Yer seviyesindeki ozon

Copernicus Atmosfer İzleme Servisi tarafından dört günlük yer seviyesindeki ozon tahminine erişmek için görüntüye tıklayın.

Sağlık sorunları

Yer seviyesindeki ozon, solunum ve kardiyovasküler fonksiyonları bozarak insan sağlığını etkiler, bu da daha fazla hastaneye kabul, okul ve iş yokluğuna, ilaç kullanımına ve hatta erken mortaliteye yol açar. Ozona kısa süreli maruz kalma solunum semptomları, azaltılmış akciğer fonksiyonu ve hava yolu iltihabı ile ilişkilidir; ağırlaştırılmış astım ve artmış inme insidansı ile uzun süreli maruz kalma. Troposferik veya yer seviyesindeki ozonun zararlı etkilerinin aksine — soluduğumuz ozon — stratosferik ozon UV radyasyonunu bloke ederek insan sağlığı için faydalıdır.

Gözlemlenen etkiler

Yer seviyesindeki ozon oluşumu ve meteorolojik duyarlılığı

Yüzey ozonu (O₃), atmosferde güneş ışığı ve kimyasal öncüler varlığında üretilen ikincil bir kirleticidir. Ozonun ana öncüleri, çoğunlukla kentsel alanlarla ilişkili ulaşım ve endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan azot oksitler (NOx) ve uçucu organik bileşiklerdir (VOC). Konut ve tarımsal kaynaklar tarafından yayılan karbon monoksit (CO) ve metan (CH₄) ozon oluşumunda küçük bir rol oynama eğilimindedir. Ozon öncüleri, VOC'nin biyojenik emisyonları, NOx’un toprak emisyonları, CO'nun orman yangını emisyonları ve metan biyosfer emisyonları gibi doğal bir kökene de sahip olabilirler (Cooper ve ark., 2014; Monks ve ark., 2015).

Maksimum ozon konsantrasyonları, büyük ölçüde şehirlerde yoğunlaşan diğer hava kirleticilerinin (parçacık madde ve azot dioksit gibi) aksine, ana ozon öncü kaynaklarının bulunduğu kentsel alanlardan onlarca kilometre uzakta meydana gelir. Ozonun fotokimyasal oluşumu birkaç saat sürdüğü için, rüzgarlar ozon oluşmadan önce kirlilik tüyünü taşıyabilir. Buna ek olarak, bazı NOx türleri ozonu belirli koşullarda (yani emisyon kaynaklarına yakın, gece veya kış aylarında) bozar, bu da NOx’un yayıldığı şehir merkezleri üzerinde genellikle daha düşük ozon konsantrasyonlarına neden olur. Bir kez oluştuğunda, ozon atmosferde günler ila haftalarca korunabilir, genellikle uzun menzilli veya sınır ötesi taşımaya tabi tutulur. Bununla birlikte, kentsel ve özellikle banliyö bölgelerinde de yüksek ozon seviyeleri gözlemlenebilir.

Ozon üretimi güneş radyasyonu gerektirdiğinden, ozon konsantrasyonları tipik olarak gün ortasından birkaç saat sonra günlük maksimuma ulaşır. Konsantrasyonlar ayrıca, Avrupa'da ilkbahar ve yaz sonu arasında zirve yapan belirgin bir mevsimsel döngüyü takip eder. Güneş ışığına olan bağımlılık, ozonu meteorolojik ve iklimsel değişkenliğe karşı çok hassas hale getirir. Ozonun bir yıldan diğerine dalgalanması, büyük ölçüde yazın ne kadar sıcak ve kuru olduğuna bağlıdır; yoğun ısı dalgaları zirve ozon değerlerine yol açabilir. Güneş ışığı ile olan ilişki, güney Avrupa'nın kuzey Avrupa'dan daha yüksek ozon konsantrasyonlarına sahip olduğu anlamına gelir (AÇA, 2022a).

