα μεταφερθούν από λιγότερο ευαίσθητες περιοχές στην Αρκτική Οι θερινές συγκεντρώσεις του όζοντος θα διπλασιαστούν η απόθεση θείου και αζώτου στις ακτές θα αυξηθεί πάνω από 5% αλλά παγκόσμια θα μειωθούν οι εκπομπές λόγω μείωσης της κίνησης. β. Μεταβολές στα θαλάσσια οικοσυστήματα Δεν υπάρχει εκτίμηση για την επίδραση στις εκπομπές των αλιευτικών σκαφών.
3.4 Επιπτώσεις στο κλίμα 3.5 Μετριασμός των επιπτώσεων 3.6 Μελλοντικές εκτιμήσεις των επιπτώσεων στην ατμόσφαιρα και το κλίμα
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ
Ευρωπαϊκή νομοθεσία και πολιτικές αντιμετώπισης της αέριας ρύπανσης από πλοία Χαράλαμπος Φείδας Αν. Καθηγητής Α.Π.Θ.
Εισαγωγή Ατμόσφαιρα αποτελεί ένα παγκόσμιο κοινό αγαθό. Ατμοσφαιρική ρύπανση: Ευρύς όρος. Χρησιμοποιείται για διάφορους παράγοντες (χημικούς, φυσικούς, βιολογικούς ή άλλους), οι οποίοι αλλοιώνουν τα φυσικά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας & επιδρούν με διάφορες επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία ή στο περιβάλλον. 20 ος αιώνας: Tο πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις αναπτυγμένες χώρες χαρακτηριζόταν από ψηλές συγκεντρώσεις καπνού & διοξειδίου του θείου (SO 2 ), που προερχόταν από την καύση των ορυκτών καυσίμων, όπως πετρέλαιο και κάρβουνο. β μισό 20 ου αιώνα: Οι σχετικές με την κυκλοφοριακή κίνηση εκπομπές (ΝΟ x, O 3 ), σε συνδυασμό με τις εκπομπές ρύπων που προέρχονται από το βιομηχανικό τομέα, απείλησαν στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα.
α. Φιλοσοφίες ελέγχου ατμοσφαιρικής ρύπανσης Πρότυπα Εκπομπής (UK): Θέσπιση μέγιστων επιτρεπόμενων τιμών εκπομπών. Συνδυασμός Προτύπων Εκπομπής & Προτύπων Ποιότητας Αέρα (EU, USA): οι νέες πηγές ατμοσφαιρικών ρύπων θα πρέπει να αποδείξουν ότι οι εκπομπές τους δεν θα προκαλέσουν υπερβάσεις των θεσμοθετημένων ορίων ποιότητας του αέρα. Φορολόγηση Εκπομπών. Ανάλυση Κόστους-Οφέλους.
β. Προϋποθέσεις και προβλήματα θέσπισης προτύπων Παραδοχή: Oι φυσιολογικές λειτουργίες ενός οργανισμού που εκτίθεται σε ένα ρύπο μπορούν να αποκαταστήσουν οποιαδήποτε ζημιά. Προϋπόθεση: Η έκθεση στο ρύπο δεν αυξάνεται πέραν κάποιων ανώτερων τιμών (κατώφλια). Πρόβλημα: Οι οργανισμοί δεν εμφανίζουν μια τόσο απλή συμπεριφορά και ο καθορισμός των κατωφλίων δεν είναι απλός. Τα πρότυπα τίθενται συνήθως για να προστατεύσουν τον πιο ευαίσθητο αποδέκτη. Ασάφειες: δεν είναι γνωστές οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην υγεία οι αποκρίσεις εξαρτώνται, όχι μόνο από τη συγκέντρωση, αλλά, και από τη διάρκεια της έκθεσης Υπάρχει συνέργεια μεταξύ ρύπων (σωματίδια, SO 2 )
γ. Δεδομένα για τη θέσπιση προτύπων α) παρατηρήσεις των βραχυπρόθεσμων ή μακροπρόθεσμων επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών ρύπων β) συγκεκριμένα πειράματα υπό ελεγχόμενες συνθήκες, όπως είναι τα πειράματα σε πειραματόζωα γ) ισχυρά μοντέλα (μαθηματικά πρότυπα) υπολογιστών, για τη μελέτη των σχέσεων μεταξύ πολλών και διαφορετικών μεταβλητών που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους π.χ. τα όρια εκπομπής του διοξειδίου του θείου (SO 2 ) και του διοξειδίου του αζώτου (NO 2 ) υπολογίζονται από μοντέλα διασποράς και εναπόθεσης
