Ozon ved jordoverfladen

Klik på billedet for at få adgang til Copernicus-atmosfæreovervågningstjenestens firedages ozonprognose ved jordoverfladen

Sundhedsspørgsmål

Ozon ved jordoverfladen påvirker menneskers sundhed ved at forringe åndedræts- og hjerte-kar-funktionen, hvilket fører til flere hospitalsindlæggelser, skole- og arbejdsfravær, medicinforbrug og endda for tidlig dødelighed. Kortvarig udsættelse for ozon er forbundet med luftvejssymptomer, nedsat lungefunktion og betændelse i luftvejene. langvarig eksponering med forværret astma og en øget forekomst af slagtilfælde. I modsætning til de skadelige virkninger af troposfærisk ozon eller ozon ved jordoverfladen — den ozon, vi indånder — er stratosfærisk ozon gavnligt for menneskers sundhed ved at blokere UV-stråling.

Observerede virkninger

Ozondannelse ved jordoverfladen og dens meteorologiske følsomhed

Overfladeozon (O₃) er et sekundært forurenende stof, der produceres i atmosfæren under tilstedeværelse af sollys og kemiske prækursorer. De vigtigste prækursorer for ozon er nitrogenoxider (NOx) og flygtige organiske forbindelser (VOC), som primært stammer fra transport og industrielle aktiviteter, der i vid udstrækning er forbundet med byområder. Kulilte (CO) og metan (CH₄), der udledes fra bolig- og landbrugskilder, spiller normalt en mindre rolle i ozondannelsen. Ozonprækursorer kan også have en naturlig oprindelse, f.eks. biogene emissioner af VOC, emissioner af NOx i jorden, emissioner af CO fra naturbrande og biosfæreemissioner af metan (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

De maksimale ozonkoncentrationer forekommer generelt snesevis af kilometer fra de byområder, hvor de vigtigste kilder til ozonprækursorer er, i modsætning til andre luftforurenende stoffer (såsom partikler og nitrogendioxid), der i vid udstrækning koncentrerer sig i byerne. Fordi den fotokemiske dannelse af ozon tager flere timer, kan vinden transportere forureningsfanen, før ozon dannes. Desuden nedbryder visse NOx-arter ozon under særlige forhold (dvs. tæt på emissionskilderne, om natten eller om vinteren), hvilket resulterer i generelt lavere ozonkoncentrationer i bycentre, hvor NOx udledes. Når ozon er dannet, kan det opretholdes i atmosfæren i dage til uger, ofte undergår langtrækkende eller grænseoverskridende transport. Ikke desto mindre kan der også observeres høje ozonniveauer i byområder - og navnlig forstæder.

Fordi ozongenerering kræver solstråling, når ozonkoncentrationerne typisk et dagligt maksimum et par timer efter middag. Koncentrationerne følger også en udtalt sæsonbestemt cyklus, som i Europa topper mellem det tidlige forår og sensommeren. Afhængigheden af sollys gør ozon meget følsom over for meteorologiske og klimatiske variationer. Udsvingene i ozon fra år til år afhænger i høj grad af, hvor varm og tør sommeren er. intense hedebølger kan føre til maksimale ozonværdier. Forholdet til sollys betyder, at Sydeuropa har en tendens til at have højere ozonkoncentrationer end Nordeuropa (EØS,2022a).

Koncentrationer og befolkningseksponering

Det blev konstateret, at de årlige ozonkoncentrationer var steget en smule i Europa mellem 2005 og 2019, mens de højeste ozontoppe var faldet (Solberg et al., 2022). I 2020 nåede kun 19 % af alle ozonovervågningsstationer ved jordoverfladen i hele Europa det langsigtede mål, der blev fastsat i direktivet om luftkvalitet fra 2008, om, at den maksimale daglige ottetimersmiddelværdi ikke må overstige 120 mikrogram pr. kubikmeter (μg/m³) inden for et kalenderår. I hele Europa registrerede 21 lande, herunder 15 EU-medlemsstater, ozonkoncentrationer, der oversteg EU's målværdi for beskyttelse af menneskers sundhed (den maksimale daglige ottetimersmiddelværdi på 120 μg/m³) (EEA, 2022a). Andelen af befolkningen, der er eksponeret for ozon over EU's målniveauer, har svinget mellem et højdepunkt på 64 % i 2003 og 9 % i 2014 (EEA, 2022b). Andelen af befolkningen, der blev eksponeret for koncentrationer over WHO's kortsigtede vejledende værdi fra 2021 (det maksimale daglige 8-timersmiddel på 100 μg/m^3),svingede mellem 93 % og 98 % i perioden 2013-2020 uden nogen faldende tendens over tid.

