Prízemný ozón

Kliknutím na obrázok získate prístup k štvordňovej predpovedi prízemného ozónu, ktorú vypracovala služba monitorovania atmosféry programu Copernicus.

Zdravotné problémy

Prízemný ozón ovplyvňuje ľudské zdravie tým, že poškodzuje respiračné a kardiovaskulárne funkcie, čo vedie k väčšiemu počtu hospitalizácií, absenciám v škole a práci, užívaniu liekov a dokonca k predčasnej úmrtnosti. Krátkodobé vystavenie ozónu je spojené s respiračnými príznakmi, zníženou funkciou pľúc a zápalom dýchacích ciest; dlhodobá expozícia so zhoršenou astmou a zvýšeným výskytom mŕtvice. Na rozdiel od škodlivých vplyvov troposférického alebo prízemného ozónu – ozónu, ktorý dýchame – je stratosférický ozón prospešný pre ľudské zdravie blokovaním UV žiarenia.

Pozorované účinky

Tvorba prízemného ozónu a jeho meteorologická citlivosť

Povrchový ozón (O₃) je sekundárna znečisťujúca látka produkovaná v atmosfére za prítomnosti slnečného žiarenia a chemických prekurzorov. Hlavnými prekurzormi ozónu sú oxidy dusíka (NOx) a prchavé organické zlúčeniny (VOC), ktoré pochádzajú predovšetkým z dopravných a priemyselných činností, ktoré sú vo veľkej miere spojené s mestskými oblasťami. Oxid uhoľnatý (CO) a metán (CH₄) emitované rezidenčnými a poľnohospodárskymi zdrojmi majú zvyčajne menšiu úlohu pri tvorbe ozónu. Prekurzory ozónu môžu mať aj prírodný pôvod, ako sú biogénne emisie prchavých organických zlúčenín, emisie NOx z pôdy, emisie CO z prírodných požiarov a emisie metánu z biosféry (Cooper a kol., 2014; Monks a kol., 2015).

Maximálne koncentrácie ozónu sa vo všeobecnosti vyskytujú desiatky kilometrov od mestských oblastí, kde sú hlavnými zdrojmi prekurzorov ozónu, na rozdiel od iných látok znečisťujúcich ovzdušie (ako sú tuhé častice a oxid dusičitý), ktoré sa vo veľkej miere sústreďujú v mestách. Pretože fotochemická tvorba ozónu trvá niekoľko hodín, vietor môže prenášať oblak znečistenia predtým, ako sa vytvorí ozón. Okrem toho niektoré druhy NOx degradujú ozón za špecifických podmienok (t. j. v blízkosti zdrojov emisií, v noci alebo v zime), čo vo všeobecnosti vedie k nižším koncentráciám ozónu v centrách miest, kde sa emitujú NOx. Po vytvorení sa ozón môže udržiavať v atmosfére niekoľko dní až týždňov, často prechádza ďalekosiahlym alebo cezhraničným prenosom. Avšak aj v mestských - a najmä prímestských - oblastiach možno pozorovať vysoké hladiny ozónu.

Keďže výroba ozónu vyžaduje slnečné žiarenie, koncentrácie ozónu zvyčajne dosahujú denné maximum niekoľko hodín po poludní. Koncentrácie sa riadia aj výrazným sezónnym cyklom, ktorý v Európe vrcholí od začiatku jari do konca leta. Závislosť od slnečného žiarenia spôsobuje, že ozón je veľmi citlivý na meteorologickú a klimatickú variabilitu. Kolísanie ozónu z jedného roka do druhého vo veľkej miere závisí od toho, aké teplé a suché je leto; Intenzívne vlny horúčav môžu viesť k maximálnym hodnotám ozónu. Vzťah k slnečnému žiareniu znamená, že južná Európa má tendenciu mať vyššie koncentrácie ozónu ako severná Európa (EEA, 2022a).

