Óson við yfirborð jarðar

Áhrif sem koma fram

Myndun ósons við yfirborð jarðar og næmi hans fyrir veðri

Yfirborðsóson (O3)er aukamengunarefni sem myndast í andrúmsloftinu í viðurvist sólarljóss og forefna efna. Helstu forefni ósons eru köfnunarefnisoxíð (NOx) og rokgjörn, lífræn efnasambönd (VOC), sem koma fyrst og fremst frá samgöngum og iðnaðarstarfsemi sem tengist að mestu leyti þéttbýli. Kolmónoxíð (CO) og metan (CH₄) frá heimilum og landbúnaði hafa tilhneigingu til að gegna minniháttar hlutverki við myndun ósons. Forefni ósons geta einnig átt sér náttúrulegan uppruna, s.s. lífræn losun rokgjarnra, lífrænna efnasambanda, losun köfnunarefnisoxíða í jarðvegi, losun kolsýrings (CO) og losun metans í lífhvolfinu (Cooper o.fl., 2014), Monks et al., 2015).

Smelltu á myndina til að fá aðgang að fjögurra daga ósonspá við yfirborð jarðar af Copernicus Atmosphere Monitoring Service

Hámarksstyrkur ósons er yfirleitt tugir kílómetra frá þéttbýlissvæðum þar sem helstu uppsprettur forefna ósons eru í mótsögn við önnur loftmengunarefni (svo sem svifryk og köfnunarefnistvíoxíð) sem aðallega safnast fyrir í borgum. Vegna þess að ljósefnafræðileg myndun ósons tekur nokkrar klukkustundir, geta vindar flutt mengunina áður en óson myndast. Að auki brjóta tilteknar tegundir köfnunarefnisoxíða niður óson við sérstakar aðstæður (þ.e. nálægt upptökum losunar, að nóttu til eða að vetri), sem leiðir til þess að styrkur ósons er almennt minni í borgum þar sem köfnunarefnisoxíð (NOx) losnar. Þegar það hefur myndast er hægt að viðhalda ósoni í andrúmsloftinu í marga daga til vikur og fara oft í langflutninga eða flutninga yfir landamæri. Engu að síður, einnig í þéttbýli - og sérstaklega úthverfum - svæði, hár óson gildi geta komið fram.

Vegna þess að myndun ósons krefst sólargeislunar nær styrkur ósons venjulega daglega hámarki nokkrum klukkustundum eftir hádegi. Styrkur fylgir einnig áberandi árstíðabundin hringrás sem í Evrópu nær hámarki á milli snemma vors og seint sumars. Ósjálfstæði á sólarljósi gerir óson mjög viðkvæm fyrir veðurfræðilegum og loftslagslegum breytileika. Sveiflur ósons frá einu ári til annars veltur að miklu leyti á því hversu heitt og þurrt sumarið er; mikil hitabylgja getur leitt til hámarksgilda ósons. Sambandið við sólarljósið merkir að Suður-Evrópa hefur tilhneigingu til að hafa meiri ósonstyrk en Norður-Evrópa (EEA,2022a).

Styrkur og váhrif á íbúa

Árlegur ósonstyrkur reyndist hafa aukist lítillega í Evrópu á árunum 2005 til 2019, en hæstu ósontopparnir höfðu lækkað (Solberg o.fl., 2022). Árið 2020 náðu aðeins 19% allra eftirlitsstöðva með ósoni við yfirborð jarðar í Evrópu því langtímamarkmiði sem sett var í tilskipuninni um loftgæði frá 2008 að átta klukkustunda hámarksmeðalgildi á dag fari ekki yfir 120 míkrógrömm á rúmmetra (μg/m³) á almanaksári. Í Evrópu skráðu 21 ríki, þar á meðal 15 aðildarríki ESB, styrk ósons umfram markgildi ESB til heilsuverndar (hámarksdaglegt átta klukkustunda meðaltal 120 μg/m³) (EEA,2022a). Hlutfall íbúa sem verða fyrir váhrifum af yfirborðs ósoni yfir viðmiðunarmörkum ESB hefur sveiflast á milli 64% hámarki árið 2003 til 9% árið 2014 (EEA,2022b). Hlutfall þeirra sem voru útsettir fyrir styrk yfir skammtímaviðmiðunargildi Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar fyrir árið 2021 (hámark átta klukkustunda meðaltal daglega 100 μg/m³) sveiflast á milli 93% og 98% á tímabilinu 2013-2020, án þess að leitni minnki með tímanum.

