Účinky přízemního ozonu na lidské zdraví v měnícím se klimatu

Fdnešní předpověď přízemního ozonu
Zdroj: ^{Služba monitorování atmosféry programu Copernicus (CAMS)}
Kliknutím na obrázek získáte přístup k prognóze

Zdravotní otázky

Přízemní ozon ovlivňuje lidské zdraví tím, že narušuje respirační a kardiovaskulární funkce, což vede k většímu počtu hospitalizací, školních a pracovních absencí, užívání léků a dokonce i předčasné úmrtnosti. Krátkodobá expozice ozonu je spojena s respiračními příznaky, sníženou funkcí plic a zánětem dýchacích cest; dlouhodobá expozice se zhoršeným astmatem a zvýšeným výskytem cévních mozkových příhod. Na rozdíl od škodlivých dopadů troposférického nebo přízemního ozonu – ozonu, který dýcháme – je stratosférický ozon pro lidské zdraví prospěšný tím, že blokuje UV záření.

Pozorované účinky

Tvorba přízemního ozonu a jeho meteorologická citlivost

Povrchový ozon (O₃) je sekundární znečišťující látka produkovaná v atmosféře za přítomnosti slunečního světla a chemických prekurzorů. Hlavními prekurzory ozonu jsou oxidy dusíku (NOx) a těkavé organické sloučeniny (VOC), které pocházejí především z dopravy a průmyslových činností, které jsou do značné míry spojeny s městskými oblastmi. Oxid uhelnatý (CO) a metan (CH₄) emitované obytnými a zemědělskými zdroji mají tendenci hrát menší roli při tvorbě ozonu. Prekurzory ozonu mohou mít rovněž přirozený původ, jako jsou biogenní emise těkavých organických sloučenin, emise NOx z půdy, emise CO z přírodních požárů a emise metanu z biosféry (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Maximální koncentrace ozonu se obvykle vyskytují desítky kilometrů od městských oblastí, kde jsou hlavními zdroji prekurzorů ozonu, na rozdíl od jiných látek znečišťujících ovzduší (jako jsou částice a oxid dusičitý), které se do značné míry koncentrují ve městech. Vzhledem k tomu, že fotochemická tvorba ozonu trvá několik hodin, mohou větry před vytvořením ozonu transportovat oblak znečištění. Kromě toho některé druhy NOx rozkládají ozon za specifických podmínek (tj. v blízkosti zdrojů emisí, v noci nebo v zimě), což má za následek obecně nižší koncentrace ozonu v centrech měst, kde jsou NOx emitovány. Jakmile se vytvoří, ozon může být udržován v atmosféře po celé dny až týdny, často prochází dálkovým nebo přeshraničním transportem. Nicméně i v městských a zejména příměstských oblastech lze pozorovat vysoké hladiny ozonu.

Vzhledem k tomu, že tvorba ozonu vyžaduje sluneční záření, koncentrace ozonu obvykle dosahují denního maxima několik hodin po poledni. Koncentrace také sledují výrazný sezónní cyklus, který v Evropě vrcholí mezi začátkem jara a koncem léta. Závislost na slunečním záření činí ozon velmi citlivým na meteorologickou a klimatickou variabilitu. Kolísání ozonu z jednoho roku na druhý závisí do značné míry na tom, jak teplé a suché je léto; Intenzivní vlny veder mohou vést k nejvyšším hodnotám ozonu. Vztah se slunečním zářením znamená, že jižní Evropa má tendenci mít vyšší koncentrace ozonu než severní Evropa (EEA,2022a).

Koncentrace a expozice obyvatelstva

Bylo zjištěno, že roční koncentrace ozonu se v Evropě v letech 2005 až 2019 mírně zvýšily, zatímco nejvyšší vrcholy ozonu se snížily (Solberg et al., 2022). V roce 2020 dosáhlo pouze 19 % všech přízemních stanic pro monitorování ozonu v celé Evropě dlouhodobého cíle stanoveného ve směrnici o kvalitě vnějšího ovzduší z roku 2008, že maximální denní osmihodinový průměr nesmí překročit 120 mikrogramů na metr krychlový (μg/m³) během kalendářního roku. V celé Evropě zaznamenalo 21 zemí, včetně 15 členských států EU, koncentrace ozonu přesahující cílovou hodnotu EU pro ochranu lidského zdraví (maximální denní osmihodinový průměr 120 μg/m³) (EEA, 2022a). Podíl populace vystavené povrchovému ozonu nad cílovými úrovněmi EU kolísal mezi 64 % vrcholu v roce 2003 a 9 % v roce 2014 (EEA, 2022b). Podíl populace vystavené koncentracím přesahujícím krátkodobou směrnou hodnotu WHO z roku 2021 (maximální denní osmihodinový průměr 100 μg/m³⁾se v období 2013–2020 pohyboval mezi 93 % a 98 %, přičemž v průběhu času nedošlo k žádnému klesajícímu trendu.

