Efectos del ozono troposférico sobre la salud humana en un clima cambiante

Haga clic en la imagen para acceder a la previsión de ozono troposférico de cuatro días del Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus

Cuestiones de salud

El ozono a nivel del suelo afecta la salud humana al deteriorar la función respiratoria y cardiovascular, lo que conduce a más ingresos hospitalarios, ausencias escolares y laborales, uso de medicamentos e incluso mortalidad prematura. La exposición a corto plazo al ozono se asocia con síntomas respiratorios, disminución de la función pulmonar e inflamación de las vías respiratorias; exposición a largo plazo con asma agravada y una mayor incidencia de accidentes cerebrovasculares. Contrariamente a los efectos perjudiciales del ozono troposférico o troposférico (el ozono que respiramos), el ozono estratosférico es beneficioso para la salud humana al bloquear la radiación UV.

Efectos observados

Formación de ozono troposférico y su sensibilidad meteorológica

El ozono superficial (O₃₎es un contaminante secundario producido en la atmósfera en presencia de luz solar y precursores químicos. Los principales precursores del ozono son los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV), que se originan principalmente en el transporte y las actividades industriales que se asocian en gran medida con las zonas urbanas. El monóxido de carbono (CO) y el metano (CH₄) emitidos por fuentes residenciales y agrícolas tienden a desempeñar un papel menor en la formación de ozono. Los precursores del ozono también pueden tener un origen natural, como las emisiones biogénicas de COV, las emisiones de NOx en el suelo, las emisiones de CO procedentes de incendios forestales y las emisiones de metano procedentes de la biosfera (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Las concentraciones máximas de ozono se producen generalmente a docenas de kilómetros de distancia de las zonas urbanas donde se encuentran las principales fuentes de precursores del ozono, a diferencia de otros contaminantes atmosféricos (como las partículas y el dióxido de nitrógeno) que se concentran en gran medida en las ciudades. Debido a que la formación fotoquímica del ozono toma varias horas, los vientos pueden transportar la pluma de contaminación antes de que se forme el ozono. Además, ciertas especies de NOx degradan el ozono en condiciones específicas (es decir, cerca de las fuentes de emisión, por la noche o en invierno), lo que resulta en concentraciones de ozono generalmente más bajas en los centros urbanos donde se emite NOx. Una vez formado, el ozono puede mantenerse en la atmósfera durante días o semanas, a menudo sometido a transporte transfronterizo o de largo alcance. Sin embargo, también en áreas urbanas, y particularmente suburbanas, se pueden observar altos niveles de ozono.

Debido a que la generación de ozono requiere radiación solar, las concentraciones de ozono generalmente alcanzan un máximo diario unas pocas horas después del mediodía. Las concentraciones también siguen un ciclo estacional pronunciado que en Europa alcanza su punto máximo entre principios de primavera y finales de verano. La dependencia de la luz solar hace que el ozono sea muy sensible a la variabilidad meteorológica y climática. La fluctuación del ozono de un año a otro depende en gran medida de lo cálido y seco que sea el verano; las olas de calor intensas pueden dar lugar a valores máximos de ozono. La relación con la luz solar significa que el sur de Europa tiende a tener concentraciones de ozono más altas que el norte de Europa (AEMA,2022a).

Concentraciones y exposición de la población

Se constató que las concentraciones anuales de ozono habían aumentado ligeramente en Europa entre 2005 y 2019, mientras que los picos de ozono más altos habían disminuido (Solberg et al., 2022). En 2020, solo el 19 % de todas las estaciones de vigilancia del ozono troposférico de Europa alcanzaron el objetivo a largo plazo establecido en la Directiva sobre la calidad del aire ambiente de 2008 de que la media diaria máxima de ocho horas no supere los 120 microgramos por metro cúbico (μg/m³⁾en un año natural. En toda Europa, veintiún países, incluidos quince Estados miembros de la UE, registraron concentraciones de ozono superiores al valor objetivo de la UE para la protección de la salud humana (la media diaria máxima de ocho horas de 120 μg/m³⁾(AEMA,2022a). La proporción de la población expuesta al ozono superficial por encima de los niveles objetivo de la UE ha fluctuado entre un máximo del 64 % en 2003 y el 9 % en 2014 (AEMA,2022b). La proporción de la población expuesta a concentraciones superiores al valor orientativo a corto plazo de la OMS de 2021 (la media diaria máxima de ocho horas de 100 μg/m³⁾fluctuó entre el 93 % y el 98 % en el período 2013-2020, sin tendencia a la baja a lo largo del tiempo.

