Pažemio ozonas

Spustelėkite paveikslėlį, kad pamatytumėte „Copernicus“ atmosferos stebėsenos paslaugos keturių dienų pažemio ozono prognozę.

Sveikatos klausimai

Pažemio ozonas veikia žmonių sveikatą, nes sutrikdo kvėpavimo ir širdies bei kraujagyslių funkciją, o tai lemia didesnį hospitalizavimą, mokyklos ir darbo nebuvimą, vaistų vartojimą ir net priešlaikinį mirtingumą. Trumpalaikis ozono poveikis yra susijęs su kvėpavimo sistemos simptomais, susilpnėjusia plaučių funkcija ir kvėpavimo takų uždegimu; ilgalaikė ekspozicija su pasunkėjusia astma ir padažnėjusiais insultais. Priešingai žalingam troposferos ar pažemio ozono – ozono, kuriuo kvėpuojame – poveikiui, stratosferos ozonas yra naudingas žmonių sveikatai, nes blokuoja UV spinduliuotę.

Pastebėtas poveikis

Pažemio ozono formavimasis ir jo meteorologinis jautrumas

Paviršinis ozonas (O₃) yra antrinis teršalas, susidarantis atmosferoje esant saulės šviesai ir cheminiams prekursoriams. Pagrindiniai ozono pirmtakai yra azoto oksidai (NOx) ir lakieji organiniai junginiai (LOJ), kurie visų pirma susidaro dėl transporto ir pramoninės veiklos, daugiausia susijusios su miestų teritorijomis. Gyvenamųjų ir žemės ūkio šaltinių išmetamas anglies monoksidas (CO) ir metanas (CH₄) ozono susidarymui paprastai turi nedidelį vaidmenį. Ozono pirmtakai taip pat gali būti natūralios kilmės, pvz., biogeniniai išmetamieji LOJ, dirvožemio išmetamieji NOx, miškų gaisrų išmetamieji CO ir biosferos išmetamieji metano teršalai (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015 m.).

Didžiausia ozono koncentracija paprastai susidaro už dešimčių kilometrų nuo miesto teritorijų, kuriose yra pagrindiniai ozono pirmtakų šaltiniai, priešingai nei kitų oro teršalų (pvz., kietųjų dalelių ir azoto dioksido), kurie daugiausia koncentruojasi miestuose, atveju. Kadangi fotocheminis ozono susidarymas trunka kelias valandas, vėjai gali pernešti taršos pliūpsnį prieš ozono susidarymą. Be to, tam tikros NOx rūšys suskaido ozoną tam tikromis sąlygomis (t. y. arti taršos šaltinių, naktį arba žiemą), todėl paprastai ozono koncentracija miestų centruose, kuriuose išmetamas NOx, yra mažesnė. Susidaręs ozonas gali būti palaikomas atmosferoje nuo kelių dienų iki kelių savaičių, dažnai pernešamas dideliais atstumais arba per sieną. Nepaisant to, taip pat miestuose, ypač priemiesčiuose, galima pastebėti aukštą ozono lygį.

Kadangi ozono susidarymui reikalinga saulės spinduliuotė, ozono koncentracija paprastai pasiekia maksimalią paros koncentraciją praėjus kelioms valandoms po vidurdienio. Koncentracija taip pat priklauso nuo ryškaus sezoninio ciklo, kuris Europoje yra didžiausias nuo pavasario pradžios iki vasaros pabaigos. Dėl priklausomybės nuo saulės spindulių ozonas yra labai jautrus meteorologiniams ir klimato pokyčiams. Ozono svyravimai skirtingais metais labai priklauso nuo to, kaip šilta ir sausa vasara; Dėl intensyvių karščio bangų gali susidaryti didžiausios ozono vertės. Ryšys su saulės šviesa reiškia, kad Pietų Europoje ozono koncentracija paprastai yra didesnė nei Šiaurės Europoje (EAA,2022a).

Koncentracija ir poveikis gyventojams

Nustatyta, kad 2005–2019 m. metinė ozono koncentracija Europoje šiek tiek padidėjo, o didžiausios ozono koncentracijos smailės sumažėjo (Solberg et al., 2022). 2020 m. tik 19 proc. visų pažemio ozono stebėsenos stočių visoje Europoje pasiekė 2008 m. Aplinkos oro kokybės direktyvoje nustatytą ilgalaikį tikslą, kad didžiausias dienos aštuonių valandų vidurkis per kalendorinius metus neviršytų 120 mikrogramų kubiniam metrui (μg/m³⁾. Visoje Europoje 21 šalis, įskaitant 15 ES valstybių narių, užregistravo ozono koncentraciją, viršijančią ES žmonių sveikatos apsaugos siektiną vertę (didžiausias dienos aštuonių valandų vidurkis – 120 μg/m³⁾(EAA,2022a). Paviršinio ozono poveikį patiriančių gyventojų dalis, viršijanti ES tikslinius lygius, svyravo nuo 64 proc. piko 2003 m. iki 9 proc. 2014 m. (EAA,2022b). Gyventojų, patiriančių poveikį dėl koncentracijos, viršijančios 2021 m. PSO trumpalaikes orientacines vertes (didžiausias dienos aštuonių valandų vidurkis – 100 μg/m3),dalis 2013–2020 m. svyravo nuo 93 proc. iki 98 proc. ir laikui bėgant nemažėjo.

