Een onderzoek onder leiding van het Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal) heeft consequent de dagelijkse omgevingsconcentraties van PM_2,5 geschat , PM₁₀ , NEE₂ en O₃ tussen 2003 en 2019 in een groot geheel van Europese regio’s op basis van machinale leertechnieken. Het doel was om het voorkomen van dagen te beoordelen die de richtlijnen van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) voor 2021 overschrijden voor een of meerdere verontreinigende stoffen, ook wel 'onreine luchtdagen' genoemd.

Het onderzoeksteam analyseerde de vervuilingsniveaus in meer dan 1.400 regio's in 35 Europese landen, die 543 miljoen mensen vertegenwoordigen. De resultaten, gepubliceerd in Nature Communications , laten zien dat de totale hoeveelheid zwevende deeltjes (PM_2,5 en PM₁₀ ) en stikstofdioxide (NO₂ )-niveaus zijn in de meeste delen van Europa gedaald.

In het bijzonder PM₁₀ De niveaus daalden het meest gedurende de onderzoeksperiode, gevolgd door NO₂ en PM_2.5 , met jaarlijkse dalingen van respectievelijk 2,72%, 2,45% en 1,72%. O₃ daarentegen In Zuid-Europa stegen de niveaus jaarlijks met 0,58%, wat leidde tot een bijna verviervoudiging van het aantal onreine luchtdagen.

In het onderzoek werd ook gekeken naar het aantal dagen waarop de limieten voor twee of meer verontreinigende stoffen tegelijkertijd werden overschreden, een samenloop die bekend staat als een 'samengestelde onreine luchtdag'. Ondanks de algemene verbeteringen ondervond 86,3% van de Europese bevolking tijdens de onderzoeksperiode nog steeds minstens één samengestelde onreine dag per jaar, met PM_2.5 -NEE₂ en PM_2.5 -O₃ naar voren komend als de meest voorkomende combinaties van verbindingen.

De resultaten benadrukken de aanzienlijke verbeteringen in de luchtkwaliteit in Europa, gevolgd door de daling van PM₁₀ en NEE₂ , terwijl PM_2.5 en O₃ De niveaus blijven in veel regio's de WHO-richtlijnen overschrijden, wat resulteert in een groter aantal mensen dat wordt blootgesteld aan onreine luchtniveaus.

"Er zijn gerichte inspanningen nodig om PM_2.5 aan te pakken en O₃ niveaus en daarmee samenhangende onreine dagen, vooral in de context van de snel toenemende dreigingen als gevolg van de klimaatverandering in Europa”, zegt Zhao-Yue Chen, ISGlobal-onderzoeker en hoofdauteur van het onderzoek.

“Onze consistente schatting van de blootstelling van de bevolking aan samengestelde luchtverontreinigingsgebeurtenissen biedt een solide basis voor toekomstig onderzoek en beleidsontwikkeling om het luchtkwaliteitsbeheer en de volksgezondheidsproblemen in heel Europa aan te pakken”, zegt Carlos Pérez García-Pando, ICREA en AXA onderzoeksprofessor aan het BSC-CNS.

Heterogene geografische spreiding

Het onderzoeksteam heeft machine learning-modellen ontwikkeld om de dagelijkse concentraties van grote luchtverontreinigende stoffen zoals PM_2.5 met hoge resolutie te schatten , PM₁₀ , NEE₂ en O₃ . Deze datagestuurde aanpak creëert een alomvattend beeld van de dagelijkse luchtkwaliteit voor het Europese continent, dat verder gaat dan dun verspreide meetstations.

De modellen verzamelen gegevens uit meerdere bronnen, waaronder op satellieten gebaseerde schattingen van aerosolen, bestaande atmosferische en klimaatgegevens en informatie over landgebruik. Door deze schattingen van de luchtverontreiniging te analyseren, berekende het team het jaarlijkse gemiddelde aantal dagen waarop de WHO-daglimiet voor een of meer luchtverontreinigende stoffen wordt overschreden.

Ondanks verbeteringen in de luchtkwaliteit leeft 98,10%, 80,15% en 86,34% van de Europese bevolking in gebieden die de door de WHO aanbevolen jaarlijkse niveaus voor PM_2.5 overschrijden , PM₁₀ en NEE₂ respectievelijk. Deze resultaten komen nauw overeen met de schattingen van het Europees Milieuagentschap (EEA) voor 27 EU-landen, waarbij uitsluitend gebruik wordt gemaakt van gegevens van stedelijke stations.

Bovendien heeft geen enkel land te maken gehad met de ozonlaag (O₃ ) jaarlijkse norm tijdens het hoogseizoen van 2003 tot 2019. Kijkend naar de blootstelling op korte termijn, woonden meer dan 90,16% en 82,55% van de Europese bevolking in gebieden met minstens 4 dagen meer dan de dagelijkse WHO-richtlijnen voor PM_2.5 en O₃ in 2019, terwijl de cijfers voor NO₂ en PM₁₀ waren 55,05% en 26,25%.

