Όζον σε επίπεδο εδάφους

Επιπτώσεις που παρατηρήθηκαν

Σχηματισμός όζοντος σε επίπεδο εδάφους και η μετεωρολογική ευαισθησία του

Το επιφανειακό όζον (O₃) είναι δευτερογενής ρύπος που παράγεται στην ατμόσφαιρα παρουσία ηλιακού φωτός και πρόδρομων χημικών ουσιών. Οι κύριες πρόδρομες ουσίες του όζοντος είναι τα οξείδια του αζώτου (NOx) και οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC), οι οποίες προέρχονται κυρίως από τις μεταφορές και τις βιομηχανικές δραστηριότητες που συνδέονται σε μεγάλο βαθμό με τις αστικές περιοχές. Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και το μεθάνιο (CH₄) που εκπέμπονται από οικιστικές και γεωργικές πηγές τείνουν να διαδραματίζουν δευτερεύοντα ρόλο στον σχηματισμό του όζοντος. Οι πρόδρομες ουσίες του όζοντος μπορούν επίσης να έχουν φυσική προέλευση, όπως βιογενείς εκπομπές ΠΟΕ, εκπομπές NOx στο έδαφος, εκπομπές CO από δασικές πυρκαγιές και εκπομπές μεθανίου στη βιόσφαιρα (Cooper et al., 2014· Monks et al., 2015).

Κάντε κλικ στην εικόνα για να αποκτήσετε πρόσβαση στην τετραήμερη πρόγνωση του τροποσφαιρικού όζοντος από την υπηρεσία παρακολούθησης της ατμόσφαιρας του Copernicus

Οι μέγιστες συγκεντρώσεις όζοντος εμφανίζονται γενικά δεκάδες χιλιόμετρα μακριά από τις αστικές περιοχές όπου βρίσκονται οι κύριες πηγές πρόδρομων ουσιών του όζοντος, σε αντίθεση με άλλους ατμοσφαιρικούς ρύπους (όπως τα αιωρούμενα σωματίδια και το διοξείδιο του αζώτου) που συγκεντρώνονται σε μεγάλο βαθμό στις πόλεις. Επειδή ο φωτοχημικός σχηματισμός του όζοντος διαρκεί αρκετές ώρες, οι άνεμοι μπορούν να μεταφέρουν το λοφίο ρύπανσης πριν σχηματιστεί το όζον. Επιπλέον, ορισμένα είδη NOx αποδομούν το όζον σε συγκεκριμένες συνθήκες (δηλαδή κοντά στις πηγές εκπομπών, τη νύχτα ή τον χειμώνα), γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα γενικά χαμηλότερες συγκεντρώσεις όζοντος πάνω από τα κέντρα των πόλεων όπου εκπέμπονται NOx. Μόλις σχηματιστεί, το όζον μπορεί να διατηρηθεί στην ατμόσφαιρα για ημέρες έως εβδομάδες, συχνά σε μεγάλες αποστάσεις ή διαμεθοριακές μεταφορές. Παρ 'όλα αυτά, επίσης σε αστικές - και ιδιαίτερα προαστιακές - περιοχές, παρατηρούνται υψηλά επίπεδα όζοντος.

Επειδή η παραγωγή όζοντος απαιτεί ηλιακή ακτινοβολία, οι συγκεντρώσεις όζοντος συνήθως φθάνουν σε ένα ημερήσιο μέγιστο λίγες ώρες μετά το μεσημέρι. Οι συγκεντρώσεις ακολουθούν επίσης έναν έντονο εποχικό κύκλο που στην Ευρώπη κορυφώνεται μεταξύ των αρχών της άνοιξης και του τέλους του καλοκαιριού. Η εξάρτηση από το ηλιακό φως καθιστά το όζον πολύ ευαίσθητο στη μετεωρολογική και κλιματική μεταβλητότητα. Η διακύμανση του όζοντος από το ένα έτος στο άλλο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο ζεστό και ξηρό είναι το καλοκαίρι. οι έντονοι καύσωνες μπορούν να οδηγήσουν σε μέγιστες τιμές όζοντος. Η σχέση με το ηλιακό φως σημαίνει ότι η νότια Ευρώπη τείνει να έχει υψηλότερες συγκεντρώσεις όζοντος από τη βόρεια Ευρώπη (ΕΟΠ,2022α).

