Yer seviyesinde ozon

Gözlemlenen efektler

Yer seviyesinde ozon oluşumu ve meteorolojik duyarlılığı

Yüzey ozonu (O_3),güneş ışığı ve kimyasal öncülerin varlığında atmosferde üretilen ikincil bir kirleticidir. Ozonun ana öncüleri, öncelikle kentsel alanlarla büyük ölçüde ilişkili olan ulaşım ve endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan azot oksitler (NOx) ve uçucu organik bileşiklerdir (VOC). Konut ve tarımsal kaynaklardan yayılan karbon monoksit (CO) ve metan (CH₄₎ozon oluşumunda küçük bir rol oynama eğilimindedir. Ozon öncülleri ayrıca VOC'nin biyojenik emisyonları, NOx'un toprak emisyonları, CO'nun orman yangını emisyonları ve metan biyosfer emisyonları gibi doğal bir kökene sahip olabilir (Cooper ve ark., 2014; Monks ve ark., 2015).

Kopernik Atmosfer İzleme Servisi tarafından dört günlük yer seviyesindeki ozon tahminine erişmek için resmin içine tıklayın

Maksimum ozon konsantrasyonları, büyük ölçüde şehirlerde yoğunlaşan diğer hava kirleticilerinin (partikül madde ve azot dioksit gibi) aksine, ozon öncülerinin ana kaynaklarının bulunduğu kentsel alanlardan genellikle düzinelerce kilometre uzakta meydana gelir. Ozonun fotokimyasal oluşumu birkaç saat sürdüğü için, rüzgarlar ozon oluşmadan önce kirlilik tüyünü taşıyabilir. Ek olarak, bazı NOx türleri ozonu belirli koşullarda (yani, emisyon kaynaklarına yakın, gece veya kış aylarında) bozar ve bu da NOx'un yayıldığı şehir merkezleri üzerinde genellikle daha düşük ozon konsantrasyonlarına neden olur. Oluştuktan sonra, ozon atmosferde günlerce haftalarca tutulabilir, genellikle uzun menzilli veya sınır ötesi taşımaya tabi tutulur. Bununla birlikte, kentsel - ve özellikle banliyö - alanlarda da 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 erken ilkbahar ve yaz sonu arasında zirve yapan belirgin bir mevsimsel döngüyü takip ediyor. Güneş ışığına 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 en yüksek ozon değerlerine yol açabilir. Güneş ışığı ile olan ilişki, güney Avrupa'nın kuzey Avrupa'dan daha yüksek ozon konsantrasyonlarına sahip olma eğiliminde olduğu anlamına gelir (AÇA,2022a).

Konsantrasyonlar ve nüfusa maruz kalma

Yıllık ozon konsantrasyonlarının Avrupa'da 2005 ile 2019 arasında hafifçe arttığı, en yüksek ozon zirvelerinin ise azaldığı tespit edildi (Solberg ve ark., 2022). 2020'de, Avrupa'daki tüm yer seviyesindeki ozon izleme istasyonlarının yalnızca %19'u, 2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi'nde belirlenen, maksimum günlük sekiz saatlik ortalamanın bir takvim yılı içinde metreküp başına 120 mikrogramı (μg / m³) geçemeyeceği uzun vadeli hedefine ulaştı. Avrupa genelinde, 15 AB Üye Devleti de dahil olmak üzere 21 ülke, insan sağlığının korunması için AB hedef değerini aşan ozon konsantrasyonlarını kaydetti (maksimum günlük sekiz saatlik ortalama 120 μg / m³) (AÇA,2022a). AB hedef seviyelerinin üzerinde yüzey ozonuna maruz kalan nüfusun oranı, 2003'te %64'lük bir zirve ile 2014'te %9 arasında dalgalanmıştır (AÇA,2022b). 2021 DSÖ kısa vadeli kılavuz değerinin (maksimum günlük sekiz saatlik ortalama 100 μg / m³) üzerindeki konsantrasyonlara maruz kalan nüfusun oranı, 2013-2020 döneminde% 93 ile% 98 arasında dalgalandı ve zamanla azalan bir eğilim olmadı.

