prizemni ozon

Kliknite na sliko za dostop do štiridnevne napovedi prizemnega ozona, ki jo je pripravila Copernicusova storitev za spremljanje ozračja.

Zdravstvena vprašanja

Ozon v prizemni plasti vpliva na zdravje ljudi, saj zmanjšuje dihalne in kardiovaskularne funkcije, kar vodi do večjega števila sprejemov v bolnišnice, odsotnosti s šolanja in dela, uporabe zdravil in celo prezgodnje umrljivosti. Kratkotrajna izpostavljenost ozonu je povezana z respiratornimi simptomi, zmanjšanim delovanjem pljuč in vnetjem dihalnih poti; dolgotrajna izpostavljenost poslabšani astmi in povečana incidenca kapi. V nasprotju s škodljivimi vplivi troposferskega ozona ali prizemnega ozona, tj. ozona, ki ga dihamo, je stratosferski ozon koristen za zdravje ljudi, saj blokira UV-sevanje.

Opaženi učinki

Nastajanje prizemnega ozona in njegova meteorološka občutljivost

Površinski ozon (O₃) je sekundarno onesnaževalo, ki nastaja v ozračju ob prisotnosti sončne svetlobe in kemičnih predhodnikov. Glavni predhodniki ozona so dušikovi oksidi (NOx) in hlapne organske spojine (HOS), ki izvirajo predvsem iz prometa in industrijskih dejavnosti, ki so v veliki meri povezane z mestnimi območji. Ogljikov monoksid (CO) in metan (CH₄), ki ju oddajajo stanovanjski in kmetijski viri, imata običajno manjšo vlogo pri nastajanju ozona. Predhodniki ozona so lahko tudi naravnega izvora, kot so biogene emisije HOS, emisije NOx iz tal, emisije CO iz požarov v naravi in emisije metana iz biosfere (Cooper idr., 2014; Monks et al., 2015).

Največje koncentracije ozona se običajno pojavijo več deset kilometrov stran od mestnih območij, kjer so glavni viri predhodnikov ozona, v nasprotju z drugimi onesnaževali zraka (kot so trdni delci in dušikov dioksid), ki se večinoma koncentrirajo v mestih. Ker fotokemično nastajanje ozona traja več ur, lahko vetrovi prenašajo onesnaženje, preden nastane ozon. Poleg tega nekatere vrste NOx razgrajujejo ozon v posebnih pogojih (tj. blizu virov emisij, ponoči ali pozimi), kar ima za posledico na splošno nižje koncentracije ozona v mestnih središčih, kjer se izpuščajo NOx. Ko je ozon nastal, se lahko ohranja v ozračju več dni ali tednov, pogosto pa se prenaša na velike razdalje ali čezmejno. Kljub temu je tudi na mestnih in zlasti primestnih območjih mogoče opaziti visoke ravni ozona.

Ker nastajanje ozona zahteva sončno sevanje, koncentracije ozona običajno dosežejo dnevni maksimum nekaj ur po poldnevu. Koncentracije sledijo tudi izrazitemu sezonskemu ciklu, ki v Evropi doseže vrhunec med zgodnjo pomladjo in poznim poletjem. Zaradi odvisnosti od sončne svetlobe je ozon zelo občutljiv na vremenske in podnebne spremembe. Nihanje ozona iz leta v leto je v veliki meri odvisno od tega, kako toplo in suho je poletje; Intenzivni vročinski valovi lahko privedejo do najvišjih vrednosti ozona. Povezava s sončno svetlobo pomeni, da ima južna Evropa običajno višje koncentracije ozona kot severna Evropa (EEA, 2022a).

Koncentracije in izpostavljenost prebivalstva

Ugotovljeno je bilo, da so se letne koncentracije ozona v Evropi med letoma 2005 in 2019 nekoliko povečale, najvišje najvišje vrednosti ozona pa so se zmanjšale (Solberg idr., 2022). Leta 2020 je samo 19 % vseh postaj za spremljanje prizemnega ozona v Evropi doseglo dolgoročni cilj iz direktive o kakovosti zunanjega zraka iz leta 2008, da najvišja dnevna osemurna srednja vrednost v koledarskem letu ne sme preseči 120 mikrogramov na kubični meter (μg/m^3). Po vsej Evropi je 21 držav, vključno s 15 državami članicami EU, zabeležilo koncentracije ozona, ki so presegale ciljno vrednost EU za varovanje zdravja ljudi (največja dnevna osemurna srednja vrednost 120 μg/m3)(EEA, 2022a). Delež prebivalstva, izpostavljenega površinskemu ozonu nad ciljnimi ravnmi EU, se je gibal med 64-odstotnim vrhom leta 2003 in 9-odstotnim vrhom leta 2014 (EEA, 2022b). Delež prebivalstva, izpostavljenega koncentracijam nad kratkoročno referenčno vrednostjo SZO iz leta 2021 (največja dnevna osemurna srednja vrednost 100 μg/m³), je v obdobju 2013–2020 nihal med 93 % in 98 %, pri čemer se sčasoma ni zmanjševal.

