prizemni ozon

Primijećeni učinci

Formiranje 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 su prekursori ozona dušikovi oksidi (NOx) i hlapivi organski spojevi (HOS), koji prvenstveno potječu iz prijevoznih i industrijskih djelatnosti koje su u velikoj mjeri povezane s urbanim područjima. Ugljični monoksid (CO) i metan (CH₄) iz stambenih i poljoprivrednih izvora 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 i dr., 2015.).

Kliknite na sliku kako biste pristupili četverodnevnoj prognozi prizemnog ozona u okviru usluge praćenja atmosfere programa Copernicus

Maksimalne koncentracije ozona obično se javljaju na desetke kilometara od gradskih 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 prenijeti zagađenje prije stvaranja ozona. 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. Nakon što se formira, ozon se može održavati u atmosferi danima do tjednima, često podvrgavajući se dalekosežnom ili prekograničnom prijevozu. Ipak, također u gradskim, a posebno prigradskim područjima, mogu se primijetiti visoke razine ozona.

Budući da stvaranje ozona zahtijeva sunčevo zračenje, koncentracije ozona obično dosežu dnevni maksimum nekoliko sati nakon podneva. Koncentracije također slijede 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 (EGP,2022.a).

Koncentracije i izloženost stanovništva

Utvrđeno je da su se godišnje koncentracije ozona u Europi blago povećale od 2005. do 2019., dok su se najviše razine ozona smanjile (Solberg i dr., 2022.). U 2020. samo je 19 % svih postaja za praćenje prizemnog ozona diljem Europe 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, zabilježila je koncentracije ozona koje premašuju ciljnu vrijednost EU-a za zaštitu zdravlja ljudi (najviša dnevna osmosatna srednja vrijednost od 120 μg/m³⁾(EGP,2022.a). Udio stanovništva izloženog površinskom ozonu iznad ciljnih razina EU-a fluktuirao je između najviše razine od 64 % 2003. i 9 % 2014. (EEA,2022.b). Udio stanovništva izloženog koncentracijama iznad kratkoročnih smjernica SZO-a iz 2021. (najviša dnevna osmosatna srednja vrijednost od 100 μg/m³⁾fluktuirao je 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 bolesti pluća (WHO, 2008). U 2019. 12 253 osobe u 23 europske zemlje hospitalizirane su zbog bolesti dišnog sustava uzrokovanih ili pogoršanih akutnom izloženošću ozonu. Teret smrtnosti i pobolijevanja uzrokovan izloženošću razinama ozona obično je niži u sjevernoeuropskim zemljama u usporedbi s ostatkom Europe (EGP,2022.a). Procjenjuje se da je 2020. 24 000 osoba u 27 država članica EU-a preuranjeno 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 redoslijedu smanjenja (EGP,2022.a). Od 2005. nije bilo specifičnog trenda 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 usjeve i prinose u šumarstvu, što utječe na opskrbu hranom. Procjenjuje se da će se u Europi u 2019. prinosi pšenice smanjiti do 9 %. Kad je riječ o gospodarskim gubicima, u 35 zemalja izgubljeno je 1,4 milijarde EUR (EGP,2022.c).

Predviđeni učinci

Buduće koncentracije prizemnog ozona

Na godišnju varijabilnost koncentracija ozona i njegove vršne vrijednosti utječu tekuće i buduće promjene ključnih atmosferskih parametara na složen način (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. Emisija HOS-a (prekursora 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 šumski požari tijekom ljeta djelovat će kao izvor emisija HOS-a i CO-a (Parrington i dr., 2013.). Uklanjanje ozona iz atmosfere apsorpcijom vegetacijom, koja je sama po sebi štetna za biljke, može se smanjiti nestašicom topline i vode na biljkama (Szopa i dr., 2021.). Istodobno, povećana vlažnost povećat će uništavanje ozona u područjima s niskom razinom NOx, kao što su morska područja u Skandinaviji (Colette i dr., 2015.).

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

_{Izvor: Adapted from 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 stoga vjerojatno bilo veće od smanjenja razina ozona zbog planiranih budućih smanjenja emisija prekursora ozona. Međutim, projekcije s kraja stoljeća upućuju na povećanje koncentracija ozona do 8 μg/m3. Smanjenje se predviđa samo u oceanskim i najsjevernijim područjima (britanskim otocima, skandinavskim i baltičkim zemljama) (slika 1.).