Συγκεντρώσεις και έκθεση του πληθυσμού

Οι ετήσιες συγκεντρώσεις όζοντος διαπιστώθηκε ότι αυξήθηκαν ελαφρώς στην Ευρώπη μεταξύ 2005 και 2019, ενώ οι υψηλότερες κορυφώσεις του όζοντος είχαν μειωθεί (Solberg et al., 2022). Το 2020, μόνο το 19 % όλων των σταθμών παρακολούθησης του τροποσφαιρικού όζοντος σε ολόκληρη την Ευρώπη πέτυχαν τον μακροπρόθεσμο στόχο που τέθηκε στην οδηγία του 2008 για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα, σύμφωνα με τον οποίο ο μέγιστος ημερήσιος μέσος όρος οκτώ ωρών δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 120 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m³) εντός ενός ημερολογιακού έτους. Σε ολόκληρη την Ευρώπη, 21 χώρες, συμπεριλαμβανομένων 15 κρατών μελών της ΕΕ, κατέγραψαν συγκεντρώσεις όζοντος που υπερβαίνουν την τιμή-στόχο της ΕΕ για την προστασία της ανθρώπινης υγείας (μέγιστη ημερήσια οκτάωρη μέση τιμή 120 μg/m³⁾(ΕΟΠ,2022α). Το ποσοστό του πληθυσμού που εκτίθεται στο επιφανειακό όζον πάνω από τα επίπεδα-στόχους της ΕΕ κυμάνθηκε μεταξύ 64% το 2003 και 9% το 2014 (ΕΟΠ,2022β). Το ποσοστό του πληθυσμού που εκτέθηκε σε συγκεντρώσεις άνω της βραχυπρόθεσμης κατευθυντήριας τιμής του ΠΟΥ για το 2021 (ο μέγιστος ημερήσιος μέσος όρος οκτώ ωρών των 100 μg/m³) κυμάνθηκε μεταξύ 93 % και 98 % κατά την περίοδο 2013-2020, χωρίς πτωτική τάση με την πάροδο του χρόνου.

Επιπτώσεις στην υγεία

Τα υψηλά επίπεδα όζοντος προκαλούν αναπνευστικά προβλήματα, προκαλούν άσθμα, μειώνουν τη λειτουργία των πνευμόνων και προκαλούν πνευμονικές παθήσεις (WHO, 2008). Το 2019, 12 253 άτομα σε 23 ευρωπαϊκές χώρες νοσηλεύτηκαν με αναπνευστικές νόσους που προκλήθηκαν ή επιδεινώθηκαν από την οξεία έκθεση στο όζον. Η επιβάρυνση της θνησιμότητας και της νοσηρότητας που προκαλείται από την έκθεση στα επίπεδα του όζοντος είναι συνήθως χαμηλότερη στις χώρες της Βόρειας Ευρώπης σε σύγκριση με την υπόλοιπη Ευρώπη (ΕΟΠ,2022α). Το 2020 εκτιμάται ότι 24 000 άτομα στα 27 κράτη μέλη της ΕΕ πέθαναν πρόωρα λόγω οξείας έκθεσης στο όζον άνω των 70 μg/m³. Οι χώρες με τα υψηλότερα ποσοστά θνησιμότητας το 2020 λόγω έκθεσης στο όζον ήταν η Αλβανία, το Μαυροβούνιο, η Ελλάδα, η Βοσνία και Ερζεγοβίνη και η Βόρεια Μακεδονία, κατά φθίνουσα σειρά κατάταξης (ΕΟΠ,2022α). Από το 2005 δεν υπάρχει συγκεκριμένη τάση στη θνησιμότητα που σχετίζεται με το τροποσφαιρικό όζον και η διακύμανση από έτος σε έτος εξαρτάται κυρίως από τις θερινές θερμοκρασίες (Solberg et al., 2022).

