Ozon ved jordoverfladen

Observerede virkninger

Ozondannelse ved jordoverfladen og dens meteorologiske følsomhed

Overflade ozon (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 af bolig- og landbrugskilder, har en tendens til at spille en mindre rolle i ozondannelsen. Ozonprækursorer kan også have en naturlig oprindelse, såsom biogene emissioner af VOC, emissioner fra jordbunden af NOx, emissioner fra naturbrande af CO og biosfæreemissioner af metan (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Klik på billedet for at få adgang til den fire dage lange prognose for ozon ved jordoverfladen fra Copernicus' atmosfæreovervågningstjeneste

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 koncentreres 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 over bycentre, hvor der udledes NOx. Når ozon er dannet, kan det bevares i atmosfæren i dage til uger og ofte transporteres over store afstande eller på tværs af grænserne. Ikke desto mindre kan der også i byområder - og især forstæder - observeres høje ozonniveauer.

Fordi ozonproduktion kræver solstråling, når ozonkoncentrationer 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. Ozonens udsving 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 i direktivet om luftkvalitet fra 2008 om, at det maksimale daglige gennemsnit på otte timer 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 (det maksimale daglige gennemsnit over otte timer på 120 μg/m³⁾(EØS,2022a). Andelen af befolkningen, der eksponeres for ozon ved overfladen over EU's målniveauer, har svinget mellem 64 % i 2003 og 9 % i 2014 (EØS,2022b). Andelen af befolkningen, der blev eksponeret for koncentrationer over WHO's kortsigtede retningslinje fra 2021 (den maksimale daglige 8-timers middelværdi på 100 μg/m^3),svingede mellem 93 % og 98 % i perioden 2013-2020 uden nogen faldende tendens over tid.

Sundhedsvirkninger

Høje ozonniveauer forårsager vejrtrækningsproblemer, udløser astma, reducerer lungefunktionen og forårsager lungesygdom (WHO, 2008). I 2019 blev 12 253 personer i 23 europæiske lande indlagt med luftvejssygdomme forårsaget eller forværret af akut eksponering for ozon. Dødeligheds- og sygelighedsbyrden som følge af eksponering for ozonniveauer er typisk lavere i de nordeuropæiske lande sammenlignet med resten af Europa (EØS,2022a). I 2020 døde ca. 24 000 mennesker i de 27 EU-medlemsstater for tidligt på grund af akut eksponering for ozon 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 sommertemperaturerne (Solberg et al., 2022).

Ud over de direkte sundhedsvirkninger absorberes overfladeozon gennem planternes stomata og kan have en negativ indvirkning på afgrøder og skovbrugsudbytter, hvilket påvirker fødevareforsyningen. Hvedeudbyttet blev anslået til at være 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 topværdier påvirkes på en kompleks måde af de igangværende og fremtidige ændringer i de centrale atmosfæriske parametre (tabel 1). Højere sandsynlighed for hedebølger vil sandsynligvis føre til stigninger i ozonkoncentrationen 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 være en kilde til både VOC- og CO-emissioner (Parrington et al., 2013). Fjernelsen af ozon fra atmosfæren via optagelse 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 ozonnedbrydningen i områder med lavt NOx-indhold, f.eks. maritime områder 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 af 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. Fremskrivninger fra slutningen af århundredet tyder imidlertid på en stigning på op til 8 μg/m³ i ozonkoncentrationerne. Der forventes kun fald i de oceaniske og nordligste områder (de britiske øer, Skandinavien og de baltiske lande) (figur 1).

Modelleret fremtidig ændring 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 senest i 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 tab i fritiden) som følge af ozonrelaterede sundhedsvirkninger af klimaændringer og ændringer i prækursoremissioner kan akkumuleres til 9,1 mia. EUR mellem 2000 og 2050. Virkningen på omkostningerne ved de forventede ændringer i emissionerne vil i vid udstrækning overstige klimapåvirkningen (Selin et al., 2009).

Politiske reaktioner

Overvågning, mål og advarsler

I henhold til direktivet om luftkvalitet fra 2008 er EU-medlemsstaterne ansvarlige for overvågning og rapportering af ozondata ved jordoverfladen til Det Europæiske Miljøagentur. Overvågning af ozonkoncentrationer pr. time foretages på næsten 2000 stationer i hele Europa, herunder baggrundsstationer i landdistrikter, forstæder og byer – for at dokumentere befolkningens eksponering. Ozonkoncentrationerne 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

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

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 risiko for menneskers sundhed ved kortvarig eksponering for særligt følsomme befolkningsgrupper". Når tærsklen overskrides, skal de nationale myndigheder informere offentligheden. Varslingstærsklen afspejler et "niveau, over hvilket der er 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 de årlige ozonkoncentrationer findes i EEA's oversigt over luftkvalitetsstatistikker. Ajourførte luftkvalitetsoplysninger er tilgængelige hos EEA's UTD-luftkvalitetsviewer og via det europæiske luftkvalitetsindeks. Copernicus' atmosfæreovervågningstjeneste leverer en 4-dages prognose for ozonkoncentrationer ved jordoverfladen. I flere europæiske lande indgår ozonkoncentrationsniveauerne i handlingsplanerne 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 omfattet af målværdier, bortset fra ozon. Ozon er undtaget fra denne ændring fra mål til grænseværdi på grund af de komplekse karakteristika ved dets dannelse i atmosfæren, hvilket komplicerer opgaven med at vurdere gennemførligheden af at overholde strenge grænseværdier.

Konsekvenserne af klimaændringer, der forværrer ozondannelsen, kan delvis opveje bestræbelserne på at reducere emissionerne af ozonprækursorer. Dette kaldes ozon-klimasanktioner. 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. Da metan også er en vigtig drivhusgas, gavner reduktionen heraf også modvirkningen af klimaændringer (UNEP, 2021; JRC, 2018).