Talajközeli ózon

Kattintson a képre a Kopernikusz légkörmonitoring szolgáltatása által készített négynapos földfelszíni ózon-előrejelzés megtekintéséhez

Egészségügyi kérdések

A talajközeli ózon befolyásolja az emberi egészséget azáltal, hogy károsítja a légzőszervi és szív- és érrendszeri funkciókat, ami több kórházi felvételhez, iskolai és munkahelyi hiányzáshoz, gyógyszerhasználathoz, sőt korai halálozáshoz vezet. Az ózonnak való rövid távú kitettség légzőszervi tünetekkel, csökkent tüdőfunkcióval és légúti gyulladással jár; hosszú távú expozíció súlyosbodó asztmával és a stroke-ok gyakoribb előfordulásával. A troposzférikus vagy talajközeli ózon – az általunk belélegzett ózon – káros hatásaival ellentétben a sztratoszférikus ózon az UV-sugárzás gátlása révén előnyös az emberi egészségre.

Megfigyelt hatások

Talajközeli ózonképződés és meteorológiai érzékenysége

A felszíni ózon (O₃) a légkörben napfény és kémiai prekurzorok jelenlétében keletkező másodlagos szennyező anyag. Az ózon fő prekurzorai a nitrogén-oxidok (NOx) és az illékony szerves vegyületek (VOC), amelyek elsősorban a városi területekhez nagymértékben kapcsolódó közlekedési és ipari tevékenységekből származnak. A lakó- és mezőgazdasági forrásokból kibocsátott szén-monoxid (CO) és metán (CH₄) általában kisebb szerepet játszik az ózonképződésben. Az ózonprekurzorok természetes eredetűek is lehetnek, mint például a VOC biogén kibocsátása, a talaj NOx-kibocsátása, az erdőtüzek CO-kibocsátása és a bioszféra metánkibocsátása (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

A maximális ózonkoncentráció általában több tucat kilométerre található azoktól a városi területektől, ahol az ózonprekurzorok fő forrásai vannak, ellentétben más légszennyező anyagokkal (például a szálló porral és a nitrogén-dioxiddal), amelyek nagyrészt a városokban koncentrálódnak. Mivel az ózon fotokémiai képződése több órát vesz igénybe, a szelek az ózon kialakulása előtt szállíthatják a szennyezést. Emellett bizonyos NOx-fajok meghatározott körülmények között (azaz a kibocsátó források közelében, éjszaka vagy télen) lebontják az ózont, ami általában alacsonyabb ózonkoncentrációt eredményez azoknál a városközpontoknál, ahol NOx-kibocsátás történik. Miután kialakult, az ózon napokig vagy hetekig a légkörben tartható, gyakran nagy távolságra vagy határokon átnyúló szállítással. Mindazonáltal a városi - és különösen a külvárosi - területeken is magas ózonszint figyelhető meg.

Mivel az ózonképződés napsugárzást igényel, az ózonkoncentráció általában néhány órával dél után éri el a napi maximumot. A koncentrációk szintén markáns szezonális ciklust követnek, amely Európában kora tavasz és nyár vége között tetőzik. A napfénytől való függés miatt az ózon nagyon érzékeny a meteorológiai és éghajlati változékonyságra. Az ózon ingadozása egyik évről a másikra nagymértékben függ attól, hogy milyen meleg és száraz a nyár; az intenzív hőhullámok ózoncsúcsértékekhez vezethetnek. A napfényhez való viszony azt jelenti, hogy Dél-Európában általában magasabb az ózonkoncentráció,mint Észak-Európában ( EEA, 2022a).

Koncentrációk és a lakosság expozíciója

Megállapítást nyert, hogy az éves ózonkoncentráció 2005 és 2019 között kismértékben nőtt Európában, míg a legmagasabb ózoncsúcsok csökkentek (Solberg et al., 2022). 2020-ban Európa-szerte az összes talajközeli ózonmegfigyelő állomásnak csak 19%-a érte el a környezeti levegő minőségéről szóló 2008. évi irányelvben meghatározott hosszú távú célkitűzést, amely szerint a maximális napi nyolcórás középérték egy naptári éven belül nem haladhatja meg a 120 mikrogramm/köbmétert (μg/m³). Európa-szerte 21 ország, köztük 15 uniós tagállam regisztrált az emberi egészség védelmére vonatkozó uniós célértéket (a napi maximális nyolcórás átlag 120 μg/m3)meghaladó ózonkoncentrációt (EEA,2022a). A felszíni ózonnak kitett lakosság aránya az uniós célszintek felett a 2003-as 64 %-os csúcs és a 2014-es 9 % között ingadozott (EEA, 2022b). A WHO 2021. évi rövid távú irányadó értéke (a maximális napi nyolcórás átlag 100 μg/m³) feletti koncentrációnak kitett lakosság aránya 93 % és 98 % között ingadozott a 2013–2020 közötti időszakban, és idővel nem volt csökkenő tendencia.