Konsantrasyonlar ve nüfusa maruz kalma

Yıllık ozon konsantrasyonlarının 2005-2019 yılları arasında Avrupa'da biraz arttığı, en yüksek ozon zirvelerinin azaldığı tespit edildi (Solberg ve ark., 2022). 2020 yılında, Avrupa'daki tüm yer seviyesindeki ozon izleme istasyonlarının sadece% 19'u, 2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi'nde belirlenen uzun vadeli hedefi elde etti ve maksimum günlük sekiz saatlik ortalamanın bir takvim yılı içinde metreküp başına 120 mikrogramı (μg/m³) aşamayabileceğini belirtti. Avrupa genelinde, 15 AB Üye Ülkesi de dahil olmak üzere 21 ülke, insan sağlığının korunması için AB hedef değerini aşan ozon konsantrasyonlarını kaydetti (en fazla günlük günlük ortalama 120 μg/m³) (AÇA, 2022a). AB hedef seviyelerinin üzerinde yüzey ozonuna maruz kalan nüfusun oranı, 2003'te% 64'lük bir zirve ile 2014 yılında% 9 arasında dalgalanmıştır (AÇA, 2022b). 2021 WHO kısa vadeli kılavuz değerinin (en fazla günlük 8 saatlik ortalama 100 μg/m³) üzerindeki konsantrasyonlara maruz kalan nüfusun oranı, 2013-2020 döneminde% 93 ile% 98 arasında dalgalanma gösterdi ve zaman içinde azalma eğilimi göstermedi.

Sağlık etkileri

Ozonun yüksek seviyeleri solunum problemlerine neden olur, astımı tetikler, akciğer fonksiyonlarını azaltır ve akciğer hastalığına neden olur (WHO, 2008). 2019 yılında, 23 Avrupa ülkesinde 12253 kişi, ozona akut maruz kalmanın neden olduğu veya şiddetlendiği solunum yolu hastalıkları nedeniyle hastaneye kaldırıldı. Ozon seviyelerine maruz kalmanın neden olduğu ölüm ve morbidite yükü, Kuzey Avrupa ülkelerinde Avrupa'nın geri kalanına kıyasla tipik olarak daha düşüktür (AÇA, 2022a). 2020 yılında, 27 AB Üye Devletleri'nde tahmini 24000 kişi, 70 μg/m 3'ün üzerindeki akut maruziyet nedeniyle erken öldü. 2020'de ozona maruz kalma nedeniyle en yüksek ölüm oranına sahip ülkeler, sıralamayı düşürmek için Arnavutluk, Karadağ, Yunanistan, Bosna Hersek ve Kuzey Makedonya oldu (AÇA, 2022a). 2005 yılından bu yana yer seviyesindeki ozona bağlı mortalitede spesifik bir eğilim olmamıştır ve yıldan yıla değişkenlik çoğunlukla yaz sıcaklıklarına bağlıdır (Solberg ve ark., 2022).

Doğrudan sağlık etkilerinin yanı sıra, yüzey ozon bitkilerin stomatı yoluyla emilir ve gıda arzını etkileyen bitkileri ve orman verimini olumsuz yönde etkileyebilir. Buğday veriminin Avrupa'da 2019'da %9'a kadar azaldığı tahmin edilmektedir. Ekonomik kayıplar açısından 35 ülkede 1,4 milyar Euro kaybedildi (AÇA, 2022c).

Öngörülen efektler

Gelecekteki yer seviyesindeki ozon konsantrasyonları

Ozon konsantrasyonlarındaki yıldan yıla değişkenlik ve zirve değerleri, anahtar atmosferik parametrelerdeki devam eden ve gelecekteki değişikliklerden karmaşık bir şekilde etkilenir (Tablo 1). Daha yüksek ısı dalgaları olasılığı, yer seviyesindeki ozon konsantrasyonu zirvelerinde artışa yol açacaktır. Artan güneş radyasyonu ve yaz sıcaklıkları da ozon oluşumunun kimyasal sürecini hızlandıracaktır. VOC emisyonu (ozon öncüsü) daha sıcak yazlar (Langner ve ark., 2012) ile artırılacak, ancak aynı zamanda atmosferde daha yüksek CO₂ seviyeleri azaltılacaktır (Szopa et al., 2021). Daha sık yaz orman yangınları hem VOC hem de CO emisyonlarının kaynağı olarak hareket edecektir (Parrington ve ark., 2013). Bitki örtüsü tarafından emilim yoluyla atmosferden ozonun çıkarılması — bitkilere zararlı — bitkiler üzerindeki ısı ve su stresi ile azaltılabilir (Szopa ve ark., 2021). Aynı zamanda, artan nem, İskandinavya'daki denizcilik alanları gibi NOx'ta düşük olan bölgelerde ozon yıkımını artıracaktır (Colette et al., 2015).

