Ozon op leefniveau

Klik in de afbeelding voor toegang tot de vierdaagse ozonprognose op leefniveau van de Copernicus Atmosphere Monitoring Service

Gezondheidskwesties

Ozon op leefniveau beïnvloedt de menselijke gezondheid door de ademhalings- en cardiovasculaire functie te verminderen, wat leidt tot meer ziekenhuisopnames, school- en werkverzuim, medicijngebruik en zelfs voortijdige sterfte. Kortetermijnblootstelling aan ozon wordt geassocieerd met ademhalingssymptomen, verminderde longfunctie en luchtwegontsteking; langdurige blootstelling met verergerd astma en een verhoogde incidentie van beroertes. In tegenstelling tot de schadelijke effecten van troposferisch ozon of ozon op leefniveau – het ozon dat we inademen – is stratosferisch ozon gunstig voor de menselijke gezondheid doordat het UV-straling blokkeert.

Waargenomen effecten

Ozonvorming op leefniveau en de meteorologische gevoeligheid ervan

Ozon (O₃) is een secundaire verontreinigende stof die in de atmosfeer wordt geproduceerd in aanwezigheid van zonlicht en chemische precursoren. De belangrijkste precursoren van ozon zijn stikstofoxiden (NOx) en vluchtige organische stoffen (VOC), die voornamelijk afkomstig zijn van transport- en industriële activiteiten die grotendeels verband houden met stedelijke gebieden. Koolmonoxide (CO) en methaan (CH₄) die door residentiële en agrarische bronnen worden uitgestoten, spelen doorgaans een kleine rol bij de vorming van ozon. Ozonprecursoren kunnen ook een natuurlijke oorsprong hebben, zoals biogene emissies van VOS, bodememissies van NOx, bosbrandemissies van CO en biosfeeremissies van methaan (Cooper et al., 2014; Monniken et al., 2015).

Maximale ozonconcentraties komen over het algemeen voor op tientallen kilometers afstand van de stedelijke gebieden waar de belangrijkste bronnen van ozonprecursoren zich bevinden, in tegenstelling tot andere luchtverontreinigende stoffen (zoals zwevende deeltjes en stikstofdioxide) die zich grotendeels in steden concentreren. Omdat de fotochemische vorming van ozon enkele uren duurt, kunnen winden de vervuilingspluim transporteren voordat ozon wordt gevormd. Bovendien degraderen bepaalde NOx-soorten ozon onder specifieke omstandigheden (d.w.z. dicht bij de emissiebronnen, 's nachts of in de winter), wat resulteert in over het algemeen lagere ozonconcentraties boven stadscentra waar NOx wordt uitgestoten. Eenmaal gevormd, ozon kan worden gehandhaafd in de atmosfeer voor dagen tot weken, vaak ondergaat lange afstand of grensoverschrijdend transport. Niettemin kunnen ook in stedelijke - en met name voorstedelijke - gebieden hoge ozonniveaus worden waargenomen.

Omdat ozonproductie zonnestraling vereist, bereiken ozonconcentraties meestal een dagelijks maximum een paar uur na de middag. Concentraties volgen ook een uitgesproken seizoenscyclus die in Europa piekt tussen het vroege voorjaar en de late zomer. De afhankelijkheid van zonlicht maakt ozon zeer gevoelig voor meteorologische en klimatologische variabiliteit. De fluctuatie van ozon van jaar tot jaar hangt grotendeels af van hoe warm en droog de zomer is; Intense hittegolven kunnen leiden tot ozonpieken. De relatie met zonlicht betekent dat Zuid-Europa doorgaans hogere ozonconcentraties heeft dan Noord-Europa (EER,2022a).

Concentraties en blootstelling van de bevolking

De jaarlijkse ozonconcentraties bleken in Europa tussen 2005 en 2019 licht te zijn gestegen, terwijl de hoogste ozonpieken waren afgenomen (Solberg et al., 2022). In 2020 heeft slechts 19 % van alle ozonmeetstations op leefniveau in heel Europa de langetermijndoelstelling van de richtlijn luchtkwaliteit van 2008 bereikt, namelijk dat het maximale achtuurgemiddelde per dag niet hoger mag zijn dan 120 microgram per kubieke meter (μg/m³) binnen een kalenderjaar. In heel Europa registreerden 21 landen, waaronder 15 EU-lidstaten, ozonconcentraties boven de EU-streefwaarde voor de bescherming van de menselijke gezondheid (het maximale dagelijkse achtuurgemiddelde van 120 μg/m³) (EEA, 2022a). Het aandeel van de bevolking dat wordt blootgesteld aan ozon boven de EU-streefniveaus schommelt tussen een piek van 64 % in 2003 en 9 % in 2014 (EEA,2022b). Het aandeel van de bevolking dat werd blootgesteld aan concentraties boven de kortetermijnrichtwaarde van de WHO voor 2021 (het maximale dagelijkse achtuurgemiddelde van 100 μg/m³⁾schommelde tussen 93 % en 98 % in de periode 2013-2020, zonder een dalende trend in de tijd.

