prizemni ozon

Kliknite na sliku kako biste pristupili četverodnevnoj prognozi prizemnog ozona koju pruža usluga praćenja stanja atmosfere programa Copernicus

Zdravstvena pitanja

Zemaljski ozon utječe na ljudsko zdravlje narušavanjem respiratorne i kardiovaskularne funkcije, što dovodi do većeg broja hospitalizacija, izostanaka iz škole i s posla, upotrebe lijekova, pa čak i prerane smrtnosti. Kratkotrajno izlaganje ozonu povezano je s respiratornim simptomima, smanjenom plućnom funkcijom i upalom dišnih putova; dugotrajna izloženost s otežanom astmom i povećanom incidencijom moždanih udara. Suprotno štetnim učincima troposferskog ili prizemnog ozona – ozona koji udišemo – stratosferski ozon koristan je za zdravlje ljudi jer blokira UV zračenje.

Uočeni učinci

Nastanak prizemnog ozona i njegova meteorološka osjetljivost

Površinski ozon (O₃) sekundarna je onečišćujuća tvar koja se proizvodi u atmosferi u prisutnosti sunčeve svjetlosti i kemijskih prekursora. Glavni prekursori ozona su dušikovi oksidi (NOx) i hlapivi organski spojevi (HOS), koji potječu prvenstveno iz prijevoza i industrijskih aktivnosti koje su u velikoj mjeri povezane s urbanim područjima. Ugljikov monoksid (CO) i metan (CH₄) koje emitiraju stambeni i poljoprivredni izvori obično imaju manju ulogu u stvaranju ozona. Prekursori ozona također mogu imati prirodno podrijetlo, kao što su biogene emisije HOS-a, emisije NOx iz tla, emisije CO iz šumskih požara i emisije metana iz biosfere (Cooper et al., 2014.; Monks et al., 2015.).

Maksimalne koncentracije ozona obično se javljaju na desetke kilometara od urbanih područja u kojima su glavni izvori prekursora ozona, za razliku od drugih onečišćujućih tvari u zraku (kao što su lebdeće čestice i dušikov dioksid) koje se uglavnom koncentriraju u gradovima. Budući da fotokemijsko stvaranje ozona traje nekoliko sati, vjetrovi mogu transportirati oblak zagađenja prije nego što se stvori ozon. Osim toga, određene vrste NOx razgrađuju ozon u posebnim uvjetima (tj. blizu izvora emisija, noću ili zimi), što dovodi do općenito nižih koncentracija ozona u gradskim središtima u kojima se emitira NOx. Jednom formiran, ozon se može održavati u atmosferi danima do tjednima, često prolazeći kroz dalekosežni ili prekogranični transport. Međutim, visoke razine ozona mogu se primijetiti i u gradskim, a posebno prigradskim područjima.

Budući da stvaranje ozona zahtijeva sunčevo zračenje, koncentracije ozona obično dosežu dnevni maksimum nekoliko sati nakon podneva. Koncentracije slijede i izražen sezonski ciklus koji u Europi doseže vrhunac između ranog proljeća i kasnog ljeta. Ovisnost o sunčevoj svjetlosti čini ozon vrlo osjetljivim na meteorološku i klimatsku varijabilnost. Fluktuacija ozona iz godine u godinu uvelike ovisi o tome koliko je ljeto toplo i suho; intenzivni toplinski valovi mogu dovesti do vršnih vrijednosti ozona. Odnos sa sunčevom svjetlošću znači da južna Europa obično ima veće koncentracije ozona od sjeverne Europe (EEA, 2022.a).

Koncentracije i izloženost stanovništva

Utvrđeno je da su se godišnje koncentracije ozona blago povećale u Europi od 2005. do 2019., dok su se najviše vršne vrijednosti ozona smanjile (Solberg i dr., 2022.). Samo je 19 % svih postaja za praćenje prizemnog ozona diljem Europe 2020. postiglo dugoročni cilj utvrđen u Direktivi o kvaliteti zraka iz 2008. da maksimalna dnevna osmosatna srednja vrijednost ne smije premašiti 120 mikrograma po kubičnom metru (μg/m³⁾u kalendarskoj godini. Diljem Europe 21 zemlja, uključujući 15 država članica EU-a, registrirala je koncentracije ozona koje premašuju ciljnu vrijednost EU-a za zaštitu zdravlja ljudi (najveća dnevna osmosatna srednja vrijednost od 120 μg/m³⁾(EEA, 2022.a). Udio stanovništva izloženog površinskom ozonu iznad ciljnih razina u EU-u fluktuirao je između vrhunca od 64 % u 2003. i 9 % u 2014. (EEA, 2022.b). Udio stanovništva izloženog koncentracijama iznad kratkoročnih smjernica SZO-a iz 2021. (najveća dnevna osmosatna srednja vrijednost od 100 μg/m3)kretao se između 93 % i 98 % u razdoblju 2013.–2020., bez trenda smanjenja tijekom vremena.

