Europe's air is getting cleaner, but still not ideal

Badania przeprowadził Barcelona Institute for Global Health (Instituto de Salud Global de Barcelona, ISGlobal). Korzystając z technik uczenia maszynowego naukowcy ocenili stężenie w otaczającym powietrzu pyłów (PM 2,5, PM 10), dwutlenku azotu (NO2) oraz ozonu (O3) w wielu regionach Europy w latach 2003–2019.

Celem badania była ocena występowania dni, w których stężenie zanieczyszczeń przekraczało wytyczne Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) na rok 2021 dla jednej lub wielu substancji zanieczyszczających (dni z wysokim poziomem zanieczyszczenia powietrza, nazwanych "unclean air days"). Zespół badawczy przeanalizował poziom zanieczyszczeń w ponad 1400 regionach, w 35 krajach europejskich, zamieszkanych przez 543 miliony ludzi.

Opublikowane w "Nature Communications" wyniki pokazują, że ogólny poziom zawieszonych cząstek stałych (PM2,5 i PM10) oraz dwutlenku azotu (NO2) spadł w przypadku większości obszarów Europy.

W okresie objętym badaniem spadły zwłaszcza poziomy cząstek stałych PM10, a następnie NO2 i PM2,5, przy rocznych spadkach wynoszących odpowiednio o 2,72 proc., 2,45 proc. i 1,72 proc. Natomiast poziom O3 wzrastał rocznie o 0,58 proc. w Europie Południowej, co doprowadziło do prawie czterokrotnego wzrostu liczby dni z zanieczyszczonym powietrzem.

Sprawdzono także liczbę dni, w których jednocześnie przekroczono dopuszczalne wartości dwóch lub większej liczby substancji zanieczyszczających (compound unclean air day).

Jak podkreślają autorzy, jakość powietrza w Europie znacznie się poprawiła, jeśli chodzi o PM10 i NO2, podczas gdy w wielu regionach poziomy PM2,5 i O3 w dalszym ciągu przekraczają wytyczne WHO, co skutkuje większą liczbą osób narażonych na wdychanie zanieczyszczonego powietrza.

"Konieczne są ukierunkowane wysiłki, aby rozwiązać problem poziomów PM2,5 i O3 oraz związanych z nimi dni z wysokim poziomem zanieczyszczenia powietrza, szczególnie w kontekście szybko rosnących zagrożeń wynikających ze zmiany klimatu w Europie" – oznajmił Zhao-Yue Chen, badacz ISGlobal i główny autor badania.

Zespół badawczy opracował modele uczenia maszynowego do oceny dziennego stężenia głównych substancji zanieczyszczających powietrze, takich jak PM2,5, PM10, NO2 i O3. Pozwoliło to uzyskać kompleksowy, codzienny obraz jakości powietrza na kontynencie europejskim, wykraczający poza możliwości nielicznych stacji monitorujących. Modele gromadzą dane z wielu źródeł, w tym uzyskane dzięki satelitom dane dotyczące aerozoli, istniejące dane atmosferyczne i klimatyczne oraz informacje o użytkowaniu gruntów.

Analizując dane dotyczące zanieczyszczenia powietrza, zespół obliczył średnią roczną liczbę dni, w których przekroczono dzienny limit WHO dla jednej lub większej liczby substancji szkodliwych substancji. Pomimo poprawy jakości powietrza, 98,10 proc., 80,15 proc. i 86,34 proc. populacji Europy żyje na obszarach, na których przekraczane są zalecane przez WHO poziomy odpowiednio PM2,5, PM10 i NO2.

Wyniki te są zgodne z szacunkami Europejskiej Agencji Środowiska (EEA) dla 27 krajów UE, wykorzystujących wyłącznie dane ze stacji miejskich. Ponadto żaden kraj nie spełnił rocznego standardu dotyczącego ozonu (O3) w szczycie sezonu od 2003 do 2019 r.

Jeśli chodzi o narażenie krótkotrwałe, ponad 90,16 proc. i 82,55 proc. populacji europejskiej mieszkało na obszarach, gdzie co najmniej przez 4 dni w roku przekraczane były wytyczne WHO dla PM2,5 i O3 w 2019 r., natomiast dla NO2 i PM10 odsetek narażonej populacji wyniósł odpowiednio 55,05 proc. i 26,25 proc.

W okresie objętym badaniem poziomy PM2,5 i PM10 były najwyższe w północnych Włoszech i Europie Wschodniej, natomiast najwyższe poziomy PM10 odnotowano w Europie Południowej. Wysokie poziomy NO2 zaobserwowano głównie w północnych Włoszech i na niektórych obszarach Europy Zachodniej, np. na południu Wielkiej Brytanii, Belgii i Holandii. Podobnie O3 wzrósł o 0,58 proc. w Europie Południowej, podczas gdy w pozostałej części kontynentu spadł lub wykazywał nieistotną tendencję.

Najbardziej znaczące redukcje PM2,5 i PM10 zaobserwowano w Europie Środkowej, podczas gdy w przypadku NO2 stwierdzano je głównie na obszarach miejskich Europy Zachodniej.

W przypadku PM2,5 i O3 średni czas narażenia na wysokie stężenia tych zanieczyszczeń jest znacznie dłuższy niż w przypadku pozostałych dwóch substancji zanieczyszczających. Tym pilniejsza jest potrzeba kontrolowania poziomu tych substancji oraz zwrócenia uwagi na tendencję wzrostową 03 i jej skutki.

Ozon przyziemny lub troposferyczny powstaje w dolnej warstwie atmosfery, przy powierzchni ziemi. Jest zanieczyszczeniem wtórnym: powstaje w wyniku reakcji fotochemicznych tlenków azotu (NOx), tlenku węgla (CO) i lotnych związków organicznych w atmosferze (LZO). Związki te powstają w procesach spalania, głównie związanych z transportem i przemysłem. Powstawanie ozonu przyziemnego przyspiesza wysoka temperatura powietrza. Gaz ten ma szkodliwy wpływ na ludzkie zdrowie, roślinność oraz ekosystemy.

Pomimo obniżenia poziomu zanieczyszczenia powietrza w latach 2012–2019 ponad 86 proc. Europejczyków co najmniej przez jeden dzień doświadczyło zdarzeń związanych ze złożonym zanieczyszczeniem powietrza, podczas których wiele substancji zanieczyszczających jednocześnie przekraczało limity WHO.

Udział dni z przekroczeniem poziomów PM2,5-O3 wzrósł z 4,43 proc. w 2004 r. do 35,23 proc., w 2019 r., co wskazuje na niepokojącą tendencję. Takie dni zdarzają się głównie na niższych szerokościach geograficznych w ciepłych porach roku i prawdopodobnie są powiązane ze zmianami klimatycznymi i złożoną współzależnością pomiędzy PM2,5 i O3.

Wyższe temperatury i silniejsze światło słoneczne latem zwiększają powstawanie O3 w wyniku reakcji chemicznych. W konsekwencji wyższe poziomy O3 przyspieszą utlenianie związków organicznych w powietrzu. Ten proces utleniania prowadzi do kondensacji niektórych utlenionych związków, tworząc nowe cząstki PM2,5. Ponadto zmiany klimatyczne zwiększają prawdopodobieństwo pożarów, które dodatkowo podnoszą poziom zarówno O3, jak i PM2,5.

"Ta złożona zależność tworzy szkodliwą pętlę, podkreślając pilną potrzebę jednoczesnego zajęcia się zmianami klimatycznymi i zanieczyszczeniem powietrza" – podkreślił Ballester Claramunt.