Приземен озон

Кликнете върху изображението, за да получите достъп до четиридневната прогноза за приземния озон от Службата за мониторинг на атмосферата на „Коперник“

Здравни въпроси

Приземният озон засяга човешкото здраве, като уврежда дихателната и сърдечно-съдовата функция, което води до повече хоспитализации, отсъствия от училище и работа, употреба на лекарства и дори преждевременна смъртност. Краткотрайната експозиция на озон е свързана с респираторни симптоми, намалена белодробна функция и възпаление на дихателните пътища; продължителна експозиция с утежнена астма и повишена честота на инсулти. Противно на вредното въздействие на тропосферния или приземния озон — озонът, който дишаме — стратосферният озон е полезен за човешкото здраве чрез блокиране на ултравиолетовото лъчение.

Наблюдавани ефекти

Образуване на приземен озон и неговата метеорологична чувствителност

Повърхностният озон (O₃) е вторичен замърсител, произвеждан в атмосферата в присъствието на слънчева светлина и химически прекурсори. Основните прекурсори на озона са азотните оксиди (NOx) и летливите органични съединения (ЛОС), които произхождат главно от транспортни и промишлени дейности, които до голяма степен са свързани с градските райони. Въглеродният оксид (CO) и метанът (CH₄), отделяни от жилищни и селскостопански източници, обикновено играят незначителна роля при образуването на озон. Прекурсорите на озона също могат да имат естествен произход, като например биогенни емисии на ЛОС, емисии на NOx в почвата, емисии на CO от горски пожари и биосферни емисии на метан (Cooper et al., 2014 г.; Монаси и др., 2015 г.).

Максималните концентрации на озон обикновено се срещат на десетки километри от градските райони, където основните източници на прекурсори на озона са, за разлика от други замърсители на въздуха (като прахови частици и азотен диоксид), които до голяма степен се концентрират в градовете. Тъй като фотохимичното образуване на озон отнема няколко часа, ветровете могат да транспортират замърсяването, преди да се образува озон. Освен това някои видове NOx разграждат озона при специфични условия (т.е. близо до източниците на емисии, през нощта или през зимата), което води като цяло до по-ниски концентрации на озон над градските центрове, където се отделят NOx. Веднъж образуван, озонът може да се поддържа в атмосферата в продължение на дни до седмици, често преминавайки през далечен или трансграничен транспорт. Въпреки това, също така в градските и особено крайградските райони могат да се наблюдават високи нива на озон.

Тъй като генерирането на озон изисква слънчева радиация, концентрациите на озон обикновено достигат максимум дневно няколко часа след обяд. Концентрациите следват също така изразен сезонен цикъл, който в Европа достига пик между началото на пролетта и края на лятото. Зависимостта от слънчевата светлина прави озона много чувствителен към метеорологична и климатична променливост. Колебанието на озона от една година до друга зависи до голяма степен от това колко топло и сухо е лятото; интензивните топлинни вълни могат да доведат до пикови стойности на озон. Връзката със слънчевата светлина означава, че Южна Европа има тенденция да има по-високи концентрации на озон от Северна Европа (ЕАОС, 2022a).

Концентрации и експозиция на населението

Установено е, че годишните концентрации на озон в Европа са се увеличили леко между 2005 г. и 2019 г., докато най-високите пикове на озон са намалели (Solberg et al., 2022 г.). През 2020 г. само 19 % от всички станции за мониторинг на озона в Европа постигнаха дългосрочната цел, определена в Директивата за качеството на атмосферния въздух от 2008 г., че максималната средна дневна стойност за осем часа не може да надвишава 120 микрограма на кубичен метър (µg/m³) в рамките на една календарна година. В цяла Европа 21 държави, включително 15 държави — членки на ЕС, регистрираха концентрации на озон, надвишаващи целевата стойност на ЕС за защита на човешкото здраве (максималната средна дневна осемчасова средна стойност от 120 µg/m³) (ЕАОС, 2022a). Делът на населението, изложено на повърхностен озон над целевите нива на ЕС, се колебае между пика от 64 % през 2003 г. до 9 % през 2014 г. (ЕАОС, 2022б). Делът на населението, изложено на концентрации над краткосрочната ориентировъчна стойност на СЗО за 2021 г. (максималната дневна осемчасова средна стойност от 100 µg/m³), се колебае между 93 % и 98 % през периода 2013—2020 г., без тенденция към намаляване с течение на времето.

