Co je o3 v kvalitě ovzduší?

Ozon (O.₃) je přítomen v celé atmosféře, ačkoli koncentrační vrcholy jsou na dvou úrovních, stratosféře (15–50 km) a troposféře (0–15 km), přičemž největší podíl a koncentrace jsou ve stratosféře O₃ vrstva ( Royal Society, 2008). Stratosférický O₃ je důležitý, protože reguluje propustnost ultrafialového světla k povrchu Země. Proto snížení stratosférického O₃ v polárních oblastech, zejména v antarktické „ozónové díře“, vyvolávají obavy ohledně zdravotních účinků vystavení zvýšené hladině UV-B.

Naproti tomu O₃ v troposféře (přízemí) je regionálně významný jako toxická látka znečišťující ovzduší a skleníkový plyn. Míchání se stratosférickým vzduchem poskytuje přirozené globální průměrné pozadí kolem 10-20 dílů na miliardu (ppb), ačkoli o koncentraci existuje určitá debata. Další množství troposférického O₃ vznikají fotochemickými reakcemi z oxidů dusíku (NO_X) a těkavé organické sloučeniny (VOC), které zahrnují různé uhlovodíky.

Formace a zdroje

Přízemní ozon (O₃) není emitován přímo z antropogenních zdrojů. Jde o „sekundární“ znečišťující látku, která vzniká složitou sérií chemických reakcí za přítomnosti slunečního záření. Fotochemické reakce NOx a VOC (pocházející převážně ze spalovacích procesů) určují koncentraci přízemního O₃ v atmosféře. Za typických denních podmínek s dobře promíchanou atmosférou dosáhnou tři reakce rovnováhy a nedochází k žádné čisté chemii.

O+O₂ -> O₃ (+ M) (3) kde hn = sluneční světlo o vlnové délce 280-430 nm

M = jakákoli molekula, např. N₂ nebo O.₂

Chemické reakce neprobíhají okamžitě, ale mohou trvat hodiny nebo dny. Úrovně ozonu na určitém místě mohou pocházet z VOC a NO_x emise mnoho stovek nebo dokonce tisíc kilometrů daleko. Maximální koncentrace se proto obecně vyskytují po větru od zdrojových oblastí emisí prekurzorů znečišťujících látek.

Antropogenní emise prekurzorů ozonu (NOx/VOC) mohou také způsobit velké přechodné zvýšení koncentrace ozonu, tzv. epizody nebo smog. K nim dochází, když se vysoké koncentrace prekurzorů shodují s povětrnostními podmínkami příznivými pro produkci ozonu, jako je vzduch teplý a pomalu se pohybující. Tyto „epizody ozonu“ poskytují koncentrace O₃ (>40 ppb), které jsou toxické jak pro lidské zdraví (s dlouhodobým prahovým cílem 50 ppb denně 8-hodinový průměr, WHO), tak pro vegetaci.

Obrázek 1: Schematický pohled na zdroje a propady O3 v troposféře. Roční globální toky O3 vypočtené pomocí globálního chemicko-transportního modelu byly zahrnuty pro zobrazení velikosti jednotlivých členů. Tyto toky zahrnují výměnu stratosféry do troposféry, chemickou produkci a ztrátu v troposféře a tok depozice na pozemské a mořské povrchy. Zdroj dat: Čtvrtá hodnotící zpráva IPCC Zpráva pracovní skupiny I „Základy fyzikální vědy“ (Denman et al. 2007).

Před průmyslovou revolucí přírodní zdroje NO_X a VOC (viz tabulka) by generovaly O₃ v troposféře a k tomu transportovanému ze stratosféry. Nicméně velké množství NO_X a VOC uvolněné lidskou činností, jako je spalování fosilních paliv, vedly k velkému nárůstu koncentrace pozadí na severní polokouli. Hodnocení historické O₃ měření ukazují, že od 1950. let 1988. století se koncentrace pozaďového ozonu zhruba zdvojnásobila (Volz a Kley, 2004, Vingarzan, 2013), i když v posledním desetiletí došlo k určitému zpomalení tohoto trendu (Derwent et al., XNUMX).

