Efectele ozonului de la nivelul solului asupra sănătății umane în contextul schimbărilor climatice

Faceți clic în imagine pentru a accesa prognoza de ozon de la nivelul solului timp de patru zile de către Serviciul Copernicus de monitorizare a atmosferei

Probleme de sănătate

Ozonul de la nivelul solului afectează sănătatea umană prin deteriorarea funcției respiratorii și cardiovasculare, ceea ce duce la mai multe internări în spital, absențe școlare și de la locul de muncă, utilizarea medicamentelor și chiar mortalitate 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 impactului negativ al 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 asociate în mare măsură 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 și biosfera de metan din sol (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 sunt 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 parte în orașe. Deoarece formarea fotochimică a ozonului durează câteva ore, vânturile pot transporta poluarea înainte de formarea ozonului. În plus, anumite specii de NOx degradează ozonul în condiții specifice (și anume, în apropierea surselor de emisie, pe timp de noapte sau în timpul iernii), ceea ce duce, în general, la concentrații mai scăzute de ozon peste centrele urbane în care se emite NOx. Odată format, ozonul poate fi menținut în atmosferă de zile până la săptămâni, fiind adesea supus unui transport pe distanțe lungi sau transfrontalier. Cu toate acestea, și în zonele urbane – și în special suburbane – pot fi observate niveluri ridicate de ozon.

Deoarece generarea de ozon necesită radiații solare, concentrațiile de ozon ajung de obicei la un maxim zilnic la câteva ore după prânz. Concentrațiile urmează, de asemenea, un ciclu sezonier pronunțat, care în Europa atinge vârfuri 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; undele de căldură intense pot duce la valori maxime ale ozonului. Relația cu lumina soarelui înseamnă că sudul Europei tinde să aibă concentrații mai mari de ozon decât nordul Europei (SEE, 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, conform căruia media zilnică maximă pe opt ore nu poate depăși 120 micrograme pe metru cub (μg/m³) într-un an calendaristic. În Europa, 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 (SEE, 2022b). Proporția populației expuse la concentrații peste valoarea orientativă pe termen scurt a OMS din 2021 (media zilnică maximă zilnică de 100 µg/m³) a fluctuat între 93 % și 98 % în perioada 2013-2020, fără o tendință descrescătoare în timp.

Impactul asupra sănătății

Nivelurile ridicate de ozon provoacă probleme de respirație, declanșează astmul, reduc funcția pulmonară și provoacă boli pulmonare (OMS, 2008). În 2019, 12253 de persoane din 23 de țări europene au fost spitalizate cu boli respiratorii cauzate sau exacerbate de expunerea acută la ozon. Povara mortalității și a morbidității cauzate de expunerea la nivelurile de ozon este, de obicei, mai mică în țările din Europa de Nord în comparație cu restul Europei (AEM, 2022a). În 2020, aproximativ 24000 de persoane din cele 27 de state membre ale UE au decedat prematur din cauza expunerii acute la ozon de peste 70 µg/m 3^. 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 scăderii rangului (SEE, 2022a). Din 2005, nu a existat nicio tendință specifică în ceea ce privește mortalitatea la nivelul solului legată de ozon, iar variabilitatea de la an la an depinde în principal de temperaturile de vară (Solberg et al., 2022).