Въздействия върху здравето

Високите нива на озон причиняват проблеми с дишането, предизвикват астма, намаляват белодробната функция и причиняват белодробни заболявания (СЗО, 2008 г.). През 2019 г. 12253 души в 23 европейски държави бяха хоспитализирани с респираторни заболявания, причинени или изострени от остро излагане на озон. Тежестта на смъртността и заболеваемостта, причинени от излагането на нива на озон, обикновено е по-ниска в северноевропейските държави в сравнение с останалата част от Европа (ЕАОС, 2022a). През 2020 г. около 24000 души в 27-те държави — членки на ЕС, са починали преждевременно поради остра експозиция на озон над 70 µg/m 3^. Държавите с най-високи нива на смъртност през 2020 г. поради излагане на озон са Албания, Черна гора, Гърция, Босна и Херцеговина и Северна Македония по низходящ ред (ЕАОС, 2022a). От 2005 г. насам няма специфична тенденция по отношение на смъртността, свързана с озона в почвата, а варирането от година на година зависи най-вече от летните температури (Solberg et al., 2022 г.).

Освен преките последици за здравето, повърхностният озон се абсорбира чрез утайките на растенията и може да окаже неблагоприятно въздействие върху културите и горските добиви, което оказва влияние върху снабдяването с храни. Очаква се добивите на пшеница в Европа да бъдат намалени с до 9 % през 2019 г. По отношение на икономическите загуби 1,4 млрд. евро бяха загубени в 35 държави (ЕАОС, 2022в).

Прогнозни ефекти

Бъдещи концентрации на приземен озон

Годишното вариране на концентрациите на озон и неговите пикови стойности са повлияни от текущите и бъдещите промени в ключовите атмосферни параметри по сложен начин (таблица 1). По-голямата вероятност от топлинни вълни вероятно ще доведе до увеличаване на пиковете на концентрацията на приземния озон. Повишената слънчева радиация и летните температури също ще ускорят химическия процес на образуване на озон. Емисиите на ЛОС (прекурсор на озон) ще бъдат увеличени с по-топлите лета (Langner et al., 2012 г.), но също така ще бъдат намалени чрез по-високи нива на CO₂ в атмосферата (Szopa et al., 2021 г.). По-честите горски пожари през лятото ще действат като източник на емисии както на ЛОС, така и на CO (Parrington et al., 2013 г.). Отстраняването на озона от атмосферата чрез поглъщане от растителността — самата вредна за растенията — може да бъде намалено чрез топлинен и воден стрес върху растенията (Szopa et al., 2021 г.). В същото време повишената влажност ще увеличи разрушаването на озона в райони с ниско съдържание на NOx, като например морските зони в Скандинавия (Colette et al., 2015 г.).

Таблица 1: Избор на метеорологични параметри, които могат да се увеличат при бъдещо изменение на климата и тяхното въздействие върху нивата на озон

^{Източник: Адаптирано от Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) и Lin et al. (2020)}

Очаква се бъдещото изменение на климата да увеличи концентрациите на озон, но това увеличение не трябва да надвишава 5 µg/m³ в дневния максимум до средата на века и следователно вероятно ще бъде компенсирано от намаляването на нивата на озона поради планираното бъдещо намаляване на емисиите на прекурсори на озона. Прогнозите за края на века обаче предполагат увеличение с до 8 µg/m³ в концентрациите на озон. Предвижда се намаляване само на океанските и най-северните райони (британски острови, скандинавски и балтийски държави) (фигура 1).

Фигура 1. Моделирана бъдеща промяна в приземните концентрации на озон (ежедневно максимум) в Европа в средата на века (вляво) и в края на века (вдясно). Източник: ET/ACM (2015 Г.)