Gevolgen voor de gezondheid

Hoge niveaus van ozon veroorzaken ademhalingsproblemen, triggeren astma, verminderen longfunctie en veroorzaken longziekte (WHO, 2008). In 2019 werden 12 253 mensen in 23 Europese landen in het ziekenhuis opgenomen met ademhalingsaandoeningen die werden veroorzaakt of verergerd door acute blootstelling aan ozon. De sterfte- en morbiditeitslast als gevolg van blootstelling aan ozonniveaus is in de Noord-Europese landen doorgaans lager dan in de rest van Europa (EER,2022a). In 2020 stierven naar schatting 24 000 mensen in de 27 EU-lidstaten voortijdig als gevolg van acute blootstelling aan ozon van meer dan 70 μg/m^3. De landen met de hoogste sterftecijfers in 2020 als gevolg van blootstelling aan ozon waren Albanië, Montenegro, Griekenland, Bosnië en Herzegovina en Noord-Macedonië, in volgorde van afnemende rangorde (EEA, 2022a). Sinds 2005 is er geen specifieke trend in ozongerelateerde sterfte op leefniveau geweest en de jaarlijkse variabiliteit hangt voornamelijk af van de zomertemperaturen (Solberg et al., 2022).

Naast de directe gezondheidseffecten wordt ozon in het oppervlak geabsorbeerd door de huidmondjes van planten en kan het een negatieve invloed hebben op de opbrengst van gewassen en bosbouw, wat van invloed is op de voedselvoorziening. De tarweopbrengsten werden in Europa in 2019 naar schatting verlaagd tot 9%. In termen van economische verliezen ging 1,4 miljard EUR verloren in 35 landen (EER,2022c).

Verwachte effecten

Toekomstige ozonconcentraties op leefniveau

De jaar-op-jaar variabiliteit in ozonconcentraties en de piekwaarden ervan worden op complexe wijze beïnvloed door de voortdurende en toekomstige veranderingen in de belangrijkste atmosferische parameters (tabel 1). Een grotere kans op hittegolven zal waarschijnlijk leiden tot een toename van de ozonconcentratiepieken op leefniveau. Verhoogde zonnestraling en zomertemperaturen zullen ook het chemische proces van ozonvorming versnellen. De uitstoot van VOS (de ozonprecursor) zal toenemen door warmere zomers (Langner et al., 2012), maar ook afnemen door hogere niveaus van CO₂ in de atmosfeer (Szopa et al., 2021). Frequentere bosbranden in de zomer zullen fungeren als een bron van zowel VOS- als CO-emissies (Parrington et al., 2013). De verwijdering van ozon uit de atmosfeer via absorptie door vegetatie – die zelf schadelijk is voor planten – kan worden verminderd door hitte- en waterstress op planten (Szopa et al., 2021). Tegelijkertijd zal een verhoogde luchtvochtigheid de ozonvernietiging verhogen in gebieden met weinig NOx, zoals maritieme gebieden in Scandinavië (Colette et al., 2015).

Tabel 1: Selectie van meteorologische parameters die kunnen toenemen in het kader van de toekomstige klimaatverandering en de gevolgen daarvan voor de ozonniveaus

^{Bron: Aangepast van Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) en Lin et al. (2020)}

Verwacht wordt dat de toekomstige klimaatverandering de ozonconcentraties zal doen stijgen, maar deze stijging mag tegen het midden van de eeuw niet meer bedragen dan 5 μg/m³ in het dagelijkse maximum en zou daarom waarschijnlijk worden gecompenseerd door verlagingen van de ozonniveaus als gevolg van geplande toekomstige emissiereducties van ozonprecursoren. Het einde van de eeuw projecties suggereren echter een toename van maximaal 8 μg / m³ in ozonconcentraties. Afnames worden alleen geprojecteerd over oceanische en noordelijkste gebieden (Britse eilanden, Scandinavische en Baltische landen) (figuur 1).