δ. Οργανισμοί θέσπισης προτύπων Χρησιμοποιούν διαφορετικές προσεγγίσεις και όρους όπως πρότυπα, κατευθυντήριες και οριακές τιμές, για να ορίσουν τα διάφορα πρότυπα Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO): κατευθυντήριες τιμές χωρίς νομική βάση Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ): υποχρεωτικές οριακές τιμές, επιθυμητές κατευθυντήριες τιμές Οικονομική Επιτροπή των Ηνωμένων Εθνών για την Ευρώπη (UNECE) Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών (USEPA)
4.1 Στρατηγικές και τακτικές ελέγχου ρύπανσης Διαχείριση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης: O έλεγχος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με ένα συντονισμένο τρόπο. Ο έλεγχος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης εφαρμόζεται με τη μείωση των εκπομπών των πρωτογενών ρύπων. Γίνεται με την εφαρμογή κατάλληλων στρατηγικών και τακτικών ελέγχου.
α. Στρατηγική ελέγχου Η μακροπρόθεσμη προσπάθεια μείωσης των επιπέδων της ρύπανσης σε όλες τις κλίμακες του προβλήματος (τοπική έως παγκόσμια). Καλείται στρατηγική ελέγχου διότι θέτει μακροπρόθεσμους στόχους ελέγχου. Τίθενται για τα επόμενα 5, 10 ή 15 έτη. Εφαρμόζεται σε διάφορες κλίμακες: περιφερειακή στρατηγική, με στόχο προγραμματισμένες μειώσεις σε αστική και τοπική κλίμακα κρατική στρατηγική, με σκοπό να επιτευχθούν οι μειώσεις σε εθνική, περιφερειακή, αστική, και τοπική κλίμακα διεθνής στρατηγική, με στόχο να επιτευχθούν οι μειώσεις σε παγκόσμια και ηπειρωτική κλίμακα.
Για τον έλεγχο της ποιότητας του αέρα έχουν προταθεί ποικίλες στρατηγικές, οι οποίες περιλαμβάνουν: πρότυπα εκπομπών, θεσπίζουν μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές εκπομπών πρότυπα ποιότητας του αέρα, θεσμοθετούν όρια στην ποιότητα του αέρα στρατηγική κόστους οφέλους, θεωρητική προσέγγιση, οικονομικές στρατηγικές ή οικονομικά κίνητρα, π.χ. επιβολή ενός φόρου εκπομπών. Ένα αποτελεσματικό πρόγραμμα διαχείρισης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης είναι μια συλλογή κατάλληλα σχεδιασμένων στρατηγικών ελέγχου
β. Τακτική ελέγχου Η βραχυπρόθεσμη προσπάθεια ελέγχου των επεισοδίων ρύπανσης σε αστική κλίμακα. Καλείται τακτική επειδή, αναπτύσσει ένα σενάριο τακτικών ελιγμών να εφαρμοστεί σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα πριν από ένα επικείμενο επεισόδιο ώστε αυτό να αποτραπεί. Εφαρμόζει προσωρινούς ελέγχους στις εκπομπές, πολύ αυστηρότερους από ότι απαιτείται σε ένα μακροπρόθεσμο στρατηγικό σενάριο ελέγχου, λόγω της μικρής διάρκειας του επεισοδίου (συνήθως 36 ώρες έως 3 ή 4 ημέρες) π.χ. αυστηρότερα πρότυπα εκπομπής για τις πηγές στην περιοχή ελέγχου, περιορισμούς στη χρήση των καυσίμων, ελέγχους των καυσαερίων κ.α.
