Ozon

Z Smogopedia
Skocz do: nawigacja, szukaj

Ozon to tzw. odmiana alotropowa tlenu. „Normalna” cząsteczka tlenu składa się z 2 atomów tego pierwiastka (wzór chemiczny O2), zaś cząsteczka ozonu z 3 (O3). Dodatkowy atom tlenu łatwo się odłącza, dlatego ozon chętnie wchodzi w reakcje chemiczne i jest silnym utleniaczem.

Wiele osób kojarzy ozon przede wszystkim z chroniącą nas przed promieniowaniem ultrafioletowym warstwą ozonową i problemem „dziury ozonowej”. Tyle, że warstwa ozonowa znajduje się w stratosferze (w zależności od szerokości geograficznej od 12 do 30 km nad powierzchnią Ziemi), a nas akurat bardziej interesuje ozon występujący przy powierzchni ziemi, czyli tzw. ozon troposferyczny.

Skąd bierze się ozon w dolnych warstwach atmosfery? Część spływa ze stratosfery, ale część powstaje z innych zanieczyszczeń w reakcjach chemicznych zachodzących pod wpływem światła słonecznego. Te „inne zanieczyszczenia”, tzw. prekursory ozonu, to przede wszystkim dwutlenek azotu (NO2), tlenek węgla (CO) i metan (CH4), a także lotne związki organiczne (LZO, ang. volatile organic compounds, VOCs) – na przykład niedopalone składniki benzyny czy oleju napędowego. Są to również węglowodory pochodzące ze źródeł naturalnych, choćby emitowany przez drzewa izopren[1].

Źródła ozonu w Polsce

Ozon jest zanieczyszczeniem wtórnym, co oznacza, że nie jest emitowany do atmosfery, lecz tworzy się w powietrzu w wyniku reakcji tlenków azotu (NO i NO2) oraz lotnych związków organicznych (LZO) pod wpływem słońca. Związki te nazywamy prekursorami ozonu. Tlenek (NO) i dwutlenek azotu (NO2) są emitowane głównie przez transport kołowy oraz przemysł, natomiast emisja antropogeniczna lotnych związków organicznych jest związana również z procesami przemysłowymi. Duże stężenia tych substancji umożliwiają powstawanie ozonu, dlatego jego najwyższe stężenia obserwujemy na obszarach miejskich i podmiejskich[2].

W latach, dla których uwzględniono stężenia w ocenie jakości powietrza[3], w okresie wiosenno-letnim występowały warunki meteorologiczne sprzyjające formowaniu się ozonu w powietrzu atmosferycznym (wysoka temperatura i duże nasłonecznienie). Stanowiło to, oprócz emisji prekursorów ozonu, zwłaszcza z sektora transportu samochodowego, główną przyczynę przekraczania poziomu docelowego, ustanowionego dla stężenia ozonu w powietrzu atmosferycznym ze względu na ochronę zdrowia ludzi. Dodatkowo znaczenie miał również napływ zanieczyszczonego powietrza (w tym prekursorów ozonu) spoza granic kraju.

Normy

Dla ozonu, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 roku w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu[4], obowiązują dwie wartości kryterialne związane z ochroną zdrowia ludzi. W ocenie rocznej dokonuje się odrębnej klasyfikacji stref, wyróżniając klasy A i C – w oparciu o poziom docelowy ozonu oraz klasy D1 i D2 – w oparciu o poziom celu długoterminowego.

Kryterium Okres uśredniania stężeń Poziom docelowy i celu długoterminowego dla ozonu w powietrzu [µg/m3] Dopuszczalna liczba dni z przekroczeniami poziomu docelowego w roku kalendarzowym
poziom docelowy 8 godzin[5] 120[6] 25 dni[7]
poziom celu długoterminowego Treść komórki Treść komórki Treść komórki
Kryterium Okres uśredniania stężeń Poziom docelowy i celu długoterminowego dla ozonu w powietrzu [µg/m3] Dopuszczalna liczba dni z przekroczeniami poziomu docelowego w roku kalendarzowym
poziom docelowy 8 godzin[8] 120[9] 25 dni[10]
poziom celu długoterminowego 8 godzin[11] 120[12] nie dotyczy (określana jest wartość maksymalna)

Tabela 1. Kryteria będące podstawą rocznej oceny jakości powietrza za 2019 rok – 03, ochrona zdrowia

Norma stężeń O3 zalecana przez Światową Organizację Zdrowia[13] to 100 µg/m3 dla średniej 8-godzinnej.

