Prízemný ozón

Pozorované účinky

Tvorba prízemného ozónu a jeho meteorologická citlivosť

Povrchový ozón (O₃) je sekundárna znečisťujúca látka produkovaná v atmosfére za prítomnosti slnečného svetla 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 z obytných a poľnohospodárskych zdrojov majú tendenciu zohrávať menšiu úlohu pri tvorbe ozónu. Prekurzory ozónu môžu mať aj prírodný pôvod, ako sú biogénne emisie prchavých organických zlúčenín, pôdne emisie NOx, emisie CO z prírodných požiarov a emisie metánu z biosféry (Cooper a kol., 2014; Monks a kol., 2015).

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

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 pred vytvorením ozónu prenášať znečistený oblak. Okrem toho niektoré druhy NOx degradujú ozón za špecifických podmienok (t. j. v blízkosti zdrojov emisií, v noci alebo v zime), čo má vo všeobecnosti za následok nižšie koncentrácie ozónu v centrách miest, kde sa uvoľňujú NOx. Po vytvorení sa ozón môže udržiavať v atmosfére niekoľko dní až týždňov, pričom sa často prepravuje na dlhé vzdialenosti alebo cez hranice štátov. Vysoké úrovne ozónu však možno pozorovať aj v mestských, a najmä prímestských oblastiach.

Keďže výroba ozónu vyžaduje slnečné žiarenie, koncentrácie ozónu zvyčajne dosahujú denné maximum niekoľko hodín po poludní. Koncentrácie takisto sledujú výrazný sezónny cyklus, ktorý v Európe vrcholí medzi začiatkom jari a koncom leta. Závislosť na slnečnom svetle spôsobuje, že ozón je veľmi citlivý na meteorologickú a klimatickú variabilitu. Kolísanie ozónu z jedného roka na druhý vo veľkej miere závisí od toho, aké teplé a suché je leto; intenzívne vlny horúčav môžu viesť k maximálnym hodnotám ozónu. Vzťah k slnečnému svetlu znamená, že južná Európa má tendenciu mať vyššie koncentrácie ozónu ako severná Európa (EEA, 2022a).

Koncentrácie a vystavenie obyvateľstva

Zistilo sa, že ročné koncentrácie ozónu sa v Európe v rokoch 2005 až 2019 mierne zvýšili, zatiaľ čo najvyššie vrcholy 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 maximálna denná osemhodinová stredná hodnota nesmie prekročiť 120 mikrogramov na meter kubický (μg/m³) v kalendárnom roku. V celej Európe zaznamenalo 21 krajín vrátane 15 členských štátov EÚ 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 vrcholom 64 % v roku 2003 a 9 % v roku 2014 (EEA, 2022b). Podiel populácie vystavenej koncentráciám presahujúcim krátkodobú orientačnú hodnotu WHO z roku 2021 (maximálny denný osemhodinový priemer 100 μg/m3)sa v období 2013 – 2020 pohyboval medzi 93 % a 98 %, pričom v priebehu času nedošlo k žiadnemu klesajúcemu trendu.

Vplyv na zdravie

Vysoké hladiny ozónu spôsobujú problémy s dýchaním, vyvolávajú astmu, znižujú funkciu pľúc a spôsobujú ochorenie pľúc (WHO, 2008). V roku 2019 bolo 12 253 ľudí v 23 európskych krajinách hospitalizovaných s respiračnými ochoreniami spôsobenými alebo zhoršenými akútnym vystavením ozónu. Bremeno úmrtnosti a chorobnosti spôsobené vystavením úrovniam ozónu je v krajinách severnej Európy zvyčajne nižšie 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 vystavenia 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 mať nepriaznivý vplyv na úrodu 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 stratám vo výške 1,4 mld. EUR (EEA, 2022c).