Tablo 1: Gelecekteki iklim değişikliği altında artabilecek meteorolojik parametrelerin seçimi ve bunların ozon seviyeleri üzerindeki etkileri

^{Kaynak kaynağı: Jacob and Winner (2009), The Royal Society (2008) ve Lin et al. (2020)}

Gelecekteki iklim değişikliğinin ozon konsantrasyonlarını artırması bekleniyor, ancak bu artışın yüzyılın ortasına kadar^günlük maksimum 5 μg/m 3'ü geçmemesi ve bu nedenle ozon öncüllerinin gelecekteki emisyon azaltımları nedeniyle ozon seviyelerindeki azalmalardan ağır basılması muhtemeldir. Bununla birlikte, yüzyılın sonu projeksiyonları,^ozon konsantrasyonlarında 8 μg/m 3'e kadar bir artış olduğunu göstermektedir. Düşüşler sadece okyanus ve en kuzeydeki bölgelere (İngiliz Adaları, İskandinav ve Baltık ülkeleri) yansıtılır (Şekil 1).

Şekil 1. Yaz mevsiminde yer seviyesindeki ozon konsantrasyonlarında (günlük maksima) yüzyılın ortasında (solda) ve yüzyılın sonunda (sağda) modellenmiş gelecekteki değişim. Kaynak kaynağı: VB/ACM (2015)

Sağlık etkileri

Akut ozon maruziyetine bağlı mortalitenin 2050 yılına kadar, özellikle Orta ve Güney Avrupa'da iklim değişikliği nedeniyle artması bekleniyor (Orru ve ark., 2019; Selin ve ark., 2009). Geels ve ark. (2015) tek başına iklim değişikliğinin, RCP 4.5 iklim senaryosu altında 2080'lere doğru Avrupa'da ozonla ilişkili akut erken ölümlerin toplam sayısında% 15'lik bir artışa yol açacağını tahmin ediyor. İklim ve öncü emisyon değişikliklerinden kaynaklanan ozonla ilgili sağlık etkileri nedeniyle net ekonomik refah kayıpları (ölüm maliyetleri ve boş zaman kayıpları dahil) 2000 ile 2050 yılları arasında 9.1 milyar Euro’ya kadar birikebilir. Emisyonlarda öngörülen değişikliklerin maliyetleri üzerindeki etkisi büyük ölçüde iklim etkisini aşacaktır (Selin ve ark., 2009).

Policy yanıtları

İzleme, hedefler ve uyarılar

2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi uyarınca, Avrupa Üye Devletleri, yer seviyesindeki ozon verilerinin Avrupa Çevre Ajansı'na izlenmesi ve raporlanmasından sorumludur. Saatlik ozon konsantrasyonlarının izlenmesi, nüfusun maruziyetini belgelemek için kırsal, banliyö ve kentsel arka plan istasyonları da dahil olmak üzere Avrupa genelinde yaklaşık 2000 istasyonda gerçekleştirilir. Ozon konsantrasyonları, büyük bir yola veya endüstriyel bir alana/kaynaka yakın bir yerde bulunan endüstriyel ve trafik istasyonlarında da ölçülür.

2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi, insan sağlığının korunması için ozon için bir hedef değer ve uzun vadeli bir objektif değer belirler. İnsan ve çevre sağlığını korumak için Direktifte belirlenen yer seviyesindeki ozon için yasal standartlara genel bir bakış Tablo 2'de verilmiştir.

