Marknära ozon

Observerade effekter

Ozonbildning på marknivå och dess meteorologiska känslighet

Ytozon (O₃) är en sekundär förorening som produceras i atmosfären i närvaro av solljus och kemiska prekursorer. De främsta prekursorerna till ozon är kväveoxider (NOx) och flyktiga organiska föreningar (VOC), som främst härrör från transport- och industriverksamhet som till stor del förknippas med stadsområden. Kolmonoxid (CO) och metan (CH₄) som släpps ut från bostads- och jordbrukskällor tenderar att spela en mindre roll för ozonbildningen. Ozonbildande ämnen kan också ha ett naturligt ursprung, såsom biogena utsläpp av flyktiga organiska föreningar, markutsläpp av kväveoxider, utsläpp av kolmonoxid från skogsbränder och biosfärutsläpp av metan (Cooper m.fl., 2014; Monks m.fl., 2015).

Klicka på bilden för att komma till den fyra dagar långa marknära ozonprognosen från Copernicus atmosfärövervakningstjänst.

Maximala ozonkoncentrationer förekommer i allmänhet dussintals kilometer från stadsområden där de främsta källorna till ozonbildande ämnen är, till skillnad från andra luftföroreningar (såsom partiklar och kvävedioxid) som till stor del koncentreras till städer. Eftersom den fotokemiska bildandet av ozon tar flera timmar kan vindar transportera föroreningsplymen innan ozon bildas. Dessutom bryter vissa NOx-arter ned ozon under särskilda förhållanden (dvs. nära utsläppskällorna, på natten eller på vintern), vilket leder till generellt lägre ozonkoncentrationer i stadskärnor där NOx släpps ut. När ozon har bildats kan det bibehållas i atmosfären i dagar till veckor, ofta genom långväga eller gränsöverskridande transporter. Men även i stadsområden - och särskilt förortsområden - kan höga ozonnivåer observeras.

Eftersom ozonbildning kräver solstrålning når ozonkoncentrationerna vanligtvis ett dagligt maximum några timmar efter middagstid. Koncentrationerna följer också en uttalad säsongscykel som i Europa toppar mellan tidig vår och sensommar. Beroendet av solljus gör ozon mycket känsligt för meteorologiska och klimatvariationer. Fluktuationerna i ozon från ett år till ett annat beror till stor del på hur varm och torr sommaren är. intensiva värmeböljor kan leda till toppvärden för ozon. Förhållandet till solljus innebär att södra Europa tenderar att ha högre ozonkoncentrationer än norra Europa (EEA,2022a).

Koncentrationer och befolkningsexponering

De årliga ozonkoncentrationerna konstaterades ha ökat något i Europa mellan 2005 och 2019, medan de högsta ozontopparna hade minskat (Solberg m.fl., 2022). År 2020 uppnådde endast 19 % av alla stationer för övervakning av marknära ozon i Europa det långsiktiga mål som fastställdes i 2008 års luftkvalitetsdirektiv, nämligen att det högsta dagliga åttatimmarsmedelvärdet inte får överstiga 120 mikrogram per kubikmeter (μg/m³) under ett kalenderår. I hela Europa registrerade 21 länder, däribland 15 EU-medlemsstater, ozonkoncentrationer som översteg EU:s målvärde för skydd av människors hälsa (det maximala dagliga åttatimmarsmedelvärdet på 120 μg/m³⁾(Europeiskamiljöbyrån, 2022a). Andelen av befolkningen som exponeras för ytozon över EU:s målnivåer har fluktuerat mellan en topp på 64 % 2003 och 9 % 2014 (Europeiskamiljöbyrån, 2022b). Andelen av befolkningen som exponerades för koncentrationer över WHO:s kortsiktiga riktvärde för 2021 (det maximala dagliga åttatimmarsmedelvärdet på 100 μg/m3)varierade mellan 93 % och 98 % under perioden 2013–2020, utan någon nedåtgående trend över tiden.