Predpokladané účinky

Budúce koncentrácie prízemného ozónu

Medziročná variabilita koncentrácií ozónu a jeho vrcholových hodnôt je komplexne ovplyvnená prebiehajúcimi a budúcimi zmenami kľúčových atmosférických parametrov (tabuľka 1). Vyššia pravdepodobnosť vĺn horúčav pravdepodobne povedie k zvýšeniu najvyšších koncentrácií prízemného ozónu. Zvýšené slnečné žiarenie a letné teploty tiež urýchlia chemický proces tvorby ozónu. Emisie prchavých organických zlúčenín (prekurzor ozónu) sa zvýšia o teplejšie letá (Langner a kol., 2012), ale znížia sa aj o vyššie úrovne CO₂ v atmosfére (Szopa a kol., 2021). Častejšie lesné požiare v letnom období budú pôsobiť ako zdroj emisií prchavých organických zlúčenín aj CO (Parrington a kol., 2013). Odstránenie ozónu z atmosféry absorpciou vegetáciou, ktorá je sama škodlivá pre rastliny, možno znížiť tepelným a vodným stresom rastlín (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 v dôsledku budúcej zmeny 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 v dôsledku budúcej zmeny klímy sa zvýšia koncentrácie ozónu, ale toto zvýšenie by do polovice storočia nemalo prekročiť denné maximum 5 μg/m3, 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. Pokles sa predpokladá len v oceánskych a najsevernejších oblastiach (britské ostrovy, škandinávske a pobaltské krajiny) (obrázok 1).

Modelovaná budúca zmena koncentrácií prízemného ozónu v lete (denné maximá) v Európe v polovici storočia (vľavo) a na konci storočia (vpravo).

_{Zdroj: Európska územná spolupráca/ACM (2015)}

Vplyv na zdravie

Očakáva sa, že úmrtnosť súvisiaca s akútnou expozíciou ozónu sa do roku 2050 zvýši v dôsledku zmeny klímy, 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 % nárastu celkového počtu akútnych predčasných úmrtí súvisiacich s ozónom v Európe do 80. rokov 20. storočia podľa klimatického scenára RCP 4.5. Čisté straty hospodárskeho blahobytu (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 výrazne prevýšil vplyv na klímu (Selin a kol., 2009).

Politické reakcie

Monitorovanie, ciele a varovania

Podľa smernice o kvalite okolitého ovzdušia z roku 2008 sú európske členské štáty zodpovedné za monitorovanie a nahlasovanie údajov o prízemnom ozóne 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 vystavenie 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 objektívna 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 ozón v atmosfére

^{* AOT40 (μg/m3 x hodiny) je súčet rozdielov medzi hodinovými koncentráciami vyššími ako 80 μg/m3 a 80 μg/m3 počas daného obdobia, pričom sa používajú 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 v dôsledku krátkej expozície obzvlášť citlivých častí obyvateľstva". V prípade prekročenia prahovej hodnoty sú vnútroštátne orgány povinné informovať verejnosť. Výstražný prah odráža "úroveň, pri prekročení ktorej existuje riziko pre ľudské zdravie v dôsledku krátkej expozície pre bežnú populáciu". 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 na stránke EEA UTD air quality viewer 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 v oblasti tepelného zdravia. Pozri príklad z Belgicka.

Zníženie koncentrácie

V roku 2021 Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) uverejnila nové usmernenia o kvalite ovzdušia na ochranu ľudského zdravia, ktorými sa aktualizujú 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 revízie 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 vyňatý z tejto zmeny z cieľovej hodnoty na limitnú hodnotu z dôvodu zložitých charakteristík jeho tvorby v atmosfére, ktoré komplikujú úlohu posudzovania uskutočniteľnosti dodržiavania prísnych limitných hodnôt.

Vplyv zmeny klímy, ktorá zhoršuje tvorbu ozónu, by mohol čiastočne vykompenzovať úsilie o zníženie emisií prekurzorov ozónu. Označuje sa to ako klimatická sankcia pre ozón. 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 takisto účinne znížiť tvorbu ozónu. Keďže metán je takisto dôležitým skleníkovým plynom, jeho zníženie je prínosom aj pre zmiernenie zmeny klímy (UNEP, 2021; JRC, 2018).