Tablo 2: Atmosferik zemin seviyesi ozon için eşik ve hedef değerlere ve uzun vadeli hedeflere genel bakış

^{* AOT40 (μg/m³ x saat), her gün 8.00 ile 20.00 Orta Avrupa Saati (CET) arasında ölçülen 1 saatlik değerleri kullanarak, belirli bir süre boyunca 80 μg/m³'ten büyük saatlik konsantrasyonlar arasındaki farkın toplamıdır}.

2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi ayrıca, nüfusu yüksek yer seviyesindeki ozon konsantrasyonları hakkında bilgilendirmek için düzenleyici yükümlülükleri de içerir (Tablo 2). Bilgi eşiği, 'nüfusun özellikle hassas kesimleri için kısa süre maruz kalmaktan insan sağlığı için bir riskin olduğu bir seviyeyi' yansıtmaktadır. Eşiği aşıldığında, ulusal makamların halkı bilgilendirmesi gerekir. Uyarı eşiği, "genel nüfus için kısa maruz kalmanın insan sağlığı için bir risk olduğu bir seviyeyi" yansıtmaktadır. Ulusal makamlar, bu eşik aşıldığında halkı bilgilendirmek, tavsiyelerde bulunmak ve kısa vadeli eylem planlarını uygulamakla yükümlüdür. Her iki eşiğin aşılması Üye Devletler tarafından Avrupa Komisyonuna bildirilmelidir.

Yıllık ozon konsantrasyonları hakkında bilgi AÇA'nın hava kalitesi istatistik görüntüleyicisinde mevcuttur. Güncel hava kalitesi bilgileri, AÇA'nın UTD hava kalitesi izleyicisinde ve Avrupa Hava Kalitesi Endeksi'nde kullanılmaktadır. Copernicus Atmosfer İzleme Servisi, yer seviyesindeki ozon konsantrasyonlarının 4 günlük bir tahminini sağlar. Birçok Avrupa ülkesinde ozon konsantrasyon seviyeleri ısı-sağlık eylem planlarına dahil edilmiştir. Belçika'dan bir örnek bkz.

Konsantrasyon azaltımı

Dünya Sağlık Örgütü (WHO) 2021 yılında, insan sağlığını korumak için yeni hava kalitesi yönergeleri yayınladı ve hava kirliliğinin insan sağlığına nasıl zarar verdiğine dair en son bilimsel kanıtların sistematik bir şekilde gözden geçirilmesi temelinde 2005 hava kalitesi kılavuzlarını güncelledi. Avrupa Komisyonu, Ekim 2022'de AB hava kalitesi standartlarını 2021 DSÖ tavsiyeleriyle daha yakından uyumlu hale getiren ve şu anda hedef değerlere tabi olan tüm hava kirleticileri için sınır değerler sunan bir revizyon önerisi yayınladı. Ozon, atmosferdeki oluşumunun karmaşık özellikleri nedeniyle hedeften sınır değere olan bu değişimden muaftır ve katı limit değerlere uymanın fizibilitesini değerlendirme görevini zorlaştırır.

Ozon oluşumunu şiddetlendiren iklim değişikliğinin etkisi, ozon öncüllerinin emisyonlarını azaltma çabalarını kısmen dengeleyebilir. Buna ozon iklim cezası denir. Avrupa'nın anakarası üzerindeki bu iklim cezasını telafi etmek, iddialı hafifletme önlemlerini gerektirecektir (NOx ve VOC emisyonlarında% 30 ila 50 kesinti). Uzun vadede, metan emisyonlarının azaltılması da ozon oluşumunu etkili bir şekilde azaltabilir. Metan aynı zamanda önemli bir sera gazı olduğundan, azaltılması iklim değişikliğinin azaltılmasına da fayda sağlar (UNEP, 2021; JRC, 2018).