Obok norm, na podstawie których dokonuje się formalnej oceny jakości powietrza, występują jeszcze poziomy alarmowe[14] oraz poziomy informowania[15]. Dla ozonu wynoszą one odpowiednio:

– poziom alarmowy: 240 µg/m3 dla średniej 1-godzinnej;

– poziom informowania: 180 µg/m3 dla średniej 1-godzinnej.

Przekroczenia tych poziomów są komunikowane na stronie GIOŚ i można je sprawdzić pod adresem: http://powietrze.gios.gov.pl/pjp/warnings/.

Zanieczyszczenie ozonem w Polsce

Roczna ocena jakości powietrza[16] wykonywana jest w odniesieniu do ozonu ze względu na ochronę zdrowia ludzi i ochronę roślin. Podstawę oceny za 2019 rok, wykonanej w roku 2020, stanowiły kryteria określone w rozporządzeniu Ministra Środowiska z 24 sierpnia 2012 roku w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu (z późniejszymi zmianami)[17]. Zasadniczy podział stref, w których dokonuje się oceny, to klasy A i C. W klasie A poziom stężeń zanieczyszczenia nie przekracza poziomu dopuszczalnego, a w klasie C jest powyżej tego poziomu.

W rocznej ocenie jakości powietrza za rok 2019 dotyczącej ozonu, pod kątem dotrzymania poziomu docelowego określonego w celu ochrony zdrowia, podstawą klasyfikacji jest liczba dni ze stężeniem 8-godzinnym przewyższającym 120 μg/m3 uśredniona dla okresu 3 lat[18]. Do klasy A zaliczono 41 spośród 46 stref w kraju (ok. 89%), natomiast 5 stref sklasyfikowano jako C. Są to strefy położone w południowo-zachodniej i centralnej części Polski, w województwach: dolnośląskim, lubuskim oraz śląskim. Rezultatem oceny wykonanej dla poprzedniego roku było zaliczenie do klasy C 4 stref, dla roku 2017 – 6 stref, natomiast dla roku 2016 – 8. Były to również strefy położone na południowo-zachodnim i w centralnym obszarze kraju.

W rocznej ocenie jakości powietrza, w odniesieniu do poziomu celu długoterminowego określonego w celu ochrony zdrowia, podstawę klasyfikacji stref stanowi 1 parametr – stężenie maksymalne 8-godzinne z 2019 roku. Do klasy D2[19] zaliczone zostały wszystkie strefy w kraju. Taki sam był rezultat oceny za rok 2018, natomiast w ocenie wykonanej za rok 2017 4 strefy uzyskały klasę D1[20].

377x360px

Rysunek 1. Klasyfikacja stref w Polsce dla O3 na podstawie oceny jakości powietrza za rok 2019 (poziom docelowy, ochrona zdrowia). Źródło danych: Państwowy Monitoring Środowiska – GIOŚ, opracowanie: INFAIR, IOŚ-PIB

377x337px

Rysunek 2. Klasyfikacja stref w Polsce dla O3 na podstawie oceny jakości powietrza za rok 2019 (poziom celu długoterminowego, ochrona zdrowia). Źródło danych: Państwowy Monitoring Środowiska – GIOŚ, opracowanie: INFAIR, IOŚ-PIB

Rankingi

W corocznej ocenie jakości powietrza Europejskiej Agencji Środowiska[21] (EEA, ang. European Agency) pt. „Air quality in Europe”[22] („Jakość powietrza w Europie”) można znaleźć kompleksowe informacje o danych z całego kontynentu wraz z porównaniem państw między sobą.

