Ozonul de la nivelul solului

Faceți clic în imagine pentru a accesa prognoza de patru zile privind ozonul de la nivelul solului realizată de serviciul Copernicus de monitorizare a atmosferei

Probleme de sănătate

Ozonul de la nivelul solului afectează sănătatea umană prin afectarea funcției respiratorii și cardiovasculare, ceea ce duce la mai multe internări în spital, absențe de la școală și de la locul de muncă, utilizarea medicamentelor și chiar mortalitatea prematură. Expunerea pe termen scurt la ozon este asociată cu simptome respiratorii, funcția pulmonară redusă și inflamația căilor respiratorii; expunere pe termen lung cu astm bronșic agravat și o incidență crescută a accidentelor vasculare cerebrale. Contrar efectelor negative ale ozonului troposferic sau de la nivelul solului – ozonul pe care îl respirăm – ozonul stratosferic este benefic pentru sănătatea umană prin blocarea radiațiilor UV.

Efecte observate

Formarea ozonului la nivelul solului și sensibilitatea sa meteorologică

Ozonul de suprafață (O₃) este un poluant secundar produs în atmosferă în prezența luminii solare și a precursorilor chimici. Principalii precursori ai ozonului sunt oxizii de azot (NOx) și compușii organici volatili (COV), care provin în principal din activități de transport și industriale care sunt în mare parte asociate cu zonele urbane. Monoxidul de carbon (CO) și metanul (CH₄₎emise de surse rezidențiale și agricole tind să joace un rol minor în formarea ozonului. Precursorii ozonului pot avea, de asemenea, o origine naturală, cum ar fi emisiile biogene de COV, emisiile de NOx din sol, emisiile de CO generate de incendiile forestiere și emisiile de metan din biosferă (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Concentrațiile maxime de ozon apar, în general, la zeci de kilometri distanță de zonele urbane în care se află principalele surse de precursori ai ozonului, spre deosebire de alți poluanți atmosferici (cum ar fi particulele în suspensie și dioxidul de azot) care se concentrează în mare măsură în orașe. Deoarece formarea fotochimică a ozonului durează câteva ore, vânturile pot transporta norul de poluare înainte de formarea ozonului. În plus, anumite specii de NOx degradează ozonul în condiții specifice (și anume, aproape de sursele de emisie, pe timp de noapte sau în timpul iernii), ceea ce duce, în general, la concentrații mai scăzute de ozon în centrele orașelor în care se emite NOx. Odată format, ozonul poate fi menținut în atmosferă timp de zile până la săptămâni, adesea fiind transportat pe distanțe lungi sau transfrontalier. Cu toate acestea, și în zonele urbane - și în special suburbane - se pot observa niveluri ridicate de ozon.

Deoarece generarea de ozon necesită radiații solare, concentrațiile de ozon ating de obicei un maxim zilnic la câteva ore după prânz. Concentrațiile urmează, de asemenea, un ciclu sezonier pronunțat, care în Europa atinge punctul culminant între începutul primăverii și sfârșitul verii. Dependența de lumina soarelui face ca ozonul să fie foarte sensibil la variabilitatea meteorologică și climatică. Fluctuația ozonului de la un an la altul depinde în mare măsură de cât de caldă și uscată este vara; valurile de căldură intense pot duce la valori maxime ale ozonului. Relația cu lumina solară înseamnă că sudul Europei tinde să aibă concentrații de ozon mai mari decât nordul Europei (AEM,2022a).

Concentrațiile și expunerea populației

S-a constatat că concentrațiile anuale de ozon au crescut ușor în Europa între 2005 și 2019, în timp ce cele mai ridicate vârfuri de ozon au scăzut (Solberg et al., 2022). În 2020, doar 19 % din toate stațiile de monitorizare a ozonului de la nivelul solului din Europa au atins obiectivul pe termen lung stabilit în Directiva din 2008 privind calitatea aerului înconjurător, și anume ca media zilnică maximă pe opt ore să nu depășească 120 de micrograme pe metru cub (μg/m³⁾într-un an calendaristic. În întreaga Europă, 21 de țări, inclusiv 15 state membre ale UE, au înregistrat concentrații de ozon care depășesc valoarea-țintă a UE pentru protecția sănătății umane (media zilnică maximă pe opt ore de 120 μg/m³⁾(AEM,2022a). Proporția populației expuse la ozonul de suprafață peste nivelurile-țintă ale UE a fluctuat între un vârf de 64 % în 2003 și 9 % în 2014 (AEM,2022b). Proporția populației expuse la concentrații care depășesc valoarea orientativă pe termen scurt a OMS din 2021 (media zilnică maximă pe opt ore de 100 μg/m³⁾a fluctuat între 93 % și 98 % în perioada 2013-2020, fără nicio tendință descrescătoare în timp.

