Účinky přízemního ozonu na lidské zdraví v měnícím se klimatu

Fpředpověď přízemního ozonu pro dnešní den
Zdroj: ^{Služba monitorování atmosféry programu Copernicus (CAMS)}
Klikněte na obrázek pro přístup k prognóze

Zdravotní otázky

Přízemní ozon ovlivňuje lidské zdraví tím, že zhoršuje respirační a kardiovaskulární funkce, což vede k většímu počtu hospitalizací, školních a pracovních absencí, užívání léků a dokonce k 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 prospěšný pro lidské zdraví 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 dopravních a průmyslových činností, které jsou do značné míry spojeny s městskými oblastmi. Oxid uhelnatý (CO) a metan (CH₄₎vypouštěné z obytných a zemědělských zdrojů mají tendenci hrát při tvorbě ozonu malou roli. Prekurzory ozonu mohou mít rovněž přirozený původ, jako jsou biogenní emise těkavých organických sloučenin, emise NOx z půdy, emise CO z lesních 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 z velké části koncentrují ve městech. Vzhledem k tomu, že fotochemická tvorba ozonu trvá několik hodin, větry mohou před vytvořením ozonu přenášet oblak znečištění. Některé druhy NOx navíc 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 se NOx emitují. Jakmile se ozon vytvoří, může být udržován v atmosféře po celé dny až týdny a často prochází dálkovým nebo přeshraničním transportem. Nicméně i v městských - a zejména příměstských - oblastech lze pozorovat vysoké hladiny ozonu.

Vzhledem k tomu, že výroba ozonu vyžaduje sluneční záření, koncentrace ozonu obvykle dosahují denního maxima několik hodin po poledni. Koncentrace rovněž navazují na výrazný sezónní cyklus, který v Evropě vrcholí mezi začátkem jara a koncem léta. Závislost na slunečním světle činí ozon velmi citlivým na meteorologickou a klimatickou variabilitu. Kolísání ozonu mezi jednotlivými roky do značné míry závisí na tom, jak teplé a suché je léto; intenzivní vlny veder mohou vést ke špičkovým hodnotám ozonu. Vztah se slunečním světlem 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 klesly (Solberg et al., 2022). V roce 2020 dosáhlo 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, pouze 19 % všech stanic pro monitorování přízemního ozonu v celé Evropě. 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 obyvatelstva vystaveného povrchovému ozonu nad cílovou úrovní EU kolísal mezi 64 % 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 plicní onemocnění (WHO, 2008). V roce 2019 bylo 12 253 osob ve 23 evropských zemích hospitalizováno s respiračními onemocněními způsobenými nebo zhoršenými akutní expozicí ozonu. Zatížení úmrtností a nemocností způsobené expozicí hladinám ozonu je v severoevropských zemích ve srovnání se zbytkem Evropy obvykle nižší (EEA,2022a). Odhaduje se, že v roce 2020 zemřelo v 27 členských státech EU předčasně 24 000 osob 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, v pořadí podle klesajícího pořadí (EEA,2022a). Od roku 2005 neexistuje žádný specifický trend úmrtnosti související s přízemním ozonem a meziroční variabilita závisí především na letních teplotách (Solberg et al., 2022).

Kromě přímých účinků na zdraví je povrchový ozon absorbován stomaty rostlin a může mít nepříznivý dopad na 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 1,4 miliardy EUR (EEA,2022c).

Předpokládané účinky

Budoucí koncentrace přízemního ozonu

Meziroční variabilita koncentrací ozonu a její špičkové hodnoty jsou komplexně ovlivněny probíhajícími a budoucími změnami klíčových atmosférických parametrů (tabulka 1). Vyšší pravděpodobnost vln veder pravděpodobně povede ke zvýšení špiček koncentrace přízemního ozonu. Zvýšené sluneční záření a letní teploty také urychlí chemický proces tvorby ozonu. Emise těkavých organických sloučenin (prekurzoru ozonu) se zvýší o teplejší léta (Langner et al., 2012), ale také sníží o vyšší úrovně 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 – což je samo o sobě škodlivé pro rostliny – 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 souvislosti s budoucí změnou klimatu zvýšit, a jejich dopad na úrovně ozonu

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

Očekává se, že budoucí změna klimatu zvýší koncentrace ozonu, ale tento nárůst by neměl překročit 5 μg/m3 denního maxima do poloviny století, a proto by pravděpodobně byl převážen snížením úrovní ozonu v důsledku plánovaného budoucího snížení emisí prekurzorů ozonu. Projekce 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. Modelované budoucí změny v letních přízemních koncentracích ozonu (denní maxima) nad Evropou 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 změna klimatu sama o sobě 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 ztráty hospodářského blahobytu (včetně nákladů na úmrtnost a ztráty volného času) v důsledku zdravotních dopadů změny klimatu a emisí prekurzorů souvisejících s ozonem by se mohly mezi lety 2000 a 2050 nahromadit na 9,1 miliardy EUR. Dopad předpokládaných změn emisí na náklady by do značné míry přesáhl dopad změny klimatu (Selin et al., 2009).

