Nyaranta a hőmérséklet növekedésével a talajközeli ózonkoncentráció is megemelkedik. Az ózon európai és nemzetközi törvények által is szabályozott szennyező anyag, amelynek súlyos következményei vannak az emberi egészségre és az ökoszisztémákra. A Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) produktumok széles skáláját kínálja ennek a másodlagos szennyezőanyagnak a nyomon követésére, amely nemcsak a „prekurzor szennyezőanyagok” koncentrációjától függ, hanem a nagy távolságra történő szállítástól és a globális felmelegedéstől is, ezért kihívás ellenőrizni, mérsékelni és nyomon követni. Mivel Európában új, szigorúbb levegőminőségi szabályok lépnek életbe, alább egy áttekintés olvasható arról, hogy a CAMS hogyan segít a troposzférikus ózon monitorozásában.
Az ózon az egyik legfőbb szennyezőanyag a nyár folyamán. Az északi féltekén júniustól szeptemberig fordulnak elő magas koncentrációjú troposzférikus ózon epizódok, amikor is a koncentráció több napig meghaladja a szabályozási küszöbértéket. A megnövekedett napsugárzással járó hosszabb napok, a magas légköri nyomással és magasabb hőmérséklettel járó stabil anticiklonális körülmények tökéletes receptje a troposzférikus ózonkoncentráció növeléséhez. A CAMS nyár eleje óta több, az ózonkoncentráció emelésére kedvező időszakot rögzített (június vége, július 17-20, július 29-augusztus 04). Fontos felhívni a figyelmet a prekurzorok (nitrogén-oxidok és illékony szerves vegyületek) kibocsátásának jelentős szerepére, amelyek gyakran a szennyezési epizódtól távol kerülnek kibocsátásra.
A szennyezettségi csúcsokkal és riasztásokkal kapcsolatos részletes információkért mindig forduljon a helyi levegőminőségi hatóságokhoz. Párizs és Île de France térségében az Airparif, a levegőminőség megfigyeléséért és előrejelzéséért felelős helyi szervezet célzott tájékoztatást nyújt az olimpiai játékok ideje alatt.
A felszíni ózonkoncentrációk CAMS regionális előrejelzése a július 30-án 00 UTC-kor inicializált és 2024. július 30-tól augusztus 1-ig érvényes előrejelzésekből. Forrás: CAMS/ECMWF
A felszíni ózonkoncentrációk CAMS regionális előrejelzése a július 30-án 00 UTC-kor inicializált és 2024. július 30-tól augusztus 1-ig érvényes előrejelzésekből. Forrás: CAMS/ECMWF
Az ilyen epizódok során a rossz levegőminőség egészségügyi hatásai (főleg a tüdőgyulladással összefüggő) hőstresszhez vezetnek, sokak egészségét fokozottan veszélyeztetve, így fontos a troposzférikus ózon kialakulásáért felelős kibocsátások ellenőrzése és monitorozása. A probléma az, hogy ezek a források néha nagyon távol vannak a szennyezési epizód helyszínétől. A CAMS részletes levegőösszetételi adatai alkalmasak a talajközeli ózonképződés és -szállítás nyomon követésére is.
Az emberi egészség védelme érdekében a környezeti levegő minőségéről szóló európai irányelv előírja, hogy az ózonszint maximális napi nyolc órás átlagának 120 µg/m3 alatt kell lennie, évente maximum 25 nap túllépéssel (amit 18 napra kell csökkenteni az Európai Parlament által 2024 áprilisában felülvizsgált környezeti levegő minőségi irányelv értelmében). Ezenkívül az ózonnak a terméshozamokra és a biológiai sokféleségre gyakorolt káros hatásainak korlátozása érdekében a jogszabály célértéket és hosszú távú célkitűzést irányoz elő, amely az akkumulált ózonmennyiséget 40 ppb-ben maximalizálja (májustól júliusig) a növényzet védelme érdekében. További információ az Európai Környezetvédelmi Ügynökség honlapján.
Mivel az előrejelzések szerint a hőhullámok intenzívebbé és gyakoribbá válnak a jövőben, a magas koncentrációjú troposzférikus ózonos epizódok is gyakoribbá és intenzívebbé válására számíthatunk, ami fokozott következményekkel jár az emberi egészségre és a környezetre határozott óvintézkedések hiányában.
Egy másodlagos szennyezőanyag pillangóhatása
A troposzférikus ózon korlátozásának egyik fő nehézsége, hogy másodlagos szennyező anyag. Ez azt jelenti, hogy nem közvetlen kerül a levegőbe, hanem a kibocsájtott prekurzor vegyületekből (jelen esetben nitrogén-dioxidokból és VOC-okból) alakul át napsugárzás hatására kémiai reakciók során. Nitrogén-oxidokat főként égési folyamatok eredményeznek (közlekedés, ipar, energiaszektor), VOC-ok (tehát illékony szerves vegyületek) pedig antropogén (pl ipar, háztartási tisztítószerek, határokon átívelő transzport) és biogén (növényzet) forrásokból erednek. Időbe telik, amíg lezajlanak ezek a napsugárzás által hajtott kémiai reakciók, ezért a magas ózonkoncentrációk gyakran távol fordulnak elő a VOC és NOx forrásoktól. Nyáron a hosszabb napok több időt biztosítanak ezeknek a kölcsönhatásoknak. A troposzférikus ózon, miután kialakult, napokig vagy hetekig is fennmarad a légkörben.