Modelirana buduća promjena koncentracije prizemnog ozona u ljetnom računanju vremena (dnevni maksimum) u Europi 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 i dr., 2019.; Selin i dr., 2009.). Geels i dr. (2015.) procijenjeno je da će samo klimatske promjene dovesti do povećanja ukupnog broja akutnih preuranjenih smrti povezanih s ozonom od 15 % u Europi do 2080-ih u okviru klimatskog scenarija RCP 4.5. Neto gubici gospodarske dobrobiti (uključujući troškove smrtnosti i gubitke u slobodno vrijeme) zbog učinaka klimatskih promjena i promjena emisija prekursora na zdravlje povezanih s ozonom mogli bi se akumulirati na 9,1 milijardu EUR u razdoblju od 2000. do 2050. Učinak predviđenih promjena emisija na troškove uvelike bi premašio utjecaj na klimu (Selin i dr., 2009.).

Odgovori politika

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 njima. Praćenje satnih koncentracija ozona 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. utvrđena je ciljna vrijednost i dugoročna ciljna vrijednost za prizemni ozon za zaštitu zdravlja ljudi. Pregled pravnih standarda za prizemni ozon utvrđenih u Direktivi radi zaštite zdravlja ljudi i okoliša naveden je u tablici 2.

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

^{* AOT40 (μg/m3 x sati) zbroj je razlike između satnih koncentracija većih od 80 μg/m3 i 80 μg/m3 tijekom određenog razdoblja, pri čemu se upotrebljavaju samo jednosatne vrijednosti izmjerene svakog dana između 8,00 i 20,00 sati prema srednjoeuropskom vremenu (SEV).}

Direktiva o kvaliteti zraka iz 2008. uključuje i regulatorne obveze informiranja stanovništva o visokim koncentracijama prizemnog ozona (tablica 2.). Prag obavješćivanja odražava "razinu iznad koje postoji rizik za zdravlje ljudi zbog kratkotrajne izloženosti za posebno osjetljive dijelove stanovništva". Ako je prag premašen, nacionalna tijela dužna su o tome obavijestiti javnost. Prag upozorenja odražava "razinu iznad koje postoji rizik za zdravlje ljudi zbog kratke izloženosti za opću populaciju". Nacionalna tijela dužna su informirati javnost, davati savjete i provoditi kratkoročne akcijske planove u slučaju prekoračenja tog praga. Prekoračenje obaju pragova države članice trebale bi prijaviti Europskoj komisiji.

Informacije o godišnjim koncentracijama ozona dostupne su u EEA-inu pregledniku statističkih podataka o kvaliteti zraka. Ažurirane informacije o kvaliteti zraka dostupne su u EEA-inu pregledniku kvalitete zraka u skladu s Direktivom o nepoštenim uvjetima u potrošačkim ugovorima i u okviru Europskog indeksa kvalitete zraka. Usluga praćenja atmosfere programa Copernicus pruža četverodnevnu prognozu koncentracija prizemnog ozona. U nekoliko europskih zemalja razine koncentracije ozona uključene su u akcijske planove za zdravlje topline. Vidjeti primjer Belgije ovdje.

Smanjenje koncentracije

Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) objavila je 2021. nove smjernice za kvalitetu zraka radi zaštite ljudskog zdravlja, kojima se ažuriraju 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 prijedlog revizije Direktive o kvaliteti zraka u listopadu 2022., 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 prizemni ozon. Ozon se izuzima od te promjene od ciljne do granične vrijednosti zbog složenih značajki njegova stvaranja u atmosferi, što komplicira zadaću procjene izvedivosti pridržavanja strogih graničnih vrijednosti.

Učinak klimatskih promjena koje pogoršavaju stvaranje ozona mogao bi djelomično neutralizirati napore za smanjenje emisija prekursora ozona. To se naziva klimatskom kaznom za prizemni ozon. Za nadoknadu te klimatske kazne na europskom kopnu bile bi potrebne ambiciozne mjere ublažavanja (smanjenje emisija NOx i HOS-ova za 30 do 50 %). Dugoročno, smanjenjem emisija metana također se može učinkovito smanjiti stvaranje ozona. Budući da je metan također važan staklenički plin, njegovo smanjenje koristi i ublažavanju klimatskih promjena (UNEP, 2021.; JRC, 2018.).