Piezemes ozons

Noklikšķiniet attēlā, lai piekļūtu Copernicus atmosfēras monitoringa pakalpojuma četru dienu piezemes ozona prognozei

Veselības jautājumi

Piezemes ozons ietekmē cilvēku veselību, pasliktinot elpošanas un sirds un asinsvadu funkcijas, kā rezultātā palielinās hospitalizācijas gadījumu skaits, kavējumi skolā un darbā, medikamentu lietošana un pat priekšlaicīga mirstība. Īslaicīga ozona iedarbība ir saistīta ar elpceļu simptomiem, pavājinātu plaušu darbību un elpceļu iekaisumu; ilgstoša iedarbība ar astmas pastiprināšanos un insulta biežuma palielināšanos. Pretēji troposfēras vai piezemes ozona — ozona , ko elpojam , — kaitīgajai ietekmei stratosfēras ozons labvēlīgi ietekmē cilvēku veselību , bloķējot UV starojumu.

Novērotā ietekme

Piezemes ozona veidošanās un meteoroloģiskā jutība

Virszemes ozons (O₃) ir sekundārais piesārņotājs, kas rodas atmosfērā saules gaismas un ķīmisko prekursoru klātbūtnē. Galvenie ozona prekursori ir slāpekļa oksīdi (NOx) un gaistošie organiskie savienojumi (GOS), kas rodas galvenokārt no transporta un rūpnieciskām darbībām, kuras lielā mērā ir saistītas ar pilsētu teritorijām. Oglekļa monoksīdam (CO) un metānam (CH₄), ko emitē mājokļi un lauksaimniecības avoti, parasti ir neliela nozīme ozona veidošanā. Ozona prekursoriem var būt arī dabiska izcelsme, piemēram, GOS biogēnās emisijas, NOx emisijas augsnē, CO emisijas no dabas ugunsgrēkiem un metāna biosfēras emisijas (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Maksimālā ozona koncentrācija parasti rodas desmitiem kilometru attālumā no pilsētu teritorijām, kurās ir galvenie ozona prekursoru avoti, atšķirībā no citiem gaisa piesārņotājiem (piemēram, cietajām daļiņām un slāpekļa dioksīda), kas lielākoties koncentrējas pilsētās. Tā kā ozona fotoķīmiskā veidošanās ilgst vairākas stundas, vēji var transportēt piesārņojuma strūklu pirms ozona veidošanās. Turklāt dažas NOx sugas īpašos apstākļos (t. i., tuvu emisijas avotiem, naktī vai ziemā) noārda ozonu, kā rezultātā parasti samazinās ozona koncentrācija pilsētu centros, kur NOx tiek emitēts. Kad ozons ir izveidojies, to var noturēt atmosfērā vairākas dienas vai nedēļas, bieži vien to transportējot lielos attālumos vai pāri robežām. Tomēr arī pilsētu un jo īpaši piepilsētu teritorijās var novērot augstu ozona līmeni.

Tā kā ozona veidošanās prasa saules starojumu, ozona koncentrācija parasti sasniedz maksimumu dienā dažas stundas pēc pusdienlaika. Koncentrācija arī seko izteiktam sezonālam ciklam, kas Eiropā sasniedz maksimumu no agra pavasara līdz vasaras beigām. Atkarība no saules gaismas padara ozonu ļoti jutīgu pret meteoroloģiskajām un klimatiskajām svārstībām. Ozona svārstības no gada uz gadu lielā mērā ir atkarīgas no tā, cik silta un sausa ir vasara; intensīvi karstuma viļņi var izraisīt ozona maksimālās vērtības. Saistība ar saules gaismu nozīmē, ka Dienvideiropā parasti ir augstāka ozona koncentrācija nekā Ziemeļeiropā (EVA, 2022a).