Wśród raportujących do Europejskiej Agencji Środowiska[23] krajów znalazło się 36 państw europejskich. 20 państw członkowskich i 5 innych krajów zarejestrowało stężenia powyżej wartości docelowej O3 ponad 25 razy w 2018 roku W sumie 41% (895) wszystkich zgłoszonych stacji O3, z minimalnym zakresem danych wynoszącym 75%, wykazało stężenia powyżej wartości docelowej dla ochrony zdrowia ludzi w 2018 roku. Ponadto tylko 13% (296) wszystkich stacji zrealizowało cel długoterminowy. Ogółem 85% stacji o wartościach powyżej celu długoterminowego stanowiły stacje tła. W sumie 4% (81) wszystkich stacji i tylko 7 z 560 wiejskich stacji tła zgłoszonych w 2018 roku miało wartości poniżej wartości WHO AQG dla O3 (8-godzinna średnia 100 μg/m3), ustalonej dla ochrony zdrowia. Wartość średnia w Polsce nie przekroczyła poziomu dopuszczalnego i na tle porównywanych krajów znalazła się mniej więcej pośrodku rankingu.

604x323px

Wpływ na zdrowie

W raporcie Europejskiej Agencji Środowiska[24] (EEA, ang. European Agency) pt. „Air quality in Europe”[25] („Jakość powietrza w Europie”) oszacowano ilu ludzi traci przedwcześnie życie[26] z powodu zanieczyszczeń powietrza. Według tych analiz w Polsce w 2018 roku 1500 osób umarło przedwcześnie na skutek ekspozycji na ozon.

Ozon przyspiesza proces starzenia się komórek skóry i ma właściwości rakotwórcze. Jego podwyższone stężenie może również wywołać zaburzenia funkcji układu oddechowego. Pierwszymi objawami podrażnienia ozonem są kaszel, drapanie w gardle, ból głowy oraz senność. Jest szczególnie groźny dla osób starszych, małych dzieci oraz chorych na astmę[27]. Podwyższone stężenie ozonu w powietrzu może prowadzić do reakcji zapalnych oczu czy chorób dróg oddechowych, w tym nasilenia objawów astmy oraz zmniejszenia wydolności płuc[28]. Obecnie dysponujemy już mocnymi dowodami na to, że narażenie na zanieczyszczenia powietrza takie jak ozon wiąże się z większym prawdopodobieństwem nasilenia objawów astmy, a także z większą ilością przyjmowanych leków oraz większą liczbą pobytów w szpitalu. Wpływ ozonu troposferycznego na zaostrzenia astmy badano w wielu pracach, m.in. badania z Paryża[29] pokazały, że nawet jeśli stężenia zanieczyszczeń spełniają obowiązujące w Europie normy, to wciąż mają mierzalny wpływ na zdrowie w przypadku dzieci astmatycznych. Z kolei badania prowadzone w stanie Nowy Jork[30] pokazały związek między różnymi miarami przewlekłego narażenia na ozon troposferyczny w miejscu zamieszkania, a liczbą związanych z zaostrzeniami astmy przyjęć do szpitali[31]. Organizm człowieka broni się przed przedostającym się do płuc ozonem i zmniejsza ilość wdychanego tlenu, co w konsekwencji może powodować nasilenie chorób układu krążenia. Ozon może powodować senność, bóle głowy i znużenie oraz spadek ciśnienia tętniczego krwi. Ponadto podwyższone stężenia ozonu niszczą roślinność oraz przyspieszają korozję materiałów[32].