Dopady na zdraví

Vysoké hladiny ozonu způsobují problémy s dýcháním, vyvolávají astma, snižují funkci plic a způsobují onemocnění plic (WHO, 2008). V roce 2019 bylo 12 253 osob ve 23 evropských zemích hospitalizováno s respiračními onemocněními způsobenými nebo zhoršenými akutní expozicí ozonu. Zátěž úmrtnosti a nemocnosti způsobená expozicí úrovním ozonu je v severoevropských zemích ve srovnání se zbytkem Evropy obvykle nižší (EEA,2022a). Odhaduje se, že v roce 2020 zemřelo předčasně 24 000 lidí ve 27 členských státech EU v důsledku akutní expozice ozonu nad 70 μg/m3. Zeměmi s nejvyšší mírou úmrtnosti v roce 2020 v důsledku expozice ozonu byly Albánie, Černá Hora, Řecko, Bosna a Hercegovina a Severní Makedonie, a to v sestupném pořadí (EEA, 2022a). Od roku 2005 nedošlo k žádnému specifickému trendu úmrtnosti související s přízemním ozonem a meziroční variabilita závisí převážně na letních teplotách (Solberg et al., 2022).

Kromě přímých účinků na zdraví je povrchový ozon absorbován průduchy rostlin a může nepříznivě ovlivnit výnosy plodin a lesnictví, což ovlivňuje dodávky potravin. Odhaduje se, že výnosy pšenice se v Evropě v roce 2019 sníží až o 9 %. Pokud jde o hospodářské ztráty, ve 35 zemích došlo ke ztrátě ve výši 1,4 miliardy EUR (EEA,2022c).

Předpokládané účinky

Budoucí koncentrace přízemního ozonu

Meziroční variabilita koncentrací ozonu a jeho špičkové hodnoty jsou komplexním způsobem ovlivněny probíhajícími a budoucími změnami klíčových atmosférických parametrů (tabulka 1). Vyšší pravděpodobnost vln veder pravděpodobně povede ke zvýšení píků koncentrace přízemního ozonu. Zvýšené sluneční záření a letní teploty také urychlí chemický proces tvorby ozonu. Emise VOC (prekurzor ozonu) budou zvýšeny teplejšími léty (Langner et al., 2012), ale také sníženy vyššími úrovněmi CO₂ v atmosféře (Szopa et al., 2021). Častější letní požáry budou působit jako zdroj emisí VOC i CO (Parrington et al., 2013). Odstranění ozonu z atmosféry prostřednictvím absorpce vegetací, která je sama pro rostliny škodlivá, lze snížit tepelným a vodním stresem rostlin (Szopa et al., 2021). Zvýšená vlhkost zároveň zvýší ničení ozonu v oblastech s nízkým obsahem NOx, jako jsou námořní oblasti ve Skandinávii (Colette et al., 2015).

Tabulka 1: Výběr meteorologických parametrů, které se mohou v důsledku budoucí změny klimatu zvýšit, a jejich dopad na úrovně ozonu

^{Zdroj: Adaptováno z Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) a Lin et al. (2020)}

Očekává se, že budoucí změna klimatu zvýší koncentrace ozonu, ale toto zvýšení by nemělo překročit 5 μg/m³ v denním maximu do poloviny století, a bylo by proto pravděpodobně vyváženo snížením úrovní ozonu v důsledku plánovaného budoucího snížení emisí prekurzorů ozonu. Prognózy z konce století však naznačují zvýšení koncentrací ozonu až o 8 μg/m3. Pokles se předpokládá pouze v oceánských a nejsevernějších oblastech (britské ostrovy, skandinávské a pobaltské země) (obrázek 1).