Εκτός από τις άμεσες επιπτώσεις στην υγεία, το επιφανειακό όζον απορροφάται μέσω των στομάτων των φυτών και μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις αποδόσεις των καλλιεργειών και της δασοκομίας, γεγονός που επηρεάζει την προσφορά τροφίμων. Εκτιμάται ότι οι αποδόσεις σιταριού στην Ευρώπη θα μειωθούν έως και 9 % το 2019. Όσον αφορά τις οικονομικές ζημίες, χάθηκαν 1,4 δισ. EUR σε 35 χώρες (ΕΟΠ,2022γ).

Προβλεπόμενα αποτελέσματα

Μελλοντικές συγκεντρώσεις όζοντος σε επίπεδο εδάφους

Η ετήσια μεταβλητότητα των συγκεντρώσεων του όζοντος και οι μέγιστες τιμές του επηρεάζονται από τις τρέχουσες και μελλοντικές αλλαγές στις βασικές ατμοσφαιρικές παραμέτρους με πολύπλοκο τρόπο (πίνακας 1). Μεγαλύτερη πιθανότητα καύσωνα θα οδηγήσει πιθανώς σε αύξηση των κορυφών συγκέντρωσης όζοντος σε επίπεδο εδάφους. Η αυξημένη ηλιακή ακτινοβολία και οι θερμοκρασίες του καλοκαιριού θα επιταχύνουν επίσης τη χημική διαδικασία σχηματισμού όζοντος. Οι εκπομπές ΠΟΕ (πρόδρομη ουσία του όζοντος) θα αυξηθούν κατά τα θερμότερα καλοκαίρια (Langner et al., 2012), αλλά θα μειωθούν επίσης κατά τα υψηλότερα επίπεδα CO₂ στην ατμόσφαιρα (Szopa et al., 2021). Οι συχνότερες δασικές πυρκαγιές κατά τη θερινή περίοδο θα λειτουργήσουν ως πηγή τόσο εκπομπών ΠΟΕ όσο και εκπομπών CO (Parrington et al., 2013). Η απομάκρυνση του όζοντος από την ατμόσφαιρα μέσω της απορρόφησης από τη βλάστηση —η οποία είναι επιβλαβής για τα φυτά— μπορεί να μειωθεί λόγω της καταπόνησης των φυτών από τη θερμότητα και το νερό (Szopa et al., 2021). Ταυτόχρονα, η αυξημένη υγρασία θα αυξήσει την καταστροφή του όζοντος σε περιοχές με χαμηλά επίπεδα NOx, όπως οι θαλάσσιες περιοχές στη Σκανδιναβία (Colette et al., 2015).

Πίνακας 1: Επιλογή μετεωρολογικών παραμέτρων που ενδέχεται να αυξηθούν στο πλαίσιο της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής και των επιπτώσεών τους στα επίπεδα του όζοντος

_{Πηγή: Προσαρμογή από τους Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) και Lin et al. (2020)}

Η μελλοντική κλιματική αλλαγή αναμένεται να αυξήσει τις συγκεντρώσεις του όζοντος, αλλά η αύξηση αυτή δεν θα πρέπει να υπερβεί τα 5 μg/m³ στο ημερήσιο μέγιστο έως τα μέσα του αιώνα και, ως εκ τούτου, είναι πιθανό να αντισταθμιστεί από μειώσεις των επιπέδων του όζοντος λόγω προγραμματισμένων μελλοντικών μειώσεων των εκπομπών πρόδρομων ουσιών του όζοντος. Ωστόσο, οι προβλέψεις για το τέλος του αιώνα δείχνουν αύξηση έως και 8 μg/m³ στις συγκεντρώσεις του όζοντος. Μειώσεις προβλέπονται μόνο σε ωκεάνιες και βορειότερες περιοχές (Βρετανικά Νησιά, Σκανδιναβικές και Βαλτικές χώρες) (Σχήμα 1).

Μοντελοποιημένη μελλοντική αλλαγή στις συγκεντρώσεις τροποσφαιρικού όζοντος κατά τη θερινή ώρα (ημερήσια μέγιστα) σε ολόκληρη την Ευρώπη στα μέσα του αιώνα (αριστερά) και στο τέλος του αιώνα (δεξιά).