ČTĚTE VÍCE

Jaký je problém, když klimatizace auta nechladí?

Tabulka 1: Souhrn tvorby ozonu z přírodních a antropogenních zdrojů NOX a VOC

VOC

Přírodní

Antropogenní

Přírodní

Antropogenní

Půdy, přírodní požáry

doprava (silniční, námořní a železniční), elektrárny, další průmysl a spalovací procesy

Vegetace, přírodní požáry

Doprava, spalovací procesy, rozpouštědla, výroba ropy

koncentrace

Dosavadní politická opatření v celé Evropě snížila emise prekurzorů ozonu NOx a VOC. Tyto kontroly emisí snížily maximální koncentrace ozonu ve Spojeném království obvykle o 30 ppb, ale za posledních 20 let se průměrné koncentrace v městských oblastech zvýšily v důsledku snížení místního vyčerpání O.₃ od NO. Koncentrace pozadí se ve venkovských oblastech zvýšily v důsledku zvýšení hemisférického pozadí O₃ koncentrace, které se zvýšily přibližně o 0.2 ppb za rok nebo o přibližně 5 ppb (obrázek 2). Příčina nárůstu pozadí O₃ jsou nárůsty prekurzorových emisí na celé severní polokouli, včetně emisí z lodní dopravy, letadel, vozidel a průmyslových emisí v rozvojových ekonomikách.

Obrázek 2: Trendy měsíčních průměrných základních úrovní ozonu v Mace Head na západním pobřeží Irska v letech 1986 až 2006, včetně průběžného 12měsíčního průměru (růžová čára), ukazující nárůst o ~5 ppb v poměru míšení ozonu za 20 let.

Koncentrace ozonu jsou velmi variabilní, prostorově i časově. Obrázek 3 ukazuje vysokou pozaďovou koncentraci v březnu až květnu nad severní polovinou Skotska, horským Walesem a severní Anglií a částmi jižní a východní Anglie. V letních měsících květen-červenec vysoké koncentrace pokrývají části jihovýchodní Anglie a některé horské oblasti Walesu a severního Skotska. Prostorový vzor letního času se táhne přes západní Evropu a je způsoben regiony, kde se produkce ozonu vyskytuje častěji v kombinaci emisí prekurzorů (NOx a VOC), vysokého slunečního záření a teplot. Během zimy se nejvyšší koncentrace vyskytují na SZ a nejnižší na JV v důsledku ničení ozónu v atmosféře znečištěné NO v hustých městských/průmyslových oblastech jižní Velké Británie a kontinentální západní Evropy.

Map of ozone concentrations over the UK

Obrázek 3: Rozložení středních koncentrací ozonu v období březen-květen a květen-červenec s použitím údajů za pětileté období 2003-07.

Účinky

Velké množství důkazů ukázalo, že okolní O₃ způsobí poškození O₃-citlivá vegetace. Ó₃ vstupuje do listů přes stomatální póry na povrchu listu. Jakmile jsou uvnitř listu, dochází k řadě chemických reakcí vedoucích k poškození buněčných membrán a dalším negativním dopadům na metabolismus rostlin, včetně fotosyntézy. Tyto účinky mohou být reakcí na krátkodobé epizody nebo kumulativní během vegetačního období a mohou vést k:

Viditelné poškození listů a předčasné stárnutí listů;
Snížení nadzemního a podzemního růstu a biomasy;
Změny v poměru mezi biomasou výhonků a kořenů (včetně alokace uhlíku);
Snížení počtu květů, biomasy květů a produkce semen;
Snížení množství a kvality výnosu plodin, včetně obilných zrn, hlíz brambor a plodů rajčat;

Změny v množství a kvalitě píce pro pastvu;
Změněná tolerance k abiotickým stresům, jako je sucho a mráz, a biotickým stresům, jako jsou napadení škůdci a choroby

ČTĚTE VÍCE

Co je reset motorového oleje?