4.2 Τακτική ελέγχου επεισοδίου και μακροπρόθεσμη στρατηγική ελέγχου α. Τακτική ελέγχου επεισοδίου Εφαρμογή περιορισμών και ελέγχων χωρίς να εμφανιστεί το αναμενόμενο επεισόδιο άσκοπη δαπάνη οικονομικών πόρων και διαταραχή των δραστηριοτήτων της κοινωνίας Αμφισβήτηση της αξιοπιστίας της Αρχής Ελέγχου Μη εφαρμογή περιορισμών και ελέγχων και εμφάνιση ενός επεισοδίου Κόστος στην ανθρώπινη υγεία.
Πρέπει: να λαμβάνονται υπόψη οι κοινωνικές και πολιτικές επιπτώσεις από την εφαρμογή των μέτρων ελέγχου ενός επεισοδίου δημόσια συζήτηση και προεπιλογή των απαραίτητων διαδικασιών, δράσεων, τακτικών ελέγχου. Απαιτούνται: μετρήσεις από σταθμούς ελέγχου της ποιότητας του αέρα ένα κατάλληλο σύστημα πρόβλεψης της εμφάνισης και της εμμονής ενός επεισοδίου, καθώς και υπολογισμού της συγκέντρωσης των ρύπων.
β. Μακροπρόθεσμη στρατηγική ελέγχου αρκετά διαφορετικό σύστημα από τις τακτικές ελέγχου επεισοδίου. Η εφαρμογή συστηματικών μεθόδων ελέγχου συνδέεται με ένα κόστος εμφανίζονται στο παραπάνω σύστημα αντίστοιχες συναρτήσεις κόστους (Cost Functions). Αλλά και ο μη έλεγχος της ρύπανσης έχει ένα κόστος (ζημιά στη βλάστηση, στα υλικά, στις κατασκευές, στα ζώα, στην ατμόσφαιρα, και στην ανθρώπινη υγεία) αυτές οι δαπάνες αντιστοιχούν σε συναρτήσεις ζημιάς (Damage Functions).
H αποτελεσματικότητα των δαπανών (Cost Effectiveness) που αντιστοιχούν στις μεθόδους και στρατηγικές ελέγχου καθορίζεται από τις συναρτήσεις κόστους και ζημιάς. Αποτελεί οικονομικό στοιχείο αλλά δεν δίνει πληροφορία για το αν τελικά επιτυγχάνονται αποδεκτά επίπεδα δημόσιας υγείας και ευημερίας. Η αποτελεσματικότητα των δαπανών: δεν λαμβάνεται υπόψη στα αποδεκτά επίπεδα δημόσιας υγείας αποτελεί παράγοντα καθορισμού των αποδεκτών επίπεδων ευημερίας.
Πρότυπο Ποιότητας του Αέρα (Air Quality Standard), ένα επίπεδο ρύπανσης που ναι μεν αποδέχεται κάποιου είδους ζημιά στη βλάστηση, τα ζώα, τον άνθρωπο και τα υλικά αγαθά με την προϋπόθεση όμως ότι πως δεν θα υπάρξει καμία βεβαιωμένη ζημιά στην υγεία τους. Από μόνα τους δεν οδηγούν και σε έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Πρότυπα Εκπομπής (Emission Standards), έχουν ως στόχο τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με τον περιορισμό των εκπομπών από τις πηγές.
4.3 Οι Φιλοσοφίες Ελέγχου της Ρύπανσης Διάφορες στρατηγικές για τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης: Στρατηγική διαχείρισης της ποιότητας του αέρα, με βασικό στοιχείο την ανάπτυξη και δημοσίευση προτύπων ποιότητας του αέρα. (ΗΠΑ) Στρατηγική των προτύπων εκπομπής, αναπτύσσει γενικά πρότυπα εκπομπής (Μ. Βρετανία) Στρατηγική οικονομικών κινήτρων, φόρο, τέλη, ή ιδιαίτερα οικονομικά προγράμματα, μαζί με τη θέσπιση προτύπων ποιότητας του αέρα (Τσεχοσλοβακία, Ουγγαρία, Ιαπωνία, Κάτω Χώρες, Νορβηγία) Στρατηγική κόστους οφέλους, μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας των δαπανών.