Impactos en la salud

Los altos niveles de ozono causan problemas respiratorios, desencadenan asma, reducen la función pulmonar y causan enfermedades pulmonares (OMS, 2008). En 2019, 12 253 personas de 23 países europeos fueron hospitalizadas con enfermedades respiratorias causadas o exacerbadas por la exposición aguda al ozono. La carga de mortalidad y morbilidad causada por la exposición a los niveles de ozono suele ser menor en los países del norte de Europa en comparación con el resto de Europa (AEMA,2022a). En 2020, se estima que 24 000 personas en los 27 Estados miembros de la UE murieron prematuramente debido a una exposición aguda al ozono superior a 70 μg/m^3. Los países con las tasas de mortalidad más altas en 2020 debido a la exposición al ozono fueron Albania, Montenegro, Grecia, Bosnia y Herzegovina y Macedonia del Norte, por orden decreciente (AEMA,2022a). Desde 2005 no ha habido una tendencia específica en la mortalidad relacionada con el ozono troposférico, y la variabilidad interanual depende principalmente de las temperaturas estivales (Solberg et al., 2022).

Además de los efectos directos para la salud, el ozono superficial se absorbe a través de los estomas de las plantas y puede afectar negativamente los cultivos y los rendimientos forestales, lo que afecta el suministro de alimentos. Se estimó que los rendimientos de trigo se redujeron en Europa hasta un 9 % en 2019. En términos de pérdidas económicas, se perdieron 1 400 millones EUR en 35 países (AEMA,2022c).

Efectos previstos

Concentraciones futuras de ozono troposférico

La variabilidad interanual de las concentraciones de ozono y sus valores máximos se ven afectados por los cambios actuales y futuros de los principales parámetros atmosféricos de forma compleja (cuadro 1). Una mayor probabilidad de olas de calor probablemente conducirá a aumentos en los picos de concentración de ozono a nivel del suelo. El aumento de la radiación solar y las temperaturas de verano también acelerarán el proceso químico de formación de ozono. La emisión de COV (el precursor del ozono) aumentará en veranos más cálidos (Langner et al., 2012), pero también se reducirá en niveles más altos de CO₂ en la atmósfera (Szopa et al., 2021). Los incendios forestales más frecuentes durante el verano actuarán como fuente de emisiones tanto de COV como de CO (Parrington et al., 2013). La eliminación del ozono de la atmósfera a través de la absorción por la vegetación —en sí misma nociva para las plantas— puede reducirse por el estrés térmico y hídrico de las plantas (Szopa et al., 2021). Al mismo tiempo, el aumento de la humedad aumentará la destrucción del ozono en áreas que son bajas en NOx, como las áreas marítimas en Escandinavia (Colette et al., 2015).

Cuadro 1: Selección de parámetros meteorológicos que pueden aumentar en el futuro con el cambio climático y su impacto en los niveles de ozono

^{Fuente: Adaptado de Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) y Lin et al. (2020)}

Se espera que el cambio climático futuro aumente las concentraciones de ozono, pero este aumento no debería superar los 5 μg/m³ en el máximo diario para mediados de siglo y, por lo tanto, probablemente se vería compensado por reducciones en los niveles de ozono debido a las futuras reducciones previstas de las emisiones de precursores de ozono. Sin embargo, las proyecciones de finales de siglo sugieren un aumento de hasta 8 μg/m3 en las concentraciones de ozono. Las disminuciones se proyectan solo en las áreas oceánicas y más septentrionales (Islas Británicas, países escandinavos y bálticos) (Figura 1).

