Troposfääriosoon

Klõpsake pildil, et saada juurdepääs Copernicuse atmosfääriseire teenuse neljapäevasele troposfääriosooni prognoosile

Terviseküsimused

Maapinnalähedane osoon mõjutab inimeste tervist, kahjustades hingamisteede ja südame-veresoonkonna talitlust, mis põhjustab rohkem haiglaravi, koolist ja töölt puudumist, ravimite kasutamist ja isegi enneaegset suremust. Lühiajalist kokkupuudet osooniga seostatakse hingamisteede sümptomite, kopsufunktsiooni vähenemise ja hingamisteede põletikuga; pikaajaline kokkupuude astma ägenemise ja insultide sagenemisega. Vastupidiselt troposfääri- või troposfääriosooni kahjulikule mõjule – osoonile, mida me hingame – on stratosfääri osoon UV-kiirgust blokeerides inimeste tervisele kasulik.

Täheldatud mõju

Troposfääriosooni teke ja selle meteoroloogiline tundlikkus

Pinnaosoon (O₃) on sekundaarne saasteaine, mis tekib atmosfääris päikesevalguse ja keemiliste lähteainete juuresolekul. Osooni peamised lähteained on lämmastikoksiidid (NOx) ja lenduvad orgaanilised ühendid (LOÜ), mis pärinevad peamiselt transpordi- ja tööstustegevusest, mis on suuresti seotud linnapiirkondadega. Elamutest ja põllumajandusest eralduval süsinikmonooksiidil (CO) ja metaanil (CH₄₎on osooni tekkes tavaliselt väike roll. Osooni eellased võivad olla ka looduslikku päritolu, näiteks lenduvate orgaaniliste ühendite biogeensed heitkogused, mulla NOx heitkogused, metsa- ja maastikupõlengute CO heitkogused ning metaani biosfääri heitkogused (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Maksimaalsed osoonikontsentratsioonid esinevad tavaliselt kümnete kilomeetrite kaugusel linnapiirkondadest, kus osooni eellaste peamised allikad on, erinevalt teistest õhusaasteainetest (nagu tahked osakesed ja lämmastikdioksiid), mis on suures osas koondunud linnadesse. Kuna osooni fotokeemiline moodustumine võtab mitu tundi, võivad tuuled reostust enne osooni moodustumist transportida. Lisaks lagundavad teatavad NOx liigid osooni eritingimustes (st heiteallikate lähedal, öösel või talvel), mille tulemuseks on üldiselt madalam osooni kontsentratsioon linnakeskustes, kus NOx eraldub. Pärast moodustumist võib osooni säilitada atmosfääris päevi kuni nädalaid, sageli läbides pikamaa- või piiriülese transpordi. Siiski võib kõrget osoonitaset täheldada ka linna- ja eriti linnalähedastes piirkondades.

Kuna osooni tekitamine nõuab päikesekiirgust, jõuab osooni kontsentratsioon tavaliselt päeva maksimumini paar tundi pärast keskpäeva. Kontsentratsioonid järgivad ka selget hooajalist tsüklit, mis Euroopas ulatub varakevadest hilissuveni. Sõltuvus päikesevalgusest muudab osooni väga tundlikuks meteoroloogiliste ja klimaatiliste kõikumiste suhtes. Osooni kõikumine aastate lõikes sõltub suuresti sellest, kui soe ja kuiv suvi on; intensiivsed kuumalained võivad viia osooni tippväärtusteni. Seos päikesevalgusega tähendab, et Lõuna-Euroopas kipub osoonisisaldus olema suurem kui Põhja-Euroopas (EEA,2022a).

Kontsentratsioonid ja elanikkonna kokkupuude

Leiti, et aastatel 2005–2019 on aastane osoonisisaldus Euroopas veidi suurenenud, samas kui suurimad osoonipiigid on vähenenud (Solberg et al., 2022). 2020. aastal saavutas ainult 19 % kõigist troposfääriosooni seirejaamadest kogu Euroopas 2008. aasta välisõhu kvaliteedi direktiivis sätestatud pikaajalise eesmärgi, et maksimaalne päevane kaheksa tunni keskmine ei tohi kalendriaasta jooksul ületada 120 mikrogrammi kuupmeetri kohta (μg/m^3). Kogu Euroopas on 21 riigis, sealhulgas 15 ELi liikmesriigis, registreeritud osoonikontsentratsioon, mis ületab ELi inimeste tervise kaitse sihtväärtust (maksimaalne päevane kaheksa tunni keskmine 120 μg/m³) (EEA, 2022a). ELi sihttaset ületava pinnaosooniga kokku puutuvate elanike osakaal on kõikunud 64 % tipptasemest 2003. aastal 9 %ni 2014. aastal (EEA, 2022b). Nende elanike osakaal, kes puutusid kokku WHO 2021. aasta lühiajalist suunisväärtust (maksimaalne päevane kaheksa tunni keskmine 100 μg/m³⁾ületava kontsentratsiooniga, kõikus ajavahemikul 2013–2020 93–98 % vahel, ilma et see oleks aja jooksul vähenenud.