Egészségügyi hatások

A magas ózonszint légzési problémákat okoz, asztmát vált ki, csökkenti a tüdőfunkciót és tüdőbetegséget okoz (WHO, 2008). 2019-ben 23 európai országban 12 253 ember került kórházba az ózonnak való akut kitettség által okozott vagy súlyosbított légzőszervi betegségekkel. Az ózonszintnek való kitettség által okozott mortalitás és morbiditás terhe jellemzően alacsonyabb az észak-európai országokban, mint Európa többi részén (EEA, 2022a). 2020-ban a becslések szerint a 27 uniós tagállamban 24 000 ember halt meg idő előtt a 70 μg/m3 feletti ózonnak való akut kitettség miatt. Az ózonnak való kitettség miatti halálozási arány 2020-ban csökkenő sorrendben Albánia, Montenegró, Görögország, Bosznia-Hercegovina és Észak-Macedónia volt (EEA, 2022a). 2005 óta nem volt konkrét tendencia a talajközeli ózonnal kapcsolatos mortalitásban, és az évenkénti változékonyság főként a nyári hőmérsékletektől függ (Solberg et al., 2022).

A közvetlen egészségügyi hatások mellett a felszíni ózon a növények sztómáin keresztül felszívódik, és hátrányosan befolyásolhatja a növényeket és az erdészeti hozamokat, ami befolyásolja az élelmiszer-ellátást. Becslések szerint Európában a búzahozam 2019-ben akár 9%-kal is csökkenhet. Ami a gazdasági veszteségeket illeti, 35 országban 1,4 milliárd EUR veszteség keletkezett (EEA, 2022c).

Előrejelzett hatások

Jövőbeli talajközeli ózonkoncentrációk

Az ózonkoncentrációk évenkénti változékonyságát és csúcsértékeit komplex módon befolyásolják a legfontosabb légköri paraméterek folyamatban lévő és jövőbeli változásai (1. táblázat). A hőhullámok nagyobb valószínűsége valószínűleg a talajközeli ózonkoncentráció csúcsainak növekedéséhez vezet. A megnövekedett napsugárzás és a nyári hőmérséklet szintén felgyorsítja az ózonképződés kémiai folyamatát. A VOC (az ózon előanyaga) kibocsátása a melegebb nyarakkal nő (Langner et al., 2012), de a légkörben lévő magasabb CO₂ szinttel is csökken (Szopa et al., 2021). A nyári erdőtüzek gyakoribbá válása mind a VOC-, mind a CO-kibocsátás forrása lesz (Parrington et al., 2013). Az ózonnak a növényzet általi felszívódás révén a légkörből történő eltávolítása – amely maga is káros a növényekre – a növényeket érő hő- és vízstressz révén csökkenthető (Szopa et al., 2021). Ugyanakkor a megnövekedett páratartalom növeli az ózonpusztulást az alacsony NOx-tartalmú területeken, például Skandinávia tengeri területein (Colette et al., 2015).

táblázat: A jövőbeli éghajlatváltozás során esetlegesen emelkedő meteorológiai paraméterek kiválasztása és az ózonszintre gyakorolt hatásuk

^{Forrás: Alkalmazva Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) és Lin et al. (2020)}

A jövőbeli éghajlatváltozás várhatóan növelni fogja az ózonkoncentrációt, de ez a növekedés az évszázad közepére nem haladhatja meg a napi maximum 5 μg/m3-t, és ezért valószínűleg ellensúlyozni fogja az ózonszintnek az ózonprekurzorok tervezett jövőbeli kibocsátáscsökkentése miatti csökkenése. A század végi előrejelzések szerint azonban az ózonkoncentráció akár 8 μg/m3-rel is nőhet. Csökkenés csak az óceáni és a legészakibb területeken várható (brit szigetek, skandináv és balti országok) (1. ábra).

