Óson við yfirborð jarðar

Smelltu á myndina til að fá aðgang að fjögurra daga ósonspá Copernicus Atmosphere Monitoring Service

Heilbrigðismál

Óson við jörðu hefur áhrif á heilsu manna með því að draga úr öndunar- og hjarta- og æðastarfsemi, sem leiðir til fleiri sjúkrahúsinnlagna, skóla- og vinnufjarvista, lyfjanotkunar og jafnvel ótímabærra dauðsfalla. Skammtímaváhrif af ósoni tengjast einkennum frá öndunarfærum, minnkaðri lungnastarfsemi og bólgu í öndunarvegi; langtímanotkun með versnandi astma og aukinni tíðni heilaslags. Andstætt skaðlegum áhrifum ósons í veðrahvolfinu eða við yfirborð jarðar — ósonið sem við öndum að okkur — óson í heiðhvolfinu er gagnlegt fyrir heilsu manna með því að hindra útfjólubláa geislun.

Áhrif sem koma fram

Myndun ósons við yfirborð jarðar og veðurfræðilegt næmi þess

Óson við yfirborð (O₃) er aukamengunarefni sem myndast í andrúmsloftinu með sólarljósi og forefnum efna. Helstu forefni ósons eru köfnunarefnisoxíð (NOx) og rokgjörn, lífræn efnasambönd (VOC), sem eru fyrst og fremst upprunnin í samgöngu- og iðnaðarstarfsemi sem tengist að mestu þéttbýli. Kolmónoxíð (CO) og metan (CH₄) frá heimilum og landbúnaði hafa tilhneigingu til að gegna litlu hlutverki í myndun ósons. Forefni ósons geta einnig átt sér náttúrulegan uppruna, s.s. líffræðilega losun rokgjarnra, lífrænna efnasambanda, losun köfnunarefnisoxíða í jarðvegi, losun kolsýrings og losun metans í lífhvolfinu (Cooper o.fl., 2014). Munkar o.fl., 2015).

Hámarksstyrkur ósons er yfirleitt tugum kílómetra frá þéttbýlissvæðum þar sem helstu uppsprettur forefna ósons eru, öfugt við önnur loftmengunarefni (s.s. svifryk og köfnunarefnistvíoxíð) sem safnast að mestu í borgum. Vegna þess að ljósefnafræðileg myndun ósons tekur nokkrar klukkustundir geta vindar flutt mengunarmökkinn áður en óson myndast. Auk þess spilla tilteknar tegundir NOx ósons við sérstök skilyrði (þ.e. nálægt upptökum losunar, að næturlagi eða að vetri), sem leiðir yfirleitt til minni styrks ósons í miðborgum þar sem NOx er losað. Þegar óson hefur myndast er hægt að halda ósoni í andrúmsloftinu í nokkra daga eða vikur, oft í flutningi milli landa. Engu að síður, einnig í þéttbýli — og sérstaklega í úthverfum — er hægt að mæla há gildi ósons.

Vegna þess að myndun ósons krefst sólargeislunar nær styrkur ósons venjulega að hámarki nokkrum klukkustundum eftir hádegi. Styrkur fylgir einnig áberandi árstíðabundnum hringrás sem í Evrópu nær hámarki milli vors og síðsumars. Háð sólarljósi gerir óson mjög næmt fyrir breytileika veðurs og veðurfars. Sveiflur ósons frá einu ári til annars veltur að miklu leyti á því hversu heitt og þurrt sumarið er; mikil hitabylgjur geta leitt til hámarksgilda ósons. Tengslin við sólarljós hafa tilhneigingu til að hafa hærri ósonstyrk en Norður-Evrópa (EES, 2022a).