Φιλοσοφία ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης: Ένα θεμελιώδες σύνολο ιδεών, σχετικά με το ποιο είναι το κατά το δυνατόν καθαρότερο περιβάλλον, το αποδεκτό κόστος και η κατάλληλη κατανομή του. Θα πρέπει να είναι: οικονομικά αποδοτική, απλή, εφαρμόσιμη, ευέλικτη, εξελίξιμη. Βασικές φιλοσοφίες: τα πρότυπα εκπομπής, τα πρότυπα ποιότητας του αέρα, η φορολόγηση των εκπομπών, και τα πρότυπα κόστους οφέλους.
4.3.1 Η φιλοσοφία των προτύπων εκπομπής Φιλοσοφία: του «κατά το δυνατόν καθαρότερου αέρα» Βασική ιδέα: υπάρχει κάποιος μέγιστος δυνατός ρυθμός εκπομπών για κάθε κατηγορία πηγών. Ο ρυθμός εκπομπής είναι αντιστρόφως ανάλογος με την καθαρότητα του αέρα Η καθαρότερη δυνατή φιλοσοφία ελέγχου του αέρα. Ένα πρότυπο εκπομπής μπορεί να είναι: ένα μέγιστο όριο εκπομπών (π.χ. εκπομπή σκόνης < 100 mg/nm 3 ) το οποίο βασίζεται στην καλύτερη διαθέσιμη τεχνολογία η υιοθέτηση της καλύτερης διαθέσιμης τεχνολογίας (π.χ. η απαγόρευση των ανοικτών εστιών καύσης των απορριμμάτων, σύγχρονων φίλτρων)
α. Μειονεκτήματα Χαμηλή αποτελεσματικότητα του κόστους, εάν εφαρμοστούν κοινά πρότυπα εκπομπών σε μια κατηγορία πηγών (π.χ. όσων βρίσκονται σε απομακρυσμένες θέσεις, σε βιομηχανικές περιοχές). Μικρή ευελιξία, εάν ο εξοπλισμός τους αποτυγχάνει να ικανοποιήσει τα κριτήρια απόδοσης που προβλέπονται από τον κατασκευαστή.
β. Πλεονεκτήματα Η απλότητα της φιλοσοφίας (μόνο όρια ρυθμών εκπομπής και μεθόδων ελέγχου τους) Η δυνατότητα επιβολής (γνωστοί, απλοί κανόνες για πιστοποίηση παραβάσεων και επιβολή κυρώσεων) Η επαρκής δυνατότητα εξέλιξης Εάν μια νέα τεχνολογία καθιστά δυνατό τον καθορισμό χαμηλότερων προτύπων, μπορεί να εφαρμοστεί για όλες τις πηγές που κατασκευάζονται μετά από μια ορισμένη ημερομηνία. Η φιλοσοφία της βέλτιστης τεχνολογίας θα πρέπει όμως να συνυπολογίζει και το κόστος.
4.3.2 Η φιλοσοφία των προτύπων ποιότητας αέρα Φιλοσοφία: των «μηδενικών επιπτώσεων» Βασική ιδέα: υπόθεση (τοξικολογική αρχή) ότι για τους περισσότερους ατμοσφαιρικούς ρύπους υπάρχει ένα κατώτατο όριο συγκέντρωσης κάτω από το οποίο δεν παρατηρείται καμιά επίπτωση στην υγεία. Υπάρχει σημαντική επιστημονική αβεβαιότητα ως προς τα κατώφλια, και τα αποτελέσματα της ρύπανσης. Πρέπει να παρέχουν ένα «επαρκές περιθώριο ασφάλειας» ιδιαίτερα για τα πιο ευαίσθητα άτομα (ασθματικούς, παιδιά, ηλικιωμένους, άτομα με καρδιαγγειακές παθήσεις κλπ).