Figuur 1. Gemodelleerde toekomstige verandering van de ozonconcentraties op leefniveau in de zomer (dagelijkse maxima) in Europa in het midden van de eeuw (links) en aan het einde van de eeuw (rechts). Bron: ETC/ACM (2015)

Gevolgen voor de gezondheid

De sterfte als gevolg van acute blootstelling aan ozon zal naar verwachting toenemen als gevolg van de klimaatverandering tegen 2050, met name in Midden- en Zuid-Europa (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) schatte dat klimaatverandering alleen al zal leiden tot een toename van 15 % van het totale aantal ozongerelateerde acute vroegtijdige sterfgevallen in Europa tegen de jaren 2080 in het kader van het RCP 4.5-klimaatscenario. Het nettoverlies aan economische welvaart (met inbegrip van sterfte- en vrijetijdskosten) als gevolg van ozongerelateerde gezondheidseffecten als gevolg van veranderingen in het klimaat en de uitstoot van precursoren zou tussen 2000 en 2050 kunnen oplopen tot 9,1 miljard EUR. Het effect op de kosten van de verwachte veranderingen in emissies zou het klimaateffect ruimschoots overstijgen (Selin et al., 2009).

Policy reacties

Monitoring, doelen en waarschuwingen

Krachtens de richtlijn luchtkwaliteit van 2008 zijn de Europese lidstaten verantwoordelijk voor de monitoring en rapportage van ozongegevens op leefniveau aan het Europees Milieuagentschap. Monitoring van de ozonconcentraties per uur wordt uitgevoerd op bijna 2000 stations in heel Europa, met inbegrip van landelijke, voorstedelijke en stedelijke achtergrondstations, om de blootstelling van de bevolking te documenteren. Ozonconcentraties worden ook gemeten bij industriële en verkeersstations, gelegen in de nabijheid van een belangrijke weg of een industriegebied / bron.

In de richtlijn luchtkwaliteit van 2008 zijn een streefwaarde en een langetermijndoelstelling voor ozon vastgesteld voor de bescherming van de menselijke gezondheid. Tabel 2 geeft een overzicht van de wettelijke normen voor ozon op leefniveau die in de richtlijn zijn vastgesteld ter bescherming van de gezondheid van mens en milieu.

Tabel 2: Overzicht van drempel- en streefwaarden en langetermijndoelstellingen voor atmosferisch ozon op leefniveau

^{* AOT40 (μg/m3 x uur) is de som van het verschil tussen de uurconcentraties van meer dan 80 μg/m3 en 80 μg/m3 over een bepaalde periode, waarbij alleen gebruik wordt gemaakt van de uurwaarden die elke dag tussen 8.00 en 20.00 Midden-Europese tijd (CET) worden gemeten.}

De richtlijn luchtkwaliteit van 2008 bevat ook wettelijke verplichtingen om de bevolking te informeren over hoge ozonconcentraties op leefniveau (tabel 2). De informatiedrempel weerspiegelt een "niveau waarboven een kortstondige blootstelling voor bijzonder gevoelige delen van de bevolking een risico voor de menselijke gezondheid inhoudt". Wanneer de drempel wordt overschreden, moeten de nationale autoriteiten het publiek informeren. De waarschuwingsdrempel weerspiegelt een "niveau waarboven er een risico voor de menselijke gezondheid bestaat als gevolg van korte blootstelling voor de algemene bevolking". De nationale autoriteiten zijn verplicht het publiek te informeren, advies te geven en kortetermijnactieplannen uit te voeren wanneer deze drempel wordt overschreden. Overschrijding van beide drempels moet door de lidstaten aan de Europese Commissie worden gemeld.

Informatie over de jaarlijkse ozonconcentraties is beschikbaar op de EEA-viewer voor luchtkwaliteitsstatistieken. Actuele informatie over de luchtkwaliteit is beschikbaar op de UTD-luchtkwaliteitsviewer van het EEA en via de Europese luchtkwaliteitsindex. De atmosfeermonitoringdienst van Copernicus verstrekt een vierdaagse prognose van ozonconcentraties op leefniveau. In verschillende Europese landen zijn de ozonconcentraties opgenomen in de actieplannen voor de gezondheid op het gebied van warmte. Zie hier een voorbeeld uit België.

