Ozon på bakkenivå

Klikk på biletet for å få tilgang til den fire dagar lange ozonprognosen på bakkenivå frå Copernicus Atmosphere Monitoring Service

Helsespørsmål

Bakkenivå ozon påverkar menneskes helse ved å svekke respiratorisk og kardiovaskulær funksjon, noko som fører til flere sjukehusinnleggingar, skule- og arbeidsfråvær, medisineringsbruk og til og med for tidleg dødelegheit. Kortvarig eksponering for ozon er forbunde med respiratoriske symptomer, redusert lungefunksjon og luftvegsbetennelse; langvarig eksponering med forverra astma og auka førekomst av slag. I motsetnad til dei skadelege verknadene av troposfærisk eller bakkenært ozon — ozonet vi pustar inn — er stratosfærisk ozon gunstig for menneskes helse ved å blokkera UV-stråling.

Observerte effektar

Ozondanning på bakkenivå og dens meteorologiske kjenslevare

Overflateozon (O3)er eit sekundært forureinande stoff produsert i atmosfæren i nærvær av sollys og kjemiske forløparar. Dei viktigaste forløparane til ozon er nitrogenoksider (NOx) og flyktige organiske samband (VOC), som hovudsakleg stammar frå transport- og industriverksemd som i stor grad er forbunde med byområde. Karbonmonoksid (CO) og metan (CH₄₎som sleppast ut av bustader og landbrukskildar har ein tendens til å spele ei mindre rolle i ozondanning. Ozonforløparar kan òg ha eit naturleg opphav, til dømes biogene utslepp av VOC, jordutslepp av NOx, brannslukningsutslepp av CO og biosfæreutslepp av metan (Cooper eit al., 2014; Monks eit al., 2015 (engelsk).

Maksimale ozonkonsentrasjonar førekjem vanlegvis flere titals kilometer unna dei urbane områda der dei viktigaste kildene til ozonforløparar er, i motsetnad til andre luftforurensande stoff (som partiklar og nitrogendioksid) som i stor grad konsentrerer seg i byar. Fordi den fotokjemiske danninga av ozon tek flere timar, kan vindane transportere forureiningsskya før ozon dannast. I tillegg bryt visse NOx-artar ned ozon under spesielle forhold (dvs. nær utsleppsskildane, om natta eller om vinteren), noko som resulterer i generelt lågare ozonkonsentrasjonar over bysentrum der NOx sleppast ut. Når det er danna, kan ozon oppretthaldast i atmosfæren i dagar til veker, ofte under langdistanse eller grenseoverskridande transport. Likevel, òg i urbane — og spesielt forstadsområde — område, kan høge ozonnivå observerast.

Fordi ozongenerering krev solstråling, når ozonkonsentrasjonane vanlegvis eit dagleg maksimum nokre timar etter middagstid. Konsentrasjonane følgjer òg ein markert sesongsyklus som i Europa toppar seg mellom tidleg på våren og seinsommaren. Avhengnaden av sollys gjer ozon svært kjenslevar for meteorologiske og klimatiske variasjonar. Svinginga av ozon frå éit år til eit anna avheng i stor grad av kor varm og tørr sommaren er; Intense hetebølgjer kan føre til høge ozonverdiar. Forholdet til sollys gjer at Sør-Europa har ein tendens til å ha høgare ozonkonsentrasjonar enn Nord-Europa(EØS, 2022a).

Konsentrasjonar og populasjonseksponering

Dei årlege ozonkonsentrasjonane vart funne å ha auka noko i Europa mellom 2005 og 2019, medan dei høgaste ozontoppane hadde gått ned (Solberg eit al., 2022). I 2020 oppnådde berre 19 % av alle ozonovervåkingsstasjonar på bakkenivå i Europa det langsiktige målet som vart sett i direktivet om omgivnadsluftkvalitet av 2008, om at det maksimale daglege åttetimarsgjennomsnittet ikkje må overstige 120 mikrogram per kubikkmeter (μg/m³⁾i løpet av eit kalenderår. Over heile Europa registrerte 21 land, inkludert 15 EU-medlemsstatar, ozonkonsentrasjonar som oversteg EUs målverdi for vern av menneskes helse (maksimalt dagleg åttetimarsgjennomsnitt på 120 μg/m3)(EØS,2022a). Andelen av folkesetnaden som eksponerast for ozon over EUs målnivå, har variert mellom ein topp på 64 % i 2003 og 9 % i 2014 (EØS,2022b). Andelen av folkesetnaden som vart eksponert for konsentrasjonar over WHOs kortsiktige retningslinjeverdi for 2021 (maksimalt dagleg åttetimarsgjennomsnitt på 100 μg/m³⁾svinga mellom 93 % og 98 % i perioden 2013-2020, utan fallande trend over tid.