Въздействия върху здравето

Очаква се смъртността, свързана с острата експозиция на озон, да нарасне поради изменението на климата до 2050 г., особено в Централна и Южна Европа (Orru et al., 2019 г.; Selin et al., 2009 г.). Geels et al. (2015 г.) изчислено, че само изменението на климата ще доведе до 15 % увеличение на общия брой на свързаните с озона остри преждевременни смъртни случаи в Европа към 2080-те години на миналия век при климатичния сценарий на RCP 4.5. Нетните загуби на икономическо благосъстояние (включително разходи за смъртност и загуби за свободното време) поради свързаните с озона последици за здравето от изменението на климата и прекурсорите биха могли да се натрупат до 9,1 милиарда евро между 2000 г. и 2050 г. Въздействието върху разходите от прогнозираните промени в емисиите до голяма степен би надхвърлило въздействието върху климата (Selin et al., 2009 г.).

POlicy отговори

Мониторинг, цели и предупреждения

Съгласно Директивата за качеството на атмосферния въздух от 2008 г. държавите членки отговарят за мониторинга и докладването на данните за приземния озон пред Европейската агенция за околна среда. Мониторингът на часовите концентрации на озон се извършва в почти 2000 станции в цяла Европа, включително селски, крайградски и градски фонови станции — за документиране на експозицията на населението. Концентрациите на озон се измерват и на промишлени и пътни станции, разположени в непосредствена близост до главен път или промишлена зона/източник.

Директивата за качеството на атмосферния въздух от 2008 г. определя целева стойност и дългосрочна обективна стойност за озона за опазване на човешкото здраве. В таблица 2 е представен преглед на правните стандарти за приземния озон, определени в директивата за защита на човешкото здраве и здравето на околната среда.

Таблица 2: Преглед на праговите и целевите стойности и дългосрочните цели за атмосферния приземен озон

^{* AOT40 (µg/m³ x часа) е сумата от разликата между часовите концентрации, по-големи от 80 µg/m³ и 80 µg/m³ за даден период, като се използват само стойностите от 1 час, измерени между 8,00 и 20,00 централноевропейско време (централноевропейско време) всеки ден}.

Директивата за качеството на атмосферния въздух от 2008 г. включва и регулаторни задължения за информиране на населението относно високите концентрации на приземен озон (таблица 2). Информационният праг отразява „ниво, над което съществува риск за човешкото здраве от краткотрайна експозиция за особено чувствителни групи от населението“. Когато прагът е надхвърлен, от националните органи се изисква да информират обществеността. Прагът за предупреждение отразява „ниво, над което съществува риск за човешкото здраве от краткотрайна експозиция за общото население“. От националните органи се изисква да информират обществеността, да дават съвети и да прилагат краткосрочни планове за действие, когато този праг бъде надвишен. Превишаването на двата прага следва да бъде докладвано от държавите членки на Европейската комисия.

Информация за годишните концентрации на озон е на разположение на зрителя на статистиката за качеството на въздуха на ЕАОС. Актуална информация за качеството на въздуха е на разположение на зрителя на качеството на въздуха на ЕАОС и чрез Европейския индекс за качеството на въздуха. Услугата за мониторинг на атмосферата на „Коперник“ предоставя 4-дневна прогноза за концентрациите на приземен озон. В няколко европейски страни нивата на концентрация на озон са включени в плановете за действие за топлинното здраве. Вижте пример от Белгия тук.

Намаляване на концентрацията

През 2021 г. Световната здравна организация (СЗО) публикува нови насоки за качеството на въздуха с цел опазване на човешкото здраве, като актуализира насоките за качеството на въздуха от 2005 г. въз основа на систематичен преглед на най-новите научни доказателства за това как замърсяването на въздуха вреди на човешкото здраве. През октомври 2022 г. Европейската комисия публикува предложение за преразглеждане на Директивата за качеството на атмосферния въздух, с което стандартите на ЕС за качество на въздуха се привеждат в по-тясно съответствие с препоръките на СЗО от 2021 г. и се въвеждат пределно допустими стойности за всички замърсители на въздуха, които понастоящем са обект на целеви стойности, с изключение на озона. Озонът е освободен от тази промяна от целевата към граничната стойност поради сложните характеристики на образуването му в атмосферата, които усложняват задачата за оценка на осъществимостта на спазването на строги гранични стойности.