Figura 1. Modeló el cambio futuro en las concentraciones de ozono a nivel del suelo durante el verano (máximos diarios) en Europa a mediados de siglo (izquierda) y al final del siglo (derecha). Fuente: ETC/ACM (2015)

Impactos en la salud

Se espera que la mortalidad relacionada con la exposición aguda al ozono aumente debido al cambio climático de aquí a 2050, especialmente en Europa Central y Meridional (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels y cols. (2015) estimó que el cambio climático por sí solo dará lugar a un aumento del 15 % en el número total de muertes prematuras agudas relacionadas con el ozono en Europa hacia la década de 2080 en el escenario climático del PCR 4.5. Las pérdidas netas de bienestar económico (incluidos los costes de mortalidad y las pérdidas de ocio) debidas a los efectos en la salud relacionados con el ozono de los cambios climáticos y de las emisiones de precursores podrían acumularse en 9 100 millones EUR entre 2000 y 2050. El efecto sobre los costos de los cambios proyectados en las emisiones sobrepasaría en gran medida el impacto climático (Selin et al., 2009).

Prespuestas olicy

Seguimiento, objetivos y advertencias

En virtud de la Directiva sobre la calidad del aire ambiente de 2008, los Estados miembros europeos son responsables del seguimiento y la notificación de los datos sobre el ozono troposférico a la Agencia Europea de Medio Ambiente. El seguimiento de las concentraciones horarias de ozono se lleva a cabo en casi 2000 estaciones de toda Europa, incluidas las estaciones de fondo rurales, suburbanas y urbanas, para documentar la exposición de la población. Las concentraciones de ozono también se miden en estaciones industriales y de tráfico, situadas muy cerca de una carretera principal o de una zona o fuente industrial.

La Directiva sobre la calidad del aire ambiente de 2008 establece un valor objetivo y un valor objetivo a largo plazo para el ozono para la protección de la salud humana. En el cuadro 2 se ofrece una visión general de las normas jurídicas relativas al ozono troposférico establecidas en la Directiva para proteger la salud humana y medioambiental.

Cuadro 2: Sinopsis de los valores umbral y objetivo y de los objetivos a largo plazo para el ozono atmosférico troposférico

^{* AOT40 (μg/m3 x horas) es la suma de la diferencia entre concentraciones horarias superiores a 80 μg/m3 y 80 μg/m3 durante un período determinado utilizando únicamente los valores de 1 hora medidos entre las 8.00 y las 20.00 horas de Europa Central (hora central europea) cada día.}

La Directiva sobre la calidad del aire ambiente de 2008 también incluye obligaciones reglamentarias para informar a la población sobre las altas concentraciones de ozono troposférico (cuadro 2). El umbral de información refleja un «nivel más allá del cual existe un riesgo para la salud humana debido a una exposición breve para sectores especialmente sensibles de la población». Cuando se supera el umbral, las autoridades nacionales están obligadas a informar al público. El umbral de alerta refleja un «nivel más allá del cual existe un riesgo para la salud humana derivado de una exposición breve para la población en general». Las autoridades nacionales están obligadas a informar al público, asesorar y aplicar planes de acción a corto plazo cuando se supere este umbral. Los Estados miembros deben notificar a la Comisión Europea la superación de ambos umbrales.

La información sobre las concentraciones anuales de ozono está disponible en el visor de estadísticas de calidad del aire de la AEMA. La información actualizada sobre la calidad del aire está disponible en el visor de la calidad del aire UTD de la AEMA y a través del Índice Europeo de la Calidad del Aire. El Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus proporciona una previsión de cuatro días de las concentraciones de ozono a nivel del suelo. En varios países europeos, los niveles de concentración de ozono se incluyen en los planes de acción de salud térmica. Véase un ejemplo de Bélgica aquí.

Reducción de la concentración

En 2021, la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicó nuevas directrices sobre la calidad del aire para proteger la salud humana, actualizando las directrices sobre la calidad del aire de 2005 sobre la base de una revisión sistemática de las pruebas científicas más recientes de cómo la contaminación atmosférica daña la salud humana. La Comisión Europea publicó una propuesta de revisión de la Directiva sobre la calidad del aire ambiente en octubre de 2022, que armoniza más estrechamente las normas de calidad del aire de la UE con las recomendaciones de la OMS de 2021 e introduce valores límite para todos los contaminantes atmosféricos actualmente sujetos a valores objetivo, excepto el ozono. El ozono está exento de este cambio de valor objetivo a valor límite debido a las complejas características de su formación en la atmósfera que complican la tarea de evaluar la viabilidad de cumplir con valores límite estrictos.