Učinci na zdravlje

Visoke razine ozona uzrokuju probleme s disanjem, izazivaju astmu, smanjuju funkciju pluća i uzrokuju bolest pluća (WHO, 2008.). U 2019. godini 12 253 osobe u 23 europske zemlje hospitalizirane su zbog bolesti dišnog sustava uzrokovanih ili pogoršanih akutnom izloženošću ozonu. Teret smrtnosti i pobola uzrokovanog izloženošću razinama ozona obično je niži u sjevernoeuropskim zemljama u usporedbi s ostatkom Europe (EEA, 2022.a). Procjenjuje se da je 2020. 24 000 osoba u 27 država članica EU-a prerano umrlo zbog akutne izloženosti ozonu iznad 70 μg/m3. Zemlje s najvišim stopama smrtnosti 2020. zbog izloženosti ozonu bile su Albanija, Crna Gora, Grčka, Bosna i Hercegovina i Sjeverna Makedonija, prema padajućem rangu (EGP,2022.a). Od 2005. ne postoji poseban trend smrtnosti povezane s prizemnim ozonom, a varijabilnost iz godine u godinu uglavnom ovisi o ljetnim temperaturama (Solberg i dr., 2022.).

Osim izravnih učinaka na zdravlje, površinski ozon apsorbira se kroz stomatu biljaka i može negativno utjecati na prinose usjeva i šumarstva, što utječe na opskrbu hranom. Procjenjuje se da će se 2019. prinosi pšenice u Europi smanjiti na 9 %. Kad je riječ o gospodarskim gubicima, u 35 zemalja izgubljeno je 1,4 milijarde EUR (EEA, 2022.c).

Predviđeni učinci

Buduće koncentracije prizemnog ozona

Tekuće i buduće promjene ključnih atmosferskih parametara na složen način utječu na godišnju varijabilnost koncentracija ozona i njegove vršne vrijednosti (tablica 1.). Veća vjerojatnost toplinskih valova vjerojatno će dovesti do povećanja vršnih koncentracija prizemnog ozona. Povećano sunčevo zračenje i ljetne temperature također će ubrzati kemijski proces stvaranja ozona. Emisije HOS-ova (prekursor ozona) povećat će se za toplija ljeta (Langner i dr., 2012.), ali i smanjiti za više razine CO2 u atmosferi (Szopa i dr., 2021.). Češći ljetni šumski požari djelovat će kao izvor emisija HOS-ova i CO-ova (Parrington i dr., 2013.). Uklanjanje ozona iz atmosfere apsorpcijom putem vegetacije, što je samo po sebi štetno za biljke, može se smanjiti nestašicom topline i vode na biljkama (Szopa i dr., 2021.). Istodobno će povećana vlažnost povećati uništavanje ozona u područjima s niskim emisijama NOx, kao što su pomorska područja u Skandinaviji (Colette i dr., 2015.).

Tablica 1.: Odabir meteoroloških parametara koji bi se mogli povećati zbog budućih klimatskih promjena i njihov utjecaj na razine ozona

^{Izvor: Prilagođeno od Jacob and Winner (2009.), The Royal Society (2008.) i Lin et al. (2020)}

Očekuje se da će buduće klimatske promjene povećati koncentracije ozona, ali to povećanje ne bi trebalo premašiti 5 μg/m3 u dnevnom maksimumu do sredine stoljeća te bi ga stoga vjerojatno nadmašila smanjenja razina ozona zbog planiranog budućeg smanjenja emisija prekursora ozona. Međutim, projekcije s kraja stoljeća upućuju na povećanje koncentracije ozona do 8 μg/m3. Smanjenje se predviđa samo u oceanskim i najsjevernijim područjima (britanski otoci, skandinavske i baltičke zemlje) (slika 1.).

Slika 1. Modelirana buduća promjena koncentracije prizemnog ozona u ljetnom razdoblju (dnevna maksimuma) iznad Europe sredinom stoljeća (lijevo) i krajem stoljeća (desno). Izvor: ETC/ACM (2015.)

