Ozon op leefniveau

Waargenomen effecten

ozonvorming op leefniveau en de meteorologische gevoeligheid ervan

Oppervlakteozon (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 (VOS), die voornamelijk afkomstig zijn van transport- en industriële activiteiten die grotendeels verband houden met stedelijke gebieden. Koolmonoxide (CO) en methaan (CH₄) uitgestoten door residentiële en agrarische bronnen 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; Monks et al., 2015).

Klik in de afbeelding voor toegang tot de vierdaagse ozonvoorspelling op leefniveau van de atmosfeermonitoringdienst van Copernicus

Maximale ozonconcentraties komen over het algemeen voor op tientallen kilometers afstand van de stedelijke gebieden waar de belangrijkste bronnen van ozonprecursoren zijn, in tegenstelling tot andere luchtverontreinigende stoffen (zoals zwevende deeltjes en stikstofdioxide) die zich grotendeels concentreren in steden. Omdat de fotochemische vorming van ozon enkele uren duurt, kunnen winden de vervuilingspluim transporteren voordat ozon wordt gevormd. Bovendien degraderen bepaalde NOx-soorten ozon in 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, kan ozon dagen tot weken in de atmosfeer worden gehouden, vaak over lange afstand of grensoverschrijdend transport ondergaan. Toch kunnen ook in stedelijke - en met name voorstedelijke - gebieden hoge ozonniveaus worden waargenomen.

Omdat ozongeneratie zonnestraling vereist, bereiken ozonconcentraties meestal een dagelijks maximum een paar uur na het middaguur. De 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 het ene jaar naar het andere hangt grotendeels af van hoe warm en droog de zomer is; Intense hittegolven kunnen leiden tot piekwaarden voor ozon. De relatie met zonlicht betekent dat Zuid-Europa doorgaans hogere ozonconcentraties heeft dan Noord-Europa (EEA, 2022a).

Concentraties en blootstelling van de bevolking

De jaarlijkse ozonconcentraties bleken tussen 2005 en 2019 licht te zijn gestegen in Europa, terwijl de hoogste ozonpieken waren gedaald (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 dagelijkse achtuurgemiddelde niet meer mag bedragen dan 120 microgram per kubieke meter (μg/m³) binnen een kalenderjaar. In heel Europa hebben 21 landen, waaronder 15 EU-lidstaten, ozonconcentraties geregistreerd die de EU-streefwaarde voor de bescherming van de menselijke gezondheid overschrijden (het maximale dagelijkse achtuurgemiddelde van 120 μg/m³) (EEA, 2022a). Het aandeel van de bevolking dat boven de EU-streefniveaus aan ozon aan het oppervlak wordt blootgesteld, schommelde 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 van 2021 (het maximale dagelijkse achtuurgemiddelde van 100 μg/m3)schommelde in de periode 2013-2020 tussen 93 % en 98 %, zonder dat er sprake was van een dalende trend in de tijd.

Gevolgen voor de gezondheid

Hoge ozonniveaus veroorzaken ademhalingsproblemen, veroorzaken astma, verminderen de longfunctie en veroorzaken longaandoeningen (WHO, 2008). In 2019 werden 12 253 mensen in 23 Europese landen opgenomen in het ziekenhuis met ademhalingsaandoeningen die werden veroorzaakt of verergerd door acute blootstelling aan ozon. De mortaliteits- en morbiditeitslast als gevolg van blootstelling aan ozonniveaus is in de Noord-Europese landen doorgaans lager dan in de rest van Europa (EEA, 2022a). In 2020 stierven naar schatting 24 000 mensen in de 27 EU-lidstaten voortijdig als gevolg van acute blootstelling aan ozon boven 70 μg/m3. 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 dalende rang (EEA, 2022a). Sinds 2005 is er geen specifieke trend in ozongerelateerde sterfte op leefniveau, en de variabiliteit van jaar tot jaar hangt voornamelijk af van zomertemperaturen (Solberg et al., 2022).

Naast de directe gevolgen voor de gezondheid, wordt ozon op het oppervlak geabsorbeerd door de huidmondjes van planten en kan het een negatief effect hebben op gewassen en bosbouwopbrengsten, wat de voedselvoorziening beïnvloedt. De tarweopbrengsten in Europa zijn in 2019 naar schatting gedaald tot 9 %. In termen van economische verliezen ging 1,4 miljard EUR verloren in 35 landen (EER,2022c).

