prizemni ozon

Opazovani učinki

Nastajanje prizemnega ozona in njegova meteorološka občutljivost

Površinski ozon (O₃) je sekundarno onesnaževalo, ki nastaja v ozračju ob prisotnosti sončne svetlobe in kemičnih predhodnih sestavin. Glavni predhodniki ozona so dušikovi oksidi (NOx) in hlapne organske spojine (HOS), ki izvirajo predvsem iz transportnih in industrijskih dejavnosti, ki so v veliki meri povezane z mestnimi območji. Ogljikov monoksid (CO) in metan (CH₄) iz stanovanjskih in kmetijskih virov imata običajno manjšo vlogo pri nastajanju ozona. Predhodne sestavine ozona so lahko tudi naravnega izvora, kot so biogene emisije HOS, emisije NOx iz tal, emisije CO v požarih v naravi in emisije metana v biosferi (Cooper idr., 2014; Monks idr., 2015).

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

Največje koncentracije ozona se na splošno pojavljajo na desetine kilometrov od mestnih območij, kjer so glavni viri predhodnikov ozona, v nasprotju z drugimi onesnaževali zraka (kot so delci in dušikov dioksid), ki se večinoma koncentrirajo v mestih. Ker fotokemična tvorba 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), zaradi česar so koncentracije ozona v mestnih središčih, kjer se sproščajo NOx, na splošno nižje. Ozon se lahko po nastanku več dni ali tednov zadržuje v ozračju, pri čemer se pogosto prenaša na velike razdalje ali prek meja. Kljub temu je mogoče tudi na mestnih in zlasti primestnih območjih 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 povzročijo najvišje 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, najvišji vrhovi ozona pa so se znižali (Solberg idr., 2022). Leta 2020 je le 19 % vseh postaj za spremljanje prizemnega ozona v Evropi doseglo dolgoročni cilj iz direktive o kakovosti zunanjega zraka iz leta 2008, da največja 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 presegajo ciljno vrednost EU za varovanje zdravja ljudi (največja dnevna osemurna srednja vrednost 120 μg/m³) (EEA, 2022a). Delež prebivalstva, izpostavljenega površinskemu ozonu, ki presega ciljne ravni EU, je nihal med 64-odstotno najvišjo vrednostjo leta 2003 in 9-odstotno vrednostjo 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 trend sčasoma ni zmanjševal.

Vplivi na zdravje

Visoke ravni ozona povzročajo težave z dihanjem, sprožajo astmo, zmanjšujejo delovanje pljuč in povzročajo pljučno bolezen (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 v severnoevropskih državah običajno manjše kot v preostali Evropi (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 leta 2020 zaradi izpostavljenosti ozonu so bile Albanija, Črna gora, Grčija, Bosna in Hercegovina ter Severna Makedonija 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 pridelek v gozdarstvu, kar vpliva na preskrbo s hrano. Ocenjuje se, da se bo donos pšenice v Evropi leta 2019 zmanjšal na 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 variabilnost koncentracij ozona in njegovih najvišjih vrednosti na zapleten način vplivajo sedanje in prihodnje spremembe ključnih atmosferskih parametrov (preglednica 1). Večja verjetnost vročinskih valov bo verjetno povzročila povečanje najvišjih koncentracij prizemnega ozona. Povečano sončno sevanje in poletne temperature bodo pospešile tudi kemični proces nastajanja ozona. Emisije HOS (predhodnika ozona) se bodo povečale s toplejšimi poletji (Langner idr., 2012), zmanjšale pa se bodo tudi za višje 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 rastlin (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: Prilagojeno po Jacobu in zmagovalcu (2009), The Royal Society (2008) in Lin et al. (2020)}

Pričakuje se, da bodo prihodnje podnebne spremembe povečale koncentracije ozona, vendar to povečanje do sredine stoletja ne bi smelo preseči dnevnega maksimuma 5 μg/m³ in bi ga zato verjetno odtehtalo zmanjšanje ravni ozona zaradi načrtovanega prihodnjega zmanjšanja emisij predhodnikov ozona. Vendar pa projekcije ob koncu stoletja kažejo na povečanje koncentracij ozona do 8 μg/m3. Zmanjšanje je predvideno le na oceanskih in najsevernejših območjih (britanski otoki, skandinavske in baltske države) (slika 1).

Modelirane prihodnje spremembe koncentracij prizemnega ozona v poletnem času (najvišje dnevne koncentracije) 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 et al. (2015) ocenjuje, da bodo samo podnebne spremembe privedle do 15-odstotnega povečanja skupnega števila akutnih prezgodnjih smrti, povezanih z ozonom, v Evropi do 80. let 20. stoletja po podnebnem scenariju iz načrta za okrevanje in odpornost 4.5. Neto izgube gospodarske blaginje (vključno s stroški umrljivosti in izgubami prostega časa) zaradi vplivov podnebnih sprememb in sprememb emisij predhodnih sestavin 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).

Politični 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 2000 postajah po vsej Evropi, vključno s podeželskimi, primestnimi in mestnimi postajami v neizpostavljenem 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 objektivno vrednost za ozon za varovanje zdravja ljudi. Pregled pravnih standardov za prizemni ozon, določenih v Direktivi za varovanje zdravja ljudi in okolja, je naveden v preglednici 2.

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

^{* 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 uporabijo 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 obveščanja prebivalstva o visokih koncentracijah prizemnega ozona (preglednica 2). Informativni prag odraža "raven, nad katero obstaja tveganje za zdravje ljudi zaradi kratkotrajne izpostavljenosti za posebej občutljive dele prebivalstva". Če je prag presežen, morajo nacionalni organi o tem obvestiti javnost. Opozorilni prag odraža "raven, nad katero obstaja tveganje za zdravje ljudi zaradi kratkotrajne izpostavljenosti za splošno prebivalstvo". 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 o kakovosti zraka Evropske agencije za okolje. Najnovejše informacije o kakovosti zraka so na voljo pri pregledovalniku kakovosti zraka na podlagi direktive o nedovoljenih pogojih v Evropski agenciji 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 zdravje pri vročini. Primer iz Belgije je na voljo tukaj.

Zmanjšanje 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 nalogo ocenjevanja 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 evropski celini bi bili potrebni ambiciozni blažilni ukrepi (30–50-odstotno zmanjšanje emisij NOx in HOS). Dolgoročno lahko zmanjšanje emisij metana tudi učinkovito zmanjša nastajanje ozona. Ker je metan tudi pomemben toplogredni plin, njegovo zmanjšanje koristi tudi blažitvi podnebnih sprememb (UNEP, 2021; JRC, 2018).