Koncentrācijas un iedarbība uz iedzīvotājiem

Konstatēts, ka ozona gada koncentrācija Eiropā laikposmā no 2005. līdz 2019. gadam ir nedaudz palielinājusies, savukārt visaugstākie ozona maksimumi ir samazinājušies (Solberg et al., 2022). 2020. gadā tikai 19 % no visām piezemes ozona monitoringa stacijām visā Eiropā sasniedza 2008. gada Gaisa kvalitātes direktīvā noteikto ilgtermiņa mērķi, proti, ka maksimālā dienas astoņu stundu vidējā vērtība kalendārajā gadā nedrīkst pārsniegt 120 mikrogramus kubikmetrā (μg/m³). Visā Eiropā 21 valstī, tostarp 15 ES dalībvalstīs, reģistrētā ozona koncentrācija pārsniedz ES mērķvērtību cilvēka veselības aizsardzībai (maksimālā dienas astoņu stundu vidējā vērtība 120 μg/m³) (EVA, 2022a). To iedzīvotāju īpatsvars, kuri pakļauti virszemes ozona iedarbībai, kas pārsniedz ES mērķlīmeņus, ir svārstījies no 64 % maksimuma 2003. gadā līdz 9 % 2014. gadā (EVA, 2022b). To iedzīvotāju īpatsvars, kuri pakļauti koncentrācijām, kas pārsniedz PVO 2021. gada īstermiņa vadlīnijās noteikto vērtību (maksimālā astoņu stundu vidējā dienas vērtība 100 μg/m³), laikposmā no 2013. līdz 2020. gadam svārstījās no 93 % līdz 98 %, un laika gaitā nebija vērojama lejupejoša tendence.

Ietekme uz veselību

Augsta ozona koncentrācija izraisa elpošanas problēmas, izraisa astmu, samazina plaušu darbību un izraisa plaušu slimības (PVO, 2008). 2019. gadā 12 253 cilvēki 23 Eiropas valstīs tika hospitalizēti ar elpceļu slimībām, ko izraisīja vai saasināja akūta eksponētība ozonam. Mirstības un saslimstības slogs, ko rada eksponētība ozona līmeņiem, Ziemeļeiropas valstīs parasti ir mazāks nekā pārējā Eiropā (EVA, 2022a). Tiek lēsts, ka 2020. gadā 27 ES dalībvalstīs akūtās eksponētības ozonam virs 70 μg/m³ dēļ priekšlaicīgi nomira 24 000 cilvēku. Valstis ar visaugstākajiem ozona iedarbības izraisītās mirstības rādītājiem 2020. gadā bija Albānija, Melnkalne, Grieķija, Bosnija un Hercegovina un Ziemeļmaķedonijadilstošā secībā (EEZ, 2022a). Kopš 2005. gada nav novērotas īpašas ar ozonu saistītas mirstības tendences piezemes līmenī, un mainīgums starp gadiem galvenokārt ir atkarīgs no vasaras temperatūras (Solberg et al., 2022).

Papildus tiešajai ietekmei uz veselību virszemes ozons uzsūcas caur augu stomatiem un var nelabvēlīgi ietekmēt kultūraugu un mežsaimniecības ražu, kas ietekmē pārtikas apgādi. Tika lēsts, ka 2019. gadā kviešu raža Eiropā samazinājās līdz 9 %. Ekonomisko zaudējumu ziņā 35 valstīs tika zaudēti 1,4 miljardi EUR (EEZ,2022c).