Geprojecteerde effecten

Toekomstige ozonconcentraties op leefniveau

De jaarlijkse variabiliteit van de ozonconcentraties en de piekwaarden ervan worden op complexe wijze beïnvloed door de voortdurende en toekomstige veranderingen in de belangrijkste atmosferische parameters (tabel 1). Een hogere kans op hittegolven zal waarschijnlijk leiden tot een toename van ozonconcentratiepieken op leefniveau. Verhoogde zonnestraling en zomertemperaturen zullen ook het chemische proces van ozonvorming versnellen. De uitstoot van VOS (de ozonprecursor) zal worden verhoogd door warmere zomers (Langner et al., 2012), maar ook worden verminderd door hogere niveaus van CO₂ in de atmosfeer (Szopa et al., 2021). Meer bosbranden in de zomer zullen een bron van zowel VOS- als CO-emissies zijn (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 de verhoogde luchtvochtigheid de ozonafbraak verhogen in gebieden met een laag NOx-gehalte, zoals maritieme gebieden in Scandinavië (Colette et al., 2015).

Tabel 1: Selectie van meteorologische parameters die kunnen toenemen onder toekomstige klimaatverandering en hun impact op 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 toenemen, maar deze toename mag tegen het midden van de eeuw niet meer dan 5 μg/m³ per dag bedragen en zou daarom waarschijnlijk worden gecompenseerd door verlagingen van de ozonniveaus als gevolg van geplande toekomstige emissiereducties van ozonprecursoren. De prognoses van het einde van de eeuw wijzen echter op een toename van de ozonconcentraties tot 8 μg/m^3. Dalingen worden alleen geprojecteerd in de oceanische en meest noordelijke gebieden (Britse eilanden, Scandinavische en Baltische landen) (figuur 1).

Gemodelleerde toekomstige verandering in de ozonconcentraties op grondniveau 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. Volgens ramingen van 2015 zal de klimaatverandering alleen al leiden tot een toename van 15 % van het totale aantal aan ozon gerelateerde acute vroegtijdige sterfgevallen in Europa tegen de jaren 2080 in het kader van het klimaatscenario RCP 4.5. Het nettoverlies aan economische welvaart (met inbegrip van sterftekosten en vrijetijdsverliezen) als gevolg van ozongerelateerde gezondheidseffecten als gevolg van veranderingen in de emissies van klimaat en precursoren zou tussen 2000 en 2050 kunnen oplopen tot 9,1 miljard EUR. Het effect op de kosten van verwachte veranderingen in emissies zou de klimaatimpact ruimschoots overtreffen (Selin et al., 2009).

Beleidsreacties

Monitoring, doelstellingen en waarschuwingen

Krachtens de richtlijn luchtkwaliteit van 2008 zijn de Europese lidstaten verantwoordelijk voor de monitoring van en rapportage over ozongegevens op leefniveau aan het Europees Milieuagentschap. De ozonconcentraties per uur worden gemonitord in 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 op industriële en verkeersstations, in de nabijheid van een grote weg of een industriegebied / bron.

De richtlijn luchtkwaliteit van 2008 bevat een streefwaarde en een objectieve langetermijnwaarde voor ozon ter bescherming van de menselijke gezondheid. Tabel 2 geeft een overzicht van de wettelijke normen voor ozon op leefniveau die in de richtlijn zijn vastgesteld om de gezondheid van mens en milieu te beschermen.

Tabel 2: Overzicht van drempel- en streefwaarden en langetermijndoelstellingen voor ozon op leefniveau in de atmosfeer

^{* AOT40 (μg/m3 x uur) is de som van het verschil tussen uurconcentraties van meer dan 80 μg/m3 en 80 μg/m3 over een bepaalde periode, waarbij alleen de waarden van 1 uur worden gebruikt die elke dag tussen 8.00 uur en 20.00 uur Midden-Europese tijd (CET) worden gemeten.}

De richtlijn luchtkwaliteit van 2008 bevat ook wettelijke verplichtingen om de bevolking te informeren over hoge concentraties ozon op leefniveau (tabel 2). De informatiedrempel weerspiegelt een "niveau waarboven een kortstondige blootstelling voor bijzonder gevoelige bevolkingsgroepen 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 kortstondige blootstelling voor de algemene bevolking een risico voor de menselijke gezondheid inhoudt". 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 in de luchtkwaliteitsstatistieken van het EEA. Actuele informatie over de luchtkwaliteit is beschikbaar in de UTD-luchtkwaliteitsviewer van het EEA en via de Europese luchtkwaliteitsindex. De Copernicus Atmosphere Monitoring Service biedt een vierdaagse voorspelling van ozonconcentraties op leefniveau. In verschillende Europese landen zijn ozonconcentratieniveaus opgenomen in actieplannen voor warmte-gezondheid. Zie hier een voorbeeld uit België.

Concentratiereducties

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 de meest recente wetenschappelijke gegevens over 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 luchtkwaliteitsnormen van de EU 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, kunnen de inspanningen om de uitstoot van ozonprecursoren te verminderen gedeeltelijk compenseren. Dit wordt de ozonklimaatsanctie genoemd. Om deze klimaatsanctie op 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 op efficiënte wijze verminderen. Aangezien methaan ook een belangrijk broeikasgas is, komt de vermindering ervan ook de beperking van de klimaatverandering ten goede (UNEP, 2021; JRC, 2018).