Mõju tervisele

Osooni kõrge tase põhjustab hingamisprobleeme, põhjustab astmat, vähendab kopsutalitlust ja põhjustab kopsuhaigusi (WHO, 2008). 2019. aastal hospitaliseeriti 23 Euroopa riigis 12 253 inimest hingamisteede haigustega, mida põhjustas või süvendas äge kokkupuude osooniga. Osoonitasemega kokkupuutest tingitud suremuse ja haigestumuse koormus on Põhja-Euroopa riikides tavaliselt väiksem kui mujal Euroopas (EEA, 2022a). 2020. aastal suri 27 ELi liikmesriigis hinnanguliselt 24 000 inimest enneaegselt ägeda kokkupuute tõttu osooniga kontsentratsioonis üle 70 μg/m3. Riigid, kus 2020. aastal oli suurim suremus osooniga kokkupuute tõttu, olid Albaania, Montenegro, Kreeka, Bosnia ja Hertsegoviina ning Põhja-Makedoonia kahanevas järjestuses (EEA,2022a). Alates 2005. aastast ei ole olnud konkreetset suundumust troposfääriosooniga seotud suremuses ning aastatevaheline varieeruvus sõltub peamiselt suvetemperatuuridest (Solberg et al., 2022).

Lisaks otsesele tervisemõjule imendub pindmine osoon taimede õhulõhede kaudu ning võib kahjustada põllukultuuride ja metsanduse saagikust, mis mõjutab toiduga varustamist. Nisu saagikus vähenes Euroopas 2019. aastal hinnanguliselt kuni 9 %. Majandusliku kahju tõttu kaotati 35 riigis 1,4 miljardit eurot (EuroopaKeskkonnaamet, 2022c).

Prognoositav mõju

Tulevased troposfääriosooni kontsentratsioonid

Osoonisisalduse ja selle tippväärtuste varieeruvust aastate lõikes mõjutavad keerulisel viisil peamiste atmosfääriparameetrite käimasolevad ja tulevased muutused (tabel 1). Soojuslainete suurem tõenäosus suurendab tõenäoliselt troposfääriosooni kontsentratsiooni tippväärtusi. Suurenenud päikesekiirgus ja suvised temperatuurid kiirendavad ka osooni moodustumise keemilist protsessi. Lenduvate orgaaniliste ühendite (osooni eellane) heidet suurendavad soojemad suved (Langner et al., 2012), kuid vähendavad ka suuremad CO2 tasemed atmosfääris (Szopa et al., 2021). Sagedasemad suvised metsa- ja maastikupõlengud on nii LOÜ- kui ka CO-heite allikaks (Parrington et al., 2013). Osooni eemaldamist atmosfäärist taimestiku poolt imendumise teel, mis on ise taimedele kahjulik, saab vähendada taimede kuumuse ja veestressiga (Szopa et al., 2021). Samal ajal suurendab suurenenud niiskus osooni hävitamist piirkondades, kus NOx tase on madal, näiteks Skandinaavia merepiirkondades (Colette et al., 2015).

Tabel 1. Selliste meteoroloogiliste parameetrite valimine, mis võivad tulevikus kliimamuutuste tõttu suureneda, ja nende mõju osoonitasemele

^{Allikas: Kohandatud Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) ja Lin et al. (2020)}

Eeldatakse, et tulevased kliimamuutused suurendavad osoonisisaldust, kuid sajandi keskpaigaks ei tohiks see tõus ületada 5 μg/m3 päevases maksimumis ning osoonitaseme alanemine osooni eellaste heitkoguste kavandatava vähendamise tõttu tulevikus kaaluks selle tõenäoliselt üles. Sajandi lõpu prognoosid näitavad siiski osoonisisalduse suurenemist kuni 8 μg/m3. Vähenemist prognoositakse ainult ookeanilistes ja põhjapoolseimates piirkondades (Briti saared, Skandinaavia ja Balti riigid) (joonis 1).

