Jak moc přízemní je přízemní ozon?

Přízemní ozon (O₃) je součástí tzv. fotochemického smogu, za jehož vznik je v současné době zodpovědná nejen automobilová doprava a spalování fosilních paliv (jako nejvýznamnější zdroje oxidů dusíku – NO_x – poz.red.), ale i těkavé organické sloučeniny (tzv. VOC) emitované přirozeně např. z lesních porostů, za spolupůsobení slunečního záření. Jeho zvýšené koncentrace budí velké obavy, neboť působí velice negativně na lidské zdraví – od dýchacích potíží, pálení očí, bolestí hlavy či malátnosti až po celkové snížení obranyschopnosti organismu a zvýšenou úmrtnost. Kromě poškozování tkání živočichů působí i výrazné škody na pletivech rostlin a je tak dalším stresorem působícím negativně na lesní porosty nebo zemědělské plodiny.

Ozon poškozuje mj. rostlinná pletiva.
Foto: Lucie Fraindová.

Koncentrace ozonu se kvůli jeho nebezpečnosti dlouhodobě monitorují, avšak zejména prostorově, a to v tzv. respirabilní zóně, tedy 2 metry nad zemí. Výzkum pod vedením doc. Ivy Hůnové se nyní podrobněji podíval na to, jak je to s ozonem v jednotlivých výškových hladinách v blízkosti zemského povrchu. Pro svůj výzkum zvolili odborníci data z měřicí observatoře v Košeticích, neboť se jedná o typickou středoevropskou venkovskou oblast, a hlavně se tu pro měření používá už nějakou dobu vysoký měřící stožár. Byly analyzovány koncentrace ozonu měřené kontinuálně v celkem čtyřech výškových hladinách – konkrétně 2, 8, 50 a 230 m nad zemí v letech 2015–2021. Obecně se celková průměrná denní hodnota ozonu zvyšovala z 64,7 μg.m^-3 ve výšce 2 m až na 79,3 μg.m^-3 ve výšce 230 m nad zemí (limitní hodnoty pro EU jsou 120 μg.m^-3, podle Světové zdravotnické organizace již koncentrace 100 μg.m^-3 představuje zdravotní riziko – poz.red.), avšak výsledky nebyly až tak jednoznačné.

K výpočtům vědci použili semiparametrický model GAM (zobecněný aditivní model), který se soustředil jak na roční trend, tak na sezonní chod. Vzhledem k meziročnímu trendu se jednalo o asymetrický vývoj, jelikož nejvyšší průměrné hodnoty ozonu byly naměřeny v roce 2018 se snížením koncentrací ozonu ke konci zkoumaného období oproti začátku, a to ve všech hladinách. Vzhledem k ročnímu období se jednalo o výrazný vrchol maximálních hodnot ozonu v letních měsících, což je dáno zejména vyšší intenzitou slunečního záření a vyšší teplotou.

Na jaře a v létě jsou koncentrace přízemního ozonu nejvyšší. Vzhledem k přesunu vzdušných mas a k vyšší intenzitě slunečního záření jsou vysoké hodnoty ozonu i ve venkovských a horských oblastech. Ilustrační foto: K. Fraindová.

Výsledky u vertikálního gradientu koncentrací ozonu (vyjádřeného jako změna koncentrace ozonu na 1 výškový metr) nebyly pro celý zkoumaný sloupec vzduchu (2-230 m) jednotné. Ukázalo se, že gradient koncentrací O₃ se v průběhu roku i mezi jednotlivými lety výrazně lišil. I když mezi jednotlivými výškami docházelo zejména ke kladnému gradientu koncentrací ozonu, u dvojice výšek 2 a 8 m nad zemí se překvapivě ukázalo, že jsou vyšší koncentrace O₃ blíže u země, a to zejména v zimních měsících, kdy je obecně výskyt ozonu nižší v důsledku nižších teplot a menší intenzity slunečního záření. Důvodem může být, že venkovské prostředí je vzdálené od dalších zdrojů znečištění jako je např. i oxid dusnatý (NO), který přispívá ke zpětnému rozkladu ozonu. Díky sněhové pokrývce navíc vzrůstá i albedo, vyšší odraz slunečního záření tak může přispívat k fotochemickým reakcím.

I když od počátku měření ozonu v České republice v roce 1993 docházelo k postupnému poklesu jeho maximálních koncentrací, což souvisí s poklesem emisí jeho prekurzorů, od roku 2014 je možné sledovat stálý nárůst jeho průměrných denních koncentrací a vzhledem k narůstající dopravě i probíhající klimatické změně nejsou vyhlídky o moc růžovější. Neustálý monitoring a nové přístupy jsou tak více než potřebné.

Výzkum v typicky středoevropské venkovské krajině ukázal, že koncentrace přízemního ozonu mohou být odlišné v jednotlivých výškových hladinách. Ilustrační foto: K. Fraindová.

Výsledky této studie ukazují inovativní přístup v měření ozonu v jednotlivých výškových hladinách, což umožňuje lepší charakterizaci a poskytuje hlubší vhled do 3D-struktury atmosféry a jejího znečištění. Jelikož se gradient koncentrací ozonu v průběhu roku systematicky měnil, vědci upozorňují na možné nepřesné závěry při hodnocení koncentrací ozonu na základě průměrných hodnot delších časových období či pouze v jedné výškové hladině. V budoucí studii se vědci dále chtějí zaměřit na ještě podrobnější zhodnocení změn gradientu koncentrací O₃ v závislosti na různých podmínkách stability atmosféry, což by mohlo pomoci i k lepšímu pochopení i předpovědi koncentrací ozonu v oblasti střední Evropy.

Kateřina Fraindová

Hůnová, I., Brabec, M. & Malý, M. Ambient ozone at a rural Central European site and its vertical concentration gradient close to the ground. Environ Sci Pollut Res (2023). https://doi.org/10.1007/s11356-023-28016-8