Vplivi na zdravje

Visoke ravni ozona povzročajo težave z dihanjem, sprožajo astmo, zmanjšujejo delovanje pljuč in povzročajo pljučne bolezni (WHO, 2008). Leta 2019 je bilo 12 253 ljudi v 23 evropskih državah hospitaliziranih zaradi bolezni dihal, ki jih je povzročila ali poslabšala akutna izpostavljenost ozonu. Breme umrljivosti in obolevnosti zaradi izpostavljenosti ravnem ozona je običajno manjše v severnoevropskih državah v primerjavi s preostalo Evropo (EEA, 2022a). Leta 2020 je po ocenah v 27 državah članicah EU zaradi akutne izpostavljenosti ozonu nad 70 μg/m³ prezgodaj umrlo 24 000 ljudi. Države z najvišjimi stopnjami umrljivosti v letu 2020 zaradi izpostavljenosti ozonu so bile Albanija, Črna gora, Grčija, Bosna in Hercegovina ter Severna Makedonija, razvrščene po padajočem vrstnem redu (EEA, 2022a). Od leta 2005 ni bilo posebnega trenda umrljivosti zaradi prizemnega ozona, variabilnost iz leta v leto pa je odvisna predvsem od poletnih temperatur (Solberg idr., 2022).

Poleg neposrednih učinkov na zdravje se površinski ozon absorbira skozi stome rastlin in lahko negativno vpliva na pridelke in donos v gozdarstvu, kar vpliva na preskrbo s hrano. Ocenjuje se, da se bo donos pšenice v Evropi leta 2019 zmanjšal za do 9 %. Kar zadeva gospodarske izgube, je bilo v 35 državah izgubljenih 1,4 milijarde EUR (EEA, 2022c).

Predvideni učinki

Prihodnje koncentracije prizemnega ozona

Na vsakoletno spremenljivost koncentracij ozona in njegovih najvišjih vrednosti zapleteno vplivajo sedanje in prihodnje spremembe ključnih parametrov ozračja (preglednica 1). Večja verjetnost vročinskih valov bo verjetno povzročila povečanje najvišjih koncentracij prizemnega ozona. Povečano sončno sevanje in poletne temperature bodo prav tako pospešile kemični proces nastajanja ozona. Emisije HOS (predhodnika ozona) se bodo povečale zaradi toplejših poletij (Langner idr., 2012), zmanjšale pa se bodo tudi zaradi višjih ravni CO₂ v ozračju (Szopa idr., 2021). Pogostejši poletni požari v naravi bodo vir emisij HOS in CO (Parrington idr., 2013). Odstranjevanje ozona iz ozračja z absorpcijo z vegetacijo, ki je sama škodljiva za rastline, je mogoče zmanjšati s toplotnim in vodnim stresom na rastlinah (Szopa idr., 2021). Hkrati bo povečana vlažnost povečala uničevanje ozona na območjih z nizko vsebnostjo NOx, kot so morska območja v Skandinaviji (Colette idr., 2015).

Razpredelnica 1: Izbira meteoroloških parametrov, ki se lahko povečajo zaradi prihodnjih podnebnih sprememb, in njihov vpliv na ravni ozona

^{Vir: Povzeto po Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) in Lin et al. (2020)}

Pričakuje se, da bodo prihodnje podnebne spremembe povečale koncentracije ozona, vendar to povečanje ne bi smelo preseči 5 μg/m³ v dnevnem maksimumu do sredine stoletja in bi ga zato verjetno odtehtalo zmanjšanje ravni ozona zaradi načrtovanega prihodnjega zmanjšanja emisij predhodnikov ozona. Projekcije ob koncu stoletja pa kažejo povečanje koncentracij ozona za do 8 μg/m3. Zmanjšanja so predvidena le na oceanskih in najsevernejših območjih (Britanski otoki, skandinavske in baltske države) (slika 1).