Sundhedsvirkninger

Høje niveauer af ozon forårsager vejrtrækningsproblemer, udløser astma, reducerer lungefunktionen og forårsager lungesygdom (WHO, 2008). I 2019 blev 12 253 personer i 23 europæiske lande indlagt med luftvejssygdomme, der var forårsaget eller forværret af akut eksponering for ozon. Byrden af dødelighed og sygelighed som følge af eksponering for ozonniveauer er typisk lavere i de nordeuropæiske lande sammenlignet med resten af Europa (EEA, 2022a). I 2020 døde ca. 24 000 mennesker i de 27 EU-medlemsstater for tidligt som følge af akut eksponering for ozon på over 70 μg/m^3. De lande, der havde den højeste dødelighed i 2020 som følge af eksponering for ozon, var Albanien, Montenegro, Grækenland, Bosnien-Hercegovina og Nordmakedonien i faldende rækkefølge (EEA, 2022a). Siden 2005 har der ikke været nogen specifik tendens i ozonrelateret dødelighed ved jordoverfladen, og variationen fra år til år afhænger hovedsagelig af sommertemperaturer (Solberg et al., 2022).

Ud over de direkte sundhedsmæssige virkninger absorberes overfladeozon gennem planternes stomata og kan have en negativ indvirkning på afgrøder og skovbrugsudbytter, hvilket påvirker fødevareforsyningen. Hvedeudbyttet blev anslået til at blive reduceret i Europa med op til 9 % i 2019. Med hensyn til økonomiske tab gik 1,4 mia. EUR tabt i 35 lande (EØS,2022c).

Forventede virkninger

Fremtidige ozonkoncentrationer ved jordoverfladen

År-til-år variabiliteten i ozonkoncentrationer og dens spidsværdier påvirkes af de igangværende og fremtidige ændringer i de vigtigste atmosfæriske parametre på en kompleks måde (tabel 1). Højere sandsynlighed for hedebølger vil sandsynligvis føre til stigninger i ozonkoncentrationstoppene ved jordoverfladen. Øget solstråling og sommertemperaturer vil også fremskynde den kemiske proces med ozondannelse. Emissionen af VOC (ozonprækursoren) vil blive øget med varmere somre (Langner et al., 2012), men også reduceret med højere niveauer af CO₂ i atmosfæren (Szopa et al., 2021). Hyppigere skovbrande om sommeren vil fungere som en kilde til både VOC- og CO-emissioner (Parrington et al., 2013). Fjernelse af ozon fra atmosfæren via absorption gennem vegetation — som i sig selv er skadelig for planter — kan reduceres ved varme- og vandstress på planter (Szopa et al., 2021). Samtidig vil øget luftfugtighed øge ødelæggelsen af ozon i områder med lavt NOx-indhold, f.eks. havområder i Skandinavien (Colette et al., 2015).

Tabel 1: Udvælgelse af meteorologiske parametre, der kan stige under fremtidige klimaændringer og deres indvirkning på ozonniveauerne

^{Kilde: Tilpasset fra Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) og Lin et al. (2020)}

Fremtidige klimaændringer forventes at øge ozonkoncentrationerne, men denne stigning bør ikke overstige 5 μg/m³ i det daglige maksimum inden midten af århundredet og vil derfor sandsynligvis blive opvejet af reduktioner i ozonniveauerne som følge af planlagte fremtidige emissionsreduktioner af ozonprækursorer. Fremskrivningerne fra slutningen af århundredet tyder imidlertid på en stigning i ozonkoncentrationerne på op til 8 μg/m3. Der forventes kun fald i de oceaniske og nordligste områder (de britiske øer, de skandinaviske og de baltiske lande) (figur 1).