Impactul asupra sănătății

Nivelurile ridicate de ozon cauzează probleme de respirație, declanșează astmul, reduc funcția pulmonară și provoacă boli pulmonare (OMS, 2008). În 2019, 12 253 de persoane din 23 de țări europene au fost spitalizate cu boli respiratorii cauzate sau exacerbate de expunerea acută la ozon. Povara mortalității și morbidității cauzate de expunerea la nivelurile de ozon este, de regulă, mai mică în țările din Europa de Nord în comparație cu restul Europei (AEM,2022a). În 2020, se estimează că 24 000 de persoane din cele 27 de state membre ale UE au murit prematur din cauza expunerii acute la ozon de peste 70 μg/m3. Țările cu cele mai mari rate ale mortalității în 2020 din cauza expunerii la ozon au fost Albania, Muntenegru, Grecia, Bosnia și Herțegovina și Macedonia de Nord, în ordinea descrescătoare a gradului (AEM,2022a). Din 2005, nu a existat nicio tendință specifică în ceea ce privește mortalitatea legată de ozonul troposferic, iar variabilitatea de la an la an depinde în principal de temperaturile din timpul verii (Solberg et al., 2022).

Pe lângă efectele directe asupra sănătății, ozonul de suprafață este absorbit prin stomatele plantelor și poate avea un impact negativ asupra culturilor și a randamentelor forestiere, ceea ce afectează aprovizionarea cu alimente. Randamentele de grâu au fost estimate a fi reduse în Europa cu până la 9 % în 2019. În ceea ce privește pierderile economice, s-au pierdut 1,4 miliarde EUR în 35 de țări (AEM,2022c).

Efecte preconizate

Concentrațiile viitoare de ozon de la nivelul solului

Variabilitatea de la an la an a concentrațiilor de ozon și valorile sale de vârf sunt afectate de modificările actuale și viitoare ale principalilor parametri atmosferici într-un mod complex (tabelul 1). Probabilitatea mai mare a valurilor de căldură va duce probabil la creșterea vârfurilor concentrației de ozon la nivelul solului. Creșterea radiațiilor solare și a temperaturilor de vară va accelera, de asemenea, procesul chimic de formare a ozonului. Emisiile de COV (precursorul ozonului) vor crește cu veri mai calde (Langner et al., 2012), dar vor fi reduse și cu niveluri mai ridicate de CO₂ în atmosferă (Szopa et al., 2021). Incendiile forestiere mai frecvente din timpul verii vor acționa ca sursă atât de emisii de COV, cât și de emisii de CO (Parrington et al., 2013). Îndepărtarea ozonului din atmosferă prin absorbția de către vegetație – ea însăși dăunătoare plantelor – poate fi redusă prin stresul termic și hidric asupra plantelor (Szopa et al., 2021). În același timp, creșterea umidității va spori distrugerea ozonului în zonele cu un nivel scăzut de NOx, cum ar fi zonele maritime din Scandinavia (Colette et al., 2015).

Tabelul 1: Selectarea parametrilor meteorologici care pot crește în contextul viitoarelor schimbări climatice și impactul acestora asupra nivelurilor de ozon

^{Sursă: Adaptare după Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) și Lin et al. (2020)}

Se preconizează că schimbările climatice viitoare vor duce la creșterea concentrațiilor de ozon, dar această creștere nu ar trebui să depășească 5 μg/m3 din valoarea maximă zilnică până la jumătatea secolului și, prin urmare, ar fi probabil compensată de reducerea nivelurilor de ozon ca urmare a reducerilor viitoare planificate ale emisiilor de precursori ai ozonului. Cu toate acestea, previziunile de la sfârșitul secolului sugerează o creștere de până la 8 μg/m3 a concentrațiilor de ozon. Scăderea este proiectată numai în zonele oceanice și cele mai nordice (Insulele Britanice, țările scandinave și țările baltice) (figura 1).

