Fotochemische luchtverontreiniging: bronnen en beleid

Wat is zomersmog?

Zomersmog ontstaat door chemische reacties in de lucht onder de invloed van zonneschijn waarbij onder meer ozon wordt gevormd. Als maat voor de ernst van zomersmog wordt de de hoogte van de ozonconcentratie in de lucht gehanteerd. Bij 'ozon gunstige' omstandigheden zoals veel zonlicht, hoge temperatuur en weinig wind kan de ozonconcentratie gemakkelijk oplopen tot boven de Europese norm van 120 µg/m³ als 8-uursgemiddelde concentratie.

Hoe ontstaat ozon?

Een geringe hoeveelheid ozon komt van nature voor in de lucht. Een verhoogde ozonconcentratie ontstaat op leefniveau onder invloed van zonlicht (UV, ultraviolet licht) uit diverse stoffen:

• Vluchtige organische stoffen (VOS)
• Koolmonoxide (CO)
• Methaan (CH₄)

De fotochemische reacties waarbij ozon wordt gevormd, verlopen op een tijdschaal van enkele uren. De hoogste ozonconcentraties worden in het algemeen in de late namiddag gemeten, enkele uren nadat de intensiteit van het ultraviolette zonlicht maximaal is.
Naast deze stoffen zijn stikstofoxiden (NO_x) noodzakelijk als katalysator voor ozonvorming. Bij zeer lage stikstofoxidenconcentraties stopt de vorming van ozon en kan er zelfs afbraak van ozon plaatsvinden. Boven de meeste continentale gebieden in Europa zijn echter op leefniveau meer dan voldoende stikstofoxiden aanwezig voor ozonvorming.
De ozonvormende stoffen komen tegenwoordig vooral in de atmosfeer door activiteiten van de mens. In bevolkte gebieden leidt de uitstoot van vluchtige organische stoffen en stikstofoxiden door bijvoorbeeld verkeer, industrie en consumenten tot extra ozonvorming. Er is ook een bijdrage van natuurlijke processen, zoals de emissie van ozonvormende stoffen door (naald)bomen.

• Emissies naar lucht per doelgroep, 2010

Waar in Nederland komt zomersmog het meeste voor?

In Nederland komen op jaargemiddelde basis de hoogste concentraties van ozon voor van het zuidwesten tot het zuidoosten. De maxima ontstaan vooral daar door de aanwezigheid van dichtbevolkte en sterk geïndustrialiseerde gebieden, zoals de Randstad, door de relatief grote bijdrage van reeds in het buitenland gevormde ozon en van ozonvormende stoffen. Deze komt uit gebieden in Duitsland, zoals het Ruhrgebied, en België. Dat de problemen een grensoverschrijdend karakter hebben, komt door de levensduur van ozon en de ozonvormende stoffen. Deze loopt uiteen van enkele dagen tot meer dan een week. Ze kunnen dus gemakkelijk door de wind over grote afstanden getransporteerd worden.

Effecten van zomersmog

Op leefniveau is ozon een vervuilende stof, die een schadelijk effect heeft op de mens, ecosystemen en materialen. Tijdens een periode van zomersmog kan het inademen van lucht waarin veel ozon zit, leiden tot de volgende effecten op de gezondheid:

• tijdelijke luchtwegklachten zoals: droge keel, pijn op de borst, hoest, benauwdheid en pijn bij diepe inademing. Ook hoofdpijn, een onbehaaglijk gevoel, misselijkheid en duizeligheid komen voor.
• tijdelijk verminderde werking van de longen. Dit kan gepaard gaan met aantasting van het longweefsel. Hierdoor kan het prestatievermogen verminderen. Verder kan de snelheid afnemen waarmee ons lichaam deeltjes, bacteriën en virussen uit de longen verwijdert.