Figur 1. Modellerede fremtidige ændringer i ozonkoncentrationerne ved jordoverfladen om sommeren (daglige maksima) i Europa i midten af århundredet (venstre) og i slutningen af århundredet (højre). Kilde: ETC/ACM (2015)

Sundhedsvirkninger

Dødeligheden i forbindelse med akut ozoneksponering forventes at stige som følge af klimaændringer inden 2050, navnlig i Central- og Sydeuropa (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) anslog, at klimaændringer alene vil føre til en stigning på 15 % i det samlede antal ozonrelaterede akutte for tidlige dødsfald i Europa frem mod 2080'erne i henhold til RCP 4.5-klimascenariet. Nettotab af økonomisk velfærd (herunder dødelighedsomkostninger og fritidstab) som følge af ozonrelaterede sundhedsvirkninger som følge af klimaændringer og ændringer i prækursoremissioner kan akkumuleres til 9,1 mia. EUR mellem 2000 og 2050. Virkningen på omkostningerne af de forventede ændringer i emissionerne vil i vid udstrækning overstige klimapåvirkningen (Selin et al., 2009).

Policy reaktioner

Overvågning, mål og advarsler

I henhold til direktivet om luftkvalitet fra 2008 er EU's medlemsstater ansvarlige for overvågning og rapportering af ozondata ved jordoverfladen til Det Europæiske Miljøagentur. Der foretages overvågning af ozonkoncentrationer pr. time på næsten 2000 stationer i hele Europa, herunder stationer i landdistrikter, forstæder og bybaggrund – for at dokumentere befolkningens eksponering. Ozonkoncentrationer måles også på industri- og trafikstationer, der ligger tæt på en større vej eller et industriområde/en industrikilde.

Direktivet om luftkvalitet fra 2008 fastsætter en målværdi og en langsigtet objektiv værdi for ozon med henblik på beskyttelse af menneskers sundhed. En oversigt over de retlige standarder for ozon ved jordoverfladen, der er fastsat i direktivet for at beskytte menneskers og miljøets sundhed, findes i tabel 2.

Tabel 2 : Oversigt over tærskelværdier og målværdier og langsigtede målsætninger for ozon ved jordoverfladen i atmosfæren

^{* AOT40 (μg/m3 x timer) er summen af forskellen mellem timekoncentrationer over 80 μg/m3 og 80 μg/m3 i en given periode, idet der kun anvendes 1-timesværdier målt mellem kl. 8.00 og 20.00 centraleuropæisk tid (CET) hver dag}

Direktivet om luftkvalitet fra 2008 indeholder også lovgivningsmæssige forpligtelser til at informere befolkningen om høje koncentrationer af ozon ved jordoverfladen (tabel 2). Informationstærskelværdien afspejler et "niveau, over hvilket der er en risiko for menneskers sundhed ved kortvarig eksponering for særligt følsomme befolkningsgrupper". Når tærsklen overskrides, skal de nationale myndigheder informere offentligheden. Advarselstærskelværdien afspejler et "niveau, over hvilket der er en risiko for menneskers sundhed ved kortvarig eksponering for den almindelige befolkning". De nationale myndigheder skal informere offentligheden, rådgive og gennemføre kortsigtede handlingsplaner, når denne tærskel overskrides. Overskridelse af begge tærskler bør indberettes af medlemsstaterne til Europa-Kommissionen.

Oplysninger om årlige ozonkoncentrationer findes i EEA's oversigt over luftkvalitetsstatistikker. Ajourførte luftkvalitetsoplysninger er tilgængelige hos EEA's UTD-observatør og via det europæiske luftkvalitetsindeks. Copernicus-atmosfæreovervågningstjenesten leverer en 4-dages prognose for ozonkoncentrationer ved jordoverfladen. I flere europæiske lande indgår ozonkoncentrationsniveauer i handlingsplaner for varmesundhed. Se et eksempel fra Belgien her.