Poveikis sveikatai

Aukštas ozono lygis sukelia kvėpavimo sutrikimus, sukelia astmą, mažina plaučių funkciją ir sukelia plaučių ligas (PSO, 2008). 2019 m. 12 253 žmonės 23 Europos šalyse buvo hospitalizuoti dėl kvėpavimo takų ligų, kurias sukėlė arba pasunkino ūmus ozono poveikis. Ozono lygio poveikio sukelta mirtingumo ir sergamumo našta Šiaurės Europos šalyse paprastai yra mažesnė, palyginti su likusiaEuropos dalimi (EAA, 2022a). 2020 m. maždaug 24 000 žmonių 27 ES valstybėse narėse mirė per anksti dėl didesnio nei 70 μg/m3 ūmaus ozono poveikio. Šalys, kuriose 2020 m. mirtingumo dėl ozono poveikio lygis buvo didžiausias, buvo Albanija, Juodkalnija, Graikija, Bosnija ir Hercegovina ir Šiaurės Makedonija (mažėjimo tvarka) (EEE,2022a). Nuo 2005 m. nebuvo jokios konkrečios su pažemio ozonu susijusio mirtingumo tendencijos, o kasmetinis kintamumas daugiausia priklauso nuo vasaros temperatūros (Solberg et al., 2022).

Be tiesioginio poveikio sveikatai, paviršinis ozonas absorbuojamas per augalų stomatą ir gali neigiamai paveikti pasėlių ir miškininkystės derlių, o tai turi įtakos maisto tiekimui. Apskaičiuota, kad 2019 m. kviečių derlius Europoje sumažėjo iki 9 proc. Kalbant apie ekonominius nuostolius, 35 šalyse buvo prarasta 1,4 mlrd. EUR (EAA, 2022c).

Numatomas poveikis

Būsima pažemio ozono koncentracija

Ozono koncentracijų ir jų didžiausių verčių kasmetiniam kintamumui turi įtakos vykstantys ir būsimi sudėtingi pagrindinių atmosferos parametrų pokyčiai (1 lentelė). Tikėtina, kad dėl didesnės karščio bangų tikimybės padidės pažemio ozono koncentracijos pikas. Padidėjusi saulės spinduliuotė ir vasaros temperatūra taip pat pagreitins ozono susidarymo cheminį procesą. LOJ (ozono pirmtako) išmetimas padidės dėl šiltesnių vasarų (Langner et al., 2012 m.), tačiau taip pat sumažės dėl didesnio CO₂ kiekio atmosferoje (Szopa et al., 2021 m.). Dažnesni vasaros miškų gaisrai bus ir LOJ, ir CO išmetimo šaltinis (Parrington et al., 2013). Ozono pašalinimą iš atmosferos absorbuojant augalijai, kuri pati yra kenksminga augalams, galima sumažinti dėl šilumos ir vandens trūkumo augaluose (Szopa et al., 2021). Tuo pačiu metu padidėjusi drėgmė padidins ozono sunaikinimą vietovėse, kuriose yra mažai NOx, pavyzdžiui, Skandinavijos jūrų zonose (Colette et al., 2015).

1 lentelė. Meteorologinių parametrų, kurie ateityje gali didėti dėl klimato kaitos, ir jų poveikio ozono lygiui parinkimas

^{Šaltinis: Pritaikyta iš Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) ir Lin et al. (2020)}

Manoma, kad ateityje dėl klimato kaitos ozono koncentracija padidės, tačiau iki amžiaus vidurio šis padidėjimas neturėtų viršyti 5 μg/m³ didžiausios dienos koncentracijos, todėl tikėtina, kad jį atsvers ozono lygio sumažėjimas dėl planuojamo būsimo ozono pirmtakų išmetimo sumažinimo. Tačiau šimtmečio pabaigos prognozės rodo, kad ozono koncentracija padidės iki 8 μg/m^3. Sumažėjimas prognozuojamas tik vandenyno ir šiauriausiuose rajonuose (Britanijos salose, Skandinavijos ir Baltijos šalyse) (1 pav.).

