10. TROPOSFERISCHE OZON (O3)

Transcriptie

1 1.Inleiding 10. TROPOSFERISCHE OZON (O3) Ozon is een secundaire polluent, wat betekent dat de stof niet rechtstreeks in de omgevingslucht wordt geproduceerd door de activiteiten van de mens. Ozon wordt gevormd door chemische reacties in de atmosfeer. Er kan dus geen inventaris van de emissies worden gemaakt..1.1.toxiciteit / invloed op het milieu Zelfs al is ozon geen typisch stedelijke polluent, toch verschijnt hij op de eerste plaats tussen de indicatoren van de luchtkwaliteit wegens zijn invloed op de gezondheid en het milieu. De toxiciteit varieert naar gelang van de concentratie ervan: tussen 180 en 240 µg/m³ wordt een vermindering vastgesteld van de ademhalingsfunctie met 5% bij de gemiddelde bevolking en met 10% bij gevoelige personen; tussen 240 en 360 µg/m³ bereikt deze vermindering van de ademhalingsfunctie 5 tot 15% bij de gemiddelde bevolking en 10 tot 30% bij gevoelige personen, met mogelijk hoofdpijn, irritatie van de ogen, de neus en de keel; boven 360 µg/m³ worden al deze gevolgen nog ernstiger: de vermindering van de ademhalingsfunctie bedraagt meer dan 15% bij de gemiddelde bevolking en meer dan 30% bij gevoelige mensen; er wordt eveneens een belangrijke vermindering van de fysieke prestaties waargenomen. Ozon heeft eveneens een schadelijke invloed op de vegetatie, zowel op het vlak van de waarneembare bladcellen als op de groei zelf, wegens de uitputting van de reservestoffen..1.2.oorsprong van de polluent Ozon ontstaat door een fotochemische reactie, vooral in de periode van midden juni tot midden augustus, als gevolg van de irradiatie van primaire polluenten (waaronder stikstofdioxide NO2) door het ultraviolet licht (UV), en dat in aanwezigheid van zuurstof : NO2 + O2 + UV <-> O3 + NO Een dynamisch evenwicht ontstaat tussen de vorming (proces van verschillende uren) en de afbraak van ozon (proces van een tot enkele minuten). Dit evenwicht wordt echter verstoord door het feit dat de NO grotendeels oxideert tot NO2 in een reactie met de reactieve producten van de vluchtige organische stoffen. Bijgevolg is de NO niet beschikbaar voor de afbraak van ozon en kan de gevormde NO2 opnieuw worden opgesplitst onder invloed van de UV-stralen, om zo ozon te vormen. Eenzelfde NO2-molecule kan de vorming van verschillende O3-moleculen meebrengen. Dit kettingproces kan aanleiding geven tot een vorming van te veel ozon, zelfs in het geval van een lage concentratie van de voorlopers. 2.Concentraties in de omgevingslucht.2.1.reglementering Toezicht De volgende reglementeringen leggen het toezicht op en de rapportering over de O3-concentraties op (wettelijke verplichtingen): Beschikking 2004/461/EG van de Commissie van 29 april 2004, tot opstelling van een vragenlijst die moet worden gebruikt voor de jaarlijkse aangifte betreffende de evaluatie van de kwaliteit van de omgevingslucht krachtens richtlijnen 96/62/EG en 1999/30/EG van de Raad, evenals richtlijnen 2000/69/EG en 2002/3/EG van het Europees Parlement en de Raad (zie hieronder). Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 1 / 10