El impacto del cambio climático que exacerba la formación de ozono podría compensar en parte los esfuerzos por reducir las emisiones de precursores del ozono. Esto se conoce como penalización climática por ozono. Compensar esta sanción climática en el continente europeo requeriría medidas de mitigación ambiciosas (recortes del 30 al 50 % de las emisiones de NOx y COV). A largo plazo, las reducciones de las emisiones de metano también pueden reducir de manera eficiente la formación de ozono. Dado que el metano también es un importante gas de efecto invernadero, su reducción también beneficia a la mitigación del cambio climático (PNUMA, 2021; JRC, 2018).

Referencias

• Colette, A. et al., 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios, Atmos (Atmós. Chem (en inglés). Phys (en inglés). 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 (eninglés).
• Cooper, O.R. et al., 2014, Global distribution and trends of tropospheric ozone: (Distribución mundial y tendencias del ozono troposférico: Una revisión basada en la observación, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• AEMA, 2022a, Air quality in Europe 2022, Briefing n.o 05/2022. Informe web de la Agencia Europea de Medio Ambiente
• AEMA, 2022b, Excedencia de las normas de calidad del aire en Europa. Agencia Europea de Medio Ambiente
• AEMA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems [«Impactos de la contaminación atmosférica en los ecosistemas», documento en inglés], informe web de la Agencia Europea de Medio Ambiente.
• ETC/ACM, 2015, Modeled future change in surface summertime ozone concentrations [«Cambio futuro modelado en las concentraciones de ozono en la superficie durante el verano», documento en inglés]
• Geels, C. et al., 2015, Future premature mortality due to air pollution in Europe–sensitivity to changes in climate, annthropogenic emissions, population and building stock [«Futura mortalidad prematura debida a la contaminación atmosférica en Europa: sensibilidad a los cambios climáticos, las emisiones antropogénicas, la población y el parque inmobiliario», documento en inglés], International Journal of Environmental Research and Public Health12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837.
• Jacob D.J. y Ganador D.A., 2009, Efecto del cambio climático en la calidad del aire, Ambiente Atmosférico 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Global trends of metano emissions and their impacts on ozone concentrations [«Tendencias mundiales de las emisiones de metano y su impacto en las concentraciones de ozono», documento en inglés], Centro Común de Investigación, Comisión Europea.
• 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 (en inglés).
• Lin, M. et al., 2020, Vegetation feedbacks during drought exacerbate ozone air pollution extremes in Europe, Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y (en inglés).
• 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 (en inglés). https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H., et al., 2019, Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 significant affected by changes in climate, population and greenhouse gas emission, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9 [«El ozono y la mortalidad relacionada con el calor en Europa en 2050 se verán significativamente afectados por los cambios en el clima, la población y las emisiones de gases de efecto invernadero», documento en inglés], Cartas de investigación medioambiental14, 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 (en inglés).
• 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 (Repercusiones sanitarias y económicas mundiales de la futura contaminación por ozono, Cartas de investigación medioambiental4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014)
• Solberg, S., et al., 2021, Long-term trends of air pollutants at national level 2005-2019 [«Tendencias a largo plazo de los contaminantes atmosféricos a nivel nacional 2005-2019», documento en inglés], ETC/ATNI Report 9/2021.
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers (Forzadores climáticos de vida corta). En: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: La base de la ciencia física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Sexto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático.
• The Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Ozono a nivel del suelo en el siglo XXI): tendencias futuras, impactos e implicaciones políticas,The Royal Society Policy Document
• PNUMA, 2021, Evaluación mundial del metano: Beneficios y costes de la mitigación de las emisiones de metano . PNUMA CCAC
• OMS Europa, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution [«Riesgos sanitarios del ozono derivados de la contaminación atmosférica transfronteriza a gran distancia», documento en inglés]. Oficina Regional para Europa de la Organización Mundial de la Salud
  
  

Enlaces a más información

• Previsión del ozono troposférico
  
  

• Situación de la calidad del aire en Europa en 2023
  
  

• Visualizador de estadísticas de calidad del aire de la AEMA
  
  

• Visor de datos de calidad del aire actualizado de la AEMA
  
  

• Elementos del catálogo de recursos