pažemio ozonas

Pastebėtas poveikis

pažemio ozono susidarymas 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 daugiausia susidaro vykdant transporto ir pramoninę veiklą, daugiausia susijusią su miestų teritorijomis. Gyvenamųjų ir žemės ūkio šaltinių išmetamas anglies monoksidas (CO) ir metanas (CH₄₎ozono formavimuisi paprastai atlieka nedidelį vaidmenį. Ozono pirmtakai taip pat gali būti natūralios kilmės, pvz., biogeniniai išmetami LOJ, dirvožemio išmetami NOx, miškų gaisrų išmetami CO ir biosferos išmetami metano kiekiai (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015 m.).

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

Didžiausia ozono koncentracija paprastai susidaro už dešimčių kilometrų nuo miesto teritorijų, kuriose yra pagrindiniai ozono pirmtakų šaltiniai, priešingai nei kiti oro teršalai (pvz., kietosios dalelės ir azoto dioksidas), kurie daugiausia susikaupia miestuose. Kadangi fotocheminis ozono susidarymas trunka kelias valandas, vėjai gali transportuoti taršos pliūpsnį prieš ozono susidarymą. Be to, tam tikros NOx rūšys tam tikromis sąlygomis (t. y. netoli taršos šaltinių, naktį arba žiemą) ardo ozoną, todėl ozono koncentracija miestų centruose, kuriuose išmetamas NOx, paprastai būna mažesnė. Susidaręs ozonas gali būti laikomas atmosferoje kelias dienas ar savaites, dažnai pernešamas dideliais atstumais arba per sienas. 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. Koncentracijos taip pat vyksta pagal ryškų sezoninį ciklą, kuris Europoje yra didžiausias nuo ankstyvo pavasario iki vasaros pabaigos. Dėl priklausomybės nuo saulės spindulių ozonas yra labai jautrus meteorologiniams ir klimato pokyčiams. Ozono svyravimai skirtingais metais labai priklauso nuo to, kokia šilta ir sausa yra vasara; intensyvios karščio bangos gali sukelti didžiausias ozono vertes. Ryšys su saulės šviesa reiškia, kad Pietų Europoje ozono koncentracija paprastai yra didesnė nei Šiaurės Europoje (EAA,2022a).

Koncentracijos ir poveikis gyventojams

Nustatyta, kad 2005–2019 m. metinė ozono koncentracija Europoje šiek tiek padidėjo, o didžiausios ozono koncentracijos sumažėjo (Solberg et al., 2022). 2020 m. tik 19 proc. visų antžeminių 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 kubiniame metre (μg/m³). Visoje Europoje 21 šalis, įskaitant 15 ES valstybių narių, užregistravo ozono koncentraciją, viršijančią ES tikslinę vertę žmonių sveikatos apsaugos srityje (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, kuriuos veikia 2021 m. PSO trumpalaikę orientacinę vertę viršijanti koncentracija (didžiausias dienos aštuonių valandų vidurkis – 100 μg/m3),dalis 2013–2020 m. laikotarpiu svyravo nuo 93 % iki 98 % ir laikui bėgant nemažėjo.

Poveikis sveikatai

Aukštas ozono lygis sukelia kvėpavimo sutrikimus, sukelia astmą, silpnina 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). Apskaičiuota, kad 2020 m. 27 ES valstybėse narėse dėl ūmaus didesnio nei 70 μg/m³ ozono poveikio pirma laiko mirė 24 000 žmonių. Didžiausi mirtingumo dėl ozono poveikio rodikliai 2020 m. buvo Albanijoje, Juodkalnijoje, Graikijoje, Bosnijoje ir Hercegovinoje ir Šiaurės Makedonijoje mažėjančio rango tvarka (EAA,2022a). Nuo 2005 m. nėra konkrečios su pažemio ozonu susijusio mirtingumo tendencijos, o metinis 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

