2. Troposfäärin otsoni: taustatietoa

Posted on

2. Troposfäärin otsoni: taustatietoa

2.1 Otsonikysymys Euroopassa

Fotokemiallinen pilaantuminen muodostuu typen oksidien (NOx, jossa NOx = NO + NO2) sekä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) ja hiilimonoksidin (CO) päästöistä auringonvalon vaikutuksesta. Otsoni (O3), tärkein valokemiallinen epäpuhtaus, kulkeutuu valtioiden rajojen yli (Simpson ja Malik, 1996). NOx-päästöt ovat vastuussa suuresta osasta maaseudulla tapahtuvaa otsonin muodostumista. Tiheämmin asutuilla alueilla, erityisesti kaupunkien läheisyydessä, VOC-päästöt lisäävät otsonin muodostumista. VOC-yhdisteitä vapautuu pääasiassa tieliikenteestä ja orgaanisia liuottimia sisältävien tuotteiden käytöstä. NOx- ja CO-päästöjä syntyy lähinnä liikenteestä ja polttoprosesseista. Vapautumisen jälkeen nämä esiasteet leviävät tuulen ja ilmakehän turbulenssin vaikutuksesta. Tuoreet epäpuhtaudet sekoittuvat muihin epäpuhtauksiin, kuten taustailmassa olevaan otsoniin, ja syntyy monimutkainen kemiallisten reaktioiden ja jatkuvan laimenemisen prosessi.

Ozonille altistuminen aiheuttaa terveys- ja ympäristövaikutuksia, hengitysvaikeuksia herkille ihmisille ja mahdollisesti vahinkoa kasvillisuudelle ja ekosysteemeille (WHO, 1996a, b). Merkittäviä reaktioita esiintyy sekä ihmisillä että kasveilla nykyisillä otsonipitoisuuksilla tai lähellä niitä (UN-ECE, 1996). Ihmisten terveyden, kasvillisuuden ja ekosysteemien suojelemiseksi asetetut kynnysarvot ylittyvät usein useimmissa Euroopan maissa, ja sen vuoksi Euroopan väestölle, viljelykasveille ja luonnolliselle kasvillisuudelle on odotettavissa laajalle levinneitä haittavaikutuksia (de Leeuw ja van Zantvoort, 1996; Hjellbrekke et al., 1996). Troposfäärin otsonilla on merkitystä myös ilmastonmuutoksen kannalta, koska otsoni on kasvihuonekaasu. Tällä hetkellä arvioidaan, että troposfäärin otsoni lisää 0,4 W.m-2 nykyiseen 2,45 W.m-2 suuruiseen ilmastopakotteeseen. Kokonaisvaikutus johtuu ainoastaan pitkäikäisten yhdisteiden (CO2, CH4, N2O, halogeenihiilivedyt) lisääntymisestä (IPCC, 1995). Otsonin muodostumiseen, vaikutuksiin ja vähentämiseen liittyvä kysymys on monimutkainen, ja sen rajat ylittävän luonteen vuoksi tarvitaan kansainvälisiä ponnisteluja johdonmukaisen politiikan kehittämiseksi, jotta ongelmasta voidaan selviytyä (Amann et al., 1996).

2.2 Otsonin kemiallinen muodostuminen

Fotokemiallinen ketjureaktio, joka synnyttää otsonia, käynnistyy ja pysyy yllä reaktiivisten radikaalien avulla. Prosessissa muodostuu muitakin tuotteita, kuten peroksiasetyylinitraattia, typpihappoa, aldehydejä, orgaanisia happoja, hiukkasia ja monia lyhytikäisiä radikaalilajeja. VOC-yhdisteet toimivat ”polttoaineena” otsonin muodostumisprosessissa, kun taas NO toimii enemmän tai vähemmän katalysaattorina, koska se regeneroituu muodostumisprosessissa. NO:lla on myös keskeinen rooli reaktiivisten radikaalien regeneroitumisessa ja reaktioiden etenemisessä. Otsonin yksinkertaistettu fotokemia, joka on todellisuudessa monimutkainen ja erittäin epälineaarinen prosessi, on esitetty laatikossa 1.

