Ozonul troposferic

Efecte observate

Formarea ozonului troposferic 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 din 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 biosferei de metan (Cooper et al., 2014; Monks et al., 2015).

Faceți clic în imagine pentru a accesa prognoza de patru zile a ozonului troposferic realizată de Serviciul Copernicus de monitorizare a atmosferei

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, în apropierea surselor de emisie, pe timp de noapte sau pe timp de iarnă), ceea ce duce, în general, la concentrații mai mici de ozon în centrele orașelor în care este emis NOx. Odata format, ozonul poate fi mentinut in atmosfera zile sau saptamani, adesea fiind transportat pe distante lungi sau peste granite. 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 amiază. Concentrațiile urmează, de asemenea, un ciclu sezonier pronunțat, care în Europa atinge un nivel maxim 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 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 troposferic 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 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 peste 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 astm bronșic, 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 scăzută în țările din Europa de Nord în comparație cu restul Europei (AEM,2022a). În 2020, aproximativ 24 000 de persoane din cele 27 de state membre ale UE au decedat 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 rangului (AEM,2022a). Începând din 2005, nu a existat nicio tendință specifică a mortalității legate 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 la grâu au fost estimate a fi reduse în Europa 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

Viitoarele concentrații de ozon troposferic

Variabilitatea de la an la an a concentrațiilor de ozon și valorile sale maxime 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 temperaturile de vară vor accelera, de asemenea, procesul chimic de formare a ozonului. Emisiile de COV (precursorul ozonului) vor fi sporite de verile mai calde (Langner et al., 2012), dar vor fi reduse și de nivelurile mai ridicate de CO₂ din atmosferă (Szopa et al., 2021). Incendiile forestiere mai frecvente din timpul verii vor acționa ca o sursă atât de emisii de COV, cât și de CO (Parrington et al., 2013). Eliminarea ozonului din atmosferă prin absorbția prin vegetație – ea însăși dăunătoare plantelor – poate fi redusă de stresul termic și hidric asupra plantelor (Szopa et al., 2021). În același timp, creșterea umidității va crește 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 ar putea 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 maximă zilnică până la mijlocul secolului și, prin urmare, ar fi probabil compensată de reducerile nivelurilor de ozon din cauza reducerilor viitoare 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. Reducerile sunt preconizate numai în zonele oceanice și cele mai nordice (Insulele Britanice, țările scandinave și țările baltice) (figura 1).

Schimbarea viitoare modelată a concentrațiilor de ozon la nivelul solului pe timp de vară (maxime zilnice) 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 cauzate de ozon în Europa până în anii 2080 în cadrul scenariului climatic RCP 4.5. Pierderile nete în materie de bunăstare economică (inclusiv costurile de mortalitate și pierderile din timpul liber) 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).

Răspunsuri în materie de politici

Monitorizare, obiective și avertismente

În temeiul Directivei din 2008 privind calitatea aerului înconjurător, statele membre europene 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 important sau a unei zone/surse industriale.

Directiva din 2008 privind calitatea aerului înconjurător stabilește o valoare-țintă și o valoare-țintă pe termen lung pentru ozon în vederea protejării sănătății umane. Tabelul 2 prezintă o imagine de ansamblu a standardelor juridice pentru ozonul troposferic stabilite în directivă în vederea protejării sănătății umane și a mediului.

Tabelul 2: Prezentare generală a valorilor-prag și a valorilor-țintă, precum și a obiectivelor pe termen lung pentru ozonul troposferic atmosferic

^{* 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 doar valorile pe 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 unei expuneri de scurtă durată pentru categoriile 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.

Informațiile privind concentrațiile anuale de ozon sunt disponibile în vizualizatorul statisticilor AEM privind calitatea aerului. Informații actualizate privind calitatea aerului sunt disponibile la vizualizatorul DTA 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 de concentrație a ozonului 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 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 valorilor-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, care 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 cunoscută sub denumirea de „penalizare climatică pentru ozon”. Compensarea acestei sancțiuni climatice pe continentul european ar necesita măsuri ambițioase de atenuare (reduceri de 30-50 % ale 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 acestuia aduce beneficii și atenuării schimbărilor climatice (UNEP, 2021; JRC, 2018).