Ochránce nebo nepřítel? Nebo obojí?

Dnes patří ozon spolu s aerosolem a benzo[a]pyrenem mezi nejzávažnější škodliviny ve venkovním ovzduší v České republice i v Evropě. Doc. Iva Hůnová z Ústavu pro životní prostředí se proto se svým týmem zaměřila na podrobný výzkum výskytu ozonu na celém území Česka z dlouhodobého hlediska i v rámci sezónního vývoje.

I když se jedná o stejnou molekulu, vznik ozonu ve stratosféře a troposféře se liší. Ve stratosféře je vznik ozonu podmíněn přítomností krátkovlnného slunečního záření za spolupůsobení katalyzátoru, zejména N2. Toto záření o vlnové délce kratší než 290 nm však v troposféře není přítomné. Za normálního stavu sice ozon v troposféře také vzniká, ale na základě zcela jiného mechanismu, a vzhledem k jeho vysoké reaktivitě dochází ve velmi krátkém časovém úseku opět k rozpadu jeho molekuly a dalšími reakcemi k nastolení rovnovážného stavu.

Stále však obecně platí, že koncentrace přízemního ozonu stoupá s vyšším slunečním zářením. Dalšími faktory jsou vyšší teplota a nižší relativní vlhkost vzduchu. Proto se častěji vyskytuje v letních měsících a také na horách. K jeho vzniku je však potřeba další klíčový vstupní parametr, a to prekurzory, kterými jsou nejčastěji oxidy dusíku a těkavé organické látky a u kterých je podstatné nejen jejich absolutní množství, ale i jejich relativní zastoupení v atmosféře.

Jelikož je ozon silné oxidační činidlo (díky čemuž se také často s oblibou používá k dezinfekci vnitřních prostor a bazénů) působí velice negativně na živé organismy. U člověka způsobuje zejména dýchací potíže, zánětlivé onemocnění nebo narušení vývoje plic a snížení jejich funkce. Dochází také k překrvení nosní sliznice, dráždění očí, bolesti hlavy, nespavost a je spojován také se zvýšenou úmrtností obyvatel. Limity jsou v současné době často překračovány, přičemž i když mají jednotlivé země stanovené odlišné limity (EU: 120 μg.m-3, USA: 140 μg.m-3, Čína: 160 μg.m-3), WHO uvádí, že již koncentrace 100 μg.m-3 představuje zdravotní riziko.

Dalším problémem je vliv na vegetaci, u které dochází vlivem ozonu k poškození pletiv listů či jehlic a celkovému oslabení rostlin. V současné době se předpokládá, že právě ozon spolu s nadměrným množstvím dusíku stojí za zvýšeným úhynem lesů zejména v horských oblastech. Zde je kromě vyššího slunečního záření i vyšší vlhkost vzduchu, která zabraňuje uzavření průduchů na listech či jehlicích, díky kterému se během sucha rostliny brání nejen ztrátám vody ale i proniknutí ozonu.

Aby studie obsáhla veškeré typy prostředí na našem území, bylo vybráno celkem 12 měřicích stanic reprezentujících prostředí městské, venkovské i horské. Jednalo se o stanice s nejdelší dobu měření koncentrací ozonu, již od roku 1993. Důležitou výhodou bylo, že se během zvoleného období neměnila metodika měření, což v opačném případě často tropí neplechy ve vyhodnocování výsledků. Pro zhodnocení trendu, sezónních změn i změn v sezónním profilu během let vědci použili zobecněný aditivní model tzv. GAM (generalised additive model).

Na začátku sledovaného období, v polovině devadesátých let 20. století, byly koncentrace ozonu na jednotlivých stanicích velmi odlišné a do roku 1998 docházelo k odlišnému vývoji. To bylo ovlivněno zejména velmi rozdílnými emisemi prekurzorů v jednotlivých regionech ČR před zavedením přísných legislativních opatření v devadesátých letech, které vedly ke snížení škodlivých emisí prekurzorů ozonu.  Na některých stanicích tak docházelo k výraznému poklesu poměrně vysokých koncentrací ozonu (městská a venkovská stanice). Na jedné z horských stanic, která se nacházela v oblasti tzv. Černého trojúhelníku (tj. pohraničí bývalé NDR a Polska a Podkrušnohoří), konkrétně se jednalo o Krušné hory, byla v počátcích velmi nízká koncentrace ozonu, která poté naopak prudce vzrostla. Vědci uvádějí, že kromě několika výjimek, došlo po roce 2005 k určitému sjednocení vývoje koncentrací ozonu na celém území. Kolem let 2003 a 2006 bylo možné sledovat lokální maxima a kolem roku 2013 lokální minimum. Tyto výkyvy jsou dávány do souvislosti zejména s klimatickými podmínkami. Po roce 2014 byl ale přes významné snížení emisí prekurzorů ozonu nejen v České republice, ale prakticky v celé Evropě, zaznamenán konstantní nárůst koncentrací ozonu na všech sledovaných stanicích, což je značně znepokojivé a souvisí patrně s probíhající klimatickou změnou. Vždyť právě pět posledních let bylo v ČR mimořádně horkých a suchých.

Při zhodnocení sezónnosti za celé období, byly výsledky na všech stanicích podobné, přičemž maxima koncentrací ozonu byla vždy v květnu či červnu, což souvisí zejména s vyšším slunečním zářením i teplotou vzduchu. Velmi zajímavé výsledky jsou patrné při zhodnocení změn tvaru sezónní křivky, které ukázaly, že na některých stanicích dochází k posunu maximálních koncentrací ozonu, na jedné z nich, za celé sledované třiadvacetileté období dokonce téměř o plný jeden měsíc později (stanice v Krkonoších), naopak v Praze-Libuši došlo k nejmenším změnám.

Výsledky studie ukazují, že výskyt troposférického ozonu na našem území v současné době zaznamenává určitý nárůst. Vzhledem k jeho škodlivosti na lidské zdraví i vegetaci je snížení jeho koncentrací v ovzduší více než žádoucí. Nejedná se však o nic snadného, neboť vznik přízemního ozonu je velice komplikovaný a stojí za ním mnoho faktorů. Kromě vlivu prekurzorů, tedy zejména emisí dusíku a těkavých organických látek, k jeho výskytu přispívá i klimatická změna. Jde tak o nelehký, avšak velice naléhavý úkol, který s pokračujícím trendem bude nezbytné řešit.