Učinci na zdravlje

Očekuje se da će se smrtnost povezana s akutnom izloženošću ozonu povećati zbog klimatskih promjena do 2050., posebno u srednjoj i južnoj Europi (Orru et al., 2019.; Selin i dr., 2009.). Geels et al. (2015.) procjenjuje se da će samo klimatske promjene dovesti do 15 %-tnog povećanja ukupnog broja akutnih preuranjenih smrti povezanih s ozonom u Europi do 2080-ih prema klimatskom scenariju RCP 4.5. Neto gubici u gospodarskom blagostanju (uključujući troškove smrtnosti i gubitke u slobodno vrijeme) zbog utjecaja klimatskih promjena i promjena u emisijama prekursora povezanih s ozonom na zdravlje mogli bi se u razdoblju od 2000. do 2050. akumulirati na 9,1 milijardu EUR. Učinak predviđenih promjena emisija na troškove uvelike bi premašio utjecaj na klimu (Selin i dr., 2009.).

Odgovori Policy

Praćenje, ciljevi i upozorenja

U skladu s Direktivom o kvaliteti zraka iz 2008. države članice EU-a odgovorne su za praćenje podataka o prizemnom ozonu i izvješćivanje Europske agencije za okoliš o tim podacima. Praćenje koncentracija ozona po satu provodi se na gotovo 2000 postaja diljem Europe, uključujući ruralne, prigradske i gradske pozadinske postaje, kako bi se dokumentirala izloženost stanovništva. Koncentracije ozona mjere se i na industrijskim i prometnim postajama koje se nalaze u neposrednoj blizini glavne ceste ili industrijskog područja/izvora.

Direktivom o kvaliteti zraka iz 2008. utvrđuju se ciljna vrijednost i dugoročna ciljna vrijednost za prizemni ozon radi zaštite zdravlja ljudi. Pregled pravnih standarda za prizemni ozon utvrđenih u Direktivi za zaštitu zdravlja ljudi i okoliša naveden je u tablici 2.

Tablica 2.: Pregled graničnih i ciljnih vrijednosti i dugoročnih ciljeva za prizemni ozon u atmosferi

^{* AOT40 (μg/m3 x sati) zbroj je razlike između satnih koncentracija većih od 80 μg/m3 i 80 μg/m3 tijekom određenog razdoblja primjenom samo jednosatnih vrijednosti izmjerenih između 8:00 i 20:00 sati po srednjoeuropskom vremenu (CET) svakog dana}

Direktiva o kvaliteti zraka iz 2008. uključuje i regulatorne obveze obavješćivanja stanovništva o visokim koncentracijama prizemnog ozona (tablica 2.). Prag obavješćivanja odražava "razinu iznad koje postoji rizik za zdravlje ljudi zbog kratkotrajnog izlaganja za posebno osjetljive dijelove stanovništva". Ako se prag premaši, nacionalna tijela dužna su obavijestiti javnost. Prag upozorenja odražava "razinu iznad koje postoji rizik za zdravlje ljudi zbog kratkotrajnog izlaganja za opću populaciju". Nacionalna tijela dužna su informirati javnost, davati savjete i provoditi kratkoročne akcijske planove ako se taj prag premaši. Prekoračenje obaju pragova države članice trebale bi prijaviti Europskoj komisiji.

Informacije o godišnjim koncentracijama ozona dostupne su na web-mjestu EEA-e za statistiku o kvaliteti zraka. Najnovije informacije o kvaliteti zraka dostupne su u pregledniku kvalitete zraka na temelju Direktive o nepoštenim uvjetima u prometu Europske agencije za okoliš i putem indeksa kvalitete zraka u Europi. Usluga praćenja stanja atmosfere programa Copernicus pruža četverodnevnu prognozu koncentracija prizemnog ozona. U nekoliko europskih zemalja razine koncentracije ozona uključene su u akcijske planove za zdravlje toplinom. Vidjeti primjer iz Belgije ovdje.

Smanjenje koncentracije

Svjetska zdravstvena organizacija (SZO) objavila je 2021. nove smjernice za kvalitetu zraka radi zaštite ljudskog zdravlja, ažurirajući smjernice za kvalitetu zraka iz 2005. na temelju sustavnog preispitivanja najnovijih znanstvenih dokaza o tome kako onečišćenje zraka šteti ljudskom zdravlju. Europska komisija objavila je u listopadu 2022. prijedlog revizije Direktive o kvaliteti zraka, kojom se standardi EU-a za kvalitetu zraka bolje usklađuju s preporukama SZO-a iz 2021. i uvode granične vrijednosti za sve onečišćujuće tvari u zraku koje trenutačno podliježu ciljnim vrijednostima, osim za ozon. Ozon je izuzet od te promjene s ciljne na graničnu vrijednost zbog složenih značajki njegova nastajanja u atmosferi koje kompliciraju zadatak procjene izvedivosti poštovanja strogih graničnih vrijednosti.