Koncentrácie a expozícia obyvateľstva

Zistilo sa, že ročné koncentrácie ozónu sa v Európe v rokoch 2005 až 2019 mierne zvýšili, zatiaľ čo najvyššie hodnoty ozónu klesli (Solberg a kol., 2022). V roku 2020 len 19 % všetkých staníc na monitorovanie prízemného ozónu v celej Európe dosiahlo dlhodobý cieľ stanovený v smernici o kvalite okolitého ovzdušia z roku 2008, podľa ktorého maximálny denný osemhodinový priemer nesmie prekročiť 120 mikrogramov na meter kubický (μg/m³) v kalendárnom roku. V celej Európe 21 krajín vrátane 15 členských štátov EÚ zaznamenalo koncentrácie ozónu presahujúce cieľovú hodnotu EÚ na ochranu ľudského zdravia (maximálny denný osemhodinový priemer 120 μg/m³) (EEA, 2022a). Podiel obyvateľstva vystaveného povrchovému ozónu nad cieľovými úrovňami EÚ kolísal medzi najvyššou hodnotou 64 % v roku 2003 a 9 % v roku 2014 (EEA, 2022b). Podiel obyvateľstva vystaveného koncentráciám nad krátkodobou smernou hodnotou WHO z roku 2021 (maximálny denný osemhodinový priemer 100 μg/m³) sa v období 2013 – 2020 pohyboval v rozmedzí od 93 % do 98 %, pričom v priebehu času nedošlo k žiadnemu klesajúcemu trendu.

Vplyvy na zdravie

Vysoké hladiny ozónu spôsobujú problémy s dýchaním, spúšťajú astmu, znižujú funkciu pľúc a spôsobujú ochorenie pľúc (WHO, 2008). V roku 2019 bolo hospitalizovaných 12 253 ľudí v 23 európskych krajinách s respiračnými ochoreniami spôsobenými alebo zhoršenými akútnym vystavením ozónu. Bremeno úmrtnosti a chorobnosti spôsobené expozíciou hladinám ozónu je zvyčajne nižšie v krajinách severnej Európy v porovnaní so zvyškom Európy (EEA, 2022a). Odhaduje sa, že v roku 2020 predčasne zomrelo 24 000 ľudí v 27 členských štátoch EÚ v dôsledku akútneho vystavenia ozónu nad 70 μg/m3. Krajiny s najvyššou mierou úmrtnosti v roku 2020 v dôsledku expozície ozónu boli Albánsko, Čierna Hora, Grécko, Bosna a Hercegovina a Severné Macedónsko v zostupnom poradí (EEA, 2022a). Od roku 2005 neexistuje žiadny konkrétny trend úmrtnosti súvisiacej s prízemným ozónom a medziročná variabilita závisí najmä od letných teplôt (Solberg a kol., 2022).

Okrem priamych účinkov na zdravie sa povrchový ozón absorbuje cez stomaty rastlín a môže nepriaznivo ovplyvniť úrodu plodín a lesné výnosy, čo ovplyvňuje dodávky potravín. Odhaduje sa, že výnosy pšenice sa v Európe v roku 2019 znížia až na 9 %. Pokiaľ ide o hospodárske straty, v 35 krajinách došlo k strate 1,4 miliardy EUR (EHP,2022c).