  1. https://smoglab.pl/ozon-skad-sie-bierze-i-kiedy-jest-go-najwiecej/
  2. https://powietrze.uni.wroc.pl/base/t/ozon
  3. Raport za rok 2019 dostępny na stronie GIOŚ: https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/content/show/1002301
  4. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 sierpnia 2012 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu (Dz.U. 2020 poz. 2279) wraz z późn. zmianami [źródło: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20120001031, http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20190001931].
  5. Stężenie 8-godzinne, wartość średnia krocząca obliczana ze stężeń 1-godzinnych.
  6. Maksymalna średnia 8-godzinna w ciągu doby, spośród średnich kroczących obliczanych co godzinę z 8 średnich 1-godzinnych.
  7. Liczba dni z przekroczeniem poziomu docelowego w roku kalendarzowym uśredniona w ciągu kolejnych 3 lat. W przypadku braku danych pomiarowych z 3 lat, dotrzymanie dopuszczalnej częstości przekroczeń sprawdza się na podstawie danych pomiarowych co najmniej 1 roku.
  8. Stężenie 8-godzinne, wartość średnia krocząca obliczana ze stężeń 1-godzinnych.
  9. Maksymalna średnia 8-godzinna w ciągu doby, spośród średnich kroczących obliczanych co godzinę z 8 średnich 1-godzinnych.
  10. Liczba dni z przekroczeniem poziomu docelowego w roku kalendarzowym uśredniona w ciągu kolejnych 3 lat. W przypadku braku danych pomiarowych z 3 lat, dotrzymanie dopuszczalnej częstości przekroczeń sprawdza się na podstawie danych pomiarowych co najmniej 1 roku.
  11. Najwyższa wartość stężenia 8-godzinnego spośród średnich kroczących w roku kalendarzowym.
  12. Jw.
  13. WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide, Summary of risk assessment, 2005 [źródło: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/69477/WHO_SDE_PHE_OEH_06.02_eng.pdf].
  14. Poziom alarmowy to taki, którego nawet krótkotrwałe przekroczenie może powodować zagrożenie dla zdrowia ludzi.
  15. Poziom informowania jest to stężenie substancji, powyżej którego istnieje zagrożenie zdrowia ludzkiego wynikające z krótkotrwałego narażenia na działanie zanieczyszczeń wrażliwych grup ludności.
  16. Raport za rok 2019 dostępny na stronie GIOŚ: https://powietrze.gios.gov.pl/pjp/content/show/1002301
  17. http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20120001031. Dla wszystkich zanieczyszczeń są one zgodne z kryteriami określonymi w dyrektywach 2008/50/WE (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/50/WE z dnia 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy [źródło: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32008L0050&from=PL]) i 2004/107/WE (Dyrektywa 2004/107/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 15 grudnia 2004 r. w sprawie arsenu, kadmu, rtęci, niklu i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w otaczającym powietrzu [źródło: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32004L0107&from=PL]).
  18. W przypadku braku dostępnych danych dla 3 lat wykorzystuje się wyniki z ostatnich 2 lub 1 roku.
  19. Klasa D2 – poziom stężeń zanieczyszczenia przekracza poziomu celu długoterminowego (dotyczy tylko ozonu).
  20. Klasa D1 – poziom stężeń zanieczyszczenia nie przekracza poziomu celu długoterminowego (dotyczy tylko ozonu).
  21. https://www.eea.europa.eu/pl
  22. https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2020-report
  23. https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2020-report
  24. https://www.eea.europa.eu/pl
  25. https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2020-report
  26. Przedwczesne zgony to takie, które mają miejsce zanim dana osoba osiągnie oczekiwany wiek. Oczekiwany wiek to zazwyczaj oczekiwana długość życia w kraju, biorąc pod uwagę płeć i wiek. Uważa się, że przedwczesnym zgonom można zapobiec, jeśli można wyeliminować ich przyczyny.
  27. https://www.gdansk.wios.gov.pl/wios/aktualnosci/327-wplyw-ozonu-i-promieniowania-uv-na-zdrowie-czlowieka.html
  28. https://www.gios.gov.pl/pl/aktualnosci/344-ozon-dobry-i-zly
  29. Just, J., et al. Short-term health effects of particulate and photochemical air pollution in asthmatic children. European Respiratory Journal 20.4: 899–906 (2002), https://erj.ersjournals.com/content/20/4/899.short
  30. Lin, Shao, et al. Chronic exposure to ambient ozone and asthma hospital admissions among children. Environmental Health Perspectives, 116.12: 1725 (2008), https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19079727/
  31. J. Jędrak, E. Konduracka, A. Badyda, P. Dąbrowiecki, Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie, wyd. KAS, https://polskialarmsmogowy.pl/files/artykuly/1346.pdf
  32. https://www.gios.gov.pl/pl/aktualnosci/344-ozon-dobry-i-zly