Kvalita ovzduší v Evropě – Díl 3. – Troposférický ozon10 min čtení

Evropská agentura pro životní prostředí (European Environment Agency, EEA) vydala nedávno souhrnnou zprávu o kvalitě ovzduší v Evropě (Air Quality in Europe – 2018 Report), ve které jsou obsažena nejnovější data o kvalitě ovzduší na našem kontinentu. Jedná se o aktualizované vydání sledující kvalitu ovzduší v Evropě za období od roku 2000 do roku 2016. Zpráva je zatím k dispozici pouze v angličtině a má téměř 90 stran. V tomto díle si ukážeme závěry zprávy týkající se troposférického ozonu (O₃) a to včetně vlastního komentáře jak data interpretovat a vyhodnocení. Úplně na závěr pak uvedeme souhrn nejdůležitějších bodů.

1. díl – Úvod
2. díl – Suspendované částice
3. díl – Troposférický ozon
4. díl – Oxid dusičitý
5. díl – Benzo[a]pyren
6. díl – Ostatní znečišťující látky – oxid siřičitý, oxid uhelnatý, benzen a těžké kovy
7. díl – Expozice obyvatelstva znečišťujícím látkám a zdravotní dopady na populaci a ekosystémy

 

Proč považujeme ozon za znečišťující látku, je přece prospěšná a pro život na Zemi doslova klíčová? Ač se jedná o chemicky totožnou molekulu, účinky této látky jsou odlišné v troposféře (vrstvě atmosféry nejblíže zemskému povrchu) a ve stratosféře. Zatímco ve stratosféře chrání před škodlivým UV zářením, v troposféře působí jako nežádoucí polutant a kontakt s ním má řadu negativních dopadů jak na lidské zdraví, tak na ekosystémy. O ozonu jsme zde již na blogu psali, proto se nyní zaměříme spíše než na teorii na závěry zprávy a jejich interpretaci.

Ozon je tzv. sekundární polutant. To znamená, že nemá svůj přímí zdroj, který by jej emitoval do atmosféry. Vzniká složitými fotochemickými reakcemi z primárních polutantů (například NOx nebo nemetanických těkavých organických látek, NMVOC). Na rozdíl od ostatních znečišťujících látek jsou koncentrace ozonu nejvyšší v letním, teplém období a to především za horkých a jasných dní v odlehlejších oblastech, jako jsou například hory. To je dáno právě faktem, že je vznik ozonu v atmosféře katalyzován slunečním zářením.

Prekurzory ozonu vznikají především v urbánních a průmyslových oblastech a jsou potom prouděním transportovány směrem k předměstským a venkovským oblastem, kde jsou následně měřeny vyšší koncentrace O₃. Na dopravních stanicích jsou koncentrace O₃ nižší v důsledku reakce O₃ s NO.

Stav

• EU – současný cíl:
  120 µg/m³ jako denní max. 8h průměr, max. počet překročení 25 dní/rok ve tříletém průměru
• EU – dlouhodobý cíl:
  120 µg/m³ jako denní max. 8h průměr
• WHO doporučení
  max. 100 µg/m³ jako 8h klouzavý průměr

Data o koncentracích O₃ za rok 2016, která byla použita pro vyhodnocení ve zprávě, pochází z celkem 2070 stanic ve 36 zemích (s výjimkou Estonska, Islandu, Lichtenštejnska a Andorry). Celkově 17 % stanic splňujících kriterium alespoň 75 % dostupných dat vykázalo koncentrace O₃ nad EU cílovou hodnotu pro ochranu lidského zdraví. Toto číslo je výrazně nižší, než v roce 2014 a 2015. Pouze 17 % všech stanic splnilo EU dlouhodobý cíl (ani jedno překročení prahové hodnoty). 87 % stanic s hodnotami koncentrací nad dlouhodobou cílovou hodnotu byly pozaďové stanice. Hodnotou doporučovanou Světovou zdravotnickou organizací (WHO) je 100 µg/m³ jako 8h klouzavý průměr. Toto cílové číslo splnily pouze 4 % všech stanic, pouze 2 z 537 pozaďových stanic.

Rok 2016 byl podle Světové meteorologické organizace (WMO) globálně nejteplejším rokem do té doby. V Evropě to byl do té doby třetí nejteplejší rok (po roce 2014 a 2015). Nárůsty O₃ jsou způsobeny antropogenními emisemi prekurzorů O₃ (oxidy dusíku a těkavé organické látky) a zároveň úzce spjaty s meteorologickými podmínkami (vysoké teploty, žádná nebo velmi malá oblačnost). Pravděpodobně nejhorší byla v tomto roce epizoda od 25. do 28. srpna, kdy byly koncentrace ozonu vysoké napříč celou západní a střední Evropou a jako hlavní příčinu označuje zpráva dopravu a emise z průmyslu spolu s meteorologickou situací.

Jedním z regionů s nejvyššími koncentracemi O₃ v Evropě je oblast Středozemí na jaře a v létě. V některých letech jsou však koncentrace vysoké i ve střední Evropě. Příčinou jsou meziroční rozdíly v meteorologických podmínkách.

 

Trendy

I přesto, že emise prekurzorů (NOx a VOCs) se v EU-28 mezi lety 2000 a 2016 snížily o přibližně 40 %, podobný trend, tedy shodně vysoký pokles u koncentrací O₃, nebyl zaznamenán. Navíc podíl obyvatelstva ve městech v Evropě vystaveného koncentracím O₃ překračujících WHO doporučovanou hodnotu (100 µg/m³ jako 8h denní maximum) se dlouhodobě pohybuje nad 95 %.