Prognozētā ietekme

Nākotnes piezemes ozona koncentrācija

Ozona koncentrācijas mainīgumu pa gadiem un tā maksimālās vērtības sarežģītā veidā ietekmē notiekošās un turpmākās galveno atmosfēras parametru izmaiņas (1. tabula). Lielāka karstuma viļņu varbūtība, visticamāk, izraisīs piezemes ozona koncentrācijas maksimumu palielināšanos. Paaugstināts saules starojums un vasaras laika temperatūra arī paātrinās ozona veidošanās ķīmisko procesu. GOS (ozona prekursora) emisiju palielinās siltākas vasaras (Langner et al., 2012), bet samazinās arī augstāks CO₂ līmenis atmosfērā (Szopa et al., 2021). Biežāki vasaras dabas ugunsgrēki būs gan GOS, gan CO emisiju avots (Parrington et al., 2013). Ozona piesaisti no atmosfēras, to absorbējot veģetācijā, kas pati par sevi ir kaitīga augiem, var samazināt karstuma un ūdens noslodze uz augiem (Szopa et al., 2021). Tajā pašā laikā paaugstināts mitrums palielinās ozona noārdīšanos zonās ar zemu NOx saturu, piemēram, Skandināvijas jūras zonās (Colette et al., 2015).

1. tabula. Meteoroloģisko parametru izvēle, kas nākotnē varētu palielināties klimata pārmaiņu dēļ, un to ietekme uz ozona līmeni

^{Avots: Pielāgots no Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) un Lin et al. (2020)}

Paredzams, ka nākotnē klimata pārmaiņas palielinās ozona koncentrāciju, taču līdz gadsimta vidum šim pieaugumam nevajadzētu pārsniegt 5 μg/m³ dienā, un tāpēc ozona līmeņa samazinājumu, visticamāk, atsvērs plānotais ozona prekursoru emisiju samazinājums nākotnē. Tomēr gadsimta beigu prognozes liecina par ozona koncentrācijas pieaugumu līdz 8 μg/m3. Samazinājums tiek prognozēts tikai okeāna un vistālāk ziemeļos esošajās teritorijās (Lielbritānijas salās, Skandināvijas un Baltijas valstīs) (1. attēls).

1. attēls. Modelētas nākotnes izmaiņas piezemes ozona koncentrācijā vasarā (dienas maksimums) Eiropā gadsimta vidū (pa kreisi) un gadsimta beigās (pa labi). Avots: ETC/ACM (2015. gads)

Ietekme uz veselību

Paredzams, ka līdz 2050. gadam klimata pārmaiņu dēļ palielināsies mirstība, kas saistīta ar akūtu ozona iedarbību, jo īpaši Centrāleiropā un Dienvideiropā (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) tika lēsts, ka klimata pārmaiņas vien saskaņā ar RCP 4.5 klimata scenāriju 2080. gados Eiropā par 15 % palielinās ar ozonu saistīto akūto priekšlaicīgas nāves gadījumu kopskaitu. Neto ekonomiskās labklājības zaudējumi (tostarp mirstības izmaksas un atpūtas zaudējumi), ko rada ar ozonu saistītā klimata un prekursoru emisiju izmaiņu ietekme uz veselību, laikposmā no 2000. līdz 2050. gadam varētu uzkrāties līdz 9,1 miljardam EUR. Prognozēto emisiju izmaiņu ietekme uz izmaksām lielā mērā pārsniegtu ietekmi uz klimatu (Selin et al., 2009).

P-olicyatbildes reakcijas

Uzraudzība, mērķi un brīdinājumi

Saskaņā ar 2008. gada Gaisa kvalitātes direktīvu Eiropas dalībvalstis ir atbildīgas par piezemes ozona datu monitoringu un ziņošanu Eiropas Vides aģentūrai. Ozona stundas koncentrācijas monitorings tiek veikts gandrīz 2000 stacijās visā Eiropā, tostarp lauku, piepilsētu un pilsētu fona stacijās, lai dokumentētu iedzīvotāju eksponētību. Ozona koncentrāciju mēra arī rūpniecības un satiksmes stacijās, kas atrodas tuvu lielam ceļam vai rūpniecības zonai/avotam.

2008. gada Gaisa kvalitātes direktīvā ir noteikts ozona mērķlielums un ilgtermiņa mērķlielums cilvēku veselības aizsardzībai. Pārskats par juridiskajiem standartiem attiecībā uz piezemes ozonu, kas noteikti direktīvā, lai aizsargātu cilvēku un vides veselību, ir sniegts 2. tabulā.