Helseeffektar

Høgt nivå av ozon forårsaka pusteproblemer, utløyser astma, reduserer lungefunksjonen og forårsaka lungesjukdom (WHO, 2008). I 2019 vart 12253 personar i 23 europeiske land innlagt på sjukehus med luftvegssjukdommar forårsaka eller forverra av akutt eksponering for ozon. Byrden av dødelegheit og sjuklegheit forårsaka av eksponering for ozonnivå er typisk lågare i dei nordeuropeiske landa samanlikna med resten av Europa (EØS,2022a). I 2020 døydde anslagsvis 24000 menneske i dei 27 EU-medlemsstatane for tidleg på grunn av akutt eksponering for ozon over 70 μg/m^3. Landa med høgast dødelegheit i 2020 på grunn av eksponering for ozon var Albania, Montenegro, Hellas, Bosnia-Hercegovina og Nord-Makedonia, etter fallande rang (EØS,2022a). Sidan 2005 har det ikkje vore nokon spesifikk trend i ozonrelaterte dødelegheit på bakkenivå, og år-til-år-variasjonen avheng hovudsakleg av sommartemperaturar (Solberg eit al., 2022).

I tillegg til dei direkte helseeffektane absorberast overflateozon gjennom plantast stomata og kan påverke avlingar og skogbruksutbytte negativt, noko som påverkar matforsyninga. Kveiteutbyttet vart anslått å bli redusert i Europa opp til 9 % i 2019. Når det gjeld økonomiske tap, gjekk 1,4 milliardar euro tapt i 35 land (EØS,2022c).

Forventa verknader

Framtidige ozonkonsentrasjonar på bakkenivå

Variasjonen frå år til år i ozonkonsentrasjonane og dei høgaste verdiane påverkast av dei pågåande og framtidige endringane i dei viktigaste atmosfæriske parametrane på ein kompleks måte (tabell 1). Høgare sannsyn for hetebølgjer vil truleg føre til auka konsentrasjonar av ozon på bakkenivå. Auka solstråling og sommartemperaturar vil òg akselerere den kjemiske prosessen med ozondanning. Utslepp av VOC (ozonforløparen) vil bli auka med varmare somrar (Langner eit al., 2012), men òg redusert med høgare nivåer av CO₂ i atmosfæren (Szopa eit al., 2021). Hyppigare sommarbrannar vil fungere som ei kilde til både VOC og CO-utslepp (Parrington eit al., 2013). Fjerning av ozon frå atmosfæren via opptak av vegetasjon — i seg sjølv skadeleg for planter — kan reduserast ved varme- og vassstress på planter (Szopa eit al., 2021). Samstundes vil auka luftråme auke ozonnedbrytinga i område med lågt NOx-innhald, som til dømes maritime område i Skandinavia (Colette eit al., 2015).

Tabell 1: Utveljing av meteorologiske parametrar som kan auke under framtidige klimaendringar og deira innverknad på ozonnivåa

^{Kilde: Tilpassa frå Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) og Lin eit al. (2020)}

Framtidige klimaendringar forventast å auke ozonkonsentrasjonane, men denne auken bør ikkje overstiga 5 μg/m³ i den daglege maksimumsverdien innan midten av århundret, og vil difor sannsynlegvis vegast opp av reduksjonar i ozonnivå på grunn av planlagde framtidige utsleppsreduksjonar av ozonforløparar. Prognosane frå slutten av århundret antyder imidlertid ein auke på opptil 8 μg/m³ i ozonkonsentrasjonar. Reduksjonar er anslått berre over oseaniske og nordlegaste område (British Isles, Scandinavian, and Baltic countries) (figur 1).