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

Efecte preconizate

Concentrații viitoare de ozon la nivelul solului

Variabilitatea de la an la an a concentrațiilor de ozon și valorile sale maxime sunt afectate de modificările complexe și actuale ale parametrilor atmosferici cheie (tabelul 1). Probabilitatea mai mare a undelor de căldură va duce probabil la creșteri ale concentrațiilor de ozon de la nivelul solului. Radiațiile solare crescute și temperaturile din timpul verii vor accelera, de asemenea, procesul chimic de formare a ozonului. Emisiile de COV (precursorul ozonului) vor fi crescute prin veri mai calde (Langner et al., 2012), dar și cu niveluri mai ridicate de CO₂ în atmosferă (Szopa et al., 2021). Incendiile de vegetație mai frecvente pe timp de vară vor acționa ca o sursă atât de emisii de COV, cât și de emisii de CO (Parrington et al., 2013). Eliminarea ozonului din atmosferă prin absorbția de către vegetație – ea însăși dăunătoare plantelor – poate fi redusă prin stresul termic și al apei asupra plantelor (Szopa et al., 2021). În același timp, umiditatea crescută va crește distrugerea ozonului în zonele cu conținut 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 crește concentrațiile de ozon, dar această creștere nu ar trebui să depășească 5 µg/m³ în limita zilnică maximă până la mijlocul secolului și, prin urmare, ar fi probabil depășită de reducerile nivelurilor de ozon din cauza viitoarelor reduceri planificate ale emisiilor de precursori ai ozonului. Cu toate acestea, proiecțiile de la sfârșitul secolului sugerează o creștere de până la 8 µg/m³ a concentrațiilor de ozon. Scăderile sunt estimate numai în zonele oceanice și cele mai nordice (Insulele Britanice, țările scandinave și baltice) (figura 1).

Figura 1. Schimbarea viitoare modelată a concentrațiilor de ozon de la nivelul solului (zilnic maxima) pe timp de vară în Europa la mijlocul secolului (stânga) și la sfârșitul secolului (dreapta). Sursă: ETC./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 în anii 2080 în cadrul scenariului climatic de 4,5. Pierderile nete în materie de bunăstare economică (inclusiv costurile de mortalitate și pierderile de agrement) cauzate de efectele schimbărilor climatice și ale 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 la olicie

Monitorizare, ținte și avertismente

În temeiul Directivei din 2008 privind calitatea aerului înconjurător, statele membre europene sunt responsabile de monitorizarea și raportarea datelor privind ozonul de la nivelul solului către Agenția Europeană de Mediu. Monitorizarea concentrațiilor orare de ozon se efectuează în aproape 2000 de stații din întreaga Europă, inclusiv stații 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 major 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 pentru protecția sănătății umane. Tabelul 2 prezintă o imagine de ansamblu a standardelor juridice pentru ozonul de la sol stabilite în directivă pentru protejarea sănătății umane și a mediului.

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

^{* AOT40 (μg/m³ x ore) este suma diferenței dintre concentrațiile orare mai mari de 80 µg/m³ și 80 µg/m³ într-o perioadă dată, utilizând doar valorile de 1 oră măsurate între 8.00 și 20.00 Ora Europei Centrale (CET) în fiecare zi}

Directiva din 2008 privind calitatea aerului înconjurător include, de asemenea, obligații de reglementare pentru informarea populației cu privire la concentrațiile ridicate de ozon de la nivelul solului (tabelul 2). Pragul de informare reflectă un „nivel dincolo de care există un risc pentru sănătatea umană ca urmare a unei expuneri scurte pentru segmentele deosebit de sensibile ale populației”. Atunci când pragul este depășit, autoritățile naționale sunt obligate să informeze publicul. Pragul de alertă reflectă un „nivel dincolo de care există un risc pentru sănătatea umană ca urmare a unei expuneri scurte pentru populația generală”. Autoritățile naționale sunt obligate să informeze publicul, să ofere consiliere și să pună 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 la vizualizatorul statisticilor privind calitatea aerului din SEE. Informații actualizate privind calitatea aerului sunt disponibile la vizualizatorul privind calitatea aerului UTD al AEM și prin intermediul indicelui european al calității aerului. Serviciul Copernicus de monitorizare a atmosferei oferă o prognoză de 4 zile a concentrațiilor de ozon de la nivelul solului. În mai multe țări europene, nivelurile concentrațiilor de ozon sunt incluse în planurile de acțiune privind sănătatea termică. A se vedea un exemplu din Belgia aici.