Predpokladané účinky

Budúce koncentrácie prízemného ozónu

Medziročná variabilita koncentrácií ozónu a jeho maximálne hodnoty sú komplexným spôsobom ovplyvnené prebiehajúcimi a budúcimi zmenami kľúčových atmosférických parametrov (tabuľka 1). Vyššia pravdepodobnosť vĺn horúčav pravdepodobne povedie k zvýšeniu maximálnych koncentrácií prízemného ozónu. Zvýšené slnečné žiarenie a letné teploty tiež urýchlia chemický proces tvorby ozónu. Emisie prchavých organických zlúčenín (prekurzor ozónu) sa zvýšia teplejšími letami (Langner a kol., 2012), ale znížia sa aj vyššími úrovňami CO₂ v atmosfére (Szopa a kol., 2021). Častejšie letné prírodné požiare budú pôsobiť ako zdroj emisií POZ aj CO (Parrington a kol., 2013). Odstránenie ozónu z atmosféry absorpciou vegetáciou, ktorá je sama osebe škodlivá pre rastliny, možno znížiť stresom spôsobeným teplom a vodou na rastlinách (Szopa a kol., 2021). Zvýšená vlhkosť zároveň zvýši ničenie ozónu v oblastiach s nízkym obsahom NOx, ako sú námorné oblasti v Škandinávii (Colette a kol., 2015).

Tabuľka 1: Výber meteorologických parametrov, ktoré sa môžu pri budúcej zmene klímy zvýšiť, a ich vplyv na úrovne ozónu

^{Zdroj: Adaptované z Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) a Lin et al. (2020)}

Očakáva sa, že budúca zmena klímy zvýši koncentrácie ozónu, ale toto zvýšenie by do polovice storočia nemalo prekročiť 5 μg/m3 denného maxima, a preto by ho pravdepodobne prevážilo zníženie úrovní ozónu v dôsledku plánovaného budúceho zníženia emisií prekurzorov ozónu. Prognózy z konca storočia však naznačujú zvýšenie koncentrácií ozónu až o 8 μg/m3. Poklesy sa predpokladajú len v oceánskych a najsevernejších oblastiach (britské ostrovy, škandinávske a pobaltské krajiny) (obrázok 1).

Obrázok 1. Modelovaná budúca zmena koncentrácií prízemného ozónu v letnom období (denné maximá) v Európe v polovici storočia (vľavo) a na konci storočia (vpravo). Zdroj: Európska územná spolupráca/ACM (2015)

Vplyvy na zdravie

Očakáva sa, že úmrtnosť súvisiaca s akútnou expozíciou ozónu sa v dôsledku zmeny klímy do roku 2050 zvýši, najmä v strednej a južnej Európe (Orru a kol., 2019; Selin a kol., 2009). Geels a kol. (2015) sa odhaduje, že samotná zmena klímy povedie k 15 % zvýšeniu celkového počtu akútnych predčasných úmrtí súvisiacich s ozónom v Európe do roku 2080 podľa klimatického scenára RCP 4.5. Čisté straty hospodárskej prosperity (vrátane nákladov na úmrtnosť a straty voľného času) v dôsledku vplyvov zmeny klímy a emisií prekurzorov na zdravie súvisiacich s ozónom by sa v rokoch 2000 až 2050 mohli nahromadiť na 9,1 miliardy EUR. Vplyv predpokladaných zmien emisií na náklady by do značnej miery prekročil vplyv na klímu (Selin a kol., 2009).

Policy odpovede

Monitorovanie, ciele a varovania

Podľa smernice o kvalite okolitého ovzdušia z roku 2008 sú európske členské štáty zodpovedné za monitorovanie údajov o prízemnom ozóne a podávanie správ o nich Európskej environmentálnej agentúre. Monitorovanie hodinových koncentrácií ozónu sa vykonáva na takmer 2000 staniciach v celej Európe vrátane vidieckych, prímestských a mestských pozaďových staníc s cieľom zdokumentovať expozíciu obyvateľstva. Koncentrácie ozónu sa merajú aj na priemyselných a dopravných staniciach, ktoré sa nachádzajú v tesnej blízkosti hlavnej cesty alebo priemyselnej oblasti/zdroja.

V smernici o kvalite okolitého ovzdušia z roku 2008 sa stanovuje cieľová hodnota a dlhodobá cieľová hodnota pre ozón na ochranu ľudského zdravia. Prehľad právnych noriem pre prízemný ozón stanovených v smernici na ochranu zdravia ľudí a životného prostredia je uvedený v tabuľke 2.