Figur 1. Modellert framtidig endring i bakkenær ozonkonsentrasjon om sommaren (dagleg maksimum) over Europa på midten av århundret (venstre) og på slutten av århundret (høgre). Kilde: ETC/ACM (2015)

Helseeffektar

Døyelegheita knytte til akutt ozoneksponering forventast å auke på grunn av klimaendringar innan 2050, spesielt i Sentral- og Sør-Europa (Orru eit al., 2019; Vitja 3. desember 2009. ^ Selin eit al., 2009). Geir eit al. (2015) anslår at klimaendringane åleine vil føre til ein 15 % auke i det totale talet på ozonrelaterte akutte for tidlege dødsfall i Europa fram mot 2080-åra under klimascenarioet RCP 4.5. Netto økonomiske velferdstap (inkludert dødelegheitskostnader og fritidstap) på grunn av ozonrelaterte helseeffektar frå klima- og forløparutsleppsendringar kan akkumulere til 9,1 milliardar euro mellom 2000 og 2050. Effekten på kostnadene ved forventa endringar i utslepp vil i stor grad overskride klimapåverknaden (Selin eit al., 2009).

Policy reaksjonar

Overvåking, mål og åtvaringar

I samsvar med direktivet om omgivnadsluftkvalitet frå 2008 er medlemsstatane ansvarlege for overvåking og rapportering av ozondata på bakkenivå til Det europeiske miljøbyrå. Overvåking av ozonkonsentrasjonar per time utførast ved nesten 2000 stasjonar i heile Europa, herunder bakgrunnsstasjonar i distrikta, forstadane og byane, for å dokumentera folkesetnadens eksponering. Ozonkonsentrasjonar målast òg på industri- og trafikkstasjonar, som ligg i nærleiken av ein stor veg eller eit industriområde/kilde.

Luftkvalitetsdirektivet for 2008 fastsett ein målverdi og ein langsiktig objektiv verdi for ozon for vern av menneskes helse. Tabell 2 inneheld ei oversikt over dei rettslege standardane for ozon på bakkenivå som er fastsett i direktivet for å verne menneskes og miljøets helse.

Tabell 2: Oversikt over grenseverdiar og målverdiar og langsiktige mål for ozon på bakkenivå i atmosfæren

^{Ϝ AOT40 (μg/m3 x timar) er summen av skilnaden mellom timekonsentrasjonar større enn 80 μg/m3 og 80 μg/m3 over ein gjeven periode ved hjelp av berre 1-timarsverdiane målt mellom 8.00 og 20.00 Sentraleuropeisk tid (CET) kvar dag}

Luftkvalitetsdirektivet frå 2008 inneheld òg regulatoriske forpliktingar til å informere folkesetnaden om høge konsentrasjonar av ozon på bakkenivå (tabell 2). Informasjonsterskelen gjenspeglar eit «nivå der det er ein risiko for menneskes helse ved kortvarig eksponering for særleg kjenslevare delar av folkesetnaden». Når terskelen overskridast, skal nasjonale styresmakter underrette offentlegheita. Alert terskelen gjenspeglar eit "nivå utover kva det er ein risiko for menneskes helse frå kort eksponering for den generelle folkesetnaden". Nasjonale styresmakter er pålagt å informere offentlegheita, gje råd og gjennomføre kortsiktige handlingsplanar når denne terskelen overskridast. Overskriding av begge tersklane bør rapporterast av medlemsstatane til Europakommisjonen.

Informasjon om årlege ozonkonsentrasjonar er tilgjengeleg hjå EEAs sjåar av luftkvalitetsstatistikk. Oppdatert informasjon om luftkvalitet er tilgjengeleg hos EEAs UTD-sjåar og gjennom den europeiske luftkvalitetsindeksen. Copernicus Atmosphere Monitoring Service gjev ein 4-dagars prognose av ozonkonsentrasjonar på bakkenivå. I flere europeiske land inngår ozonkonsentrasjonsnivå i handlingsplanar for varmehelse. Sjå eit døme frå Belgia her.

Konsentrasjonsreduksjonar

I 2021 publiserte Verdshelseorganisasjonen (WHO) nye retningslinjer for luftkvalitet for å beskytte menneskes helse, og oppdaterte retningslinjene for luftkvalitet frå 2005 på grunnlag av ein systematisk gjennomgang av dei nyaste vitskaplege prova på korleis luftforureining skadar menneskes helse. EU-kommisjonen publiserte eit forslag til revisjon av direktivet om luftkvalitet i oktober 2022, som justerer EUs luftkvalitetsstandardar nærare med 2021 WHO-anbefalingar, og introduserer grenseverdiar for alle luftforurensande stoff som for tida er underlagt målverdiar, med unntak av ozon. Ozon er unntatt frå denne endringa frå mål til grenseverdi på grunn av dei komplekse eigenskapane ved danninga i atmosfæren som kompliserer oppgåva med å vurdere høvet for å overhalde strenge grenseverdiar.