Styrkur og váhrif á íbúana

Árlegur styrkur ósons reyndist hafa aukist lítillega í Evrópu á árunum 2005 til 2019, en mesti styrkur ósons hafði lækkað (Solberg o.fl., 2022). Árið 2020 náðu aðeins 19 % allra vöktunarstöðva fyrir óson við yfirborð jarðar í Evrópu það langtímamarkmið sem sett var í tilskipuninni um gæði andrúmslofts 2008 um að hámarksmeðaltal átta klukkustunda á dag má ekki fara yfir 120 míkrógrömm á rúmmetra (μg/m³) innan almanaksárs. Í Evrópu eru 21 lönd, þ.m.t. 15 aðildarríki ESB, skráð styrkur ósons umfram markgildi ESB að því er varðar heilsuvernd manna (hámarksmeðaltal átta klukkustunda á dag 120 μg/m³) (EES, 2022a). Hlutfall íbúa sem urðu fyrir váhrifum af ósoni við yfirborðið yfir viðmiðunarmörkum hefur sveiflast úr 64 % hámarki árið 2003 í 9 % árið 2014 (EES, 2022b). Hlutfall íbúa sem varð fyrir váhrifum af styrk yfir skammtímaviðmiðunargildi Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar 2021 ( hámarks átta klukkustunda meðaltal upp á 100 μg/m³) sveiflaðist á bilinu 93 % til 98 % á tímabilinu 2013-2020, án þess að draga úr leitni með tímanum.

Áhrif á heilbrigði

Hátt gildi ósons valda öndunarvandamálum, kveikja astma, draga úr lungnastarfsemi og valda lungnasjúkdómum (WHO, 2008). Árið 2019 voru 12253 manns í 23 Evrópulöndum lagðir inn á sjúkrahús með öndunarfærasjúkdóma sem orsakast af bráðri útsetningu fyrir ósoni. Tíðni dauðsfalla og sjúkdómsástands af völdum ósons er yfirleitt minni í Norður-Evrópu en annars staðar í Evrópu (EES, 2022a). Árið 2020 létust 24000 manns í 27 aðildarríkjum ESB ótímabært vegna bráðrar útsetningar fyrir ósoni yfir 70 μg/m 3^. Þau lönd sem voru með hæstu dánartíðni árið 2020 vegna ósons voru Albanía, Svartfjallaland, Grikkland, Bosnía og Hersegóvína og Norður-Makedónía, í röð eftir minnkandi stöðu (EES, 2022a). Frá árinu 2005 hefur ekki verið nein sérstök leitni í dánartíðni vegna ósons við yfirborð jarðar og breytileiki frá ári til árs er aðallega háð sumarhita (Solberg o.fl., 2022).

Að auki bein áhrif á heilsu, er yfirborð óson frásogast í gegnum munnvatn plantna og getur haft neikvæð áhrif á uppskeru og skógrækt, sem hefur áhrif á fæðuframboð. Áætlað er að hveitiafrakstur minnki í Evrópu allt að 9 % árið 2019. Hvað varðar efnahagslegt tap tapast 1,4 milljarðar evra í 35 löndum (EES, 2022c).

Áætluð áhrif

Styrkur ósons við yfirborð jarðar í framtíðinni

Breytileiki ósons og hámarksgilda þess frá ári til árs verður fyrir áhrifum af áframhaldandi breytingum og framtíðarbreytingum á helstu mæliþáttum andrúmsloftsins á flóknum hætti (tafla 1). Meiri líkur á hitabylgjum munu líklega leiða til aukningar á toppgildum ósons við yfirborð jarðar. Aukin sólargeislun og hitastig á sumrin mun einnig hraða efnaferli ósonmyndunar. Losun rokgjarnra, lífrænna efnasambanda (forefni ósons) eykst um hlýrri sumur (Langner o.fl., 2012), en minnkar einnig um hærri_styrk CO2 í andrúmsloftinu (Szopa o.fl., 2021). Tíðari skógareldar á sumrin munu virka sem uppspretta bæði rokgjarnra, lífrænna efnasambanda og CO-losunar (Parrington o.fl., 2013). Hægt er að draga úr losun ósons úr andrúmsloftinu með gleypni gróðurs — sem er skaðlegt plöntum — með hita og vatnsálagi á plöntur (Szopa o.fl., 2021). Á sama tíma mun aukin raki auka ósoneyðingu á svæðum sem eru lítil í NOx, svo sem sjávarsvæðum í Skandinavíu (Colette et al., 2015).

Tafla 1: Val á veðurbreytum sem kunna að aukast við loftslagsbreytingar í framtíðinni og áhrif þeirra á ósongildi

^{Heimild: Aðlagað frá Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) og Lin et al. (2020)}

Búist er við að loftslagsbreytingar auki styrk ósons í framtíðinni en þessi aukning ætti ekki að vera meiri en 5 μg/m³ í daglegu hámarki um miðja öldina og myndi því líklega vega þyngra en minnkun ósonsgilda vegna fyrirhugaðrar minnkunar á losun forefna ósons í framtíðinni. Í lok aldarinnar benda hins vegar til þess að styrkur ósons aukist um allt að 8 μg/m³. Lækkun er aðeins spáð yfir úthafs- og nyrstu svæðum (British Isles, Scandinavian, og Eystrasaltslöndin) (mynd 1).