De effecten van een eenmalige, kortdurende periode van zomersmog zijn van voorbijgaande aard. Herhaalde blootstelling aan hoge concentraties ozon kan echter mogelijk leiden tot blijvende verminderde werking van de longen. Het effect van ozon op de gezondheid kan van mens tot mens behoorlijk verschillen.
Ozon is ook schadelijk voor de natuur. Bij een kortdurende blootstelling aan hoge ozonconcentraties ontstaat bij sommige planten een zichtbare bladschade. Ook op de lange termijn treedt ozonschade op in de vorm van verminderde groei en een grotere gevoeligheid voor ziekte en plagen. Bij landbouwgewassen kan ozonblootstelling leiden tot een opbrengstvermindering wat weer een economische schade tot gevolg kan hebben. Bij de verwering en verkleuring van materialen zoals plastics, rubber en verven speelt ozon mogelijk een belangrijke rol.

• Gezondheidseffecten van fijn stof en ozon, 1992 - 2013
• Ozon in lucht en volksgezondheid, 1990-2021
• Ozon in lucht en vegetatie, 1990-2021

Ozonpieken nemen af, achtergrondsniveau hoger

Hoewel in heel Europa ozonpieken lijken af te nemen, laat de trend van ozonconcentraties, die relevant zijn voor de richtlijn (EU, 2002) weinig of geen afname zien in de periode 1996-2000 (EEA, 2003). Ook in Nederland zijn piekconcentraties van ozon op leefniveau sinds 1992 afgenomen. Er zijn aanwijzingen dat de afname het gevolg is van het Europese emissiebeleid voor de ozonvormende stoffen, vluchtige organische stoffen en stikstofoxiden (Roemer 2001, de Leeuw 2000).
De achtergrondconcentraties van ozon zijn daarentegen in heel Europa zeer waarschijnlijk juist gestegen. Volgens de huidige inzichten bedraagt de typische jaargemiddelde ozonconcentratie op het noordelijk halfrond 70 µg/m³, ongeveer twee keer zo hoog als het natuurlijke achtergrondnvieau. De toename van de concentraties van methaan (CH₄) en koolstofmono-oxide (CO) op het noordelijk halfrond draagt mogelijk deels bij aan het oplopen van het achtergrondniveau van ozon.

De dubbelrol van ozon

Ozon speelt in het milieu een dubbele rol. In de hogere luchtlagen, de stratosfeer, vormt het de zogenaamde ozonlaag die beschermt tegen schadelijke UV-straling. Lager in de atmosfeer, op leefniveau, is ozon een vervuilende stof, die een schadelijk effect heeft op de mens, ecosystemen en materialen.

• Aantasting van de ozonlaag: oorzaken en effecten

Beleid

Het beleid beoogt het voorkomen, verhinderen of verminderen van schadelijke effecten van luchtverontreiniging op de gezondheid van mens en milieu. Daarvoor is beleid ingezet, dat aangrijpt op zowel luchtkwaliteit als emissies.

• Luchtkwaliteit
  Met het oog op de schadelijke effecten van fotochemische luchtverontreiniging op leefniveau heeft de Europese Commissie al in 1992 de ozonrichtlijn 92/72/EEC aangenomen. Deze richtlijn is inmiddels aangepast en aangescherpt tot derde Europese dochterrichtlijn voor ozon die per 9 maart 2002 is aangenomen (EU, 2002). De laatste is met ingang van 9 september 2003 van kracht in Nederland. De Europese en nationale (VROM, 2001) ozonnormen voor de volksgezondheid en vegetatie komen overeen.
• Emissies
  Voor een aantal stoffen die bijdargen aan de ozonvorming, stikstofoxiden (NO_x) en vluchtige organische stoffen (VOS), zijn emissiedoelstellingen geformuleerd in het kader van de Europese richtlijn voor nationale emissieplafonds (NEC-richtlijn; EU, 2001) en het Gothenborg protocol (UNECE, 1999). ). In de 'Aanpak Luchtkwaliteit 2005' (VROM 2005) zijn plannen gepresenteerd om de problemen met de luchtkwaliteit het hoofd te bieden. Het bevat maatregelen die in hoofdzaak gericht zijn op het terugdringen van de emissies van verkeer maar ook van die van de sectoren landbouw en industrie.