Policy odpovědi

Monitorování, cíle a varování

Podle směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší z roku 2008 jsou za monitorování a vykazování údajů o přízemním ozonu Evropské agentuře pro životní prostředí odpovědné evropské členské státy. Monitorování hodinových koncentrací ozonu se provádí na téměř 2 000 stanicích v celé Evropě, včetně venkovských, příměstských a městských pozaďových stanic, s cílem dokumentovat expozici obyvatelstva. Koncentrace ozonu se měří také 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 cílovou hodnotu pro ozon z hlediska ochrany lidského zdraví. Přehled právních norem pro přízemní ozon stanovených ve směrnici na ochranu lidského zdraví a zdraví 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 při použití pouze hodinových hodnot naměřených mezi 8:00 a 20:00 středoevropského času (SEČ) každý den.}

Směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší z roku 2008 rovněž obsahuje regulační povinnosti informovat obyvatelstvo o vysokých koncentracích přízemního ozonu (tabulka 2). Informační prahová hodnota odráží "úroveň, při jejímž překročení existuje riziko pro lidské zdraví v důsledku krátkodobé expozice zvláště citlivým skupinám obyvatelstva". Je-li prahová hodnota překročena, jsou vnitrostátní orgány povinny informovat veřejnost. Prahová hodnota výstrahy odráží „úroveň, při jejímž překročení existuje riziko pro lidské zdraví v důsledku 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 členské státy měly 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 na stránkách EEA UTD prohlížejících kvalitu ovzduší 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 pro zdraví veder. Viz příklad z Belgie zde.

Snížení koncentrace

V roce 2021 zveřejnila Světová zdravotnická organizace (WHO) nové pokyny pro kvalitu ovzduší na ochranu lidského zdraví, které aktualizují 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 revize směrnice o kvalitě vnějšího ovzduší, která více sladí 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 mezní hodnoty vyňat kvůli složitým vlastnostem jeho tvorby v atmosféře, které komplikují posouzení proveditelnosti dodržování přísných mezních hodnot.

Dopad změny klimatu zhoršující tvorbu ozonu by mohl částečně kompenzovat úsilí o snížení emisí prekurzorů ozonu. Jedná se o tzv. ozonovou klimatickou pokutu. Kompenzace této klimatické sankce na evropské pevnině by vyžadovala ambiciózní zmírňující opatření (30 až 50% snížení emisí NOx a VOC). Z dlouhodobého hlediska 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 o kvalitě ovzduší agentury EEA
  

• 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, perspektiva regionální kvality ovzduší a klimatu podle scénářů CMIP5), Atmos. Chemická látka. Fyzika. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 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, Global distribution and trends of tropospheric ozone: Přezkum založený na pozorování, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Air quality in Europe 2022, Briefing No 05/2022 (Kvalita ovzduší v Evropě 2022, informační sdělení č. 05/2022). Internetová zpráva Evropské agentury pro životní prostředí
• EEA, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (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, Modeled future change in surface summertime ozone concentrations (Modelované budoucí změny koncentrací přízemního letního ozonu).
• Geels, C. et al., 2015, Future premature mortality due to air pollution in Europe–sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock (Budoucí předčasná úmrtnost v důsledku znečištění ovzduší v Evropě – citlivost na změny klimatu, antropogenní emise, populace 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 (Vliv změny klimatu na kvalitu ovzduší), Atmospheric Environment 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 (Multimodelová 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 vegetace během sucha zhoršuje extrémy znečištění ovzduší ozonem v Evropě), Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, P.S., et al., 2015, Tropospheric ozone and its precursors from the urban to the global scale from air quality to short-lived climate forcer (Troposférický ozon a jeho prekurzory od městského po globální měřítko od kvality ovzduší po krátkodobé faktory ovlivňující klima), 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 v Evropě v důsledku ozonu a tepla v roce 2050 významně ovlivněná změnami klimatu, počtu obyvatel a emisí 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 hospodářské 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. a kol., 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 Mezivládního panelu pro změnu klimatu.
• The Royal Society, 2008, přízemní ozon v 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 přecházejícího hranice států). Regionální kancelář Světové zdravotnické organizace pro Evropu