Mynd 1. Líkan framtíðarbreytingar á styrk ósons við yfirborð jarðar (daglega maxima) yfir Evrópu um miðja öld (vinstri) og í lok aldarinnar (hægri). Heimild: ETC/ACM (2015)

Áhrif á heilbrigði

Gert er ráð fyrir að dánartíðni í tengslum við bráð váhrif ósons aukist vegna loftslagsbreytinga eigi síðar en 2050, einkum í Mið- og Suður-Evrópu (Orru et al., 2019), Selin et al., 2009). Geels et al. 2015 áætlar að loftslagsbreytingar ein og sér muni leiða til 15 % aukningar á heildarfjölda bráðra ótímabærra dauðsfalla sem tengjast ósoni í Evrópu til ársins 2080 undir RCP 4.5 loftslagssviðsmyndinni. Hrein efnahagslegt velferðartap (þ.m.t. dánarkostnaður og tap í tómstundum) vegna ósontengdra áhrifa loftslags- og forefnalosunar gæti safnast upp í 9,1 milljarða evra á bilinu 2000 til 2050. Áhrifin á kostnað áætlaðra breytinga á losun myndu að miklu leyti vega þyngra en loftslagsáhrifin (Selin o.fl., 2009).

Policy svörun

Vöktun, markmið og viðvaranir

Samkvæmt tilskipuninni um loftgæði frá 2008 bera Evrópuríkin ábyrgð á vöktun og skýrslugjöf um gögn um óson við yfirborð jarðar til Umhverfisstofnunar Evrópu. Fylgst er með styrk ósons á klukkustund á næstum 2000 stöðvum í Evrópu, þ.m.t. bakgrunnsstöðvum í dreifbýli, úthverfum og í þéttbýli — til að staðfesta váhrif á íbúana. Styrkur ósons er einnig mældur á iðnaðar- og umferðarstöðvum, staðsett nálægt stórum vegi eða iðnaðarsvæði/uppsprettu.

Í tilskipuninni um loftgæði frá 2008 eru sett markgildi og markgildi fyrir óson til verndar heilbrigði manna. Yfirlit yfir lagastaðla fyrir óson við yfirborð jarðar, sem settir eru fram í tilskipuninni til að vernda heilbrigði manna og umhverfis, er að finna í töflu 2.

Tafla 2: Yfirlit yfir viðmiðunarmörk og markgildi og langtímamarkmið fyrir óson við yfirborð andrúmsloftsins

^{* AOT40 (μg/m³ x klst.) er summa mismunarins á klukkustundarstyrk sem er meiri en 80 μg/m³ og 80 μg/m³ á tilteknu tímabili þar sem einungis er stuðst við gildin í 1 klukkustund sem mæld eru á bilinu 8.00 til 20.00 að Mið-Evróputíma (CET) á hverjum degi}

Tilskipunin um loftgæði 2008 felur einnig í sér eftirlitsskyldur til að upplýsa íbúana um háan styrk ósons við yfirborð jarðar (tafla 2). Upplýsingamörkin endurspegla „gildi sem ef farið er yfir það er heilbrigði manna hætta búin vegna skammvinnra váhrifa á sérlega viðkvæma hópa íbúanna“. Þegar farið er yfir viðmiðunarmörkin er þess krafist að landsyfirvöld upplýsi almenning. Viðvörunarmörkin endurspegla „gildi sem ef farið er yfir það er heilbrigði manna hætta búin vegna skammvinnra váhrifa fyrir almenning“. Landsyfirvöld skulu upplýsa almenning, veita ráðgjöf og hrinda í framkvæmd skammtímaaðgerðaáætlunum þegar farið er yfir þessi viðmiðunarmörk. Aðildarríkin skulu tilkynna framkvæmdastjórninni um tilvik þar sem farið er yfir bæði viðmiðunarmörkin.