Joonis 1. Suvise troposfääriosooni kontsentratsiooni (päevane maksimum) tulevaste muutuste modelleerimine Euroopas sajandi keskpaigas (vasakul) ja sajandi lõpus (paremal). Allikas: ETC/ACM (2015) (inglise keeles)

Mõju tervisele

Akuutse osooniga kokkupuutega seotud suremus peaks kliimamuutuste tõttu 2050. aastaks suurenema, eelkõige Kesk- ja Lõuna-Euroopas (Orru jt, 2019; Selin et al., 2009). Geels jt 2015. aastal prognoositi, et kliimamuutus üksi toob kaasa osooniga seotud ägedate enneaegsete surmade koguarvu 15 % suurenemise Euroopas 2080. aastate suunas vastavalt kliimastsenaariumile RCP 4.5. Majandusliku heaolu netokahjum (sealhulgas suremuskulud ja vaba aja veetmisega seotud kahju), mis tuleneb kliimast ja lähteainete heite muutustest tulenevast osooniga seotud tervisemõjust, võib aastatel 2000–2050 koguneda 9,1 miljardile eurole. Heitkoguste prognoositud muutuste mõju kuludele ületaks suuresti kliimamõju (Selin jt, 2009).

Policy vastused

Järelevalve, eesmärgid ja hoiatused

Vastavalt 2008. aasta välisõhu kvaliteedi direktiivile vastutavad Euroopa liikmesriigid troposfääriosooni andmete seire ja Euroopa Keskkonnaametile esitamise eest. Elanikkonna kokkupuute dokumenteerimiseks jälgitakse osoonisisaldust tunnis peaaegu 2000 mõõtejaamas kogu Euroopas, sealhulgas maa-, linnalähi- ja linnakeskkonna taustapiirkonna mõõtejaamades. Osooni kontsentratsiooni mõõdetakse ka tööstus- ja liiklusjaamades, mis asuvad põhimaantee või tööstuspiirkonna/-allika vahetus läheduses.

2008. aasta välisõhu kvaliteedi direktiivis on sätestatud osooni sihtväärtus ja pikaajaline objektiivne väärtus inimeste tervise kaitseks. Ülevaade troposfääriosooni käsitlevatest õiguslikest standarditest, mis on sätestatud direktiivis inimeste ja keskkonna tervise kaitseks, on esitatud tabelis 2.

Tabel 2. Ülevaade atmosfääri troposfääriosooni lävi- ja sihtväärtustest ning pikaajalistest eesmärkidest

^{* AOT40 (μg/m3 x tundi) on väärtust 80 μg/m3 ületavate tunnikontsentratsioonide ja väärtust 80 μg/m3 ületavate tunnikontsentratsioonide vahede summa teataval ajavahemikul, kasutades üksnes ühe tunni väärtusi, mis on mõõdetud iga päev ajavahemikus 8.00–20.00 Kesk-Euroopa aja (CET) järgi.}

2008. aasta välisõhu kvaliteedi direktiiv sisaldab ka regulatiivseid kohustusi teavitada elanikkonda troposfääriosooni suurest kontsentratsioonist (tabel 2). Teavitamiskünnis kajastab "taset, mille ületamisel kujutab lühiajaline kokkupuude saastatud õhuga ohtu inimeste tervisele eriti tundlike elanikkonnarühmade puhul". Kui künnis ületatakse, peavad riigi ametiasutused üldsust teavitama. Häiretase kajastab taset, mille ületamisel kujutab lühiajaline kokkupuude saastatud õhuga ohtu inimeste tervisele. Riigi ametiasutused peavad teavitama üldsust, andma nõu ja rakendama lühiajalisi tegevuskavasid, kui see künnis ületatakse. Liikmesriigid peaksid teatama mõlema künnise ületamisest Euroopa Komisjonile.

Teave aastaste osoonikontsentratsioonide kohta on kättesaadav EEA õhukvaliteedi statistika vaaturis. Ajakohastatud õhukvaliteedi teave on kättesaadav EEA UTD õhukvaliteedi vaaturis ja Euroopa õhukvaliteedi indeksi kaudu. Copernicuse atmosfääriseire teenus pakub neljapäevast prognoosi troposfääriosooni kontsentratsiooni kohta. Mitmes Euroopa riigis on osooni kontsentratsioonitasemed lisatud soojustervise tegevuskavadesse. Vt Belgia näidet siin.

Kontsentratsiooni vähendamine

2021. aastal avaldas Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) uued õhukvaliteedi suunised inimeste tervise kaitsmiseks, ajakohastades 2005. aasta õhukvaliteedi suuniseid, tuginedes uusimate teaduslike tõendite süstemaatilisele läbivaatamisele selle kohta, kuidas õhusaaste kahjustab inimeste tervist. Euroopa Komisjon avaldas 2022. aasta oktoobris välisõhu kvaliteedi direktiivi läbivaatamise ettepaneku, millega viiakse ELi õhukvaliteedi standardid paremini kooskõlla WHO 2021. aasta soovitustega ning kehtestatakse piirnormid kõigile õhusaasteainetele, mille suhtes praegu kohaldatakse sihtväärtusi, välja arvatud osoon. Osooni puhul ei kohaldata seda üleminekut sihtväärtuselt piirnormile selle atmosfääris moodustumise keerukate omaduste tõttu, mis raskendavad rangete piirnormide järgimise teostatavuse hindamist.

