Ozon på bakkenivå

Observerte verknader

Ozondanning på bakkenivå og dens meteorologiske kjenslevare

Overflate ozon (O3)er eit sekundært forureinande stoff som produserast 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 industriell verksemd som i stor grad er forbunde med urbane område. Karbonmonoksid (CO) og metan (CH₄₎som sleppast ut av bustad- og landbrukskildar, har ein tendens til å spele ei mindre rolle i ozondanninga. Ozonforløparar kan òg ha eit naturleg opphav, til dømes biogene utslepp av VOC, jordutslepp av NOx, brannutslepp av CO og biosfærens utslepp av metan (Cooper eit al., 2014; Monks eit al., 2015 (engelsk).

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

Maksimale ozonkonsentrasjonar førekjem vanlegvis flere titals kilometer frå byområda der dei viktigaste kildene til ozonforløparar er, i motsetnad til andre luftforurensande stoff (som partiklar og nitrogendioksid) som i stor grad konsentrerast i byar. Fordi den fotokjemiske danninga av ozon tar flere timar, kan vindane transportere forureiningsskya før ozon dannast. I tillegg bryt enkelte NOx-artar ned ozon under spesifikke forhold (dvs. i nærleiken av utsleppsskildane, om natta eller om vinteren), noko som resulterer i generelt lågare ozonkonsentrasjonar over bysentrum der NOx sleppast ut. Ein gong danna, kan ozon oppretthaldast i atmosfæren i dagar til veker, ofte går gjennom langdistanse eller grenseoverskridande transport. Likevel, òg i urbane — og spesielt forstadsområde — kan høge ozonnivåar observerast.

Fordi ozonproduksjon 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. Tilhøvet 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 bakkenivå ozonovervåkingsstasjonar i heile Europa det langsiktige målet fastsett i direktivet om luftkvalitet i 2008 om at det maksimale daglege åttetimarsgjennomsnittet ikkje kan 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 overflate ozon over EUs målnivå, har svinga mellom ein topp på 64 % i 2003 og 9 % i 2014 (EØS,2022b). Andelen av folkesetnaden utsett for konsentrasjonar over 2021 WHOs kortsiktige retningslinjeverdi (maksimalt dagleg åttetimars gjennomsnitt på 100 μg/m³⁾svinga mellom 93 % og 98 % i perioden 2013-2020, utan fallande trend over tid.

Helsepåverknader

Høge nivåer av ozon forårsaka pusteproblemer, utløyser astma, reduserer lungefunksjonen og forårsaka lungesjukdom (WHO, 2008). I 2019 vart 12253 menneske 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 ozon 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/m3. Landa med høgast dødelegheit i 2020 på grunn av eksponering for ozon var Albania, Montenegro, Hellas, Bosnia-Hercegovina og Nord-Makedonia, etter fallande rangering (EØS,2022a). Sidan 2005 har det ikkje vore nokon spesifikk trend i ozonrelaterte dødelegheit på bakkenivå, og variasjonen frå år til år avheng hovudsakleg av sommartemperaturar (Solberg eit al., 2022).

I tillegg til dei direkte helseeffektane absorberast overflate ozon gjennom stomata av planter 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

År-til-år variasjonen i ozonkonsentrasjonar og toppverdiar påverkast av pågåande og framtidige endringar 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 (Ozone Precursor) 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 — som i seg sjølv er skadeleg for planter — kan reduserast ved varme- og vassbelastning på planter (Szopa eit al., 2021). Samstundes vil auka luftråme auke øydelegginga av ozonlaget i område med lite NOx, som til dømes havområde i Skandinavia (Colette eit al., 2015).

Tabell 1: Val av meteorologiske parameterar som kan auke under framtidige klimaendringar og deira innverknad på ozonnivået

_{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 det daglege maksimumet innan midten av århundret, og vil derfor sannsynlegvis bli vegen opp av reduksjonar i ozonnivået på grunn av planlagde framtidige utsleppsreduksjonar av ozondannande stoff. Ved slutten av århundret tyder imidlertid prognosane på ein auke i ozonkonsentrasjonane på opptil 8 μg/m3. Reduksjonar er anslått berre over oseaniske og nordlegaste område (Britiske øyar, Skandinaviske og Baltiske land) (figur 1).

Modellert framtidig endring i ozonkonsentrasjonar på bakkenivå om sommaren (dagleg maxima) over Europa på midten av århundret (venstre) og på slutten av århundret (høgre).

_{Kilde: ETC/ACM (2015)}

Helsepåverknader

Døyelegheita knytte til akutt ozoneksponering forventast å auke på grunn av klimaendringar innan 2050, spesielt i Sentral- og Sør-Europa (Orru eit al., 2019; Selin eit al., 2009 (engelsk). Geels eit al. Klimaendringane aleine vil føre til ein 15 % auke i det totale talet på ozonrelaterte akutte for tidlege dødsfall i Europa mot 2080-talet under klimascenariet RCP 4.5. Netto økonomiske velferdstap (inkludert dødelegheitskostnader og fritidstap) på grunn av ozon-relaterte helseeffektar frå klima og forløparutsleppsendringar kan akkumulerast til 9,1 milliardar euro mellom 2000 og 2050. Effekten på kostnadene ved forventa endringar i utslepp vil i stor grad overkøyre klimapåverknaden (Selin eit al., 2009).

Politiske reaksjonar

Overvåking, mål og åtvaringar

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

Direktivet om luftkvalitet i 2008 fastset ein målverdi og ein langsiktig objektiv verdi for ozon for vern av menneskes helse. Ei oversikt over dei rettslege standardane for ozon på bakkenivå som er fastsett i direktivet for å verna menneskes og miljøets helse, finst i tabell 2.

Tabell 2: Oversikt over terskelverdiar og målverdiar og langsiktige mål for ozon på bakkenivå

^{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 bruk av berre 1-timesverdiane målt mellom 8,00 og 20,00 sentraleuropeisk tid (CET) kvar dag.}

Direktivet om luftkvalitet 2008 omfattar òg lovpålagte forpliktingar til å informere folkesetnaden om høge konsentrasjonar av bakkenært ozon (tabell 2). «Informasjonsterskelen gjenspeglar eit nivå utover kva det er ein risiko for menneskes helse frå kort eksponering for spesielt kjenslevare delar av folkesetnaden.» Når terskelen overskridast, skal nasjonale styresmakter underrette offentlegheita. Varslingsterskelen gjenspeglar eit «nivå der det er ein risiko for menneskes helse ved kortvarig 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 tersklar bør rapporterast av medlemsstatane til EU-kommisjonen.

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

Konsentrasjonsreduksjonar

Verdshelseorganisasjonen (WHO) publiserte i 2021 nye retningslinjer for luftkvalitet for å beskytte menneskes helse, og oppdaterte 2005-retningslinjene for luftkvalitet på grunnlag av ein systematisk gjennomgang av dei nyaste vitskaplege bevisa for korleis luftforureining skadar menneskes helse. EU-kommisjonen publiserte eit forslag til revisjon av luftkvalitetsdirektivet i oktober 2022, som justerer EUs luftkvalitetsstandardar tettare med 2021 WHOs anbefalingar, og introduserer grenseverdiar for alle luftforurensande stoff som for tida er underlagt målverdiar, bortsett frå ozon. Ozon er unntatt frå denne endringa frå mål til grenseverdi på grunn av dei komplekse eigenskapane til 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 klimastraff. Å kompensere for denne klimastraffa over Europas fastland vil krevje ambisiøse utsleppsreduserande tiltak (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).