Obrázek 1. Modelovaná budoucí změna koncentrací přízemního ozonu v letním období (denní maxima) v Evropě v polovině století (vlevo) a na konci století (vpravo). Zdroj: ETC/ACM (2015)

Dopady na zdraví

Očekává se, že úmrtnost související s akutní expozicí ozonu se v důsledku změny klimatu do roku 2050 zvýší, zejména ve střední a jižní Evropě (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels a kol. (2015) odhaduje, že samotná změna klimatu povede k 15% nárůstu celkového počtu akutních předčasných úmrtí souvisejících s ozonem v Evropě do 80. let 20. století podle klimatického scénáře RCP 4.5. Čisté hospodářské ztráty blahobytu (včetně nákladů na úmrtnost a ztráty volného času) v důsledku dopadů změn klimatu a emisí prekurzorů na zdraví souvisejících s ozonem by se mohly v letech 2000 až 2050 nahromadit na 9,1 miliardy EUR. Dopad předpokládaných změn emisí na náklady by do značné míry přesáhl dopad na klima (Selin et al., 2009).

Policy odpovědi

Monitorování, cíle a varování

Podle směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší z roku 2008 jsou evropské členské státy odpovědné za monitorování údajů o přízemním ozonu a jejich vykazování Evropské agentuře pro životní prostředí. Monitorování hodinových koncentrací ozonu se provádí na téměř 2000 stanicích v celé Evropě, včetně venkovských, příměstských a městských pozaďových stanic, aby se zdokumentovala expozice obyvatelstva. Koncentrace ozonu se rovněž měří na průmyslových a dopravních stanicích, které se nacházejí v těsné blízkosti hlavní silnice nebo průmyslové oblasti/zdroje.

Směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší z roku 2008 stanoví cílovou hodnotu a dlouhodobou objektivní hodnotu ozonu pro ochranu lidského zdraví. Přehled právních norem pro přízemní ozon stanovených ve směrnici na ochranu lidského zdraví a životního prostředí je uveden v tabulce 2.

Tabulka 2 : Přehled prahových a cílových hodnot a dlouhodobých cílů pro atmosférický přízemní ozon

^{* AOT40 (μg/m3 x hodiny) je součet rozdílu mezi hodinovými koncentracemi vyššími než 80 μg/m3 a 80 μg/m3 za dané období za použití pouze hodinových hodnot naměřených každý den mezi 8:00 a 20:00 středoevropského času (SEČ).}

Směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší z roku 2008 rovněž obsahuje regulační povinnosti informovat obyvatelstvo o vysokých koncentracích přízemního ozonu (tabulka 2). Prahová hodnota pro informace odráží "úroveň, při jejímž překročení existuje riziko pro lidské zdraví z krátkodobé expozice pro zvláště citlivé skupiny obyvatelstva". Pokud je prahová hodnota překročena, jsou vnitrostátní orgány povinny informovat veřejnost. Prahová hodnota pro varování odráží "úroveň, při jejímž překročení existuje riziko pro lidské zdraví z krátkodobé expozice pro běžnou populaci". Vnitrostátní orgány jsou povinny informovat veřejnost, poskytovat poradenství a provádět krátkodobé akční plány, pokud je tato prahová hodnota překročena. Překročení obou prahových hodnot by měly členské státy oznámit Evropské komisi.

Informace o ročních koncentracích ozonu jsou k dispozici v prohlížeči statistik kvality ovzduší agentury EEA. Aktuální informace o kvalitě ovzduší jsou k dispozici v prohlížeči kvality ovzduší agentury EEA a prostřednictvím evropského indexu kvality ovzduší. Služba monitorování atmosféry programu Copernicus poskytuje čtyřdenní předpověď koncentrací přízemního ozonu . V několika evropských zemích jsou úrovně koncentrace ozonu zahrnuty do akčních plánů v oblasti tepelného zdraví. Viz příklad z Belgie zde.

Snížení koncentrace

V roce 2021 zveřejnila Světová zdravotnická organizace (WHO) nové pokyny pro kvalitu ovzduší na ochranu lidského zdraví a aktualizovala pokyny pro kvalitu ovzduší z roku 2005 na základě systematického přezkumu nejnovějších vědeckých důkazů o tom, jak znečištění ovzduší poškozuje lidské zdraví. Evropská komise zveřejnila v říjnu 2022 návrh na revizi směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší, která více slaďuje normy EU pro kvalitu ovzduší s doporučeními WHO z roku 2021 a zavádí mezní hodnoty pro všechny látky znečišťující ovzduší, na něž se v současné době vztahují cílové hodnoty, s výjimkou ozonu. Ozon je z této změny cílové hodnoty na mezní hodnotu vyňat kvůli složitým vlastnostem jeho tvorby v atmosféře, které komplikují úkol posoudit proveditelnost dodržování přísných mezních hodnot.