Sağlık etkileri

Yüksek düzeyde ozon solunum problemlerine neden olur, astımı tetikler, akciğer fonksiyonunu azaltır ve akciğer hastalığına neden olur (WHO, 2008). 2019 yılında, 23 Avrupa ülkesinde 12 253 kişi, ozona akut maruz kalmanın neden olduğu veya şiddetlendirdiği solunum yolu hastalıkları nedeniyle hastaneye kaldırıldı. Ozon seviyelerine maruz kalmanın neden olduğu ölüm ve morbidite yükü, Kuzey Avrupa ülkelerinde tipik olarak Avrupa'nın geri kalanına kıyasla daha düşüktür (AÇA,2022a). 2020 yılında, 27 AB Üye Devleti'nde tahmini 24.000 kişi, 70 μg / m^3'ün üzerindeki ozona akut maruz kalma nedeniyle erken öldü. 2020'de ozona maruz kalma nedeniyle ölüm oranlarının en yüksek olduğu ülkeler, azalan sırayla Arnavutluk, Karadağ, Yunanistan, Bosna-Hersek ve Kuzey Makedonya'ydı (AÇA,2022a). 2005'ten bu yana, yer seviyesinde ozonla ilişkili mortalitede belirli bir eğilim olmamıştır ve yıldan yıla değişkenlik çoğunlukla yaz sıcaklıklarına bağlıdır (Solberg ve ark., 2022).

Doğrudan sağlık etkilerinin yanı sıra, yüzey ozonu bitkilerin stomalarından emilir ve gıda arzını etkileyen mahsulleri ve ormancılık verimini olumsuz yönde etkileyebilir. Avrupa'da buğday veriminin 2019'da %9'a kadar düşeceği tahmin ediliyor. Ekonomik kayıplar açısından 35 ülkede 1,4 milyar Euro kaybedildi (AÇA,2022c).

Öngörülen efektler

Gelecekteki yer seviyesindeki ozon konsantrasyonları

Ozon konsantrasyonlarındaki ve pik değerlerindeki yıldan yıla değişkenlik, temel atmosferik parametrelerde devam eden ve gelecekteki değişikliklerden karmaşık bir şekilde etkilenir (Tablo 1). Isı dalgalarının daha yüksek olasılığı, yer seviyesindeki ozon konsantrasyon zirvelerinde artışlara yol açacaktır. Artan güneş radyasyonu ve yaz sıcaklıkları da ozon oluşumunun kimyasal sürecini hızlandıracaktır. VOC (ozon öncüsü) emisyonu daha sıcak yazlar tarafından artırılacak (Langner ve ark., 2012), ancak atmosferdeki daha yüksek CO₂ seviyeleri ile de azaltılacaktır (Szopa ve ark., 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 uzaklaştırılması ⁇ bitkilere zararlı ⁇ bitkiler üzerindeki ısı ve su stresi ile azaltılabilir (Szopa ve ark., 2021). Aynı zamanda, artan nem, İskandinavya'daki deniz alanları gibi NOx'ta düşük olan bölgelerde ozon yıkımını artıracaktır (Colette ve ark., 2015).

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

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

Gelecekteki iklim değişikliğinin ozon konsantrasyonlarını artırması bekleniyor, ancak bu artış yüzyılın ortasına kadar günlük maksimum 5 μg / m^3'ü geçmemeli ve bu nedenle ozon öncüllerinin gelecekteki emisyon azaltımları nedeniyle ozon seviyelerindeki düşüşlerden daha ağır basacaktır. Bununla birlikte, yüzyılın sonu projeksiyonları, ozon konsantrasyonlarında 8 μg / m^3'e kadar bir artış olduğunu göstermektedir. Azalmalar sadece okyanus ve en kuzeydeki bölgelerde (İngiliz Adaları, İskandinav ve Baltık ülkeleri) tahmin edilmektedir (Şekil 1).

Yüzyılın ortasında (solda) ve yüzyılın sonunda (sağda) Avrupa üzerindeki yazlık yer seviyesindeki ozon konsantrasyonlarında (günlük maksimum) modellenmiş gelecekteki değişim.

_{Kaynak olarak: ETC/ACM (2015) Altyazıları}

Sağlık etkileri

Akut ozon maruziyetine bağlı mortalitenin, özellikle Orta ve Güney Avrupa'da 2050 yılına kadar iklim değişikliği nedeniyle artması beklenmektedir (Orru ve ark., 2019; Selin ve ark., 2009). Geels ve ark. (2015), iklim değişikliğinin tek başına, RCP 4.5 iklim senaryosu kapsamında 2080'lere doğru Avrupa'da ozonla ilişkili akut erken ölümlerin toplam sayısında% 15'lik bir artışa yol açacağını tahmin etmektedir. İklim ve öncül emisyon değişikliklerinden kaynaklanan ozonla ilgili sağlık etkileri nedeniyle net ekonomik refah kayıpları (ölüm maliyetleri ve boş zaman kayıpları dahil) 2000 ve 2050 yılları arasında 9,1 milyar Euro'ya kadar birikebilir. Emisyonlarda öngörülen değişikliklerin maliyetleri üzerindeki etki, iklim etkisini büyük ölçüde aşacaktır (Selin ve ark., 2009).