1 paveikslas. Modeliuojami būsimi vasaros laikotarpio pažemio ozono koncentracijos pokyčiai (didžiausios dienos koncentracijos) Europoje amžiaus viduryje (kairėje) ir amžiaus pabaigoje (dešinėje). Šaltinis: ETB / ACM (2015 m.)

Poveikis sveikatai

Numatoma, kad iki 2050 m. mirtingumas dėl ūmaus ozono poveikio padidės dėl klimato kaitos, ypač Vidurio ir Pietų Europoje (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009 m.). Geels ir kt. (2015 m.) apskaičiuota, kad vien dėl klimato kaitos bendras su ozonu susijusių ūmių ankstyvų mirčių skaičius Europoje iki 2080 m. pagal RCP 4.5 klimato scenarijų padidės 15 proc. Grynieji ekonominės gerovės nuostoliai (įskaitant mirtingumo išlaidas ir laisvalaikio nuostolius) dėl su ozonu susijusio poveikio sveikatai dėl klimato kaitos ir pirmtakų išmetimo pokyčių 2000–2050 m. galėtų siekti 9,1 mlrd. EUR. Prognozuojamų išmetamųjų teršalų kiekio pokyčių poveikis išlaidoms gerokai viršytų poveikį klimatui (Selin et al., 2009).

Policy atsakas

Stebėsena, tikslai ir įspėjimai

Pagal 2008 m. Aplinkos oro kokybės direktyvą Europos valstybės narės yra atsakingos už pažemio ozono duomenų stebėseną ir teikimą Europos aplinkos agentūrai. Kas valandą visoje Europoje vykdoma ozono koncentracijos stebėsena beveik 2000 stočių, įskaitant kaimo, priemiesčių ir fonines miesto stotis, siekiant dokumentuoti poveikį gyventojams. Ozono koncentracija taip pat matuojama pramonės ir eismo stotyse, esančiose netoli pagrindinio kelio arba pramoninės zonos ir (arba) šaltinio.

2008 m. Aplinkos oro kokybės direktyvoje nustatyta ozono siektina vertė ir ilgalaikė siektina vertė žmonių sveikatai apsaugoti. Direktyvoje nustatytų pažemio ozono teisinių standartų, kuriais siekiama apsaugoti žmonių sveikatą ir aplinką, apžvalga pateikta 2 lentelėje.

2 lentelė. Atmosferos pažemio ozono slenkstinių ir siektinų verčių bei ilgalaikių tikslų apžvalga

^{* AOT40 (μg/m3 x valandos) yra skirtumo tarp valandinių koncentracijų, didesnių nei 80 μg/m3, ir 80 μg/m3 suma per tam tikrą laikotarpį, naudojant tik vienos valandos vertes, išmatuotas kiekvieną dieną nuo 8 iki 20 val. Vidurio Europos laiku (CET).}

2008 m. Aplinkos oro kokybės direktyvoje taip pat nustatyti reguliavimo įpareigojimai informuoti gyventojus apie didelę pažemio ozono koncentraciją (2 lentelė). Informacijos slenkstis atspindi "lygius, kuriuos viršijus dėl trumpalaikio poveikio kyla pavojus žmonių sveikatai ypač jautrioms gyventojų grupėms". Kai riba viršijama, nacionalinės valdžios institucijos privalo informuoti visuomenę. Pavojaus slenkstis atspindi "lygio ribą, kurią viršijus dėl trumpalaikio poveikio kyla pavojus žmonių sveikatai plačiajai visuomenei". Nacionalinės valdžios institucijos privalo informuoti visuomenę, teikti konsultacijas ir įgyvendinti trumpalaikius veiksmų planus, kai ši riba viršijama. Apie abiejų ribų viršijimą valstybės narės turėtų pranešti Europos Komisijai.

Informaciją apie metinę ozono koncentraciją galima rasti EAA oro kokybės statistikos žiūryklėje. Naujausią informaciją apie oro kokybę galima rasti EAA UTD oro kokybės žiūryklėje ir Europos oro kokybės indekse. Teikiant „Copernicus“ atmosferos stebėsenos paslaugą teikiama 4 dienų pažemio ozono koncentracijos prognozė. Keliose Europos šalyse ozono koncentracijos lygiai yra įtraukti į sveikatos apsaugos nuo karščio veiksmų planus. Žr. Belgijos pavyzdį čia.