Διαδικασία: Θεσμοθέτηση προτύπων ποιότητας αέρα Εκπόνηση και εφαρμογή κατάλληλων σχεδίων που να εξασφαλίζουν ότι δε θα ξεπεραστούν τα παραπάνω πρότυπα Απαιτεί ένα μοντέλο για τον προσδιορισμό της σχέσης μεταξύ των εκπομπών και της ποιότητας του αέρα της περιοχής.
α. Μειονεκτήματα Καλή αλλά όχι άριστη αποτελεσματικότητα κόστους, καθώς τηρούνται παντού, ακόμη και σε περιοχές όπου σπάνια (ή και καθόλου) επισκέπτονται οι άνθρωποι. Μεγάλη πολυπλοκότητα, η σχέση μεταξύ των εκπομπών και της ποιότητας του αέρα δεν είναι απλή (απόσταση πηγών, δευτερογενείς ρύποι). Δυσκολία επιβολής, δεν είναι εύκολο να διαπιστωθεί ο ένοχος λόγω της πολυπλοκότητας της μεθόδου.
β. Πλεονεκτήματα Λογική ευελιξία της φιλοσοφίας, λόγω των πολλαπλών τρόπων με τους οποίους μπορούν να ικανοποιηθούν τα πρότυπα ποιότητας του αέρα Λογική δυνατότητα εξέλιξης, με νέα δεδομένα τα πρότυπα μπορούν να αλλάξουν με εφαρμογή νέων κανονισμών εκπομπών (ακριβή και χρονοβόρα διαδικασία) Η βάση της φιλοσοφίας, εξαρτάται απολύτως από την υπόθεση ότι υπάρχουν τιμές κατώτατων ορίων κάτω από τις οποίες δεν υπάρχει ζημιά.
4.3.3 Η φιλοσοφία της φορολόγησης των εκπομπών Φιλοσοφία: των «οικονομικών κινήτρων» (δάνεια, επιχορηγήσεις) Βασική ιδέα: επιβολή τέλους σε κάθε σημαντική πηγή ρύπων, σύμφωνα με το ρυθμό εκπομπής τους οικονομικά πιο συμφέρουσα η εγκατάσταση εξοπλισμού ελέγχου της ρύπανσης από την πληρωμή των τελών. Έχει προταθεί και σε συνδυασμό με τη φιλοσοφία των προτύπων ποιότητας του αέρα. Εφαρμογή. Γενικά, μη αποδεκτή. Η δυνατότητα να ρυπάνει κάποιος το περιβάλλον δεν θα πρέπει ποτέ να είναι αντικείμενο πώλησης.
α. Μειονεκτήματα - πλεονεκτήματα Ικανοποιητική αποτελεσματικότητα δαπανών, αποτελεί εσωτερική επιλογή των πηγών. η δυνατότητα επιβολής του αντίστοιχου φόρου απαιτεί την εγκατάσταση οργάνων καταγραφής ρύπων σε κάθε πηγή. Καλή δυνατότητα εξέλιξης της φιλοσοφίας, επειδή το μέγεθος των τελών ρύπανσης μπορεί να μεταβάλλεται εύκολα, ανάλογα με τις ανάγκες (πιθανότερη η επιλογή του αυξημένου φόρου).
4.3.4 Η φιλοσοφία του κόστους οφέλους Βασική ιδέα: ελαχιστοποίηση των συνολικών δαπανών
Χαρακτηριστικά: Είναι μια απλοποίηση της πραγματικότητας. Στην πραγματικότητα υπάρχει μια καμπύλη ζημιάς για κάθε άτομο και πηγή. Δεν υπάρχουν κατώφλια στις εκπομπές. Αν υπάρχουν είναι αρκετά χαμηλά. Πρέπει να αποφασίσουμε πόση ζημιά μπορούμε να αποδεχτούμε και αντίστοιχα τι ποσό είμαστε πρόθυμοι να ξοδέψουμε, ώστε να μειώσουμε τις ζημίες σε αυτό το επίπεδο. Δεν είναι δυνατό να αποτιμηθούν οικονομικά, όροι όπως είναι η ανθρώπινη υγεία και ζωή, η ποιότητα του καθαρού ουρανού, η ζημιά σε πολιτιστικά μνημεία κλπ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας οδηγός για τον καθορισμό των προτύπων εκπομπής ή των προτύπων ποιότητας του αέρα.