Concentratieverlagingen

In 2021 publiceerde de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) nieuwe luchtkwaliteitsrichtsnoeren ter bescherming van de menselijke gezondheid, waarbij de luchtkwaliteitsrichtsnoeren van 2005 werden geactualiseerd op basis van een systematische evaluatie van het meest recente wetenschappelijke bewijs van de wijze waarop luchtverontreiniging de menselijke gezondheid schaadt. De Europese Commissie heeft in oktober 2022 een voorstel gepubliceerd voor een herziening van de richtlijn luchtkwaliteit, waarbij de EU-luchtkwaliteitsnormen nauwer worden afgestemd op de aanbevelingen van de WHO van 2021, en grenswaarden worden ingevoerd voor alle luchtverontreinigende stoffen waarvoor momenteel streefwaarden gelden, met uitzondering van ozon. Ozon is vrijgesteld van deze wijziging van streefwaarde naar grenswaarde vanwege de complexe kenmerken van de vorming ervan in de atmosfeer, die de beoordeling van de haalbaarheid van de naleving van strikte grenswaarden bemoeilijken.

De gevolgen van de klimaatverandering die de ozonvorming verergert, zouden de inspanningen om de emissies van ozonprecursoren te verminderen gedeeltelijk kunnen compenseren. Dit wordt ozonklimaatsanctie genoemd. Om deze klimaatsanctie boven het Europese vasteland te compenseren, zijn ambitieuze mitigatiemaatregelen nodig (30 tot 50 % minder NOx- en VOS-emissies). Op de lange termijn kunnen reducties van methaanemissies ook de ozonvorming efficiënt verminderen. Aangezien methaan ook een belangrijk broeikasgas is, komt de vermindering ervan ook de mitigatie van de klimaatverandering ten goede (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Referenties

• Colette, A. et al., 2013, Europese atmosfeer in 2050, een regionaal luchtkwaliteits- en klimaatperspectief onder CMIP5-scenario's, Atmos. Chem. Fys. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 2015, Is de ozonklimaatsanctie robuust in Europa?, Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015
• Cooper, O.R. et al., 2014, Wereldwijde distributie en trends van troposferisch ozon: Een op waarnemingen gebaseerde evaluatie, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Luchtkwaliteit in Europa 2022, briefing nr. 05/2022. Webrapport van het Europees Milieuagentschap
• EEA, 2022b, Overschrijding van de luchtkwaliteitsnormen in Europa. Europees Milieuagentschap
• EEA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Effecten van luchtverontreiniging op ecosystemen), webverslag van het Europees Milieuagentschap
• ETC/ACM, 2015, Gemodelleerde toekomstige verandering in ozonconcentraties in de zomertijd op het oppervlak
• Geels, C. et al., 2015, Future premature mortality due to air pollution in Europe–sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837 (Toekomstige vroegtijdige sterfte als gevolg van luchtverontreiniging in Europa – gevoeligheid voor veranderingen in het klimaat, antropogene emissies, bevolking en gebouwenbestand), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. en Winner D.A., 2009, Effect van klimaatverandering op de luchtkwaliteit, Atmosferisch milieu 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Global trends of methane emissions and their impacts on ozone concentrations, Gemeenschappelijk Centrum voor onderzoek, Europese Commissie.
• Langner, J., et al., 2012, A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe, Atmospheric Chemistry and Physics 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012 (Een multimodelstudie naar de effecten van klimaatverandering op het ozonoppervlak in Europa, Atmosferische chemie en natuurkunde 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012)
• Lin, M. et al., 2020, Vegetation feedbacks during drought exacerbate ozon 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, Troposferische ozon en zijn precursoren van de stedelijke naar de wereldwijde schaal van luchtkwaliteit tot kortlevende klimaat forcer, Atmospheric Chemistry and Physics 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H., et al., 2019, Ozon- en hittegerelateerde sterfte in Europa in 2050 aanzienlijk beïnvloed door veranderingen in klimaat, bevolking en broeikasgasemissies, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 2013, Ozonfotochemie in boreale biomassaverbrandende pluimen, Atmosferische chemie en natuurkunde 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 ozon pollution, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014
• Solberg, S., et al., 2021, Langetermijntrends van luchtverontreinigende stoffen op nationaal niveau 2005-2019, ETC/ATNI-verslag 9/2021
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers. In: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: De basis van de fysische wetenschap. Bijdrage van werkgroep I aan het zesde evaluatieverslag van de Intergouvernementele Werkgroep inzake klimaatverandering.
• The Royal Society, 2008, Ozon op leefniveau in de 21e eeuw: toekomstige trends, effecten en beleidsimplicaties, The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Global Methane Assessment: Voordelen en kosten van het beperken van methaanemissies. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (Gezondheidsrisico's van ozon als gevolg van grensoverschrijdende luchtverontreiniging over lange afstand). Regionaal Bureau voor Europa van de Wereldgezondheidsorganisatie