Kritické úrovně

Účinky znečištění ozonem na vegetaci jsou popsány kumulativními metrikami, které jsou založeny buď na atmosférické koncentraci O₃ nad prahovou koncentraci (AOT40) nebo modelovaný příjem O₃ přes stomatální póry na povrchu listu (dávka fytotoxického ozonu nad prahem Y, POD_Y). Nedávná analýza terénních důkazů pro O₃ účinky potvrdily, že mapy vytvořené pomocí O₃ metrika toku se více shoduje s místy poškození než na základě O₃ koncentrace (Mills et al., 2011a). Nový O₃ Kritické úrovně založené na toku byly odvozeny pro plodiny, druhy stromů a pro druhy travních porostů (Mills et al., 2011b). Viz přehled Průvodce kritickými zátěžemi a úrovněmi.

Jiné dopady

Role ozonu jako přispěvatele k přímému radiačnímu působení globálního klimatu nabyla na významu (IPCC, 2007). Kromě toho uznání, že účinky O₃ na sekvesstraci uhlíku prostřednictvím jeho účinků na primární produktivitu vegetace je dalším důvodem zájmu o přízemní ozon (Sitch et al., 2007).

Další čtení (úplné odkazy níže)

Královská společnost (Royal Society, 2008) provedla v roce 2008 zásadní přezkum ozonu. Ukázala, že akce v polokulovém měřítku vyžaduje účinnou kontrolu přízemního ozonu.

Zpráva ICP Vegetation 2017 na Mapování kritických úrovní vegetace poskytuje podrobný popis metodologie a přístupů, které byly zkoumány pro stanovení kritických úrovní ozonu. Další zprávy a informace jsou také k dispozici na webových stránkách ICP Vegetation.

Zpráva Review of Transboundary Air Pollution (RoTAP) obsahuje několik kapitol o ozonu a jeho účincích, včetně:

Oddíl 5.4.8 Hodnocení současných dopadů ozonu ve Spojeném království
Oddíl 7.3.1 Trendy koncentrace ozonu

Ozon může být „dobrý“ nebo „špatný“ pro zdraví a životní prostředí v závislosti na tom, kde se v atmosféře nachází. Stratosférický ozón je „dobrý“, protože chrání živé organismy před ultrafialovým zářením ze slunce. Přízemní ozon, téma této webové stránky, je „špatné“, protože může vyvolat různé zdravotní problémy, zejména u dětí, starších osob a lidí všech věkových kategorií, kteří mají plicní onemocnění, jako je astma. Zjistěte více o přízemním ozonu.

Ozón je plyn složený ze tří atomů kyslíku. Ozon se vyskytuje jak v horní atmosféře Země, tak na úrovni země. Ozón může být dobrý nebo špatný, v závislosti na tom, kde se nachází.

ČTĚTE VÍCE

Jaký druh společnosti je Navistar?

Dobrý ozón, nazývaný stratosférický ozón, se přirozeně vyskytuje v horních vrstvách atmosféry, kde tvoří ochrannou vrstvu, která nás chrání před škodlivými ultrafialovými paprsky slunce. Tento prospěšný ozón byl částečně zničen umělými chemikáliemi, což způsobilo to, čemu se někdy říká „ozónová díra“. Dobrá zpráva je, že tato díra se zmenšuje. Zjistěte více o stratosférickém nebo „dobrém“ ozónu.

Ozon na úrovni země je škodlivá látka znečišťující ovzduší kvůli svým účinkům na lidi a životní prostředí a je hlavní složkou „smogu“. Zjistěte více o zdrojích emisí do ovzduší.

Jak vzniká přízemní ozon?

Troposférický, neboli přízemní ozón, není emitován přímo do ovzduší, ale vzniká chemickými reakcemi mezi oxidy dusíku (NOx) a těkavými organickými sloučeninami (VOC). K tomu dochází, když znečišťující látky emitované automobily, elektrárnami, průmyslovými kotly, rafinériemi, chemickými závody a dalšími zdroji chemicky reagují za přítomnosti slunečního záření.