Hälsokonsekvenser

Höga nivåer av ozon orsakar andningsproblem, utlöser astma, minskar lungfunktionen och orsakar lungsjukdom (WHO, 2008). Under 2019 lades 12 253 personer i 23 europeiska länder in på sjukhus med luftvägssjukdomar som orsakades eller förvärrades av akut exponering för ozon. Dödligheten och sjukligheten till följd av exponering för ozonnivåer är vanligtvis lägre i de nordeuropeiska länderna jämfört med resten av Europa (EES,2022a). Under 2020 dog uppskattningsvis 24 000 personer i de 27 EU-medlemsstaterna i förtid på grund av akut exponering för ozon över 70 μg/m³. De länder som hade den högsta dödligheten 2020 på grund av exponering för ozon var Albanien, Montenegro, Grekland, Bosnien och Hercegovina och Nordmakedonien, i fallande ordning (EES,2022a). Sedan 2005 har det inte funnits någon specifik trend för dödligheten i marknära ozon, och variationen mellan åren beror främst på sommartemperaturerna (Solberg m.fl., 2022).

Förutom de direkta hälsoeffekterna absorberas ytozon genom växternas stomata och kan påverka skördarna och skogsbruket negativt, vilket påverkar livsmedelsförsörjningen. Veteavkastningen beräknades minska i Europa med upp till 9 % under 2019. När det gäller ekonomiska förluster gick 1,4 miljarder euro förlorade i 35 länder (EES,2022c).

Förväntade effekter

Framtida marknära ozonkoncentrationer

Variationen mellan år i ozonkoncentrationer och dess toppvärden påverkas av pågående och framtida förändringar i de viktigaste atmosfäriska parametrarna på ett komplext sätt (tabell 1). Högre sannolikhet för värmeböljor kommer sannolikt att leda till ökningar av marknära ozonkoncentrationstoppar. Ökad solstrålning och sommartemperaturer kommer också att påskynda den kemiska processen för ozonbildning. Utsläppen av flyktiga organiska föreningar (ozonbildaren) kommer att öka med varmare somrar (Langner m.fl., 2012), men också minska med högre halter av koldioxid_i atmosfären (Szopa m.fl., 2021). Mer frekventa sommarbränder kommer att fungera som en källa till både VOC- och CO-utsläpp (Parrington et al., 2013). Avlägsnandet av ozon från atmosfären genom absorption av vegetation – som i sig är skadligt för växter – kan minskas genom värme- och vattenstress på växter (Szopa m.fl., 2021). Samtidigt kommer ökad luftfuktighet att öka ozonförstöringen i områden med låg kväveoxidhalt, såsom havsområden i Skandinavien (Colette et al., 2015).

Tabell 1: Urval av meteorologiska parametrar som kan öka under framtida klimatförändringar och deras inverkan på ozonnivåerna

_{Källa: Anpassad från Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) och Lin et al. (2020)}

Framtida klimatförändringar förväntas öka ozonkoncentrationerna, men denna ökning bör inte överstiga 5 μg/m³ i det dagliga maximivärdet vid mitten av århundradet och skulle därför sannolikt uppvägas av minskade ozonnivåer på grund av planerade framtida utsläppsminskningar av ozonbildande ämnen. Prognoserna från slutet av århundradet tyder dock på en ökning av ozonkoncentrationerna med upp till 8 μg/m3. Minskningar beräknas endast över de oceaniska och nordligaste områdena (Brittiska öarna, Skandinavien och Baltikum) (figur 1).

Modellerad framtida förändring av marknära ozonkoncentrationer sommartid (dagliga maxima) över Europa i mitten av seklet (vänster) och i slutet av seklet (höger).

_{Källa: ETC/ACM (2015)}

Hälsokonsekvenser

Dödligheten i samband med akut ozonexponering förväntas öka till följd av klimatförändringarna fram till 2050, särskilt i Central- och Sydeuropa (Orru m.fl., 2019; Selin m.fl., 2009). Geels m.fl. (2015) uppskattade att enbart klimatförändringarna kommer att leda till en ökning med 15 % av det totala antalet ozonrelaterade akuta förtida dödsfall i Europa mot 2080-talet enligt klimatscenariot RCP 4.5. Ekonomiska välfärdsförluster (inklusive dödlighetskostnader och fritidsförluster) på grund av ozonrelaterade hälsoeffekter till följd av klimatförändringar och utsläpp av prekursorer kan ackumuleras till 9,1 miljarder euro mellan 2000 och 2050. Effekten på kostnaderna av beräknade förändringar i utsläppen skulle till stor del överskrida klimatpåverkan (Selin m.fl., 2009).