Figura 1. Schimbări viitoare modelate ale concentrațiilor de ozon de la nivelul solului în timpul verii (maxime zilnice) în Europa la mijlocul secolului (stânga) și la sfârșitul secolului (dreapta). Sursă: CTE/ACM (2015)

Impactul asupra sănătății

Se preconizează că mortalitatea legată de expunerea acută la ozon va crește din cauza schimbărilor climatice până în 2050, în special în Europa Centrală și de Sud (Orru et al., 2019; Selin et al., 2009). Geels et al. (2015) a estimat că numai schimbările climatice vor duce la o creștere cu 15 % a numărului total de decese premature acute legate de ozon în Europa către anii 2080 în cadrul scenariului climatic RCP 4.5. Pierderile nete în materie de bunăstare economică (inclusiv costurile mortalității și pierderile din timpul liber) cauzate de impactul schimbărilor climatice și al emisiilor precursoare asupra sănătății legate de ozon s-ar putea acumula la 9,1 miliarde EUR între 2000 și 2050. Efectul asupra costurilor modificărilor preconizate ale emisiilor ar depăși în mare măsură impactul asupra climei (Selin et al., 2009).

Prăspunsuri olici

Monitorizare, obiective și avertismente

În temeiul Directivei din 2008 privind calitatea aerului înconjurător, statele membre ale UE sunt responsabile de monitorizarea și raportarea datelor privind ozonul troposferic către Agenția Europeană de Mediu. Monitorizarea concentrațiilor orare de ozon se efectuează în aproape 2 000 de stații din întreaga Europă, inclusiv în stațiile de fond rurale, suburbane și urbane, pentru a documenta expunerea populației. Concentrațiile de ozon sunt, de asemenea, măsurate la stațiile industriale și de trafic, situate în imediata apropiere a unui drum principal sau a unei zone/surse industriale.

Directiva din 2008 privind calitatea aerului înconjurător stabilește o valoare-țintă și o valoare obiectivă pe termen lung pentru ozon în vederea protejării sănătății umane. O prezentare generală a standardelor juridice pentru ozonul troposferic stabilite în directivă în vederea protejării sănătății umane și a mediului este prezentată în tabelul 2.

Tabelul 2: Prezentare generală a valorilor prag și țintă și a obiectivelor pe termen lung pentru ozonul atmosferic de la nivelul solului

^{* AOT40 (μg/m3 x ore) este suma diferențelor dintre concentrațiile orare mai mari de 80 μg/m3 și 80 μg/m3 într-o perioadă dată, utilizând numai valorile pentru 1 oră măsurate zilnic între 8:00 și 20:00 ora Europei Centrale (CET).}

Directiva din 2008 privind calitatea aerului înconjurător include, de asemenea, obligații de reglementare pentru informarea populației cu privire la concentrațiile ridicate de ozon troposferic (tabelul 2). Pragul de informare reflectă un "nivel dincolo de care există un risc pentru sănătatea umană ca urmare a expunerii de scurtă durată a unor segmente deosebit de sensibile ale populației". Atunci când pragul este depășit, autoritățile naționale au obligația de a informa publicul. Pragul de alertă reflectă un "nivel dincolo de care există un risc pentru sănătatea umană ca urmare a unei expuneri de scurtă durată pentru populația generală". Autoritățile naționale au obligația de a informa publicul, de a oferi consiliere și de a pune în aplicare planuri de acțiune pe termen scurt atunci când acest prag este depășit. Depășirea ambelor praguri ar trebui raportată Comisiei Europene de către statele membre.

Informații privind concentrațiile anuale de ozon sunt disponibile în vizualizatorul de statistici privind calitatea aerului al AEM. Informații actualizate privind calitatea aerului sunt disponibile la vizualizatorul UTD al AEM privind calitatea aerului și prin intermediul indicelui european al calității aerului. Serviciul Copernicus de monitorizare a atmosferei oferă o prognoză pe 4 zile a concentrațiilor de ozon de la nivelul solului. În mai multe țări europene, nivelurile concentrației de ozon sunt incluse în planurile de acțiune privind sănătatea termică. A se vedea aici un exemplu din Belgia .

Reduceri ale concentrației

În 2021, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a publicat noi orientări privind calitatea aerului pentru a proteja sănătatea umană, actualizând orientările din 2005 privind calitatea aerului pe baza unei revizuiri sistematice a celor mai recente dovezi științifice privind modul în care poluarea aerului dăunează sănătății umane. În octombrie 2022, Comisia Europeană a publicat o propunere de revizuire a Directivei privind calitatea aerului înconjurător, care aliniază mai îndeaproape standardele UE de calitate a aerului la recomandările OMS din 2021 și introduce valori-limită pentru toți poluanții atmosferici care fac în prezent obiectul unor valori-țintă, cu excepția ozonului. Ozonul este exceptat de la această modificare de la valoarea-țintă la valoarea-limită din cauza caracteristicilor complexe ale formării sale în atmosferă, ceea ce complică sarcina de evaluare a fezabilității respectării unor valori-limită stricte.