Osooni teket süvendavate kliimamuutuste mõju võib osaliselt kompenseerida jõupingutusi osooni eellaste heitkoguste vähendamiseks. Seda nimetatakse osooniga seotud kliimatrahviks. Kliimakaristuse kompenseerimine Euroopa mandriosa kohal nõuaks ambitsioonikaid leevendusmeetmeid (lämmastikoksiidide ja lenduvate orgaaniliste ühendite heitkoguste vähendamine 30–50 %). Pikas perspektiivis võib metaaniheite vähendamine tõhusalt vähendada ka osooni teket. Kuna metaan on ka oluline kasvuhoonegaas, aitab selle vähendamine kaasa ka kliimamuutuste leevendamisele (UNEP, 2021; Teadusuuringute Ühiskeskus, 2018).

Viited

• Colette, A. jt, 2013, „European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios“ (Euroopa atmosfäär 2050. aastal, piirkondlik õhukvaliteedi ja kliima perspektiiv CMIP5 stsenaariumide alusel), Atmos. Chem. Füüsikalised isikud. 13, 7451–7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. jt, 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.
• Cooper, O.R. jt, 2014, „Global distribution and trends of tropospheric ozone: Vaatluspõhine ülevaade, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Air quality in Europe 2022, ülevaade nr 05/2022. Euroopa Keskkonnaameti veebiaruanne
• EEA, 2022b, „Excedance of air quality standards in Europe“ (Õhukvaliteedi standardite ületamine Euroopas). Euroopa Keskkonnaamet
• EEA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Õhusaaste mõju ökosüsteemidele), Euroopa Keskkonnaameti veebiaruanne.
• ETC/ACM, 2015, „Modelled future change in surface summertime ozone concentrations“ (Maapinna osoonisisalduse modelleeritud muutumine suveperioodil),
• Geels, C. jt, 2015, Future premature mortality due to air pollution in Europe –sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock (Õhusaastest tingitud tulevane enneaegne suremus Euroopas – tundlikkus kliimamuutuste, inimtekkeliste heitkoguste, rahvastiku ja hoonefondi suhtes), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837.
• Jacob D.J. ja võitja D.A., 2009, Effect of climate change on air quality, Atmospheric Environment 43, 51–63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051.
• Teadusuuringute Ühiskeskus, 2018, „Global trends of methane emissions and their impacts on ozone concentrations“ (Metaaniheite ülemaailmsed suundumused ja nende mõju osoonikontsentratsioonile), Teadusuuringute Ühiskeskus, Euroopa Komisjon.
• Langner, J. jt, 2012, „A multi-model study 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. jt, 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.
• 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 (Trooposfääriline osoon ja selle lähteained linnalisest tasandist ülemaailmse tasandini, õhukvaliteedist lühiajalise kliimakindluseni), Atmosfäärikeemia ja -füüsika 15, 8889–8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015.
• Orru, H. jt, 2019, „Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 significant affected by changes in climate, population and greenhouse gas emissions“ (Osoon ja soojusega seotud suremus Euroopas 2050. aastal, mida märkimisväärselt mõjutavad muutused kliimas, elanikkonnas ja kasvuhoonegaaside heites), Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M. jt, 2013, „Ozone photochemistry in boreal biomass burning plumes, Atmospheric Chemistry and Physics 13“ (Osooni fotokeemia boreaalse biomassi põletavates ploomides), 7321–7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013.
• Selin, N.E. jt, 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. jt, 2021, „Long-term trends of air pollutants at national level 2005–2019“ (Õhusaasteainete pikaajalised suundumused riiklikul tasandil aastatel 2005–2019), ETC/ATNI aruanne 9/2021.
• Szopa, S. ja teised, 2021, Short-Lived Climate Forcers. Järgmises keeles: Masson-Delmotte V. jt, 2021, „Climate Change 2021: Füüsikaline teaduslik alus. I töörühma panus valitsustevahelise kliimamuutuste rühma kuuendasse hindamisaruandesse.
• The Royal Society, 2008, troposfääriosoon 21. sajandil: tulevikusuundumused, mõju ja mõju poliitikale, The Royal Society Policy Document
• ÜRO Keskkonnaprogramm, 2021, „Global Methane Assessment: Metaaniheite vähendamise eelised ja kulud. UNEP CCAC
• WHO Euroopa, 2008, „Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution“ (Osoonist tulenevad piiriülese õhusaaste kauglevi terviseriskid). Maailma Terviseorganisatsiooni Euroopa piirkondlik büroo