Tabuľka 2: Prehľad prahových a cieľových hodnôt a dlhodobých cieľov pre prízemný atmosférický ozón

^{* AOT40 (μg/m3 x hodiny) je súčet rozdielu medzi hodinovými koncentráciami väčšími ako 80 μg/m3 a 80 μg/m3 počas daného obdobia, pričom sa použijú len 1-hodinové hodnoty namerané každý deň od 8.00 do 20.00 hod. stredoeurópskeho času (SEČ).}

Smernica o kvalite okolitého ovzdušia z roku 2008 obsahuje aj regulačné povinnosti informovať obyvateľstvo o vysokých koncentráciách prízemného ozónu (tabuľka 2). Informačná prahová hodnota odráža "úroveň, pri prekročení ktorej existuje riziko pre ľudské zdravie pri krátkodobej expozícii obzvlášť citlivých skupín obyvateľstva". Ak dôjde k prekročeniu prahovej hodnoty, vnútroštátne orgány sú povinné informovať verejnosť. Výstražný prah odráža "úroveň, pri prekročení ktorej existuje riziko pre ľudské zdravie v dôsledku krátkodobej expozície bežnej populácie". Vnútroštátne orgány sú povinné informovať verejnosť, poskytovať poradenstvo a vykonávať krátkodobé akčné plány v prípade prekročenia tejto prahovej hodnoty. Prekročenie oboch prahových hodnôt by mali členské štáty oznámiť Európskej komisii.

Informácie o ročných koncentráciách ozónu sú k dispozícii v prehliadači štatistiky kvality ovzdušia agentúry EEA. Aktuálne informácie o kvalite ovzdušia sú k dispozícii v prehliadači kvality ovzdušia UTD agentúry EEA a prostredníctvom európskeho indexu kvality ovzdušia. Služba monitorovania atmosféry programu Copernicus poskytuje 4-dňovú predpoveď koncentrácií prízemného ozónu. Vo viacerých európskych krajinách sú úrovne koncentrácie ozónu zahrnuté do akčných plánov pre zdravie spôsobené horúčavami. Pozri príklad z Belgicka tu.

Zníženie koncentrácie

V roku 2021 Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) uverejnila nové usmernenia o kvalite ovzdušia na ochranu ľudského zdravia, ktorými aktualizovala usmernenia o kvalite ovzdušia z roku 2005 na základe systematického preskúmania najnovších vedeckých dôkazov o tom, ako znečistenie ovzdušia poškodzuje ľudské zdravie. Európska komisia uverejnila v októbri 2022 návrh na revíziu smernice o kvalite okolitého ovzdušia, ktorou sa užšie zosúlaďujú normy EÚ v oblasti kvality ovzdušia s odporúčaniami WHO z roku 2021 a zavádzajú sa limitné hodnoty pre všetky látky znečisťujúce ovzdušie, na ktoré sa v súčasnosti vzťahujú cieľové hodnoty, s výnimkou ozónu. Ozón je z tejto zmeny z cieľovej na limitnú hodnotu vyňatý z dôvodu zložitých charakteristík jeho tvorby v atmosfére, čo komplikuje úlohu posudzovania uskutočniteľnosti dodržiavania prísnych limitných hodnôt.

Vplyv zmeny klímy, ktorá zhoršuje tvorbu ozónu, by mohol čiastočne kompenzovať úsilie o zníženie emisií prekurzorov ozónu. Označuje sa to ako sankcia za ozónovú klímu. Kompenzácia tohto klimatického trestu na európskej pevnine by si vyžadovala ambiciózne zmierňujúce opatrenia (zníženie emisií NOx a prchavých organických zlúčenín o 30 až 50 %). Z dlhodobého hľadiska môže zníženie emisií metánu účinne znížiť aj tvorbu ozónu. Keďže metán je tiež dôležitým skleníkovým plynom, jeho zníženie je prínosom aj pre zmiernenie zmeny klímy (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Referencie