Ozon s největší pravděpodobností dosáhne nezdravé úrovně v horkých slunečných dnech v městském prostředí, ale stále může dosáhnout vysokých úrovní během chladnějších měsíců. Ozon lze také přenášet na velké vzdálenosti větrem, takže i venkovské oblasti mohou zaznamenat vysokou hladinu ozonu.

This graphic depicts the formation of ozone from car and factory emissions

Jaké jsou škodlivé účinky ozónu?

Jaké jsou zdravotní účinky ozónu?

Ozón ve vzduchu, který dýcháme, může poškodit naše zdraví, zejména v horkých slunečných dnech, kdy ozón může dosáhnout nezdravé úrovně. . Přečtěte si více o účincích na zdraví.

Jaké jsou účinky ozonu na životní prostředí?

Zvýšená expozice ozónu může ovlivnit citlivou vegetaci a ekosystémy, včetně lesů, parků, úkrytů pro divokou zvěř a divokých oblastí. Zejména ozon může poškodit citlivou vegetaci během vegetačního období. Přečtěte si více o tom, jak ozon poškozuje ekosystémy.

Jaké jsou úrovně ozonu v mé komunitě?

Předpovědi kvality ovzduší jsou často poskytovány s předpověďmi počasí na ručních zařízeních, online nebo v novinách nebo televizi. Úrovně ozónu a další denní informace o kvalitě ovzduší můžete zkontrolovat na www.airnow.gov a v mnoha oblastech můžete dostávat oznámení o kvalitě ovzduší prostřednictvím www.enviroflash.info.

Co mohu udělat pro snížení ozónu?

Každý z nás může podniknout kroky ke snížení znečištění ovzduší a udržovat vzduch čistší a preventivní opatření, která můžete přijmout k ochraně svého zdraví. Navštivte AIRNow, kde najdete tipy, co můžete dělat.

ČTĚTE VÍCE

Jaké jsou běžné problémy v BMW E36?

Co se dělá pro snížení znečištění ozonem?

Jak se kontroluje znečištění ozonem?

Ozón je jednou ze šesti běžných látek znečišťujících ovzduší identifikovaných v zákoně o čistém ovzduší. EPA nazývá tato kritéria „látky znečišťující ovzduší“, protože jejich úrovně ve venkovním ovzduší je třeba omezit na základě zdravotních kritérií.

Pro každou z kritérií znečišťujících látek existují národní normy kvality vnějšího ovzduší (NAAQS). Tyto normy platí pro koncentraci znečišťující látky ve venkovním vzduchu. Zjistěte více o kritériích látek znečišťujících ovzduší a NAAQS.

Po spolupráci se státy a kmeny a zvážení informací z monitorů kvality ovzduší EPA „označí“ oblast jako dosahovanou nebo nedosahující národních norem kvality ovzduší. Pokud kvalita ovzduší v geografické oblasti splňuje nebo je lepší než národní standard, nazývá se to oblast dosažení; oblasti, které nesplňují národní standard, se nazývají oblasti nedosažitelné. Zjistěte více o označení kvality ovzduší ozonu.

Aby se zlepšila kvalita ovzduší, státy musí navrhnout plán známý jako státní implementační plán (SIP) na zlepšení kvality ovzduší v nedosahovaných oblastech. Plán nastiňuje opatření, která stát přijme ke zlepšení kvality ovzduší. Jakmile nedosahovaná oblast splní standardy, EPA označí oblast jako „oblast údržby“.

Jaká pravidla nebo předpisy pomáhají snížit znečištění ozonem?

Národní a regionální pravidla EPA pro snížení emisí znečišťujících látek, které tvoří přízemní ozón, pomohou státním a místním vládám splnit národní normy kvality ovzduší agentury. Opatření zahrnují normy pro vozidla a dopravu, regionální pravidla pro zákal a viditelnost a pravidelné kontroly NAAQS. Zjistěte více o ozonových standardech.