Ozono a nivel del suelo

Efectos observados

Formación de ozono a nivel del suelo y su sensibilidad meteorológica

El ozono superficial (O₃) es un contaminante secundario producido en la atmósfera en presencia de la 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 en la biosfera (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Haga clic en la imagen para acceder al pronóstico del ozono a nivel del suelo de cuatro días del Servicio de Vigilancia de la Atmósfera de Copernicus

Las concentraciones máximas de ozono suelen producirse a decenas de kilómetros 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 de ozono toma varias horas, los vientos pueden transportar la pluma de contaminación antes de que se forme 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 en transporte de largo alcance o transfronterizo. 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 pronunciado ciclo estacional que en Europa alcanza su punto máximo entre principios de primavera y finales del 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 conducir 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 a nivel del suelo de toda Europa alcanzaron el objetivo a largo plazo establecido en la Directiva sobre la calidad del aire ambiente de 2008 de que la media máxima diaria de ocho horas no puede superar los 120 microgramos por metro cúbico (μg/m³⁾en un año civil. 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 máxima diaria 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 indicativo a corto plazo de 2021 de la OMS (la media máxima diaria de ocho horas de 100 μg/m³⁾fluctuó entre el 93 % y el 98 % en el período 2013-2020, sin una tendencia decreciente a lo largo del tiempo.

Repercusiones en la salud

Los niveles altos 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 a nivel del suelo, y la variabilidad interanual depende principalmente de las temperaturas del verano (Solberg et al., 2022).

Además de los efectos directos en 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 estima que los rendimientos del trigo se reducirán 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

Futuras concentraciones de ozono a nivel del suelo

La variabilidad interanual de las concentraciones de ozono y sus valores máximos se ven afectados por los cambios actuales y futuros en los parámetros atmosféricos clave de una manera compleja (Tabla 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 del 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 de COV y CO (Parrington et al., 2013). La eliminación del ozono de la atmósfera a través de la absorción por la vegetación, que es perjudicial para las plantas, puede reducirse mediante el estrés térmico y hídrico en 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 bajo el cambio climático futuro y su impacto en los niveles de ozono

_{Fuente: Adaptado de Jacob y 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 a mediados de siglo y, por lo tanto, probablemente se vería compensado por las reducciones en los niveles de ozono debido a las futuras reducciones de emisiones planificadas 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).

Cambio futuro modelado en las concentraciones de ozono a nivel del suelo durante el verano (máximos diarios) en Europa a mediados del siglo (izquierda) y a finales del siglo (derecha).

_{Fuente: ETC/ACM (2015)}

Repercusiones 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 et al. (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 del cambio climático y de las emisiones de precursores en la salud relacionados con el ozono podrían acumularse en 9 100 millones EUR entre 2000 y 2050. El efecto sobre los costos de los cambios proyectados en las emisiones superaría en gran medida el impacto climático (Selin et al., 2009).

Respuestas políticas

Seguimiento, objetivos y advertencias

En virtud de la Directiva de 2008 sobre la calidad del aire ambiente, 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 en 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, ubicadas en las proximidades de una carretera principal o una zona/fuente industrial.

La Directiva de 2008 sobre la calidad del aire ambiente 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 sobre el ozono troposférico establecidas en la Directiva para proteger la salud humana y el medio ambiente.

Cuadro 2: Visión general de los valores umbral y objetivo y los objetivos a largo plazo para el ozono atmosférico a nivel del suelo

^{* 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 solo los valores de 1 hora medidos entre 8.00 y 20.00 hora central europea (CET) cada día.}

La Directiva de 2008 sobre la calidad del aire ambiente 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 derivado de 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 comunicar 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 calidad del aire UTD de la AEMA y a través del Índice Europeo de Calidad del Aire. El Servicio de Vigilancia de la Atmósfera de Copernicus proporciona un pronóstico 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.

Reducciones de concentración

En 2021, la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicó nuevas directrices de calidad del aire para proteger la salud humana, actualizando las directrices de calidad del aire de 2005 sobre la base de una revisión sistemática de las últimas pruebas científicas de cómo la contaminación atmosférica daña la salud humana. En octubre de 2022, la Comisión Europea publicó una propuesta de revisión de la Directiva sobre la calidad del aire ambiente, 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 para reducir las emisiones de precursores del ozono. Esto se conoce como penalización climática del ozono. Compensar esta sanción climática en el continente europeo requeriría medidas de mitigación ambiciosas (recortes del 30 al 50 % en las emisiones de NOx y COV). A largo plazo, la reducción de las emisiones de metano también puede reducir eficientemente 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).