2 Immissienormen Richtlijn 2002/3/EG van het Europees Parlement en de Raad van 12 februari 2002 (dochterrichtlijn bij kaderrichtlijn 96/62/EG) betreffende ozon in de omgevingslucht werd omgezet in het Brussels recht door het besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van 18 april Deze richtlijn geeft geen (wettelijk bindende) grenswaarde, maar een richtwaarde ( target value ), m.a.w. een niveau dat werd vastgelegd met het doel schadelijke effecten voor de gezondheid van de mens en/of het milieu in zijn geheel op lange termijn te vermijden en dat moet waar mogelijk worden bereikt over een bepaalde periode. Naast de te bereiken waarde worden ook waarden gegeven als doelstelling op lange termijn : een ozonconcentratie in de omgevingslucht onder dewelke, volgens de huidige wetenschappelijke kennis, directe schadelijke effecten voor de gezondheid van de mens en/of het milieu in zijn geheel weinig waarschijnlijk zijn. Behalve wanneer dit niet haalbaar is door evenredige maatregelen (die met andere woorden kostenefficiënt zijn), moet deze doelstelling worden bereikt op lange termijn teneinde een efficiënte bescherming van de gezondheid van mens en milieu te garanderen. Tabel 10.1: O3 Normen voor de immissie die van toepassing zijn vanaf 2010 (richtlijn 2002/3/EG) De nieuwe richtlijn over ozon geeft eveneens een richtwaarde voor de bescherming van de plantengroei: de AOT40 berekend over de periode mei tot juli, tussen 8 en 20 uur (Centraal-Europese tijd) mag niet hoger zijn dan µg/m3.h. In dit geval gaat het om de AOT ( Accumulated exposure Over a Treshold ) berekend in het groeiseizoen van de vegetatie. Deze blootstelling boven 40 ppb (= 80 µg/m3) wordt berekend als volgt: voor de in overweging genomen periode wordt voor elke uurwaarde van de O3 die hoger is dan 80 µg/m3 de optelling gemaakt van de positieve saldo s (m.a.w. het deel van de gemeten waarde boven de drempel van 80 µg/m3; of bijvoorbeeld 35 voor een uurwaarde van 115 µg/m3 en 0 voor een uurwaarde van 55 µg/m3). Er is een verband tussen de AOT40-MJ (mei-juli) die zo wordt berekend en het gemiddelde rendement van de landbouwgrond en de weiden. Voor de schade aan bossen wordt een AOT40-AS-niveau (april-september) berekend gedurende een periode van 6 maanden, van april tot september. De voor deze periode berekende richtwaarde van AOT40 bedraagt µg/m3.h. De richtlijn legt bovendien een informatiedrempel en een alarmdrempel vast. De informatiedrempel is een niveau boven hetwelk een kortstondige blootstelling een risico voor de menselijke gezondheid inhoudt voor bijzonder gevoelige bevolkingsgroepen en vanaf hetwelk geactualiseerde informatie nodig is. De alarmdrempel" is een niveau boven hetwelk een kortstondige blootstelling een risico voor de gezondheid van de hele bevolking inhoudt, en vanaf hetwelk de Lidstaten onmiddellijk maatregelen treffen conform de Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 2 / 10

