Piezemes ozons

Novērotā ietekme

Piezemes ozona veidošanās un tā 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 galvenokārt rodas transportēšanas un rūpnieciskās darbībās, kuras lielā mērā ir saistītas ar pilsētu teritorijām. Oglekļa monoksīdam (CO) un metānam (CH₄), ko emitē dzīvojamie un lauksaimniecības avoti, parasti ir neliela nozīme ozona veidošanā. Ozona prekursoriem var būt arī dabiska izcelsme, piemēram, GOS biogēnās emisijas, NOx emisijas augsnē, meža ugunsgrēku CO emisijas un metāna biosfēras emisijas (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

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

Maksimālā ozona koncentrācija parasti ir 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 plūsmu pirms ozona veidošanās. Turklāt dažas NOx sugas noārda ozonu īpašos apstākļos (t. i., tuvu emisiju avotiem, naktī vai ziemā), kā rezultātā parasti samazinās ozona koncentrācija pilsētu centros, kur tiek emitēts NOx. Kad ozons ir izveidojies, to var uzturēt atmosfērā vairākas dienas vai nedēļas, bieži vien pārnesot lielos attālumos vai pāri robežām. Tomēr arī pilsētu un jo īpaši piepilsētu teritorijās var novērot augstu ozona līmeni.

Tā kā ozona ražošanai ir nepieciešams saules starojums, ozona koncentrācija parasti sasniedz maksimumu dienā dažas stundas pēc pusdienlaika. Koncentrācija notiek arī izteiktā sezonālā ciklā, kas Eiropā sasniedz maksimumu no agra pavasara līdz vasaras beigām. Atkarība no saules gaismas padara ozonu ļoti jutīgu pret meteoroloģisko un klimatisko mainīgumu. Ozona svārstības no gada uz gadu lielā mērā ir atkarīgas no tā, cik silta un sausa ir vasara; intensīvi karstuma viļņi var radīt ozona maksimālās vērtības. Attiecības ar saules gaismu nozīmē, ka Dienvideiropā parasti ir augstāka ozona koncentrācija nekā Ziemeļeiropā (EVA,2022a).

Koncentrācijas un iedzīvotāju eksponētība

Tika konstatēts, ka laikposmā no 2005. līdz 2019. gadam ozona gada koncentrācija Eiropā ir nedaudz palielinājusies, savukārt augstākā ozona koncentrācija ir samazinājusies (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 kalendārā gada laikā nedrīkst pārsniegt 120 mikrogramus uz kubikmetru (μg/m3). Visā Eiropā 21 valstī, tostarp 15 ES dalībvalstīs, ozona koncentrācija pārsniedza ES mērķvērtību cilvēka veselības aizsardzībai (maksimālā astoņu stundu dienas vidējā vērtība ir 120 μg/m3)(EVA,2022a). Virszemes ozona iedarbībai pakļauto iedzīvotāju īpatsvars, kas pārsniedz ES mērķlīmeņus, ir svārstījies no 64 % maksimuma 2003. gadā līdz 9 % 2014. gadā (EVA,2022b). To iedzīvotāju īpatsvars, kuri eksponēti koncentrācijām, kas pārsniedz PVO 2021. gada īstermiņa orientējošo vērtību (maksimālā dienas astoņu stundu vidējā vērtība 100 μg/m3),laikposmā no 2013. līdz 2020. gadam svārstījās no 93 % līdz 98 %, un laika gaitā tam nebija lejupejošas tendences.

Ietekme uz veselību

Augsts ozona līmenis 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 elpošanas orgānu slimībām, ko izraisīja vai saasināja akūta ozona iedarbība. Mirstības un saslimstības slogs, ko rada ozona līmeņu iedarbība, Ziemeļeiropas valstīs parasti ir mazāks nekā pārējā Eiropā (EVA,2022a). Tiek lēsts, ka 2020. gadā 27 ES dalībvalstīs 24 000 cilvēku priekšlaicīgi nomira akūtas ozona iedarbības dēļ, kas pārsniedza 70 μg/m3. Valstis ar augstākajiem mirstības rādītājiem ozona iedarbības dēļ 2020. gadā bija Albānija, Melnkalne, Grieķija, Bosnija un Hercegovina un Ziemeļmaķedonija lejupejošā secībā (EVA,2022a). Kopš 2005. gada nav novērota specifiska ar piezemes ozonu saistītas mirstības tendence, un ikgadējā mainība galvenokārt ir atkarīga no vasaras temperatūras (Solberg et al., 2022).

Papildus tiešajai ietekmei uz veselību virszemes ozons tiek absorbēts caur augu stomatām un var negatīvi ietekmēt kultūraugus un mežsaimniecības ražu, kas ietekmē pārtikas piegādi. Tiek lēsts, ka kviešu raža Eiropā 2019. gadā samazināsies līdz 9 %. Ekonomisko zaudējumu ziņā 35 valstīs tika zaudēti 1,4 miljardi EUR (EEZ,2022c).