1. ábra. A nyári talajközeli ózonkoncentráció (napi maximum) jövőbeli változásának modellezése Európa felett a század közepén (balra) és a század végén (jobbra). Forrás: ETC/ACM (2015)

Egészségügyi hatások

Az akut ózonexpozícióval kapcsolatos mortalitás 2050-re várhatóan növekedni fog az éghajlatváltozás miatt, különösen Közép- és Dél-Európában (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels és mtsai. (2015) becslése szerint az éghajlatváltozás önmagában az ózonnal összefüggő akut korai elhalálozások teljes számának 15 %-os növekedéséhez fog vezetni Európában a 2080-as évek felé az RCP 4.5 éghajlati forgatókönyv szerint. Az ózonnal kapcsolatos egészségügyi hatásokból eredő nettó gazdasági jóléti veszteségek (beleértve a halálozási költségeket és a szabadidős veszteségeket) az éghajlat és a prekurzorkibocsátás változásai miatt 2000 és 2050 között 9,1 milliárd EUR-ra halmozódhatnak. A kibocsátások előre jelzett változásainak költségeire gyakorolt hatás nagymértékben meghaladná az éghajlati hatást (Selin et al., 2009).

Policy válaszok

Nyomon követés, célok és figyelmeztetések

A környezeti levegő minőségéről szóló 2008. évi irányelv értelmében az európai tagállamok felelősek a talajközeli ózonra vonatkozó adatok nyomon követéséért és az Európai Környezetvédelmi Ügynökség felé történő jelentéséért. Az óránkénti ózonkoncentráció nyomon követését Európa-szerte közel 2000 állomáson végzik, beleértve a vidéki, elővárosi és városi háttérállomásokat is – a lakosság expozíciójának dokumentálása érdekében. Az ózonkoncentrációt ipari és közlekedési állomásokon is mérik, amelyek egy főút vagy ipari terület/forrás közvetlen közelében helyezkednek el.

A környezeti levegő minőségéről szóló 2008. évi irányelv célértéket és hosszú távú objektív értéket határoz meg az ózonra vonatkozóan az emberi egészség védelme érdekében. Az emberi és környezeti egészség védelme érdekében az irányelvben a talajközeli ózonra vonatkozóan meghatározott jogi előírások áttekintését a 2. táblázat tartalmazza.

táblázat: A légköri talajközeli ózonra vonatkozó küszöbértékek, célértékek és hosszú távú célkitűzések áttekintése

^{* Az AOT40 (μg/m3 x óra) a 80 μg/m3-nél nagyobb és a 80 μg/m3-nél nagyobb óránkénti koncentrációk közötti különbség összege egy adott időszakban, kizárólag a közép-európai idő (CET) szerint naponta 8.00 és 20.00 óra között mért 1 órás értékek felhasználásával.}

A környezeti levegő minőségéről szóló 2008. évi irányelv szabályozási kötelezettségeket is tartalmaz arra vonatkozóan, hogy a lakosságot tájékoztatni kell a talajközeli ózon magas koncentrációjáról (2. táblázat). A tájékoztatási küszöbérték azt a szintet tükrözi, amely felett a lakosság különösen érzékeny csoportjait érő rövid idejű expozíció kockázatot jelent az emberi egészségre. A küszöbérték túllépése esetén a nemzeti hatóságoknak tájékoztatniuk kell a nyilvánosságot. A riasztási küszöbérték „az a szint, amely felett a lakosságot érő rövid idejű expozíció kockázatot jelent az emberi egészségre”. E küszöbérték túllépése esetén a nemzeti hatóságoknak tájékoztatniuk kell a nyilvánosságot, tanácsot kell adniuk és rövid távú cselekvési terveket kell végrehajtaniuk. A tagállamoknak mindkét küszöbérték túllépését be kell jelenteniük az Európai Bizottságnak.

Az éves ózonkoncentrációra vonatkozó információk az EEA levegőminőségi statisztikákat megjelenítő oldalán érhetők el. A legfrissebb levegőminőségi információk az EEA UTD levegőminőség-figyelőjén és az európai levegőminőségi indexen keresztül érhetők el. A Kopernikusz légkörmonitoring szolgáltatása négynapos előrejelzést nyújt a talajközeli ózonkoncentrációról. Számos európai országban az ózonkoncentráció szintje szerepel a hő-egészségügyi cselekvési tervekben. Lásd a belgiumi példát itt.

Koncentrációcsökkentés

2021-ben az Egészségügyi Világszervezet (WHO) új levegőminőségi iránymutatásokat tett közzé az emberi egészség védelme érdekében, aktualizálva a 2005-ös levegőminőségi iránymutatásokat az arra vonatkozó legújabb tudományos bizonyítékok szisztematikus felülvizsgálata alapján, hogy a levegőszennyezés hogyan károsítja az emberi egészséget. Az Európai Bizottság 2022 októberében javaslatot tett közzé a környezeti levegő minőségéről szóló irányelv felülvizsgálatára, amely szorosabban összehangolja az uniós levegőminőségi előírásokat a WHO 2021. évi ajánlásaival, és határértékeket vezet be a jelenleg célértékek hatálya alá tartozó valamennyi légszennyező anyagra vonatkozóan, az ózon kivételével. Az ózon a légkörben való keletkezésének összetett jellemzői miatt mentesül a célértékről a határértékre való áttérés alól, ami megnehezíti a szigorú határértékeknek való megfelelés megvalósíthatóságának értékelését.