Referanslar

• Colette, A. ve ark., 2013, 2050 yılında Avrupa atmosferi, CMIP5 senaryoları altında bölgesel bir hava kalitesi ve iklim perspektifi, Atmos. Chem mi? — Evet. Phys mi? 13, 7451-7471. https://doi.org/10.5194/acp-13-7451-2013
• Colette, A. ve ark., 2015, Avrupa'da ozon iklim cezası sağlam mı?, Çevre Araştırma Mektupları 10(8), 084015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/8/084015
• Cooper, O.R. ve ark., 2014, Troposferik ozonun küresel dağılımı ve eğilimleri: Gözleme dayalı bir inceleme, Elementa 2, 000029. https://doi.org/10.12952/journal.elementa.000029
• AÇA, 2022a, Avrupa'da hava kalitesi 2022, Briefing No 05/2022. Avrupa Çevre Ajansı web raporu
• AÇA, 2022b, Avrupa'da hava kalitesi standartlarının aşılması. Avrupa Çevre Ajansı'nın
• AÇA, 2022c, Hava Kirliliğinin Ekosistemler Üzerindeki Etkileri, Avrupa Çevre Ajansı web raporu
• Vb/ACM, 2015, yüzey yaz ozon konsantrasyonlarında gelecekteki değişim modellendi
• Geels, C. ve ark., 2015, Avrupa'da hava kirliliği nedeniyle gelecekteki erken ölüm — iklim değişikliklerine duyarlılık, antropojenik emisyonlar, nüfus ve bina stoku, Uluslararası Çevre Araştırmaları ve Halk Sağlığı Dergisi 12, 2837-2869. https://doi.org/10.3390/ijerph120302837
• Jacob D.J. ve Kazanan D.A., 2009, İklim Değişikliğinin Hava Kalitesine Etkisi, Atmosferik Çevre 43, 51-63. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.051
• JRC, 2018, metan emisyonlarının küresel eğilimleri ve bunların ozon konsantrasyonları üzerindeki etkileri, Ortak Araştırma Merkezi, Avrupa Komisyonu.
• Langner, J., ve ark., 2012, İklim değişikliğinin Avrupa'da yüzey ozon üzerindeki etkilerinin çok modelli bir çalışması, Atmosferik Kimya ve Fizik 12, 10423-10440. https://doi.org/10.5194/acp-12-10423-2012
• Lin, M. ve ark., 2020, Kuraklık sırasında bitkisel geri bildirimler Avrupa'da ozon hava kirliliği aşırı aşırı, Doğa İklim Değişikliği 10, 444-451. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0743-y
• Monks, PS, ve ark., 2015, Troposferik ozon ve hava kalitesinden kısa ömürlü iklim forcer, Atmosferik Kimya ve Fizik 15, 8889-8973. https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
• Orru, H., ve ark., 2019, 2050'de Avrupa'da Ozon ve ısıya bağlı mortalite, iklim, nüfus ve sera gazı emisyonlarındaki değişikliklerden önemli ölçüde etkilendi, Çevre Araştırma Mektupları 14, 074013 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab1cd9
• Parrington, M., ve ark., 2013, Boreal biyokütle yanan tüylerde ozon fotokimyası, Atmosferik Kimya ve Fizik 13, 7321-7341. https://doi.org/10.5194/acp-13-7321-2013
• Selin, N.E., ve ark., 2009, Gelecekteki ozon kirliliğinin küresel sağlık ve ekonomik etkileri, Çevre Araştırma Mektupları 4, 044014. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/4/044014
• Solberg, S., ve ark., 2021, Ulusal düzeyde hava kirleticilerinin uzun vadeli eğilimleri 2005-2019, ETC/ATNI Raporu 9/2021
• Szopa, S., ve ark., 2021, Kısa Ömürlü İklim Zorlayıcıları. İçinde: Masson-Delmotte V. ve ark., 2021, İklim Değişikliği 2021: Fiziksel bilim temeli. Çalışma Grubu I'nin Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin Altıncı Değerlendirme Raporuna Katkısı.
• Royal Society, 2008, 21. yüzyılda yer seviyesindeki ozon: gelecekteki eğilimler, etkiler ve politikaetkileri, Royal Society Policy Document
• UNEP, 2021, Küresel Metan Değerlendirmesi: Metan Emisyonlarının Azaltılmasının Faydaları ve Maliyetleri UNEP CCAC’IN
• Who Avrupa, 2008, Uzun Menzilli Sınırötesi Hava Kirliliğinden Ozonun Sağlık Riskleri Dünya Sağlık Örgütü Avrupa Bölge Ofisi