Būsimos pažemio ozono koncentracijos

Ozono koncentracijos ir jos didžiausių verčių kasmetinį kintamumą kompleksiškai veikia vykstantys ir būsimi pagrindinių atmosferos parametrų pokyčiai (1 lentelė). Didesnė karščio bangų tikimybė greičiausiai padidins pažemio ozono koncentracijos piką. Padidėjusi saulės spinduliuotė ir vasaros temperatūra taip pat paspartins ozono susidarymo cheminį procesą. Išmetamas LOJ (ozono pirmtako) kiekis bus padidintas šiltesnėmis vasaromis (Langner et al., 2012 m.), tačiau taip pat sumažės dėl didesnio CO₂ kiekio atmosferoje (Szopa et al., 2021 m.). Dažnesni vasaros gamtos gaisrai bus tiek LOJ, tiek CO išmetimo šaltinis (Parrington et al., 2013). Ozono pašalinimą iš atmosferos absorbuojant augmenijai, kuri pati yra kenksminga augalams, galima sumažinti dėl karščio ir vandens stygiaus augalams (Szopa et al., 2021). Kartu dėl padidėjusios drėgmės padidės ozono naikinimas vietovėse, kuriose yra mažai NOx, pavyzdžiui, Skandinavijos jūrų teritorijose (Colette et al., 2015).

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

_{Šaltinis: Jokūbas ir nugalėtojas (2009), Karališkoji draugija (2008) ir Lin et al. (2020)}

Tikimasi, kad ateityje dėl klimato kaitos padidės ozono koncentracija, tačiau šis padidėjimas iki amžiaus vidurio neturėtų viršyti 5 μg/m3 didžiausios dienos koncentracijos, todėl tikėtina, kad jį nusvertų ozono lygio sumažėjimas dėl planuojamo ozono pirmtakų išmetimo sumažinimo ateityje. Tačiau iš šimtmečio pabaigos prognozių matyti, kad ozono koncentracija padidės iki 8 μg/m3. Prognozuojama, kad mažės tik vandenynuose ir šiauriausiose teritorijose (Britanijos salose, Skandinavijos ir Baltijos šalyse) (1 pav.).

Sumodeliuoti būsimi vasaros meto pažemio ozono koncentracijos pokyčiai Europoje amžiaus viduryje (kairėje) ir amžiaus pabaigoje (dešinėje).

_{Šaltinis: ETC/ACM (2015 m.)}

Poveikis sveikatai

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

Politiniai sprendimai

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. Valandinė ozono koncentracija stebima beveik 2000 stočių visoje Europoje, įskaitant kaimo, priemiesčių ir miesto fonines 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 siekiant apsaugoti žmonių sveikatą. Direktyvoje nustatytų pažemio ozono teisinių standartų, kuriais siekiama apsaugoti žmonių sveikatą ir aplinkos sveikatą, apžvalga pateikta 2 lentelėje.

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

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

2008 m. Aplinkos oro kokybės direktyvoje taip pat nustatyti reguliavimo įpareigojimai informuoti gyventojus apie didelę pažemio ozono koncentraciją (2 lentelė). Informacijos slenkstis atspindi "lygį, kurį viršijus dėl trumpalaikio poveikio kyla pavojus žmonių sveikatai ypač jautriose gyventojų grupėse". Kai riba viršijama, nacionalinės institucijos privalo informuoti visuomenę. Įspėjimo slenkstis atspindi "lygį, kurį 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.

Informacija apie metinę ozono koncentraciją pateikiama EAA oro kokybės statistikos žiūryklėje. Naujausią oro kokybės informaciją galima rasti EAA oro kokybės žiūryklėje „UTD air quality viewer“ ir Europos oro kokybės indekse. Teikiant „Copernicus“ atmosferos stebėsenos paslaugą teikiama keturių dienų pažemio ozono koncentracijos prognozė. Keliose Europos šalyse ozono koncentracijos lygiai yra įtraukti į šilumos sveikatos 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 tikslinės vertės pakeitimas ribine verte netaikomas dėl sudėtingų jo susidarymo atmosferoje savybių, dėl kurių sudėtinga įvertinti, ar įmanoma laikytis griežtų ribinių verčių.

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