3 artikelen 6 (informatie van het publiek) en 7 (actieplannen op korte termijn) van de richtlijn. Tabel 10.2: O3 informatie- en alarmdrempels (richtlijn 2002/3/EG) De nieuwe richtlijn bepaalt dat de resultaten van de metingen tegen 2010 moeten worden geïnterpreteerd volgens de voor 2010 vastgelegde richtwaarden. Ter herinnering: de oude richtlijn 92/72/EEG betreffende de luchtvervuiling door ozon werd ingetrokken op 9 september Ze hield de volgende doelstellingen in: Voor de menselijke gezondheid: 110 µg/m3 (beschermingsdrempel) gemiddelde waarde voor een periode van 8 uur (4 periodes per dag) 180 µg/m3 (informatiedrempel) gemiddelde waarde over 1 uur 360 µg/m3 (alarmdrempel) gemiddelde waarde over 1 uur Voor de plantengroei: 65 µg/m3 (gemiddelde dagconcentratie) 200 µg/m3 (gemiddelde uurconcentratie).2.2.beoordeling van de meetresultaten Meetstations In Brussel werd begonnen met ozonmetingen in De O3 wordt gemeten in de stations van Woluwe, Ukkel, Molenbeek, Haren en Berchem, Sint-Katelijne en het Europees Parlement. On-line-gegevens betreffende de luchtkwaliteit kunnen worden geraadpleegd op de volgende websites: - BIM, rubriek Luchtkwaliteit : gegevens per verontreinigende stof (ozon, stikstofoxide, zwaveldioxide, stofdeeltjes, PM10) en gegevens per station - Intergewestelijke Cel voor het Leefmilieu ( actuele en historische gegevens over de luchtkwaliteit in de 3 gewesten (ozon, stikstofdioxide, zwaveldioxide, koolmonoxide, stofdeeltjes PM10 en PM2,5) Evolutie van de O3-concentraties Evolutie op lange termijn van de O3-concentraties Figuur 10.3 geeft de evolutie, tussen 1986 en 2004, van de zomerverontreiniging door ozon en dit in de vorm van een grafiek die enerzijds de gemiddelde concentratie (AM) weergeeft en anderzijds de distributie van gecumuleerde frequenties voor de centielen P10, P30, P70, P90, P95 en P98. De warmere zomerperiodes van 1989, 1990, 1994, 1995 en 2003 onderscheiden zich duidelijk van de evolutie van de waarden, en meer bepaald de hoogste niveaus van de hogere centielen (P70 tot P98). We stellen een lichte verhoging vast van de gemiddelde ozonconcentratie in de loop der tijd en een vermindering van de frequentie van de ozonpieken. De evolutie van de gemiddelde concentratie in het gewest sinds eind jaren 80 kan worden verklaard door de algemene vermindering van de NO-concentraties. Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 3 / 10

4 Figuur 10.3: O3 Evolutie van de distributie van gecumuleerde frequenties in Ukkel (uurwaarden zomerperiode april-september) Gemiddelde dagevolutie van de O3-concentraties De gemiddelde dagevolutie van de ozonconcentratie in de zomerperiode is kenmerkend: ze neemt af tijdens de eerste uren van de ochtend, neemt vervolgens toe naarmate de dag vordert en bereikt een maximum op het einde van de namiddag of in de avond, en neemt geleidelijk weer af tijdens de nacht. De hoogste ozonconcentraties worden gemeten in Ukkel en Sint-Agatha-Berchem. De concentratieniveaus in Molenbeek, Sint-Katelijne en Haren zijn lager. Een grotere plaatselijke ozonafbraak ter hoogte van deze meetstations, onder andere door de NO-emissies van het drukke verkeer, is verantwoordelijk voor deze lagere ozonconcentraties. Figuur 10.4: O3 - gemiddelde dagevolutie in de zomer voor verschillende meetstations (van mei 03 tot augustus 03) Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 4 / 10

5 Figuur 10.5: O3 - dagevolutie in de zomer in Haren op werkdagen en tijdens het weekend (van mei 03 tot augustus 03) Gemiddeld liggen de ozonconcentraties in de zomer hoger op niet-werkdagen dan op werkdagen. Het verschil in de ozonconcentratie op werkdagen en op niet-werkdagen is het opvallendst in de meetstations gelegen in een omgeving met druk verkeer. De meest waarschijnlijke hypothese om dit verschil te verklaren dat eveneens wordt waargenomen in de meest meetstations van de EU is dat de uitstoot van het verkeer in het weekend en op feestdagen lager is. Hierdoor komt er minder NO in de lucht en neemt de ozonafbraak af Naleving van de normen Toekomstige normen 3.a)Richtwaarde voor de volksgezondheid Ter herinnering: de richtwaarde voor de volksgezondheid, die moet worden bereikt tegen 2010, is een maximumwaarde over 8 uur van 120 µg/m3 (maximum 25 dagen per jaar, gemiddeld over 3 kalenderjaren). Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 5 / 10