α. Μειονεκτήματα Πολύ μεγάλη πολυπλοκότητα, (πολυδιάστατη διαδικασία) Δυσκολία επιβολής, λόγω αδυναμίας θέσπισης σχετικών νόμων για μια πολύπλοκη διαδικασία εφαρμογής. β. Πλεονεκτήματα Άριστη αποτελεσματικότητα δαπανών Καλή δυνατότητα εξέλιξης, τα νέα δεδομένα εισάγονται στην εξίσωση και αλλάζουμε τη νομοθεσία.
4.4 Ευρωπαϊκή Νομοθεσία Ποιότητας του Αέρα Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εκδώσει ένα σημαντικό αριθμό Κανονισμών και Οδηγιών σε ποικίλα θέματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Έχει δοθεί ιδιαίτερο βάρος στην Ευρωπαϊκή Νομοθεσία για τα Πρότυπα Ποιότητας του Αέρα Θέσπιση οριακών & κατευθυντήριων τιμών Θεμέλιος λίθος: Οδηγία Πλαίσιο 96/62/EK «Εκτίμηση & Διαχείριση της ποιότητας του αέρα του περιβάλλοντος»
Στόχοι: 1. Οριακή τιμή: Επίπεδο συγκέντρωσης που καθορίζεται με βάση την επιστημονική γνώση και τις οδηγίες του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (WHO) για τις επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου. Θα πρέπει να επιτευχθεί εντός μιας δεδομένης περιόδου. Δεν θα πρέπει να ξεπεραστεί περισσότερες από έναν αριθμό φορές κατά τη διάρκεια μιας περιόδου. 2. Κατευθυντήριες τιμές ως μακροπρόθεσμες προφυλάξεις για την υγεία και το περιβάλλον.
Προσδιορίζονται 12 ατμοσφαιρικοί ρύποι, για τους οποίους τίθενται οριακές τιμές και λαμβάνονται μέτρα με μια σειρά «θυγατρικών» οδηγιών»: 1. Η «θυγατρική οδηγία» (1999/30/ΕΚ): οριακές τιμές διοξειδίου του θείου, οξειδίων του αζώτου, σωματιδίων και μολύβδου στον αέρα του περιβάλλοντος 2. Η «θυγατρική οδηγία» (2000/69/ΕΚ): οριακές τιμές βενζολίου και διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα του περιβάλλοντος 3. Η «θυγατρική οδηγία» (2002/3/ΕΚ): όζον του ατμοσφαιρικού αέρα (και τιμές στόχων) 4. Η «θυγατρική οδηγία» (2004/107/ΕΚ): αρσενικό, κάδμιο, υδράργυρος, νικέλιο και πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες στον αέρα του περιβάλλοντος
4.5 Νομοθεσία για την ατμοσφαιρική ρύπανση από πλοία Κάθε τακτική ή στρατηγική ελέγχου εκπομπών από πλοία εφαρμόζεται στα πλαίσια μιας νομοθεσίας με δυνατότητες παρακολούθησης και επιβολής. Λόγω του παγκόσμιου χαρακτήρα της ναυτιλίας, οι εθνικές νομοθεσίες βοηθούν ελάχιστα στην αντιμετώπιση της αέριας ρύπανσης που προκαλούν τα πλοία. Απαιτούνται: διεθνείς κανονισμοί και ευρωπαϊκοί κανονισμοί και οδηγίες. Κάθε νέα πολιτική ελέγχου εκπομπών θα πρέπει να συμμορφώνεται με αυτούς τους κανονισμούς.