Verknaden av klimaendringar som forverrar ozondanninga, kan delvis vega opp innsatsen for å redusera utsleppa av ozonforløparar. Dette er referert til som ozon klima straff. Å kompensere for denne klimastraffa over Europas fastland vil krevje ambisiøse reduksjonstiltak (30 til 50 prosent kutt i NOx- og VOC-utslepp). På lang sikt kan reduksjon av metanutslepp òg effektivt redusera ozondanninga. Sidan metan òg er ein viktig drivhusgass, er reduksjonen òg til fordel for reduksjon av klimaendringar (UNEP, 2021; JRC, 2018 (engelsk).

Referansar

• Colette, A. eit al., 2013, Europeisk atmosfære i 2050, eit regionalt luftkvalitets- og klimaperspektiv under CMIP5-scenari, Atmos. Kjempegodt. Fysikk. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. eit al., 2015, Er ozon klima straff robust i Europa?Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015
• Cooper, OR eit al., 2014, Global fordeling og trendar av troposfærisk ozon: Ein observasjonsbasert gjennomgang, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• EEA, 2022a, Luftkvalitet i Europa 2022, Briefing No 05/2022. Det europeiske miljøbyrås nettrapport
• EEA, 2022b, Overskriding av luftkvalitetsstandardar i Europa. Det europeiske miljøbyrå
• EEA, 2022c, Konsekvensar av luftforureining på økosystemar, Det europeiske miljøbyråets nettrapport
• ETC/ACM, 2015, Modellert framtidig endring i ozonkonsentrasjonar på overflata om sommaren
• Geels, C. eit al., 2015, Framtidig for tidleg dødelegheit på grunn av luftforureining i Europa — kjenslevare for endringar i klima, menneskeskapte utslepp, folkesetnad og bygningsmasse, International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. og vinnar av D.A., 2009, Effekt av klimaendringar på luftkvalitet, Atmosfærisk miljø 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Globale trendar av metanutslepp og deira innverknad på ozonkonsentrasjonar, Joint Research Centre, EU-kommisjonen.
• Langner, J., eit al., 2012, Ein multimodellstudie av verknadene av klimaendringar på overflate ozon i Europa, Atmosfærisk kjemi og fysikk 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. eit al., 2020, Vegetasjons tilbakemeldingar under tørke forverre ozon luftforureining ekstremar i Europa, Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, PS, eit al., 2015, Troposfærisk ozon og dets forløparar frå urbane til global skala frå luftkvalitet til kortvarig klima forcer, Atmosfærisk kjemi og fysikk 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H., eit al., 2019, Ozon og varmerelaterte dødelegheit i Europa i 2050 betydeleg påverka av endringar i klima, folkesetnad og klimagassutslepp, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., eit al., 2013, Ozon fotokjemi i boreale biomasse brennande søyler, Atmosfærisk kjemi og fysikk 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013
• Selin, NE, eit al., 2009, Global helse og økonomiske konsekvensar av framtidig ozonforureining, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014
• Solberg, S., eit al., 2021, Langsiktige trendar av luftforurensande stoff på nasjonalt nivå 2005-2019, ETC/ATNI Rapport 9/2021
• Szopa, S., eit al., 2021, Kortlevde klimastyrkar. I: Masson-Delmotte V. eit al., 2021, Climate Change 2021: Det fysiske vitskapsgrunnlaget. Bidrag frå arbeidsgruppe I til den sjette vurderingsrapporten frå det mellomstatlege panelet for klimaendringar.
• The Royal Society, 2008, Bakkenivå ozon i det 21. århundre: Framtidige trendar, konsekvensar og politiske implikasjonar,The Royal Society Policy Document
• FNs miljøprogram (UNEP), 2021, Global Methane Assessment: Fordelar og kostnadar ved å redusera metanutslepp. FNs miljøprogram (UNEP CCAC)
• Who Europa, 2008, Helserisiko for ozon frå langtransporterte grenseoverskridande luftforureining. Verdshelseorganisasjonens regionale kontor for Europa