2. tabula. Pārskats par robežlielumiem, mērķlielumiem un ilgtermiņa mērķiem attiecībā uz piezemes ozonu atmosfērā

^{* AOT40 (μg/m3 x stundas) ir summa, ko iegūst, summējot starpību starp stundas koncentrācijām, kas ir lielākas par 80 μg/m3 un 80 μg/m3 konkrētā laikposmā, izmantojot tikai vienas stundas vērtības, kuras mēra katru dienu no plkst. 8.00 līdz 20.00 pēc Centrāleiropas laika (CET).}

2008. gada Gaisa kvalitātes direktīvā ir iekļauti arī reglamentējoši pienākumi informēt iedzīvotājus par augstu piezemes ozona koncentrāciju (2. tabula). Informēšanas slieksnis atspoguļo "līmeni, kuru pārsniedzot, īslaicīga iedarbība īpaši jutīgām iedzīvotāju grupām rada risku cilvēku veselībai". Ja robežvērtība ir pārsniegta, valsts iestādēm ir jāinformē sabiedrība. Brīdinājuma robežvērtība atspoguļo "līmeni, kuru pārsniedzot, īslaicīga iedarbība uz visu sabiedrību apdraud cilvēku veselību". Valstu iestādēm ir jāinformē sabiedrība, jāsniedz konsultācijas un jāīsteno īstermiņa rīcības plāni, ja šī robežvērtība ir pārsniegta. Par abu robežvērtību pārsniegšanu dalībvalstīm būtu jāziņo Eiropas Komisijai.

Informācija par ozona gada koncentrāciju ir pieejama EVA gaisa kvalitātes statistikas skatītājā. Aktuāla informācija par gaisa kvalitāti ir pieejama EVA UTD gaisa kvalitātes skatītājā un Eiropas gaisa kvalitātes indeksā. Copernicus atmosfēras monitoringa pakalpojums sniedz 4 dienu prognozi par piezemes ozona koncentrāciju. Vairākās Eiropas valstīs ozona koncentrācijas līmeņi ir iekļauti karstuma veselības rīcības plānos. Sk. piemēru no Beļģijas šeit.

Koncentrācijas samazinājums

2021. gadā Pasaules Veselības organizācija (PVO) publicēja jaunas gaisa kvalitātes pamatnostādnes cilvēka veselības aizsardzībai, atjauninot 2005. gada gaisa kvalitātes pamatnostādnes, pamatojoties uz jaunāko zinātnisko pierādījumu sistemātisku pārskatīšanu par to, kā gaisa piesārņojums kaitē cilvēka veselībai. Eiropas Komisija 2022. gada oktobrī publicēja priekšlikumu pārskatīt Gaisa kvalitātes direktīvu, kas ES gaisa kvalitātes standartus ciešāk saskaņo ar PVO 2021. gada ieteikumiem un ievieš robežvērtības visiem gaisa piesārņotājiem, uz kuriem pašlaik attiecas mērķvērtības, izņemot ozonu. Ozons ir atbrīvots no šīs mērķvērtības maiņas uz robežvērtību, jo tā veidošanās atmosfērā ir sarežģīta un sarežģī uzdevumu novērtēt, vai ir iespējams ievērot stingras robežvērtības.

Klimata pārmaiņu ietekme, kas saasina ozona veidošanos, varētu daļēji kompensēt centienus samazināt ozona prekursoru emisijas. To sauc par ozona klimata sodu. Lai kompensētu šo klimata sankciju Eiropas kontinentālajā daļā, būtu vajadzīgi vērienīgi ietekmes mazināšanas pasākumi (NOx un GOS emisiju samazināšana par 30–50 %). Ilgtermiņā metāna emisiju samazināšana var arī efektīvi samazināt ozona veidošanos. Tā kā metāns ir arī svarīga siltumnīcefekta gāze, tā samazināšana nāk par labu arī klimata pārmaiņu mazināšanai (UNEP, 2021; JRC, 2018. gads).