6 Tabel 10.6: O3 Aantal dagen met de maximumwaarde over 8 uur > 120 µg/m3 per meetstation en in het algemeen voor het BHG (jaarperiode: 1 januari 31 december ). In Brussel werd begonnen met ozonmetingen in De jaren van deze periode met een onzonrijke zomer waren 1989, 1990, 1994, 1995 en Het grootste aantal dagen met overschrijding van de maximumwaarde over 8 uur werd opgetekend in 2003 (45 dagen met overschrijding over het hele grondgebied van het gewest), gevolgd door 1995 (43) en 1989 (35). Alle jaren met een zonnig weer in juli of augustus hadden meer dan 25 dagen overschrijding. Het aantal overschrijdingen ligt duidelijk lager voor de zomerperiodes met gematigd weer in deze twee maanden. Gemiddeld zijn er in de drie voorbije zomerperiodes ( ) 27 dagen met overschrijding geweest. Het gemiddelde aantal dagen met overschrijding over de 15 voorbije jaren is gelijk aan 26. Gemiddeld, over 3 jaar berekend, schommelt het aantal dagen met overschrijding tussen 20 en 30. Twee matig ozonrijke zomerperiodes of één zeer ozonrijke zomer op deze drie jaren brengen een overschrijding mee van de gemiddelde waarde van 25 dagen met overschrijding van de drempel, de richtwaarde vanaf Op basis van deze waarnemingen meent het Laboratorium voor Milieuonderzoek dat de naleving van de toekomstige norm van de dochterrichtlijn betreffende ozon van toepassing vanaf 2010 niet gegarandeerd is. Opdat de richtwaarde voor de menselijke gezondheid zou worden nageleefd vanaf 2010, is een aanzienlijke daling van de gemiddelde ozonconcentraties nodig. We merken op dat de polluenten die ozon vormen en afbreken tot dezelfde groep behoren (NOx) en in grote mate door dezelfde bronnen worden voortgebracht (wegverkeer). Het resultaat is dat dringende maatregelen voor een onmiddellijke vermindering van de voorlopers eveneens leiden tot een vermindering van de ozonafbraak. Deze dualiteit toont aan dat bepaalde maatregelen die erop gericht zijn de concentraties te verminderen, eerder de afbraak van ozon dan de vorming ervan verminderen, waardoor een resultaat wordt verkregen dat tegengesteld is aan wat werd verwacht. In het algemeen wordt gesteld dat een vermindering van de ozonverontreiniging slechts mogelijk is indien de emissies van de voorlopers drastisch worden verminderd (met ongeveer 50 %), op grote schaal Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 6 / 10

7 (in een groot deel van West-Europa) en op duurzame manier. Een oplossing van het ozonprobleem is dus structureel en vraagt tijd en maatregelen aan de hand waarvan men de emissies van de voorlopers geleidelijk en op duurzame wijze kan doen verminderen. 3.b)Richtwaarde voor de plantengroei De nieuwe ozonrichtlijn geeft eveneens een richtwaarde voor de bescherming van de plantengroei: de AOT40-MJ berekend in de periode van mei tot juli, tussen 8 en 20 uur en als gemiddelde over 5 jaar, mag niet hoger zijn dan µg/m3.h. De richtwaarde moet worden bereikt vanaf Figuur 10.7: O3 Evolutie van de AOT40-MJ gemiddelde over 5 jaar (mei-juli, 8-20 u in Centraal-Europa, AOT berekend met 100% beschikbaarheid van gegevens, ) Gemiddeld wordt over de periode van 5 jaar in geen van de meetstations een AOT40-MJ-waarde hoger dan µg/m3.h gemeten. Waarden lager dan de doelstelling op lange termijn, namelijk µg/m3.h, liggen op dit moment nog ver af in de meetstations van Ukkel en Sint-Agatha-Berchem. Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 7 / 10