Politiska åtgärder

Övervakning, mål och varningar

Enligt 2008 års luftkvalitetsdirektiv ansvarar EU:s medlemsstater för övervakning och rapportering av marknära ozondata till Europeiska miljöbyrån. Övervakning av ozonkoncentrationer per timme utförs vid nästan 2 000 stationer i hela Europa, inklusive bakgrundsstationer för landsbygd, förorter och städer – för att dokumentera befolkningens exponering. Ozonkoncentrationer mäts också vid industri- och trafikstationer som ligger i närheten av en större väg eller ett industriområde/källa.

I luftkvalitetsdirektivet från 2008 fastställs ett målvärde och ett långsiktigt målvärde för ozon för att skydda människors hälsa. En översikt över de rättsliga normer för marknära ozon som fastställs i direktivet för att skydda människors och miljöns hälsa ges i tabell 2.

Tabell 2: Översikt över tröskelvärden, målvärden och långsiktiga mål för atmosfäriskt marknära ozon

^{* AOT40 (μg/m3 x timmar) är summan av skillnaden mellan timkoncentrationer större än 80 μg/m3 och 80 μg/m3 under en given period med användning av endast de 1-timmarsvärden som uppmätts mellan kl. 8.00 och 20.00 centraleuropeisk tid (CET) varje dag.}

Direktivet om luftkvalitet från 2008 innehåller också lagstadgade skyldigheter att informera befolkningen om höga koncentrationer av marknära ozon (tabell 2). Informationströskeln återspeglar en nivå över vilken det finns en risk för människors hälsa till följd av kortvarig exponering för särskilt känsliga befolkningsgrupper. När tröskelvärdet överskrids är de nationella myndigheterna skyldiga att informera allmänheten. Tröskelvärdet för larm återspeglar en nivå över vilken det finns en risk för människors hälsa till följd av kortvarig exponering för allmänheten. De nationella myndigheterna är skyldiga att informera allmänheten, ge råd och genomföra kortsiktiga handlingsplaner när detta tröskelvärde överskrids. Överskridande av båda tröskelvärdena bör rapporteras av medlemsstaterna till Europeiska kommissionen.

Information om årliga ozonkoncentrationer finns tillgänglig på EEA:s webbplats för luftkvalitetsstatistik. Aktuell information om luftkvaliteten finns tillgänglig hos EEA:s luftkvalitetsvisare UTD och genom det europeiska luftkvalitetsindexet. Copernicus atmosfärövervakningstjänst tillhandahåller en 4-dagarsprognos över marknära ozonkoncentrationer. I flera europeiska länder ingår ozonkoncentrationer i handlingsplaner för värmehälsa. Se ett exempel från Belgien här.

Koncentrationsminskningar

År 2021 offentliggjorde Världshälsoorganisationen (WHO) nya riktlinjer för luftkvalitet för att skydda människors hälsa och uppdaterade 2005 års riktlinjer för luftkvalitet på grundval av en systematisk översyn av de senaste vetenskapliga beläggen för hur luftföroreningar skadar människors hälsa. Europeiska kommissionen offentliggjorde ett förslag till översyn av luftkvalitetsdirektivet i oktober 2022, som bättre anpassar EU:s luftkvalitetsnormer till WHO:s rekommendationer från 2021 och inför gränsvärden för alla luftföroreningar som för närvarande omfattas av målvärden, med undantag för ozon. Ozon undantas från denna ändring från mål till gränsvärde på grund av de komplexa egenskaperna hos dess bildande i atmosfären, vilket komplicerar uppgiften att bedöma om det är möjligt att följa strikta gränsvärden.

Effekterna av klimatförändringar som förvärrar ozonbildningen skulle delvis kunna uppväga insatserna för att minska utsläppen av ozonbildande ämnen. Detta kallas klimatstraff för ozon. För att kompensera detta klimatstraff för Europas fastland skulle det krävas ambitiösa begränsningsåtgärder (30–50 % minskning av utsläppen av kväveoxider och flyktiga organiska föreningar). På lång sikt kan minskade metanutsläpp också effektivt minska ozonbildningen. Eftersom metan också är en viktig växthusgas gynnar minskningen av metan också begränsningen av klimatförändringarna (Unep, 2021; JRC, 2018).