Tijdens de studieperiode PM_2.5 en PM₁₀ De niveaus waren het hoogst in Noord-Italië en Oost-Europa, terwijl PM₁₀ De niveaus waren het hoogst in Zuid-Europa. Hoog NEE₂ niveaus werden voornamelijk waargenomen in Noord-Italië en in sommige delen van West-Europa, zoals in het zuiden van het Verenigd Koninkrijk, België en Nederland.

Zo ook O₃ steeg met 0,58% in Zuid-Europa, terwijl het in de rest van het continent daalde of een niet-significante trend vertoonde. Aan de andere kant de meest significante reducties in PM_2.5 en PM₁₀ werden waargenomen in Midden-Europa, terwijl voor NO₂ ze werden aangetroffen in voornamelijk stedelijke gebieden van West-Europa.

Het complexe beheer van ozon

De gemiddelde blootstellingstijd en bevolking die wordt blootgesteld aan concentraties van PM_2,5 in onreine lucht en O₃ is veel hoger dan voor de andere twee verontreinigende stoffen. Volgens het onderzoeksteam onderstreept dit de urgentie van meer controle op deze verontreinigende stoffen en het belang van het aanpakken van de toenemende trend en impact van O₃ blootstelling.

Op grondniveau of in de troposferische O₃ wordt aangetroffen in de onderste lagen van de atmosfeer en wordt beschouwd als een secundaire verontreinigende stof omdat het niet rechtstreeks in de atmosfeer wordt uitgestoten, maar wordt gevormd uit bepaalde voorlopers, zoals vluchtige organische stoffen (VOS), koolmonoxide (CO) en stikstofoxiden ( NEE_x ) – die worden geproduceerd in verbrandingsprocessen, voornamelijk in transport en industrie. In hoge concentraties kan ozon de menselijke gezondheid, de vegetatie en ecosystemen schaden.

"Ozonbeheer vormt een complexe uitdaging vanwege het secundaire vormingstraject ervan. Conventionele strategieën voor de beheersing van luchtverontreiniging, die zich richten op het verminderen van de uitstoot van primaire verontreinigende stoffen, zijn mogelijk niet voldoende om O₃ effectief te verminderen. overschrijdingen en daarmee samenhangende onreine dagen”, zegt Joan Ballester Claramunt, ISGlobal-onderzoeker en senior auteur van het onderzoek. “Het aanpakken van de klimaatverandering, die de vorming van ozon beïnvloedt door meer zonlicht en stijgende temperaturen, is echter cruciaal voor het langetermijnbeheer en de bescherming van de ozonlaag. van de volksgezondheid."

De uitdaging van samengestelde afleveringen

Ondanks verbeteringen op het gebied van de luchtvervuiling meldde het onderzoeksteam dat ruim 86% van de Europeanen tussen 2012 en 2019 jaarlijks minstens één dag te maken kreeg met samengestelde luchtverontreinigingsgebeurtenissen, waarbij meerdere verontreinigende stoffen tegelijkertijd de WHO-limieten overschreden.

Van deze samengestelde dagen was de bijdrage van PM_2.5 -O₃ samengestelde dagen zijn gestegen van 4,43% in 2004 naar 35,23% in 2019 en zijn daarmee het op één na meest voorkomende type in Europa geworden, wat wijst op een zorgwekkende trend. Ze komen vooral voor op lagere breedtegraden tijdens warme seizoenen en houden waarschijnlijk verband met klimaatverandering en de complexe wisselwerking tussen PM_2.5 en O₃ .

Warmere temperaturen en sterker zonlicht in de zomer stimuleren O₃ vorming door chemische reacties. Vervolgens hogere niveaus van O₃ zal de oxidatie van organische verbindingen in de lucht versnellen. Dit oxidatieproces leidt tot de condensatie van bepaalde geoxideerde verbindingen, waardoor nieuw PM_2.5 ontstaat deeltjes.

Bovendien vergroot de klimaatverandering de kans op bosbranden, waardoor beide O₃ nog verder stijgen en PM_2.5 niveaus. "Deze complexe wisselwerking creëert een schadelijke cirkel, die de dringende noodzaak benadrukt om de klimaatverandering en de luchtvervuiling tegelijkertijd aan te pakken", legt Ballester Claramunt uit.

Meer informatie: Chen, ZY, Petetin, H., Turrubiates, RFM, Achebak, H., García-Pando, CP en Ballester, J., 2024. Blootstelling van de bevolking aan meerdere luchtverontreinigende stoffen en de samengestelde episoden ervan in Europa, Nature Communications . DOI:10.1038/s41467-024-46103-3

Gerelateerd onderzoek:Zhao-Yue Chen et al., Schatting van pan-Europese, dagelijkse totale, fijne en grove modus Aerosol optische diepte bij een resolutie van 0,1° om beoordelingen van de luchtkwaliteit te vergemakkelijken, Wetenschap van het totale milieu (2024). DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.170593

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie , Wetenschap van het totale milieu

Aangeboden door het Barcelona Institute for Global Health