Áhrif á heilsu

Mikið magn ósons veldur öndunarerfiðleikum, veldur astma, dregur úr lungnastarfsemi og veldur lungnasjúkdómi (WHO, 2008). Árið 2019 voru 12 253 manns í 23 Evrópulöndum lagðir inn á sjúkrahús með öndunarfærasjúkdóma sem orsakast af eða versnaði vegna bráðrar útsetningar fyrir ósoni. Dánartíðni og dánartíðni af völdum váhrifa af ósoni er venjulega lægri í löndum Norður-Evrópu en annars staðar í Evrópu (EEA,2022a). Árið 2020 létust 24 000 manns í 27 aðildarríkjum ESB ótímabært vegna bráðra váhrifa af völdum ósons yfir 70 μg/m^3. Löndin með hæstu dánartíðni árið 2020 vegna útsetningar fyrir ósoni voru Albanía, Svartfjallaland, Grikkland, Bosnía og Hersegóvína og Norður-Makedónía, í lækkandi röð (EEA,2022a). Frá árinu 2005 hefur ekki orðið nein sérstök tilhneiging til dauðsfalla af völdum ósons við yfirborð jarðar og breytileiki frá ári til árs er aðallega háður sumarhita (Solberg o.fl., 2022).

Fyrir utan bein heilsufarsleg áhrif frásogast yfirborðsóson í gegnum munn plantna og getur haft neikvæð áhrif á uppskeru og skógrækt, sem hefur áhrif á fæðuframboð. Áætlað var að afrakstri hveitis yrði fækkað í Evrópu um allt að 9% árið 2019. Hvað varðar efnahagslegt tap tapaðist 1,4 milljarðar evra í 35 löndum (EEA,2022c).

Áætluð áhrif

Framtíðarstyrkur ósons við yfirborð jarðar

Breytileiki í styrk ósons og hámarksgildum hans milli ára verður fyrir áhrifum af viðvarandi breytingum og framtíðarbreytingum á helstu mæliþáttum andrúmsloftsins á flókinn hátt (tafla 1). Meiri líkur á hitabylgjum munu líklega leiða til aukningar á styrk ósons við yfirborð jarðar. Aukin sólargeislun og hitastig á sumrin mun einnig flýta fyrir efnafræðilegu ferli ósonmyndunar. Losun rokgjarnra, lífrænna efnasambanda (forefni ósons) verður aukin um hlýrri sumur (Langner o.fl., 2012), en minnkar einnig um meira magn CO2 í andrúmsloftinu (Szopa o.fl., 2021). Tíðari skógareldar á sumrin munu virka sem upptök bæði losunar rokgjarnra, lífrænna efnasambanda og kolsýrings (Parrington o.fl., 2013). Draga má úr losun ósons úr andrúmsloftinu með ísogi gróðurs, sem er skaðlegt plöntum, með varma- og vatnsálagi á plöntur (Szopa o.fl., 2021). Á sama tíma mun aukinn raki auka eyðingu ósons á svæðum sem eru lág í NOx, svo sem hafsvæðum í Skandinavíu (Colette et al., 2015).

Tafla 1: Val á veðurbreytum sem geta aukist við loftslagsbreytingar í framtíðinni og áhrif þeirra á styrk ósons

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

Búist er við að loftslagsbreytingar í framtíðinni auki styrk ósons, en þessi aukning ætti ekki að fara yfir 5 μg/m³ í daglegu hámarki um miðja öldina og myndi því líklega vega þyngra en lækkun á styrk ósons vegna fyrirhugaðrar minnkunar á losun forefna ósons í framtíðinni. Spár frá lokum aldarinnar benda þó til þess að styrkur ósons aukist um allt að 8 μg/m3. Lækkun er aðeins spáð yfir úthafs- og nyrstu svæðum (British Isles, Scandinavian, and Baltic countries) (Mynd 1).

Líkan af framtíðarbreytingum á styrk ósons við yfirborð jarðar á sumrin (daglegt hámark) yfir Evrópu um miðja öldina (vinstri) og í lok aldarinnar (hægri).

_{Heimild: ETC/ACM (2015)}

Áhrif á heilsu

Búist er við að dánartíðni vegna bráðra váhrifa af ósoni aukist vegna loftslagsbreytinga fyrir árið 2050, einkum í Mið- og Suður-Evrópu (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) áætlað að loftslagsbreytingar einar og sér muni leiða til 15% aukningar á heildarfjölda ósontengdra bráðra ótímabærra dauðsfalla í Evrópu í átt að 2080 undir RCP 4.5 loftslagssviðsmyndinni. Hreint tap á efnahagslegri velferð (þ.m.t. dánarkostnaður og tap á tómstundum) vegna ósontengdra heilsufarsáhrifa vegna loftslagsbreytinga og breytinga á losun forefna gæti orðið 9,1 milljarður 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).