_{Πηγή: ΕΕΣ/ΑΜ (2015)}

Επιπτώσεις στην υγεία

Η θνησιμότητα που σχετίζεται με την οξεία έκθεση στο όζον αναμένεται να αυξηθεί λόγω της κλιματικής αλλαγής έως το 2050, ιδίως στην Κεντρική και Νότια Ευρώπη (Orru et al., 2019· Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) εκτιμάται ότι η κλιματική αλλαγή από μόνη της θα οδηγήσει σε αύξηση κατά 15 % του συνολικού αριθμού των οξειών πρόωρων θανάτων που σχετίζονται με το όζον στην Ευρώπη προς τη δεκαετία του 2080 στο πλαίσιο του σεναρίου RCP 4.5 για το κλίμα. Οι καθαρές απώλειες οικονομικής ευημερίας (συμπεριλαμβανομένου του κόστους θνησιμότητας και των απωλειών αναψυχής) λόγω των επιπτώσεων του όζοντος στην υγεία από τις κλιματικές αλλαγές και τις αλλαγές στις εκπομπές πρόδρομων ουσιών θα μπορούσαν να συσσωρευτούν σε 9,1 δισ. EUR μεταξύ 2000 και 2050. Οι επιπτώσεις στο κόστος των προβλεπόμενων αλλαγών στις εκπομπές θα υπερκεράσουν σε μεγάλο βαθμό τις κλιματικές επιπτώσεις (Selin et al., 2009).

Απαντήσεις πολιτικής

Παρακολούθηση, στόχοι και προειδοποιήσεις

Σύμφωνα με την οδηγία του 2008 για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα, τα ευρωπαϊκά κράτη μέλη είναι υπεύθυνα για την παρακολούθηση και την υποβολή δεδομένων για το όζον σε επίπεδο εδάφους στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Περιβάλλοντος. Η παρακολούθηση των ωριαίων συγκεντρώσεων όζοντος πραγματοποιείται σε σχεδόν 2000 σταθμούς σε ολόκληρη την Ευρώπη, συμπεριλαμβανομένων των αγροτικών, προαστιακών και αστικών σταθμών υποβάθρου, για την τεκμηρίωση της έκθεσης του πληθυσμού. Οι συγκεντρώσεις όζοντος μετρώνται επίσης σε βιομηχανικούς σταθμούς και σταθμούς κυκλοφορίας, που βρίσκονται πολύ κοντά σε μεγάλο δρόμο ή βιομηχανική περιοχή/πηγή.

Η οδηγία του 2008 για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα θέτει μια τιμή-στόχο και μια μακροπρόθεσμη αντικειμενική τιμή για το όζον για την προστασία της ανθρώπινης υγείας. Στον πίνακα 2 παρουσιάζεται επισκόπηση των νομικών προτύπων για το τροποσφαιρικό όζον που καθορίζονται στην οδηγία για την προστασία της ανθρώπινης υγείας και του περιβάλλοντος.

Πίνακας 2: Επισκόπηση των οριακών τιμών και των τιμών-στόχων και των μακροπρόθεσμων στόχων για το ατμοσφαιρικό όζον σε επίπεδο εδάφους

^{* AOT40 (μg/m3 x ώρες) είναι το άθροισμα της διαφοράς μεταξύ ωριαίων συγκεντρώσεων μεγαλύτερων από 80 μg/m3 και 80 μg/m3 σε μια δεδομένη περίοδο χρησιμοποιώντας μόνο τις τιμές 1 ώρας που μετρώνται μεταξύ 8:00 και 20:00 ώρα Κεντρικής Ευρώπης (CET) κάθε μέρα.}