Reduceri ale concentrației

În 2021, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a publicat noi orientări privind calitatea aerului pentru protejarea sănătății umane, 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 privind calitatea aerului la recomandările OMS din 2021 și introduce valori-limită pentru toți poluanții atmosferici care fac în prezent obiectul valorilor-țintă, cu excepția ozonului. Ozonul este exceptat de la această modificare de la valoarea țintă la valoarea limită datorită caracteristicilor complexe ale formării sale în atmosferă, care complică sarcina de a evalua fezabilitatea respectării unor valori limită stricte.

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

Referințe

• Colette, A. et al., 2013, atmosfera europeană în 2050, o perspectivă regională privind calitatea aerului și clima în cadrul scenariilor CMIP5, Atmos. Pe Chem. De la doctori. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. et al., 2015, Este sancțiunea climatică a ozonului robustă în Europa?, Environmental Research Letters 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015
• Cooper, O.R. et al., 2014, Distribuția globală și tendințele ozonului troposferic: O analiză bazată pe observații, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• AEM, 2022a, calitatea aerului în Europa 2022, informare nr. 05/2022. Raport web al Agenției Europene de Mediu
• AEM, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (Exceedanța standardelor de calitate a aerului în Europa). Agenția Europeană de Mediu
• AEM, 2022c, Impactul poluării aerului asupra ecosistemelor, raport web al Agenției Europene de Mediu
• Etc/ACM, 2015, Modificarea viitoare modelată a concentrațiilor de ozon din timpul verii de suprafață
• Geels, C. et al., 2015, Viitorul 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, Efectul schimbărilor climatice asupra calității aerului, Mediu atmosferic 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Tendințele globale ale emisiilor de metan și impactul acestora asupra concentrațiilor de ozon, Centrul Comun de Cercetare, Comisia Europeană.
• Langner, J., et al., 2012, Un studiu multimodel privind impactul schimbărilor climatice asupra ozonului de suprafață din Europa, chimie atmosferică și fizică 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. et al., 2020, Vegetation feedbacks în timpul secetei exacerbarea extremelor 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, ozon troposferic și precursorii săi de la nivelul urban la scara globală, de la calitatea aerului la forcer cu climă de scurtă durată, Chimie atmosferică și fizică 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H., et al., 2019, mortalitatea legată de ozon și căldură în Europa în 2050, afectată în mod semnificativ de schimbările climatice, de populație și de emisiile de gaze cu efect de seră, Scrisori de cercetare de mediu 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., et al., 2013, Fotochimie cu ozon în penele de ardere a biomasei boreale, Chimie atmosferică și fizică 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013
• Selin, N.E., et al., 2009, Global Health and Economic impact of future ozon pollution, Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/4/044014
• Solberg, S., et al., 2021, Tendințele pe termen lung ale poluanților atmosferici la nivel național 2005-2019, Raportul CTE/ATNI 9/2021
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers. În: Masson-Delmotte V. et al., 2021, Schimbări climatice 2021: Baza științei fizice. Contribuția Grupului de lucru I la cel de-al șaselea raport de evaluare al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice privind schimbările climatice.
• The Royal Society, 2008, Ozonul de la nivelul solului în secolul XXI: tendințe viitoare, impacturi și implicații politice, The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Evaluarea globală a metanului: Beneficiile și costurile reducerii emisiilor de metan. CCAC AL UNEP
• OMS Europa, 2008, Riscuri de ozon cauzate de poluarea atmosferică transfrontalieră pe distanțe lungi. Oficiul Regional pentru Europa al Organizației Mondiale a Sănătății
  
  

Linkuri către informații suplimentare

• Prognoza privind ozonul de la nivelulsolului
  
  

• Starea decalitate a aerului în Europa 2023
  
  

• Vizualizatorul statisticilor privind calitatea aerului din AEM
  
  

• Vizualizatorul de date actualizat al AEM privind calitatea aerului
  
  

• Articole din Catalogul de resurse