Utjecaj klimatskih promjena koje pogoršavaju stvaranje ozona mogao bi djelomično nadoknaditi napore za smanjenje emisija prekursora ozona. To se naziva klimatska kazna za prizemni ozon. Kompenzacija te klimatske kazne u odnosu na kontinentalni dio Europe zahtijevala bi ambiciozne mjere ublažavanja (smanjenje emisija NOx i HOS-ova od 30 do 50 %). Dugoročno, smanjenje emisija metana također može učinkovito smanjiti stvaranje ozona. Budući da je metan također važan staklenički plin, njegovo smanjenje koristi i ublažavanju klimatskih promjena (UNEP, 2021.; JRC, 2018.).

Upućivanja

• Colette, A. i dr., 2013., Europska atmosfera 2050., regionalna kvaliteta zraka i klimatska perspektiva u scenarijima CMIP5, Atmos. Kemijski sastav. Fizika. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. i dr., 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. i dr., 2014., Global distribution and trends of tropospheric ozone (Globalna distribucija i trendovi troposferskog ozona): Pregled na temelju opažanja, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022.a, Kvaliteta zraka u Europi 2022., br. 05/2022. Internetsko izvješće Europske agencije za okoliš
• EEA, 2022.b, Exceedance of air quality standards in Europe (Prekoračenje standarda kvalitete zraka u Europi). Europska agencija za okoliš
• EEA, 2022.c, Impacts of air pollution on ecosystems (Učinci onečišćenja zraka na ekosustave), internetsko izvješće Europske agencije za okoliš
• ETC/ACM, 2015., Modelirana buduća promjena koncentracija prizemnog ljetnog ozona
• Geels, C. i dr., 2015., Future preture mortality due to air pollution in Europe–sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock (Budućnost prerane smrtnosti zbog onečišćenja zraka u Europi – osjetljivost na klimatske promjene, antropogene emisije, stanovništvo i fond zgrada), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. i Winner D.A., 2009., Effect of climate change on air quality (Utjecaj klimatskih promjena na kvalitetu zraka), Atmospheric Environment 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018., Global trends of methane emissions and their impacts on ozone concentrations (Globalni trendovi emisija metana i njihovi učinci na koncentracije ozona), Zajednički istraživački centar, Europska komisija.
• Langner, J., i dr., 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
• Lin, M. i dr., 2020., Vegetation feedbacks during drought worse ozone air pollution extremes in Europe (Povratne informacije o vegetaciji tijekom suše pogoršavaju ekstremno onečišćenje zraka ozonom u Europi), Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, P.S., et al., 2015., Troposferski ozon i njegovi prekursori od urbane do globalne razine, od kvalitete zraka do kratkotrajne klime, Atmosferska kemija i fizika 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H. i dr., 2019., Ozon i smrtnost povezana s toplinom u Europi 2050. pod znatnim utjecajem promjena u klimi, stanovništvu i emisijama stakleničkih plinova, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 2013., Fotokemija ozona u oblacima koji gore borealnu biomasu, Atmosferska kemija i fizika 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013
• Selin, N.E. i dr., 2009., Global health and economic impacts of future ozone pollution (Globalni učinci budućeg onečišćenja ozonom na zdravlje i gospodarstvo), Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014
• Solberg, S. i dr., 2021., Long-term trends of air pollutants at national level 2005-2019 (Dugoročni trendovi onečišćujućih tvari u zraku na nacionalnoj razini od 2005. do 2019.), Izvješće ETC-a/ATNI-ja br. 9/2021.
• Szopa, S. i dr., 2021., Short-Lived Climate Forcers. U: Masson-Delmotte V. i dr., 2021., Climate Change 2021: Fizikalno-znanstveni temelji. Doprinos radne skupine I. Šestom izvješću o procjeni Međuvladinog panela o klimatskim promjenama Međuvladinog panela o klimatskim promjenama.
• The Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Kraljevsko društvo, 2008.), Ground-level ozone in the 21st century: budući trendovi, učinci i političke implikacije,The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021., Global Methane Assessment: Koristi i troškovi ublažavanja emisija metana. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008., Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (Zdravstveni rizici od ozona zbog dalekosežnog prekograničnog onečišćenja zraka). Regionalni ured Svjetske zdravstvene organizacije za Europu