Η οδηγία του 2008 για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα περιλαμβάνει επίσης κανονιστικές υποχρεώσεις για την ενημέρωση του πληθυσμού σχετικά με τις υψηλές συγκεντρώσεις τροποσφαιρικού όζοντος (πίνακας 2). Το όριο πληροφόρησης αντικατοπτρίζει ένα «επίπεδο πέραν του οποίου υπάρχει κίνδυνος για την ανθρώπινη υγεία από σύντομη έκθεση για ιδιαίτερα ευαίσθητα τμήματα του πληθυσμού». Σε περίπτωση υπέρβασης του ορίου, οι εθνικές αρχές υποχρεούνται να ενημερώνουν το κοινό. Το όριο προειδοποίησης αντικατοπτρίζει ένα «επίπεδο πέραν του οποίου υπάρχει κίνδυνος για την ανθρώπινη υγεία από σύντομη έκθεση για τον γενικό πληθυσμό». Οι εθνικές αρχές υποχρεούνται να ενημερώνουν το κοινό, να παρέχουν συμβουλές και να εφαρμόζουν βραχυπρόθεσμα σχέδια δράσης σε περίπτωση υπέρβασης του ορίου αυτού. Η υπέρβαση και των δύο κατώτατων ορίων θα πρέπει να δηλώνεται από τα κράτη μέλη στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή.

Πληροφορίες σχετικά με τις ετήσιες συγκεντρώσεις όζοντος διατίθενται στον ιστότοπο του ΕΟΠ για τις στατιστικές ποιότητας του αέρα. Επικαιροποιημένες πληροφορίες για την ποιότητα του αέρα διατίθενται στον θεατή UTD του ΕΟΠ για την ποιότητα του αέρα και μέσω του ευρωπαϊκού δείκτη ποιότητας του αέρα. Η υπηρεσία παρακολούθησης της ατμόσφαιρας του Copernicus παρέχει τετραήμερη πρόβλεψη των συγκεντρώσεων όζοντος σε επίπεδο εδάφους. Σε αρκετές ευρωπαϊκές χώρες, τα επίπεδα συγκέντρωσης όζοντος περιλαμβάνονται στα σχέδια δράσης για τη θέρμανση και την υγεία. Βλ. παράδειγμα από το Βέλγιο εδώ.

Μειώσεις συγκέντρωσης

Το 2021 ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) δημοσίευσε νέες κατευθυντήριες γραμμές για την ποιότητα του αέρα με σκοπό την προστασία της ανθρώπινης υγείας, επικαιροποιώντας τις κατευθυντήριες γραμμές του 2005 για την ποιότητα του αέρα βάσει συστηματικής επανεξέτασης των πλέον πρόσφατων επιστημονικών στοιχείων σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η ατμοσφαιρική ρύπανση βλάπτει την ανθρώπινη υγεία. Τον Οκτώβριο του 2022 η Ευρωπαϊκή Επιτροπή δημοσίευσε πρόταση αναθεώρησης της οδηγίας για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα, η οποία ευθυγραμμίζει στενότερα τα πρότυπα της ΕΕ για την ποιότητα του αέρα με τις συστάσεις του ΠΟΥ για το 2021 και θεσπίζει οριακές τιμές για όλους τους ατμοσφαιρικούς ρύπους που υπόκεινται επί του παρόντος σε τιμές-στόχους, εκτός από το όζον. Το όζον εξαιρείται από την εν λόγω αλλαγή από την τιμή-στόχο στην οριακή τιμή λόγω των πολύπλοκων χαρακτηριστικών του σχηματισμού του στην ατμόσφαιρα, τα οποία περιπλέκουν το έργο της αξιολόγησης της σκοπιμότητας της συμμόρφωσης με αυστηρές οριακές τιμές.

Ο αντίκτυπος της κλιματικής αλλαγής που επιδεινώνει τον σχηματισμό όζοντος θα μπορούσε να αντισταθμίσει εν μέρει τις προσπάθειες μείωσης των εκπομπών πρόδρομων ουσιών του όζοντος. Αυτό αναφέρεται ως κλιματική κύρωση για το όζον. Η αντιστάθμιση αυτής της κλιματικής κύρωσης στην ηπειρωτική Ευρώπη θα απαιτούσε φιλόδοξα μέτρα μετριασμού (μείωση των εκπομπών NOx και VOC κατά 30 έως 50 %). Μακροπρόθεσμα, η μείωση των εκπομπών μεθανίου μπορεί επίσης να μειώσει αποτελεσματικά τον σχηματισμό όζοντος. Δεδομένου ότι το μεθάνιο αποτελεί επίσης σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου, η μείωσή του ωφελεί επίσης τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής (UNEP, 2021· ΚΚΕρ, 2018).