Prognozētā ietekme

Piezemes ozona koncentrācija nākotnē

Ozona koncentrācijas ikgadējās svārstības un tā maksimālās vērtības sarežģītā veidā ietekmē notiekošās un turpmākās izmaiņas galvenajos atmosfēras parametros (1. tabula). Lielāka karstuma viļņu iespējamība, visticamāk, palielinās piezemes ozona koncentrācijas maksimumus. Paaugstināts saules starojums un vasaras temperatūra arī paātrinās ozona veidošanās ķīmisko procesu. GOS (ozona prekursora) emisijas palielināsies par siltākām vasarām (Langner et al., 2012), kā arī samazināsies par augstāku CO₂ līmeni atmosfērā (Szopa et al., 2021). Biežāki vasaras ugunsgrēki būs gan GOS, gan CO emisiju avots (Parrington et al., 2013). Ozona izvadīšanu no atmosfēras, absorbējot ar veģetāciju, kas pati par sevi ir kaitīga augiem, var samazināt ar karstuma un ūdens noslodzi uz augiem (Szopa et al., 2021). Tajā pašā laikā paaugstināts mitrums palielinās ozona iznīcināšanu teritorijās, kurās ir zems NOx līmenis, piemēram, Skandināvijas jūras teritorijās (Colette et al., 2015).

1. tabula. Meteoroloģisko parametru izvēle, kas var palielināties turpmāko klimata pārmaiņu laikā, un to ietekme uz ozona līmeni

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

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

Modelētas nākotnes izmaiņas vasaras laikā piezemes ozona koncentrācijā (dienas maksimums) Eiropā gadsimta vidū (pa kreisi) un gadsimta beigās (pa labi).

_{Avots: ETC/ACM (2015. gads)}

Ietekme uz veselību

Paredzams, ka ar akūtu ozona iedarbību saistītā mirstība līdz 2050. gadam klimata pārmaiņu dēļ palielināsies, jo īpaši Centrāleiropā un Dienvideiropā (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) tika lēsts, ka klimata pārmaiņas vien izraisīs ar ozonu saistītu akūtu priekšlaicīgas nāves gadījumu kopējā skaita pieaugumu Eiropā par 15 %, tuvojoties 2080. gadiem saskaņā ar RCP 4.5 klimata scenāriju. 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 9,1 miljarda EUR apmērā. Ietekme uz prognozēto emisiju izmaiņu izmaksām lielā mērā pārsniegtu ietekmi uz klimatu (Selin et al., 2009).

Politikas risinājumi

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 rūpnieciskās un satiksmes stacijās, kas atrodas netālu no galvenā ceļa vai rūpnieciskā apgabala/avota.

2008. gada Gaisa kvalitātes direktīvā ir noteikta mērķvērtība un ilgtermiņa mērķvērtība attiecībā uz ozonu cilvēku veselības aizsardzībai. Pārskats par direktīvā noteiktajiem piezemes ozona juridiskajiem standartiem cilvēku un vides veselības aizsardzībai ir sniegts 2. tabulā.

2. tabula. Pārskats par atmosfēras piezemes ozona robežvērtībām un mērķvērtībām un ilgtermiņa mērķiem

^{* AOT40 (μg/m3 x stundas) ir starpības summa starp stundas koncentrācijām, kas pārsniedz 80 μg/m3 un 80 μg/m3 konkrētā periodā, 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). Informācijas slieksnis atspoguļo "līmeni, kuru pārsniedzot, pastāv risks cilvēku veselībai, ko rada īslaicīga iedarbība uz īpaši jutīgām iedzīvotāju grupām". Ja robežvērtība ir pārsniegta, valsts iestādēm ir jāinformē sabiedrība. Brīdinājuma slieksnis atspoguļo "līmeni, kuru pārsniedzot, īslaicīga iedarbība apdraud cilvēku veselību kopumā". Valsts 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 koncentrāciju gadā ir pieejama EVA gaisa kvalitātes statistikas skatītājā. Jaunākā 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 siltuma veselības rīcības plānos. Sk. piemēru no Beļģijas šeit.

Koncentrācijas samazināšana

Pasaules Veselības organizācija (PVO) 2021. gadā 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 šīm izmaiņām no mērķa uz robežvērtību, jo tā veidošanās atmosfērā ir sarežģīta, kas 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 klimatsodu. Lai kompensētu šo klimata sodu Eiropas kontinentālajā daļā, būtu vajadzīgi vērienīgi mazināšanas pasākumi (NOx un GOS emisiju samazinājums par 30–50 %). Ilgtermiņā metāna emisiju samazināšana var arī efektīvi samazināt ozona veidošanos. Tā kā metāns ir arī svarīga siltumnīcefekta gāze, tā samazināšana labvēlīgi ietekmē arī klimata pārmaiņu mazināšanu (UNEP, 2021; JRC, 2018. gads).