Az éghajlatváltozás ózonképződést súlyosbító hatása részben ellensúlyozhatja az ózonprekurzorok kibocsátásának csökkentésére irányuló erőfeszítéseket. Ezt nevezik az ózonra vonatkozó éghajlat-politikai szankciónak. Ahhoz, hogy az európai kontinensen ellensúlyozni lehessen ezt az éghajlati szankciót, ambiciózus mérséklési intézkedésekre lenne szükség (a NOx- és VOC-kibocsátás 30–50%-os csökkentése). Hosszú távon a metánkibocsátás csökkentése hatékonyan csökkentheti az ózonképződést is. Mivel a metán szintén fontos üvegházhatású gáz, csökkentése az éghajlatváltozás mérséklése szempontjából is előnyös (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Hivatkozások

• Colette, A. et al., 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios (Európai légkör 2050-ben, regionális levegőminőségi és éghajlati perspektíva a CMIP5 forgatókönyvek szerint), Atmos. A kémia miatt. Fizika. 13, 7451–7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. és mások, 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. et al., 2014, Global distribution and trends of tropospheric ozone (A troposzférikus ózon globális eloszlása és tendenciái): Egy megfigyelésen alapuló áttekintés, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Air quality in Europe 2022 (Levegőminőség Európában 2022), 05/2022. sz. tájékoztató. Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség internetes jelentése
• EEA, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (A levegőminőségi előírások túllépése Európában). Európai Környezetvédelmi Ügynökség
• EEA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (A légszennyezés ökoszisztémákra gyakorolt hatásai), az Európai Környezetvédelmi Ügynökség webes jelentése
• ETC/ACM, 2015, Modellezett jövőbeli változás a felszíni nyári ózonkoncentrációban
• Geels, C. et al., 2015, Future early mortality due to air pollution in Europe –sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock (A légszennyezés miatti jövőbeli korai halálozás Európában – érzékenység az éghajlat változásaira, az emberi eredetű kibocsátásokra, a népességre és az épületállományra), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837–2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. és Winner D.A., 2009, Effect of climate change on air quality (Az éghajlatváltozás hatása a levegőminőségre), Atmospheric Environment 43, 51–63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Global trends of metethane emissions and their impacts on ozone concentrations (A metánkibocsátás globális tendenciái és azok ózonkoncentrációra gyakorolt hatásai), Közös Kutatóközpont, Európai Bizottság.
• Langner, J., et al., 2012, A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe (Az éghajlatváltozás felszíni ózonra gyakorolt hatásainak többmodelles vizsgálata Európában), Atmospheric Chemistry and Physics 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. és mások, 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. és mások, 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. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H. és mások, 2019, Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 significant affected by changes in climate, population and greenhouse gas emission (Az ózonnal és a hővel kapcsolatos mortalitás Európában 2050-ben jelentősen befolyásolja az éghajlat, a népesség és az üvegházhatásúgáz-kibocsátás változásai), Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M. és mások, 2013, Ozone photochemistry in boreal biomass burning plumes, Atmospheric Chemistry and Physics 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013
• Selin, N.E. és mások, 2009, Global health and economic impacts of future ozone pollution (A jövőbeli ózonszennyezés globális egészségügyi és gazdasági hatásai), Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014
• Solberg, S. és mások, 2021, Long-term trends of air pollutants at national level 2005–2019 (A légszennyező anyagok hosszú távú tendenciái nemzeti szinten, 2005–2019), az ETC/ATNI 9/2021. sz. jelentése.
• Szopa, S. és mások, 2021, Short-Lived Climate Forcers. In: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: A fizikai tudomány alapja. Az I. munkacsoport hozzájárulása az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület hatodik értékelő jelentéséhez.
• Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Földközeli ózon a 21. században): future trends, impacts and policy implications(Jövőbeli tendenciák, hatások és szakpolitikai következmények), The Royal Society Policy Document (A Royal Society szakpolitikai dokumentuma).
• UNEP, 2021, Global Methane Assessment (Globális metánértékelés): A metánkibocsátás csökkentésének előnyei és költségei. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (A nagy távolságra jutó, országhatárokon átterjedő levegőszennyezésből származó ózon egészségügyi kockázatai). Az Egészségügyi Világszervezet Európai Regionális Irodája