8 Figuur 10.8: O3 Evolutie van AOT40-AS gemiddelde over 5 jaar (april-september, 8-20 u in Centraal- Europa, AOT berekend met 100% beschikbaarheid van gegevens, ) In de meetstations van Ukkel en Sint-Agatha-Berchem wordt de richtwaarde van µg/m3.h voor de AOT40-AS (periode april september) in het algemeen benaderd of overschreden. 3.c)Informatie- en alarmdrempels Richtlijn 2002/3/EG voorziet een informatie- en een alarmdrempel die respectievelijk overeenkomen met uurwaarden hoger dan 180 µg/m3 en 240 µg/m3. Figuur 10.9: O3 Aantal dagen met overschrijding van de informatie- en alarmdrempels (uurwaarden > 180 µg/m3 en > 240 µg/m3) en van de richtwaarde vastgelegd voor de volksgezondheid (dagelijks maximum van het gemiddelde over 8 uur > 120 µg/m3) Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 8 / 10

9 De meeste dagen met overschrijding van de informatiedrempel werden opgetekend in de warme, ozonrijke zomerperiodes van 1995 (24 dagen), gevolgd door de zomerperiode van 1994 (13 dagen), 2003 (12 dagen), 1989 (12 dagen) en 1990 (10 dagen). Tussen 1 en 3 dagen met overschrijding van de alarmdrempel werden opgetekend in 1989, 1993, 1994, 1995 en Het grootste aantal periodes met een langdurige blootstelling (waarden over 8 uur) werd eveneens opgetekend in de loop van deze jaren Oude normen De onderstaande tabel geeft de evolutie weer van het aantal dagen met overschrijding van de drempels voor ozon zoals gespecificeerd in de richtlijn 1992/72/EG, die werd ingetrokken op 9 september Het gaat om het aantal dagen waarop ten minste een van de meetstations van het Gewest een overschrijding heeft gemeten. Tabel 10.10: O3 aantal dagen met overschrijding van de drempels die zijn vastgelegd door de oude richtlijn 1992/72/EG (kalenderjaren, ) De meeste dagen met overschrijding van de drempels, gemeten over een korte duur (uurwaarden), werden opgetekend tijdens de warme, ozonrijke zomerperiodes. Deze vaststelling sluit aan bij de grafische voorstelling van de distributie van de gecumuleerde frequenties, namelijk de aanwezigheid van hogere piekwaarden voor O3 in de warmste zomerperiodes. Bronnen 1. BIM De luchtkwaliteit in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest: Immissiemetingen , Laboratorium voor Milieuonderzoek (on line beschikbaar onder rubriek Technische rapporten van het deel Gegevens op de website van het BIM) 2. BIM De kwaliteit van de lucht in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest (on line beschikbaar onder rubriek Technische rapporten van het deel Gegevens op de website van het BIM) Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 9 / 10

10 Andere fiches in verband hiermee Schriftje Lucht basisgegevens voor het plan 1. Het DPSIR-model: voor een geïntegreerde aanpak van de bescherming van de luchtkwaliteit 2. Vaststellingen 3. De internationale overeenkomsten en de gevolgen ervan inzake verschaffing van gegevens - lokale invloed: bescherming van de volksgezondheid 4. De internationale overeenkomsten en de gevolgen ervan inzake verschaffing van gegevens - globale invloed: bescherming van de ecosystemen ter bescherming van de mens 5. De internationale overeenkomsten en de gevolgen ervan inzake verschaffing van gegevens - de polluenten opgevolgd in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest 8. Stikstofoxiden 9. VOS 25. Afstand tot de doelstellingen: luchtkwaliteit en emissies 40. De luchtkwaliteitsnormen van de WereldGezondheidsOrganisatie 41. Indexen voor de luchtkwaliteit in Brussel 42. Invloed van de meteorologie op de luchtkwaliteit 59. De bescherming van de luchtkwaliteit 60. Principe van berekening van emissies en evolutie van de parameters Auteurs van de fiche DE VILLERS Juliette, SQUILBIN Marianne, VANDERSTRAETEN Peter Herlezing ONCLINCX Françoise Datum van update: Januari Brussels Instituut voor Milieubeheer / Observatorium voor Milieugegevens 10 / 10