• Colette, A. a kol., 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios (Európska atmosféra v roku 2050, regionálna kvalita ovzdušia a klimatické hľadisko podľa scenárov CMIP5), Atmos. Chem. Fyzika. 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. a kol., 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. a kol., 2014, Global distribution and trends of tropospheric ozone: (Globálne rozloženie a trendy troposférického ozónu: Preskúmanie založené na pozorovaní, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029.
• EEA, 2022a, Air quality in Europe 2022 (Kvalita ovzdušia v Európe 2022), brífing č. 05/2022. Webová správa Európskej environmentálnej agentúry
• EEA, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (Prekročenie noriem kvality ovzdušia v Európe). Európska environmentálna agentúra
• EEA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Vplyv znečistenia ovzdušia na ekosystémy), webová správa Európskej environmentálnej agentúry.
• ETC/ACM, 2015, Modelovaná budúca zmena koncentrácií ozónu v povrchovom letnom čase
• Geels, C. a kol., 2015, Future early mortality due to air pollution in Europe –sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock (Budúca predčasná úmrtnosť v dôsledku znečistenia ovzdušia v Európe – citlivosť na zmeny klímy, antropogénne emisie, obyvateľstvo a fond budov), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837.
• Jacob D.J. a víťaz D.A., 2009, Effect of climate change on air quality (Vplyv zmeny klímy na kvalitu ovzdušia), Atmospheric Environment 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, Global trends of meethane emissions and their impacts on ozone concentrations (Globálne trendy emisií metánu a ich vplyv na koncentrácie ozónu), Spoločné výskumné centrum, Európska komisia.
• Langner, J., et al., 2012, A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe (Mnohomodelová štúdia vplyvov zmeny klímy na povrchový ozón v Európe), Atmosférická chémia a fyzika 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012.
• Lin, M. a kol., 2020, Vegetation feedbacks during drought exacerbate ozone air pollution extremes in Europe (Vegetačné spätné väzby počas sucha zhoršujú extrémy znečistenia ovzdušia ozónom v Európe), 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 (Troposférický ozón a jeho prekurzory z mestského až globálneho hľadiska od kvality ovzdušia po krátkodobú klímu), 8889 – 8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015.
• Orru, H., et al., 2019, Ozone and heat-related mortality in Europe in 2050 significant affected by changes in climate, population and greenhouse gas emission (Úmrtnosť súvisiaca s ozónom a teplom v Európe v roku 2050 významne ovplyvnená zmenami klímy, obyvateľstva a emisiami skleníkových plynov), Environmental Research Letters 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9.
• Parrington, M., et al., 2013, Ozone photochemistry in boreal biomass burn plumes, Atmospheric Chemistry and Physics 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 (Celosvetové zdravotné a hospodárske vplyvy budúceho znečistenia ozónom), 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 (Dlhodobé trendy látok znečisťujúcich ovzdušie na vnútroštátnej úrovni v rokoch 2005 – 2019), správa ETC/ATNI č. 9/2021.
• Szopa, S., et al., 2021, Short-Lived Climate Forcers (Krátkodobé klimatické sily). V: Masson-Delmotte V. a kol., 2021, Climate Change 2021: Základ fyzikálnej vedy. Príspevok pracovnej skupiny I k šiestej hodnotiacej správe Medzivládneho panelu o zmene klímy Medzivládneho panelu o zmene klímy.
• The Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Prízemný ozón v 21. storočí): budúce trendy, vplyvy a politické dôsledky,The Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Globálne posúdenie metánu: Prínosy a náklady znižovania emisií metánu. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (Zdravotné riziká ozónu spôsobené diaľkovým znečisťovaním ovzdušia prechádzajúcim hranicami štátov). Regionálny úrad Svetovej zdravotníckej organizácie pre Európu