A troposzférikus ózonciklus egy nagyon összetett kémiai rendszer része. Míg a biogén és antropogén kibocsátások ózont termelnek, amint azt fentebb leírtuk, vannak olyan reakciók is (amelyekben természetesen előforduló gyökök és nitrogén-monoxid (NO) vesznek részt), amelyek lehetővé teszik a légkör „megtisztulását” az ózontól.
Ezért az ózonepizódok magas koncentrációja nemcsak a VOC- és NOX-kibocsátás növekedésével függ össze, hanem az O3-termelés és -veszteség közötti „fotokémiai egyensúly” megzavarásával is. Ez az egyensúlyhiány nagymértékben függ az NOX-kibocsátástól (például az alacsonyabb NOX-kibocsátás magas ózonkoncentrációhoz vezethet a megnövekedett VOC-tartalom révén), ami miatt a hatékony mérséklési stratégiák megvalósítása nagy kihívást jelent.
Míg az Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EEA) szerint a városi lakosság uniós szabványokat meghaladó légszennyező anyagoknak való kitettsége az évek során csökkent, az ózonterhelést egyértelműen nehezebb megfékezni, és jelentős szezonális csúcsoknak van kitéve.
Az ózonszennyezést helyi prekurzor források kibocsátásának és távolabbi, akár több, mint száz kilométeres távolságra lévő források is befolyásolják, ezért a prekurzorok monitorozása és a nemzetközi együttműködés kulcsfontosságú ennek megfékezéséhez.
Az ózon monitorozása a CAMS-nél részletes, határokon átnyúló, ágazati adatokkal
A CAMS közel valós idejű részletes légköri összetétel előrejelzési és elemzési produktumai különösen alkalmasak az ózonforrások megértésére, segítségükkel olyan mérséklő intézkedéseket tervezhetők, amelyeknek szükségszerűen figyelembe kell venniük a prekurzor szennyező anyagok NOx és VOC csökkentését.
Az új uniós szabályozás értelmében a tagállamoknak jelentést kell tenniük az Európai Bizottságnak a határértékek és a szabályozási küszöbértékek túllépéseiről, és tájékoztatniuk kell a lakosságot is. Az emberi egészség és az ökoszisztémák védelme érdekében a meghatározott határértékeken felül az „Információs küszöbérték” és a „Riasztási küszöb” is meg van határozva. Az ózon órás átlagaira: 180 mg/m3, illetve 240 mg/m3. A tagállamoknak rövid távú cselekvési tervekről és mérséklési stratégiáikról is be kell számolniuk az ilyen túllépések elkerülése érdekében. A CAMS kifejlesztett egy Policy portált, ahol a felhasználók, különösen a nemzeti és városi irányításban részt vevő döntéshozók, tájékozódhatnak a különböző források relatív hozzájárulásáról a napi ózon- és PM-koncentrációkhoz, ágazatonként vagy országonként rendezve a főbb európai városokban. Ez a CAMS regionális modell együttesében szereplő 11 modell egy részén alapul. Ezeket az produktumokat a döntéshozók használhatják a szennyezési szintekkel kapcsolatos jelentési kötelezettségeikhez.
A július elején közzétett CAMS-es elemzésben olvasható a 2023-as év kiértékelése és a korábbi évekkel való össszehasonlítása, valamint részletesen elemzi a magas troposzférikus ózonszennyezési epizódokat a 2023-as év során. Hasznos betekintést nyújt továbbá a légszennyezettségi minták mozgatórugóinak (kibocsátások, nagy távolságú transzport és meteorológia) megértéséhez. 2023-ban a nyáron mért meleg hőmérséklet egyértelműen korrelált a magas ózonkoncentrációval. Az elemzés rávilágított a váratlan korai (júniusban) és késői (szeptemberi) ózonepizódokra is, amelyek az ezekben az időszakokban tartósan magas hőmérsékletek miatt következtek be.
A napi átlagos ózonkoncentráció szezonális átlaga 2023-ra. Tél (bal felső); tavasz (jobb felső); nyár (bal alsó) és ősz (jobb alsó). Mértékegységek: [μg/m3].
A CAMS-felhasználók nagyon könnyen hozzáférhetnek a regionális és globális diagramokhoz is, amelyek előrejelzést adnak a felszíni ózonról, de a légkör különböző rétegeiről is. A haladó felhasználók az Atmosphere adattárban fedezhetik fel az adatokat, részletes információkkal az antropogén és biogén VOC-ról, nitrogén-oxidokról és természetesen az ózonról. A CAMS további adatokat biztosít légszennyező anyagokról, nyomjelzőkről, pollenekről a 11 tagú európai modell-együttese alapján nem csupán Európára, de globálisan is. Utóbbit műholdas megfigyelésekkel inicializálják és az ECMWF IFS rendszerével szimulálják. Az összes adat ingyenesen hozzáférhető.