Slika 1. Modelirane prihodnje spremembe koncentracij prizemnega ozona v poletnem času (dnevni maksimumi) v Evropi sredi stoletja (levo) in ob koncu stoletja (desno). Vir: ETC/ACM (2015)

Vplivi na zdravje

Pričakuje se, da se bo umrljivost zaradi akutne izpostavljenosti ozonu do leta 2050 povečala zaradi podnebnih sprememb, zlasti v srednji in južni Evropi (Orru idr., 2019; Selin idr., 2009). Geels idr. (2015) je bilo ocenjeno, da se bo samo zaradi podnebnih sprememb skupno število akutnih prezgodnjih smrti, povezanih z ozonom, v Evropi do leta 2080 po podnebnem scenariju RCP 4.5 povečalo za 15 %. Neto izgube gospodarske blaginje (vključno s stroški umrljivosti in izgubami v prostem času) zaradi vplivov podnebnih sprememb in emisij predhodnikov na zdravje, povezanih z ozonom, bi se lahko med letoma 2000 in 2050 nakopičile na 9,1 milijarde EUR. Učinek predvidenih sprememb emisij na stroške bi močno presegel vpliv na podnebje (Selin idr., 2009).

Policy odzivi

Spremljanje, cilji in opozorila

V skladu z direktivo o kakovosti zunanjega zraka iz leta 2008 so evropske države članice odgovorne za spremljanje in sporočanje podatkov o prizemnem ozonu Evropski agenciji za okolje. Spremljanje urnih koncentracij ozona se izvaja na skoraj 2 000 postajah po vsej Evropi, vključno s postajami v neizpostavljenem podeželskem, primestnem in mestnem okolju, da se dokumentira izpostavljenost prebivalstva. Koncentracije ozona se merijo tudi na industrijskih in prometnih postajah, ki so v neposredni bližini glavne ceste ali industrijskega območja/vira.

Direktiva o kakovosti zunanjega zraka iz leta 2008 določa ciljno vrednost in dolgoročno ciljno vrednost za ozon za varovanje zdravja ljudi. Pregled pravnih standardov za prizemni ozon, določenih v Direktivi za varovanje zdravja ljudi in okolja, je podan v preglednici 2.

Razpredelnica 2: Pregled mejnih in ciljnih vrednosti ter dolgoročnih ciljev za prizemni ozon v ozračju

^{* AOT40 (μg/m3 x ure) je vsota razlik med urnimi koncentracijami, večjimi od 80 μg/m3, in 80 μg/m3 v danem obdobju, pri čemer se uporabljajo samo enourne vrednosti, izmerjene vsak dan med 8.00 in 20.00 po srednjeevropskem času (CET).}

Direktiva o kakovosti zunanjega zraka iz leta 2008 vključuje tudi regulativne obveznosti za obveščanje prebivalstva o visokih koncentracijah prizemnega ozona (preglednica 2). Informativni prag odraža "stopnjo, nad katero obstaja tveganje za zdravje ljudi zaradi kratkotrajne izpostavljenosti posebej občutljivih delov prebivalstva". Če je prag presežen, morajo nacionalni organi o tem obvestiti javnost. Opozorilni prag odraža "stopnjo, nad katero obstaja tveganje za zdravje ljudi zaradi kratkotrajne izpostavljenosti splošnega prebivalstva". Nacionalni organi morajo obveščati javnost, svetovati in izvajati kratkoročne akcijske načrte, kadar je ta prag presežen. Države članice bi morale o preseganju obeh pragov poročati Evropski komisiji.

Informacije o letnih koncentracijah ozona so na voljo v pregledovalniku statističnih podatkov Evropske agencije za okolje o kakovosti zraka. Najnovejše informacije o kakovosti zraka so na voljo v pregledovalniku kakovosti zraka v okviru direktive o nedovoljenih pogojih Evropske agencije za okolje in prek evropskega indeksa kakovosti zraka. Storitev programa Copernicus za spremljanje ozračja zagotavlja štiridnevno napoved koncentracij prizemnega ozona. V več evropskih državah so ravni koncentracije ozona vključene v akcijske načrte za toplotno zdravje. Primer iz Belgije je na voljo tukaj.

Znižanje koncentracije

Svetovna zdravstvena organizacija (SZO) je leta 2021 objavila nove smernice o kakovosti zraka za varovanje zdravja ljudi, s katerimi je posodobila smernice o kakovosti zraka iz leta 2005 na podlagi sistematičnega pregleda najnovejših znanstvenih dokazov o tem, kako onesnaženost zraka škoduje zdravju ljudi. Evropska komisija je oktobra 2022 objavila predlog za revizijo direktive o kakovosti zunanjega zraka, ki bolje usklajuje standarde EU za kakovost zraka s priporočili SZO iz leta 2021 in uvaja mejne vrednosti za vsa onesnaževala zraka, za katera trenutno veljajo ciljne vrednosti, razen za ozon. Ozon je izvzet iz te spremembe od ciljne do mejne vrednosti zaradi zapletenih značilnosti njegovega nastajanja v ozračju, ki otežujejo ocenjevanje izvedljivosti izpolnjevanja strogih mejnih vrednosti.