Řada studií však tvrdí, že existují důkazy, že absolutní maxima koncentrací O₃ na pozaďových stanicích se v Evropě postupně snižují a to především ve venkovských oblastech, tedy tam, kde bývají koncentrace O₃ vůbec nejvyšší. Průměrná hodnota se však v období 1990 až 2016 v podstatě vůbec nezměnila. Pokles maxim se odhaduje na přibližně 10 % (2001-2012). Tento pokles je s vysokou pravděpodobností dán právě poklesem emisí O₃ prekurzorů v Evropě.

Vyhodnocení

Toliko hlavní závěry zprávy, nyní se podívejme na vlastní interpretaci dat založenou již ne na závěrech zprávy, ale přímo na zdrojových datech, ze kterých zpráva vychází.

Podle výše uvedených cílových hodnot EU by neměla být hodnota 120 µg/m³ v maximálním 8h průměru překročena více než ve 25 dnech za rok v tříletém průměru. Tato hodnota se tedy považuje za překročenou, pokud je 26. nejvyšší koncentrace v roce nad 120 µg/m³.

Vůbec nejvyšší 26. nejvyšší hodnotu 8h maxima měla městská průmyslová stanice Zenica-Brist v Bosně a Hercegovině (174 µg/m³). Následně při seřazení od nejvyšší po nejnižší koncentraci následuje 11 stanic v Itálii a to především v oblasti Janova, ale třeba také Milána. Nejhorší situaci po stránce koncentrací O₃ v Evropě na severu Itálie zcela jednoznačně potvrzuje i výše uvedená mapa.

Pokud bychom spočítali průměr ze všech 2070 stanic pro jednotlivé typy stanic, zjistíme, že nejvyšší průměr 26. nejvyššího 8h maxima mají stanice pozaďové (109,1 µg/m³), dále průmyslové (102,4 µg/m³) a nejméně dopravní (94,3 µg/m³). To však není překvapením, na dopravních stanicích bývají vysoké koncentrace oxidů dusíku a to v kontextu mechanizmu vzniku a zániku molekul ozonu reakcemi s NOx znamená, že jsou na dopravních stanicích koncentrace O₃ nižší.

Průměry pro stanice agregované pro jednotlivé zóny ukazují na nejvyšší průměrnou 26. nejvyšší max. 8h koncentraci O₃ na venkovských stanicích (111,7 µg/m³), dále předměstských (109,5 µg/m³) a nejméně na městských (103,4 µg/m³).

Pokud bychom 2070 stanic rozdělili podle jednotlivých zemí, vyšel by nejvyšší průměr Itálii (124,6 µg/m³), dále Kypru (118,2 µg/m³), a Švýcarsku (116,2 µg/m³). Česká republika by při tomto seřazení byla na 5. místě z 37 zemí. Průměrná koncentrace ze započítaných stanic v ČR v roce 2016 představovala 114,9 µg/m³. Velmi podobná byla situace například v Řecku (114,7 µg/m³), Chorvatsku (114,4 µg/m³).

Do zprávy nejsou započítány všechny stanice v České republice, které O₃ měří a data zasílají do databáze ISKO, podívejme se tedy, jak vypadala situace v roce 2016 z pohledu celé databáze ISKO a srovnání můžeme provést i s rokem 2017, pro který už má ČHMÚ kompletní a zverifikovaná data. Ze 75 stanic s alespoň 90 % dat došlo k překročení cílové hodnoty 120 µg/m³ jako max. denní průměr více než 25x za rok v tříletém průměru na 22 stanicích. Při pohledu na seznam těchto 22 stanic nelze říci, že by se jednalo o stanice zastoupené v jedné konkrétní lokalitě/okresu České republiky – nalezneme zde stanice v Moravskoslezském kraji, Zlínském kraji, Ústeckém kraji, Jihomoravském kraji, Praze atd. V roce 2017 byly k dispozici data ze 71 stanic, k překročení došlo na 21 z nich.

Vznik a zánik O₃ je velmi složitým procesem závislým na řadě faktorů – meteorologických podmínkách, dálkovém transportu, množství prekurzorů v ovzduší atd. Vliv zde tedy má například i změna klimatu, lesní požáry, emise NMVOC a NOx apod. Od roku 2000 pozorujeme v České republice klesající trend 26. nejvyšší hodnoty maximálního 8h klouzavého průměru. Výjimkou jsou především roky 2003 a 2015 – koncentrace byly v dané období vysoké v celé Evropě a jednalo se o velmi teplé roky, kdy teploty byly nadprůměrné během především letního období.

Shrnutí

• přízemní ozon je sekundární polutant, nemá svůj přímý zdroj a vzniká složitými fotochemickými reakcemi v atmosféře
• koncentrace ozonu ovlivňuje řada faktorů, jako například koncentrace prekurzorů (především NOx a NMVOC), meteorologické podmínky, dálkový transport atd.
• nejvyšších hodnot 8h klouzavého průměru bylo v roce 2016 v Evropě dosahováno především v oblasti severní Itálie
• v České republice byl imisní limit v období 2015-2017 překročen na přibližně 30 % lokalit, zejména pak na pozaďových stanicích, jelikož jsou na dopravních stanicích koncentrace O₃ nižší v důsledku reakce O₃ s NO.
• od roku 2000 pozorujeme v ČR klesající trend nejvyšších 8h klouzavých průměrů O₃. Především ve velmi teplotně nadprůměrné roky s velmi horkým a jasným létem dochází k výraznému zvýšení koncentrací O₃.
• v evropském kontextu dochází k pozvolnému mírnému snižování maximálních hodnot 8h klouzavých průměrů, celkový průměr koncentrací O₃ se však od roku 2000 nemění

 

Reference

EEA, 2018, ‘Air Quality e-Reporting Database’, European Environment Agency (http://www.eea.europa.eu/dataand-maps/data/aqereporting-8) accessed 23 July 2018.