Koncentrationsreduktioner

I 2021 offentliggjorde Verdenssundhedsorganisationen (WHO) nye retningslinjer for luftkvalitet for at beskytte menneskers sundhed og ajourførte retningslinjerne for luftkvalitet fra 2005 på grundlag af en systematisk gennemgang af den seneste videnskabelige dokumentation for, hvordan luftforurening skader menneskers sundhed. Europa-Kommissionen offentliggjorde i oktober 2022 et forslag til revision af direktivet om luftkvalitet, som i højere grad tilpasser EU's luftkvalitetsstandarder til WHO's anbefalinger fra 2021 og indfører grænseværdier for alle luftforurenende stoffer, der i øjeblikket er underlagt målværdier, undtagen for ozon. Ozon er undtaget fra denne ændring fra mål til grænseværdi på grund af de komplekse karakteristika ved dets dannelse i atmosfæren, som komplicerer opgaven med at vurdere, om det er muligt at overholde strenge grænseværdier.

Virkningerne af klimaændringer, der forværrer ozondannelsen, kan delvis opveje bestræbelserne på at reducere emissionerne af ozonprækursorer. Dette kaldes ozonklimastraf. Kompensation for denne klimasanktion over Europas fastland vil kræve ambitiøse afbødende foranstaltninger (30-50 % reduktion af NOx- og VOC-emissioner). På lang sigt kan reduktioner af metanemissioner også effektivt reducere ozondannelsen. Eftersom metan også er en vigtig drivhusgas, gavner reduktionen heraf også modvirkningen af klimaændringer (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Henvisninger

• Colette, A. et al., 2013, Europæisk atmosfære i 2050, et regionalt luftkvalitets- og klimaperspektiv under CMIP5-scenarierne, Atmos. Chem. Det er Phys. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 2015, Er ozon klimastraf robust i Europa?, 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: En observationsbaseret gennemgang, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029.
• EEA, 2022a, Luftkvalitet i Europa 2022, briefing nr. 05/2022. Det Europæiske Miljøagenturs webrapport
• EEA, 2022b, Overskridelse af luftkvalitetsstandarderne i Europa. Det Europæiske Miljøagentur
• EEA, 2022c, Virkninger af luftforurening på økosystemer, Det Europæiske Miljøagenturs webrapport
• ETC/ACM, 2015, Modelleret fremtidig ændring i ozonkoncentrationer ved overfladen om sommeren
• 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, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837 (Fremtidig for tidlig dødelighed som følge af luftforurening i Europa – følsomhed over for klimaændringer, menneskeskabte emissioner, befolkning og bygningsmasse), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837).
• Jacob D.J. og vinder D.A., 2009, Effekt af klimaændringer på luftkvaliteten, Atmosfærisk miljø 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Global trends of methane emissions and their impact on ozon concentrations, Det Fælles Forskningscenter, Europa-Kommissionen.
• Langner, J., et al., 2012, 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, Vegetationsfeedback under tørke forværrer ekstreme ozonforureningsekstremer i Europa, 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, Atmospheric Chemistry and Physics 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015 (på engelsk)
• Orru, H., et al., 2019, Ozon- og varmerelateret dødelighed i Europa i 2050 væsentligt påvirket af ændringer i klima, befolkning og drivhusgasemissioner, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 2013, Ozonfotokemi i boreale biomasseforbrændingsfaner, Atmosfærisk kemi og fysik 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, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014.
• Solberg, S., et al., 2021, Langsigtede tendenser for luftforurenende stoffer på nationalt plan 2005-2019, ETC/ATNI-rapport 9/2021.
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers. I: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: Det fysiske videnskabsgrundlag. Bidrag fra arbejdsgruppe I til den sjette vurderingsrapport fra Det Mellemstatslige Panel om Klimaændringer.
• The Royal Society, 2008, ozon ved jordoverfladen i det 21. århundrede: fremtidige tendenser, virkninger og politiske konsekvenser,The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Global Methane Assessment: Fordele og omkostninger ved reduktion af metanemissioner. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Sundhedsrisici ved ozon som følge af grænseoverskridende luftforurening over store afstande. Verdenssundhedsorganisationens regionale kontor for Europa