Въздействието на изменението на климата, което изостря образуването на озон, би могло частично да компенсира усилията за намаляване на емисиите на прекурсори на озона. Това се нарича глоба за озоновия климат. Компенсирането на тази санкция в областта на климата върху континенталната част на Европа ще изисква амбициозни мерки за смекчаване (с 30 до 50 % намаление на емисиите на NOx и ЛОС). В дългосрочен план намаляването на емисиите на метан също може ефективно да намали образуването на озон. Тъй като метанът също е важен парников газ, неговото намаляване също е от полза за смекчаването на изменението на климата (UNEP, 2021 г.; JRC, 2018 Г.).

Препоръки

• Colette, A. et al., 2013 г., European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios, Atmos. Това е Кем. Аз съм Фийс. 13, 7451—7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 2015 г., Is the ozone climate penalty in Europe?, Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015
• Cooper, O.R. et al., 2014, Глобално разпространение и тенденции на тропосферния озон: Преглед въз основа на наблюдения, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• ЕАОС, 2022a, Качество на въздуха в Европа 2022 г., информационна бележка № 05/2022. Уеб доклад на Европейската агенция за околна среда
• ЕАОС, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (Превишаване на стандартите за качество на въздуха в Европа). Европейска агенция за околна среда
• ЕАОС, 2022в, Въздействие на замърсяването на въздуха върху екосистемите, уеб доклад на Европейската агенция за околна среда
• Et/ACM, 2015 г., Моделирана бъдеща промяна в концентрациите на озон на повърхността през лятото
• Geels, C. et al., 2015 г., Future преждевременна смъртност поради замърсяване на въздуха в Европа — чувствителност към промените в климата, антропогенни емисии, население и сграден фонд, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837—2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. and Winner D.A., 2009 г., Effect of climate change on air quality, Atmospheric Environment 43, 51—63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018 г., Глобални тенденции в емисиите на метан и тяхното въздействие върху концентрациите на озон, Съвместен изследователски център, Европейска комисия.
• Langner, J., et al., 2012 г., A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe, Atmospheric Chemistry and Physics 12, 10423—10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. et al., 2020 г., „Вегетационни отзиви по време на суша“ изострят крайното замърсяване на въздуха с озон в Европа, Nature Climate Change 10, 444—451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, P.S., et al., 2015, Тропосферен озон и неговите прекурсори от градския към глобалния мащаб от качеството на въздуха до краткотраен климат, атмосферна химия и физика 15, 8889—8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H., et al., 2019 г., Озон и свързана с топлината смъртност в Европа през 2050 г., значително засегнати от промените в климата, населението и емисиите на парникови газове, Изследване на околната среда Писма 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 2013 г., Ozone photochemistry in boreal biomass burnpies, Atmospheric Chemistry and Physics 13, 7321—7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013
• Selin, N.E., et al., 2009 г., Global Health and economic impacts of future ozone pollution, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/4/044014
• Solberg, S., et al., 2021 г., Дългосрочни тенденции на замърсителите на въздуха на национално равнище 2005—2019 г., ETC/ATNI Доклад 9/2021
• Szopa, S., et al., 2021 г., Short-Lived Climate Forcers. В: Masson-Delmotte V. et al., 2021 г., Climate Change 2021: Основата на физикалната наука. Принос на работна група I към Шестия доклад за оценка на Междуправителствения комитет по изменение на климата.
• Кралското общество, 2008 г., Озонът на земята през 21-ви век: бъдещи тенденции, въздействия и политически последици, Документза политиката на Кралското общество
• UNEP, 2021 г., Global Methane Assessment: Ползи и разходи за намаляване на емисиите на метан. CCAC НА UNEP
• СЗО Европа, 2008 г., Здравни рискове от озон от трансгранично замърсяване на въздуха на далечни разстояния. Регионален офис на Световната здравна организация за Европа