Atsauces

• Colette, A. et al., 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios (Eiropas atmosfēra 2050. gadā, reģionālā gaisa kvalitātes un klimata perspektīva saskaņā ar CMIP5 scenārijiem), Atmos. Ķīmij. Draugi. 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?, Vides izpētes vēstules Nr. 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015.
• Cooper, O.R. et al., 2014, Troposfēras ozona globālais sadalījums un tendences: Uz novērojumiem balstīts pārskats, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029.
• EVA, 2022a, Gaisa kvalitāte Eiropā 2022. gadā, brīfings Nr. 05/2022. Eiropas Vides aģentūras tīmekļa ziņojums
• EVA, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (Gaisa kvalitātes standartu pārsniegšana Eiropā). Eiropas Vides aģentūra
• EVA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Gaisa piesārņojuma ietekme uz ekosistēmām), Eiropas Vides aģentūras tīmekļa ziņojums.
• ETC/ACM, 2015, Modeled future change in surface summertime ozone concentrations (Ozona koncentrācijas virszemes vasaras laikā modelētās izmaiņas nākotnē).
• Geels, C. et al., 2015, Future premature mortality due to air pollution in Europe–sensitivity to change in climate, anthropogenic emissions, population and building stock, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. lpp. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837.
• Jacob D.J. un Winner D.A., 2009, Effect of climate change on air quality (Klimata pārmaiņu ietekme uz gaisa kvalitāti), Atmospheric Environment 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018. gads, Metāna emisiju globālās tendences un to ietekme uz ozona koncentrāciju, Kopīgais pētniecības centrs, Eiropas Komisija.
• 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 (angļu valodā).
• Lin, M. et al., 2020, Vegetation feedbacks during drought saasina ozona gaisa piesārņojuma galējības Eiropā, Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y.
• Monks, P.S., et al., 2015, Troposfēras ozons un tā prekursori no pilsētas līdz globālajam mērogam no gaisa kvalitātes līdz īslaicīgām klimata pārmaiņām, Atmosfēras ķīmija un fizika 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015.
• Orru, H., et al., 2019, Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 significant affected by change in climate, population and greenhouse gas emissions, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9 (Ozons un ar siltumu saistītā mirstība Eiropā 2050. gadā, ko būtiski ietekmē klimata, iedzīvotāju skaita un siltumnīcefekta gāzu emisiju izmaiņas), Vides pētījumu vēstules 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9 (Vides izpētes vēstules 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9)
• Parrington, M., et al., 2013, Ozona fotoķīmija boreālās biomasas dedzināšanas plūmēs, Atmosfēras ķīmija un fizika 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013.
• Selin, N.E., et al., 2009, Global health and economic impacts of future ozone pollution (Nākotnes ozona piesārņojuma globālā ietekme uz veselību un ekonomiku), Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014.
• Solberg, S., et al., 2021, Long-term trends of air pollutants at national level 2005-2019 (Gaisa piesārņotāju ilgtermiņa tendences valsts līmenī 2005.–2019. gadā), ETC/ATNI ziņojums 9/2021.
• Szopa, S. un citi, 2021, Short-Lived Climate Forcers. Iekļauts: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: Fizikālās zinātnes pamats. I darba grupas ieguldījums Klimata pārmaiņu starpvaldību padomes sestajā novērtējuma ziņojumā.
• Karaliskā biedrība, 2008, Piezemes ozons 21. gadsimtā: nākotnes tendences, ietekme un ietekme uz politiku,Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021. gads, Globālais metāna novērtējums: Metāna emisiju mazināšanas ieguvumi un izmaksas. UNEP CCAC
• PVO Eiropas reģionālais birojs, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Tborder Air Pollution. Pasaules Veselības organizācijas Eiropas reģionālais birojs