Politika yanıtları

İzleme, hedefler ve uyarılar

2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi uyarınca, Avrupa Üye Devletleri, yer seviyesindeki ozon verilerinin izlenmesinden ve Avrupa Çevre Ajansı'na 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 gerçekleştirilmektedir. Ozon konsantrasyonları ayrıca, büyük bir yola veya bir endüstriyel alana / kaynağa yakın bir konumda bulunan endüstriyel ve trafik istasyonlarında da ölçülür.

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

Tablo 2'de: Atmosferik zemin seviyesindeki 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 ve 80 μg/m3'ten büyük saatlik konsantrasyonlar arasındaki farkın toplamıdır.}

2008 Ortam Hava Kalitesi Direktifi ayrıca, nüfusu yer seviyesindeki yüksek ozon konsantrasyonları hakkında bilgilendirmek için düzenleyici yükümlülükler içerir (Tablo 2). Bilgi eşiği, "nüfusun özellikle hassas kesimleri için kısa süreli maruz kalmanın insan sağlığı için risk oluşturduğu bir seviyeyi" yansıtır. Eşik aşıldığında, ulusal makamların halkı bilgilendirmesi gerekmektedir. Uyarı eşiği, "genel nüfus için kısa süreli maruz kalmanın insan sağlığı için risk oluşturduğu bir seviyeyi" yansıtır. Ulusal makamların, bu eşik aşıldığında halkı bilgilendirmeleri, tavsiyelerde bulunmaları ve kısa vadeli eylem planlarını uygulamaları gerekmektedir. Her iki eşiğin aşılması Üye Devletler tarafından Avrupa Komisyonu'na bildirilmelidir.

Yıllık ozon konsantrasyonları hakkında bilgi AÇA'nın hava kalitesi istatistikleri görüntüleyicisinde mevcuttur. Güncel hava kalitesi bilgileri AÇA'nın UTD hava kalitesi görüntüleyicisinden ve Avrupa Hava Kalitesi Endeksi'nden edinilebilir. Kopernik Atmosfer İzleme Servisi, yer seviyesindeki ozon konsantrasyonlarının 4 günlük bir tahminini sağlar. Bazı Avrupa ülkelerinde ozon konsantrasyon seviyeleri ısı sağlığı eylem planlarına dahil edilmiştir. Belçika'dan bir örnek vereyim.

Konsantrasyon azaltımları

2021'de Dünya Sağlık Örgütü (WHO), hava kirliliğinin insan sağlığına nasıl zarar verdiğine dair en son bilimsel kanıtların sistematik bir incelemesi temelinde 2005 hava kalitesi kılavuzlarını güncelleyerek insan sağlığını korumak için yeni hava kalitesi kılavuzları yayınladı. Avrupa Komisyonu, Ekim 2022'de AB hava kalitesi standartlarını 2021 DSÖ tavsiyeleriyle daha yakından uyumlu hale getiren ve ozon hariç şu anda hedef değerlere tabi olan tüm hava kirleticileri için sınır değerler getiren Ortam Hava Kalitesi Direktifi'nin revizyonu için bir öneri yayınladı. Ozon, atmosferdeki oluşumunun karmaşık özellikleri nedeniyle, katı sınır değerlere uymanın fizibilitesini değerlendirme görevini zorlaştıran hedeften sınır değere bu değişiklikten muaftır.

İklim değişikliğinin ozon oluşumunu şiddetlendirmesinin etkisi, ozon öncüllerinin emisyonlarını azaltma çabalarını kısmen dengeleyebilir. Buna ozon iklim cezası denir. Bu iklim cezasını Avrupa'nın anakarası üzerinde telafi etmek, iddialı hafifletme önlemleri gerektirecektir (NOx ve VOC emisyonlarında% 30 ila 50 kesinti). Uzun vadede, metan emisyonlarının azaltılması da ozon oluşumunu etkili bir şekilde azaltabilir. Metan da önemli bir sera gazı olduğundan, azaltılması iklim değişikliğinin hafifletilmesine de fayda sağlar (UNEP, 2021; JRC, 2018).