Koncentracijos mažinimas

2021 m. Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) paskelbė naujas oro kokybės gaires, kuriomis siekiama apsaugoti žmonių sveikatą ir atnaujinti 2005 m. oro kokybės gaires, remiantis sisteminga naujausių mokslinių įrodymų, kaip oro tarša kenkia žmonių sveikatai, peržiūra. 2022 m. spalio mėn. Europos Komisija paskelbė pasiūlymą dėl Aplinkos oro kokybės direktyvos peržiūros, kuriuo ES oro kokybės standartai labiau suderinami su 2021 m. PSO rekomendacijomis ir nustatomos visų oro teršalų, kuriems šiuo metu taikomos siektinos vertės, išskyrus ozoną, ribinės vertės. Ozonui šis siektinos vertės pakeitimas į ribinę vertę netaikomas dėl sudėtingų jo susidarymo atmosferoje savybių, kurios apsunkina užduotį įvertinti galimybę laikytis griežtų ribinių verčių.

Klimato kaitos poveikis, dėl kurio didėja ozono susidarymas, galėtų iš dalies atsverti pastangas mažinti ozono pirmtakų išmetimą. Tai vadinama nuobauda už ozono poveikį klimatui. Norint kompensuoti šią nuobaudą už klimatą žemyninėje Europos dalyje, reikėtų imtis plataus užmojo klimato kaitos švelninimo priemonių (30–50 proc. sumažinti išmetamą NOx ir LOJ kiekį). Ilgainiui išmetamo metano kiekio mažinimas taip pat gali veiksmingai sumažinti ozono susidarymą. Kadangi metanas taip pat yra svarbios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, jo kiekio mažinimas taip pat naudingas klimato kaitos švelninimui (UNEP, 2021; JRC, 2018 m.).

Nuorodos

• Colette ir kt., 2013 m., European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios, Atmos. Chem. Fizika. 13, 7451–7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013.
• Colette, A. et al., 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: Stebėjimais grindžiama apžvalga, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029.
• EAA, 2022a, Oro kokybė Europoje 2022 m., informacinis pranešimas Nr. 05/2022. Europos aplinkos agentūros internetinė ataskaita
• EAA, 2022b, „Oro kokybės standartų viršijimas Europoje“. Europos aplinkos agentūra
• EAA, 2022c, „Oro taršos poveikis ekosistemoms“, Europos aplinkos agentūros interneto ataskaita.
• ETC/ACM, 2015 m., „Modeled future change in surface summertime ozone concentration“ („Sumodeliuotas paviršinio vasaros laiko ozono koncentracijos pokytis ateityje“).
• Geels, C. et al., 2015 m., Future early mortality due to air pollution in Europe–sensitivity to changes in climate, antropogenic emissions, population and building stock, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837–2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837.
• Jacob D.J. ir Winner D.A., 2009, Klimato kaitos poveikis oro kokybei, Atmosferos aplinka 43, 51–63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051.
• JRC, 2018 m., Global trends of methane emissions and their impact on ozone concentration, Jungtinis tyrimų centras, Europos Komisija.
• J. Langner ir kt., „A multi-model study of climate change on surface ozone in Europe“, Atmosferos chemija ir fizika 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012.
• Lin, M. et al., 2020 m., „Vegetation feedbacks during sausris 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, Troposferos ozonas ir jo pirmtakai nuo miesto iki pasaulinio masto nuo oro kokybės iki trumpalaikio klimato forcerio, atmosferos chemija ir fizika 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H. ir kt., 2019, Ozonas ir su šiluma susijęs mirtingumas Europoje 2050 m., kurį labai paveikė klimato, gyventojų skaičiaus ir išmetamo šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio pokyčiai, Aplinkos mokslinių tyrimų raštai Nr. 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9.
• Parrington, M., et al., 2013, Ozono fotochemija borealinės biomasės deginimo plunksnose, Atmosferos chemija ir fizika 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013.
• Selin, N.E. ir kt., 2009, Global health and economic impacts of future ozone pollution, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014.
• Solberg, S. ir kt., 2021, Ilgalaikės oro teršalų tendencijos nacionaliniu lygmeniu 2005–2019 m., ETC/ATNI ataskaita Nr. 9/2021.
• Szopa ir kt., 2021 m., Short-Lived Climate Forcers. Į: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: Fizinių mokslų pagrindas. I darbo grupės indėlis į Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos šeštąją vertinimo ataskaitą.
• Karališkoji draugija, 2008 m., „Pažemio ozonas XXI amžiuje: „Ateities tendencijos, poveikis ir politikos pasekmės“(angl. Future trends, impacts and policy implications), Karališkosios visuomenės politikos dokumentas.
• UNEP, 2021 m., Pasaulinis metano vertinimas. Išmetamo metano kiekio mažinimo nauda ir sąnaudos. UNEP CCAC
• PSO Europa, 2008 m., Tolimų tarpvalstybinių oro teršalų pernašų ozono keliama rizika sveikatai. Pasaulio sveikatos organizacijos Europos regioninis biuras