Vpliv podnebnih sprememb, ki zaostrujejo nastajanje ozona, bi lahko delno izravnal prizadevanja za zmanjšanje emisij predhodnikov ozona. To se imenuje ozonska podnebna kazen. Za izravnavo te podnebne kazni na celini Evrope bi bili potrebni ambiciozni blažilni ukrepi (30- do 50-odstotno zmanjšanje emisij NOx in HOS). Dolgoročno lahko zmanjšanje emisij metana učinkovito zmanjša tudi nastajanje ozona. Ker je metan tudi pomemben toplogredni plin, njegovo zmanjšanje koristi tudi blažitvi podnebnih sprememb (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Referenčni dokumenti

• Colette, A. in drugi, 2013, European atmosphere in 2050, a regional air quality and climate perspective under CMIP5 scenarios (Evropsko ozračje leta 2050, regionalna kakovost zraka in podnebni vidik v okviru scenarijev CMIP5), Atmos. Kemična. Phys. 13, 7451–7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013.
• Colette, A. in drugi, 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. in drugi, 2014, Global distribution and trends of tropospheric ozone (Globalna porazdelitev in trendi troposferskega ozona): An observation-based review, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029.
• Evropska agencija za okolje, 2022a, Air quality in Europe 2022 (Kakovost zraka v Evropi 2022), poročilo št. 05/2022. Spletno poročilo Evropske agencije za okolje
• Evropska agencija za okolje, 2022b, Exceedance of air quality standards in Europe (Preseganje standardov kakovosti zraka v Evropi). Evropska agencija za okolje
• EEA, 2022c, Impacts of air pollution on ecosystems (Vplivi onesnaženosti zraka na ekosisteme), spletno poročilo Evropske agencije za okolje.
• ETC/ACM, 2015, modelirana prihodnja sprememba koncentracij ozona v površinskem poletnem času
• Geels, C. in drugi, 2015, Future premature mortality due to air pollution in Europe –sensitivity to changes in climate, anthropogenic emissions, population and building stock (Prihodnja prezgodnja umrljivost zaradi onesnaženosti zraka v Evropi – občutljivost na podnebne spremembe, antropogene emisije, prebivalstvo in stavbni fond), International Journal of Environmental Research and Public Health 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837.
• Jacob D.J. in zmagovalec D.A., 2009, Effect of climate change on air quality (Vpliv podnebnih sprememb na kakovost zraka), 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 (Globalni trendi emisij metana in njihovi vplivi na koncentracije ozona), Skupno raziskovalno središče, Evropska komisija.
• Langner, J., idr., 2012, A multi-model study of impacts of climate change on surface ozone in Europe (Večmodelna študija vplivov podnebnih sprememb na površinski ozon v Evropi), Atmospheric Chemistry and Physics 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012.
• Lin, M. in drugi, 2020, Vegetation feedbacks during drought worse ozone air pollution extremes in Europe (Povratne informacije o vegetaciji med sušo povečujejo ekstreme onesnaženosti zraka z ozonom v Evropi), 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 (Troposferski ozon in njegovi predhodniki od mestnega do svetovnega merila od kakovosti zraka do kratkoživega dejavnika, ki vpliva na podnebje), Atmospheric Chemistry and Physics 15, 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 emissions (Ozon in z vročino povezana umrljivost v Evropi leta 2050, na katero znatno vplivajo spremembe podnebja, prebivalstva in emisij toplogrednih plinov), 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 (Fotokemija ozona pri sežiganju borealne biomase), 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 (Svetovni vplivi prihodnjega onesnaževanja z ozonom na zdravje in gospodarstvo), Environmental Research Letters 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/044014.
• Solberg, S., idr., 2021, Long-term trends of air pollutants at national level 2005-2019 (Dolgoročni trendi onesnaževal zraka na nacionalni ravni v obdobju 2005–2019), poročilo ETC/ATNI št. 9/2021.
• Szopa, S., idr., 2021, Short-Lived Climate Forcers (Kratkožive podnebne sile). V: Masson-Delmotte V. in drugi, 2021, Climate Change 2021: Fizikalno-znanstvena podlaga. Prispevek delovne skupine I k šestemu ocenjevalnemu poročilu Medvladnega foruma o podnebnih spremembah.
• The Royal Society, 2008, Ground-level ozone in the 21st century (Prizemni ozon v 21. stoletju): prihodnji trendi, učinki in posledice za politiko,The Royal Society Policy Document (Dokument o politiki kraljeve družbe).
• Program Združenih narodov za okolje, 2021, Global Methane Assessment: Koristi in stroški zmanjševanja emisij metana. UNEP CCAC
• WHO Europe, 2008, Health Risks of Ozone from Long-range Transboundary Air Pollution (Tveganja za zdravje zaradi ozona zaradi onesnaževanja zraka na velike razdalje prek meja). Regionalni urad Svetovne zdravstvene organizacije za Evropo