Upplýsingar um árlegan styrk ósons er að finna hjá tölfræðimanni Umhverfisstofnunar Evrópu um loftgæði. Uppfærðar upplýsingar um loftgæði eru fáanlegar hjá UTD loftgæðaskoðara EEA og í gegnum evrópska loftgæðavísitölu. Hjá Copernicus Atmosphere Monitoring Service er fjögurra daga spá um styrk ósons við yfirborð jarðar. Í nokkrum Evrópulöndum er styrkur ósons innifalinn í aðgerðaáætlunum um hita-heilsu. Sjá dæmi frá Belgíu hér.

Minnkun á styrk

Árið 2021 gaf Alþjóðaheilbrigðismálastofnunin (WHO) út nýjar viðmiðunarreglur um loftgæði til að vernda heilbrigði manna og uppfæra viðmiðunarreglur um loftgæði 2005 á grundvelli kerfisbundinnar endurskoðunar á nýjustu vísindalegum gögnum um það hvernig loftmengun skaðar heilsu manna. Framkvæmdastjórn Evrópusambandsins birti tillögu um endurskoðun á loftgæðatilskipuninni í október 2022, sem samræmir loftgæðastaðla ESB betur við tilmæli Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar 2021 og setur viðmiðunarmörk fyrir öll loftmengunarefni sem nú falla undir markgildi, að undanskildu ósoni. Óson er undanþegið þessari breytingu frá markmiði til viðmiðunarmarka vegna flókinna eiginleika þess í andrúmsloftinu sem gera það auðveldara að meta hagkvæmni þess að fara að ströngum viðmiðunarmörkum.

Áhrif loftslagsbreytinga sem auka myndun ósons gætu að hluta til vega upp á móti viðleitni til að draga úr losun forefna ósons. Þetta er kallað óson loftslagsviðurlög. Til að bæta upp þessa loftslagsrefsingu á meginlandi Evrópu myndi krefjast metnaðarfullra mildunarráðstafana (30 til 50 % minnkun á losun köfnunarefnisoxíða og rokgjarnra, lífrænna efnasambanda). Til lengri tíma litið getur minnkun metanlosunar einnig dregið úr myndun ósons. Þar eð metan er einnig mikilvæg gróðurhúsalofttegund kemur það einnig til góða að draga úr loftslagsbreytingum (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Tilvísanir

• Colette, A. et al., 2013, Evrópu andrúmsloft árið 2050, svæðisbundin loftgæði og loftslag sjónarhorn undir CMIP5 atburðarás, Atmos. Chem. Phys. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 2015, Er óson loftslagsrefsingin sterk í Evrópu?, Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015
• Cooper, O.R. et al., 2014, Global dreifing og þróun ósons í veðrahvolfinu: An observation-based review, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Loftgæði í Evrópu 2022, Briefing No 05/2022. Vefskýrsla Umhverfisstofnunar Evrópu
• EEA, 2022b, umfram loftgæðastaðla í Evrópu. Umhverfisstofnun Evrópu
• EEA, 2022c, Áhrif loftmengunar á vistkerfi, vefskýrsla Umhverfisstofnun Evrópu
• Etc/ACM, 2015, líkan framtíðarbreytingar á styrk ósons á sumrin
• Geels, C. et al., 2015, Future ótímabær dauðsföll vegna loftmengunar í Evrópu-næmi til breytinga á loftslagi, anthropogenic losun, íbúa og byggingarbirgðir, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. and Winner 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
• JRC, 2018, Global þróun metan losun og áhrif þeirra á óson styrk, Joint Research Centre, Framkvæmdastjórn Evrópusambandsins.
• Langner, J., et al., 2012, A multi-model study of impact 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. et al., 2020, Vegetation feedbacks during dryought 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 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., o.fl., 2019, Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 hefur veruleg áhrif á loftslagsbreytingar, íbúafjölda og gróðurhúsalofttegundir, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 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., o.fl., 2009, Global health and economic impact of future ozone pollution, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/4/044014
• Solberg, S., o.fl., 2021, langtímaþróun loftmengunarefna á landsvísu 2005-2019, ETC/ATNI Report 9/2021
• Szopa, S., o.fl., 2021, Short-Lived Climate Forcers. Í: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: Eðlisfræðilegur grundvöllur. Framlag vinnuhóps I til sjöttu matsskýrslu milliríkjanefndar um loftslagsbreytingar.
• The Royal Society, 2008, óson við yfirborð jarðar á 21. öld: framtíðarþróun, áhrif og áhrif stefnu, The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Global metan Assessment: Kostir og kostnaður við að draga úr metanlosun. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Air Pollution. Svæðisskrifstofa Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar fyrir Evrópu