Svör við stefnu

Vöktun, markmið og viðvaranir

Samkvæmt tilskipuninni um loftgæði frá 2008 bera aðildarríkin í Evrópu ábyrgð á vöktun og skýrslugjöf um gögn um óson við yfirborð jarðar til Umhverfisstofnunar Evrópu. Vöktun á styrk ósons á klukkustund fer fram á næstum 2000 stöðvum um alla Evrópu, þ.m.t. bakgrunnsstöðvum í dreifbýli, úthverfum og borgum – til að skrá váhrif á íbúana. Styrkur ósons er einnig mældur á iðnaðar- og umferðarstöðvum sem staðsettar eru nálægt stórum vegi eða iðnaðarsvæði/uppsprettu.

Í tilskipuninni um umhverfisloftgæði frá 2008 er sett fram markgildi og markmiðsgildi til langs tíma fyrir óson til að vernda heilbrigði manna. Yfirlit yfir lagastaðla um óson við yfirborð jarðar, sem settir eru 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 andrúmslofts

^{* AOT40 (μg/m3 x klst.) er summa mismunarins á klukkustundarstyrk sem er yfir 80 μg/m3 og 80 μg/m3 á tilteknu tímabili þar sem einungis eru notuð þau klukkustundargildi sem eru mæld á milli kl. 8:00 og 20:00 að Mið-Evróputíma (CET) á hverjum degi.}

Tilskipunin um loftgæði frá 2008 felur einnig í sér eftirlitsskyldur til að upplýsa íbúana um mikinn styrk ósons við yfirborð jarðar (tafla 2). Viðmiðunarmörk upplýsinga endurspegla "umfang áhættu fyrir heilbrigði manna vegna skammvinnra váhrifa sem sérlega viðkvæmir hópar fólks verða fyrir". Þegar farið er yfir viðmiðunarmörkin er þess krafist af landsyfirvöldum að þau upplýsi almenning. Viðvörunarmörkin endurspegla gildið "umfram það er áhætta fyrir heilbrigði manna vegna skammvinnra váhrifa á almenning". Þess er krafist að landsyfirvöld upplýsi almenning, veiti ráðgjöf og hrindi í framkvæmd skammtímaaðgerðaáætlunum þegar farið er yfir þessi viðmiðunarmörk. Aðildarríkin skulu tilkynna framkvæmdastjórn Evrópusambandsins ef farið er yfir bæði viðmiðunarmörkin.

Upplýsingar um árlegan styrk ósons eru aðgengilegar hjá loftgæðaskýrslum EEA. Uppfærðar upplýsingar um loftgæði eru aðgengilegar hjá UTD loftgæðaáhorfanda Umhverfisstofnunar Evrópu og í gegnum evrópska loftgæðavísitölu. The Copernicus Atmosphere Monitoring Service veitir 4 daga spá um styrk ósons við yfirborð jarðar. Í nokkrum Evrópulöndum er styrkur ósons innifalinn í aðgerðaáætlunum á sviði hita-heilbrigðis. Sjá dæmi frá Belgíu hér.

Skerðing á styrk

Árið 2021 gaf Alþjóðaheilbrigðismálastofnunin (WHO) út nýjar viðmiðunarreglur um loftgæði til að vernda heilsu manna og uppfærði viðmiðunarreglur um loftgæði 2005 á grundvelli kerfisbundinnar endurskoðunar á nýjustu vísindalegum gögnum um hvernig loftmengun skaðar heilsu manna. Framkvæmdastjórn Evrópusambandsins birti tillögu um endurskoðun á tilskipuninni um gæði andrúmslofts í október 2022, sem samræmir loftgæðastaðla ESB nánar við tilmæli Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar 2021, og innleiðir viðmiðunarmörk fyrir öll loftmengunarefni sem nú eru háð markgildum, nema óson. Óson er undanþegið þessari breytingu frá markmiði að viðmiðunarmörkum vegna flókinna eiginleika myndunar þess í andrúmsloftinu sem flækja það verkefni að meta hagkvæmni þess að fylgja ströngum viðmiðunarmörkum.

Áhrif loftslagsbreytinga, sem auka myndun ósons, gætu að hluta til vegið upp á móti viðleitni til að draga úr losun forefna ósons. Þetta er vísað til sem óson loftslag refsingu. Til að bæta upp þessa loftslagsviðurlög yfir meginland Evrópu þyrfti metnaðarfullar mildandi ráðstafanir (30 til 50% samdráttur í losun köfnunarefnisoxíða (NOx) og rokgjarnra, lífrænna efnasambanda). Til lengri tíma litið getur minnkun á losun metans einnig á skilvirkan hátt dregið úr myndun ósons. Þar sem metan er einnig mikilvægt gróðurhúsalofttegund gagnast lækkun þess einnig til að draga úr loftslagsbreytingum (UNEP, 2021; JRC, 2018).