Impactul schimbărilor climatice care exacerbează formarea ozonului ar putea compensa parțial eforturile de reducere a emisiilor de precursori ai ozonului. Aceasta este denumită penalizare climatică pentru stratul de ozon. Compensarea acestei sancțiuni climatice pe continentul european ar necesita măsuri ambițioase de atenuare (reduceri cu 30-50 % ale emisiilor de NOx și COV). Pe termen lung, reducerea emisiilor de metan poate reduce, de asemenea, în mod eficient formarea ozonului. Întrucât metanul este, de asemenea, un gaz cu efect de seră important, reducerea acestuia aduce beneficii și atenuării schimbărilor climatice (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Referințe

• Colette, A. et al., 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios (O atmosferă europeană în 2050, o perspectivă regională privind calitatea aerului și clima în cadrul scenariilor CMIP5), Atmos. În chimie. Fiziologie. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 2015, Is the ozone climate penalty robust in Europe?, Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015.
• Cooper, O.R. et al., 2014, Global distribution and trends of tropospheric ozone: O analiză bazată pe observații, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• AEM, 2022a, Calitatea aerului în Europa 2022, nota de informare nr. 05/2022. Raportul web al Agenției Europene de Mediu
• AEM, 2022b, Depășirea standardelor de calitate a aerului în Europa. Agenția Europeană de Mediu
• AEM, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Impactul poluării aerului asupra ecosistemelor), raport web al Agenției Europene de Mediu
• ETC/ACM, 2015, Modificare viitoare modelată a concentrațiilor de ozon de suprafață în timpul verii
• 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 (Viitoarea mortalitate prematură cauzată de poluarea aerului în Europa – sensibilitatea la schimbările climatice, emisiile antropice, populația și parcul imobiliar), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. și Winner D.A., 2009, Effect of climate change on air quality, Atmospheric Environment 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 (Tendințe globale ale emisiilor de metan și impactul acestora asupra concentrațiilor de ozon), Centrul Comun de Cercetare, Comisia Europeană.
• Langner, J., et al., 2012, A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe (Un studiu multimodel privind impactul schimbărilor climatice asupra ozonului de suprafață în Europa), Atmospheric Chemistry and Physics 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. et al., 2020, Feedback-urile vegetației în timpul secetei exacerbează extremele de poluare a aerului cu ozon în Europa, Nature Climate Change 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, P.S., et al., 2015, Tropospheric ozone and its precursors from the urban to the global scale from air quality to short-lived climate forcer, Atmospheric Chemistry and Physics 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015 (Ozonul troposferic și precursorii săi de la nivelul urban la cel global, de la calitatea aerului la forcerul climatic cu durată scurtă de viață, Chimia atmosferică și fizica 15, 8889-8973).
• Orru, H., et al., 2019, Ozonul și mortalitatea cauzată de căldură în Europa în 2050, afectate în mod semnificativ de schimbările climatice, de populație și de emisiile de gaze cu efect de seră, Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 2013, Ozone photochemistry in boreal biomass burning plumes, Atmospheric Chemistry and Physics 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013 (Fotochimia ozonului în pene de ardere a biomasei boreale, chimia atmosferică și fizica 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 ozone pollution (Impactul global asupra sănătății și economiei al viitoarei poluări cu ozon), Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014
• Solberg, S., et al., 2021, Long-term trends of air pollutants at national level 2005-2019 (Tendințele pe termen lung ale poluanților atmosferici la nivel național în perioada 2005-2019), Raportul ETC/ATNI 9/2021.
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers (Forțați climatici cu viață scurtă). În: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Climate Change 2021: Bazele științei fizice. Contribuția Grupului de lucru I la cel de-al șaselea raport de evaluare al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice.
• The Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Ozonul de la nivelul solului în secolul XXI): future trends, impacts and policy implications(Tendințe viitoare, impacturi și implicații politice), The Royal Society Policy Document (Documentul de politică al Societății Regale).
• UNEP, 2021, Evaluarea globală a metanului: Beneficiile și costurile reducerii emisiilor de metan. CCAC UNEP
• OMS Europa, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (Riscurile pentru sănătate ale ozonului generate de poluarea atmosferică transfrontalieră pe distanțe lungi). Biroul Regional pentru Europa al Organizației Mondiale a Sănătății