Dopad změny klimatu zhoršující tvorbu ozonu by mohl částečně kompenzovat úsilí o snížení emisí prekurzorů ozonu. Této sankci se říká ozonová klimatická sankce. Náhrada této sankce za klima na evropské pevnině by vyžadovala ambiciózní zmírňující opatření (snížení emisí NOx a VOC o 30 až 50 %). V dlouhodobém horizontu může snížení emisí metanu rovněž účinně snížit tvorbu ozonu. Vzhledem k tomu, že metan je rovněž důležitým skleníkovým plynem, jeho snížení rovněž přispívá ke zmírňování změny klimatu (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Odkazy na další informace

• Předpověď přízemního ozonu
  

• Stav kvality ovzduší v Evropě v roce 2023
  

• Prohlížeč statistik kvality ovzduší agentury EEA
  

• Aktuální prohlížeč údajů agentury EEA o kvalitě ovzduší
  

• Položky v katalogu zdrojů

Odkazy

• Colette, A. et al., 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios (Evropská atmosféra v roce 2050, regionální perspektiva kvality ovzduší a klimatu podle scénářů CMIP5), Atmos. Chemické složení Fyzikálně. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. a kol., 2015, Is the ozone climate penalty robust in Europe?, Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015.
• Cooper, O.R. et al., 2014, Globální distribuce a trendy troposférického ozonu: Přezkum založený na pozorování, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Air quality in Europe 2022 (Kvalita ovzduší v Evropě 2022), briefing č. 05/2022. Internetová zpráva Evropské agentury pro životní prostředí
• EEA, 2022b, Překročení norem kvality ovzduší v Evropě. Evropská agentura pro životní prostředí
• EEA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Dopady znečištění ovzduší na ekosystémy), webová zpráva Evropské agentury pro životní prostředí.
• ETC/ACM, 2015, Modelovaná budoucí změna povrchových koncentrací ozonu v letním období
• Geels, C. et al., 2015, Budoucí předčasná úmrtnost v důsledku znečištění ovzduší v Evropě – citlivost na změny klimatu, antropogenní emise, obyvatelstvo a fond budov, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. a Winner D.A., 2009, Effect of climate change on air quality (Dopad změny klimatu na kvalitu ovzduší), Atmosférické prostředí 43, 51–63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Global trends of meethane emissions and their impacts on ozone concentrations (Globální trendy emisí metanu a jejich dopady na koncentrace ozonu), Společné výzkumné středisko, Evropská komise.
• Langner, J., et al., 2012, A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe (Vícemodelová studie dopadů změny klimatu na povrchový ozon v Evropě), Atmospheric Chemistry and Physics 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. et al., 2020, Vegetation feedbacks during drought exacerbate ozone air pollution extremes in Europe (Zpětná vazba ohledně vegetace během sucha zhoršuje extrémní znečištění ovzduší ozonem v Evropě), Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, P.S. a kol., 2015, Tropospheric ozone and its precursors from the urban to the global scale from air quality to short-lived climate forcer, Atmospheric Chemistry and Physics 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015.
• Orru, H. a kol., 2019, Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 significant affected by changes in climate, population and greenhouse gas emissions (Úmrtnost související s ozonem a teplem v Evropě v roce 2050 významně ovlivněná změnami klimatu, populací a emisemi skleníkových plynů), Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9.
• Parrington, M., et al., 2013, Ozone photochemistry in boreal biomass burning plumes, Atmospheric Chemistry and Physics 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013.
• Selin, N.E., et al., 2009, Global health and economic impacts of future ozone pollution (Globální zdravotní a ekonomické dopady budoucího znečištění ozonem), Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014.
• Solberg, S. a kol., 2021, Long-term trends of air pollutants at national level 2005-2019 (Dlouhodobé trendy látek znečišťujících ovzduší na vnitrostátní úrovni 2005–2019), zpráva ETC/ATNI 9/2021.
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers. V: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: Základ fyzikální vědy. Příspěvek pracovní skupiny I k šesté hodnotící zprávě Mezivládního panelu pro změnu klimatu.
• The Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Přízemní ozon ve 21. století): budoucí trendy, dopady a politické důsledky,The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Globální posouzení metanu: Přínosy a náklady snižování emisí metanu. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (Zdravotní rizika ozonu z dálkového znečišťování ovzduší přesahujícího hranice států). Regionální kancelář Světové zdravotnické organizace pro Evropu