Korkeat pitoisuudet juuri emittoitunutta NO:ta syövyttävät paikallisesti O3:a, mikä johtaa NO2:n muodostumiseen. Lähellä lähteitä tätä titrausprosessia voidaan pitää otsoninieluna. Lisäksi korkeat NO2-pitoisuudet poikkeuttavat VOC-yhdisteiden alkuperäistä hapettumisvaihetta muodostamalla muita tuotteita (esim. typpihappoa), mikä estää O3:n nettomuodostumista. Näiden reaktioiden vuoksi NOx:n väheneminen voi johtaa O3:n lisääntymiseen alhaisilla VOC/NOx-suhteilla, kuten kaupungeissa. Tässä usein VOC-rajoitteiseksi kutsutussa järjestelmässä orgaanisten yhdisteiden päästöjen valvonta on tehokkaampaa otsonisaasteen huippuarvojen vähentämiseksi paikallisesti.

Kun ilmamassa liikkuu poispäin kaupunkikeskuksesta, sen VOC/NOx-suhde muuttuu uusien fotokemiallisten reaktioiden, meteorologisten prosessien ja uusien päästöjen vuoksi. NOx-pitoisuus laskee nopeammin kuin VOC-pitoisuus, ja näin ollen VOC/NOx-suhde vahvistuu. Taustatilanteissa esiintyvillä suurilla VOC/NOx-suhteilla kemia pyrkii kohti NOx-rajoitteista tapausta, ja NOx-vähennysten katsotaan olevan tehokkaampia otsonin vähentämiseksi näissä tilanteissa. Viimeaikaiset tutkimukset (Kramp et al., 1994; Flocke et al., 1994) osoittavat, että kaupunkipilvien fotokemia etenee nopeammin kuin aiemmin oletettiin. VOC-yhdisteiden hapettuminen johtaa otsonin lisääntymiseen lyhyemmässä ajassa ja NOx:n nopeampaan poistumiseen. Näin ollen järjestelmä, jossa otsonin muodostumista ohjaa NOx:n pitoisuus, saavutetaan nopeammin kuin aiemmin on ajateltu (Borrell et al., 1995).

Laatikko 1: Otsonin muodostumisen fotokemia yksinkertaistettuna

VOC + OH + O2 ® RO2 + H2O
RO2 + NO + O2 ® NO2 + HO2 + CARB
HO2 + NO ® NO2 + OH
2(NO2 + hv +O2 ” NO + O3)

net:

(NOx + OH +) VOC + 4O2 ® 2O3 + CARB + H2O (+ NOx + OH)
VOC tarkoittaa haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ja CARB karbonyyliyhdisteitä, jotka toimivat hiilivetyjen roolissa myöhemmissä hapetusvaiheissa. OH ja HO2 ovat lyhytikäisiä radikaaleja, joilla on tärkeä rooli otsonin muodostumisprosessissa.

NOx-päästöjen vähentämisen vaikutuksen monimutkaisuutta O3:n muodostumiseen voidaan havainnollistaa ”viikonloppuvaikutuksella”. Dumont (1996) dokumentoi, että belgialaisissa taajamissa O3-pitoisuuksien todettiin olevan huomattavasti korkeampia viikonloppuisin kuin arkisin. Savusumuisina kesinä keskimääräinen iltapäivähuippu oli noin 20 prosenttia korkeampi lauantaisin ja sunnuntaisin verrattuna työpäivän iltapäivähuippuun. NO2:n osalta tilanne oli päinvastainen; tämä laji oli paljon pienempi lauantaisin ja sunnuntaisin. O3:n ja NO2:n summa, jota usein kutsutaan Ox:ksi, oli kuitenkin samanlainen riippumatta siitä, mikä päivä mitattiin. Tämä voidaan selittää sillä, että O3:n muuntuminen NO:n avulla NO2:ksi on vähäisempää, koska NOx-päästöt ovat Belgian kaupungeissa viikonloppuisin alhaisemmat (noin 30 prosenttia alhaisemmat). Tässä tapauksessa tämä paikallinen otsonia heikentävä vaikutus on tärkeämpi kuin otsonin väheneminen vähentyneiden esiasteiden (NOx- ja VOC-päästöjen) ansiosta. Lisävaihtelut otsonin määrässä arkipäivisin viittaavat siihen, että otsonilla on muitakin kuin paikallisia vaikutuksia. Itävallassa Wienissä tai sen lähistöllä sijaitsevilla asemilla otsonin keskimääräiset maksimihuippupitoisuudet osoittavat myös selkeää viikkokuviota, mutta alhaisimmat pitoisuudet ovat kuitenkin maanantaisin ja tiistaisin. Tämän uskotaan heijastavan otsonin vähenemistä, joka johtuu esiasteiden vähentyneistä päästöistä laajemmalla alueella, sekä liikenteen vaikutusta (Schneider,1998). Brönniman ja Neu (1997) päättelevät sveitsiläisten tietojen analyysin perusteella, että otsonin viikkosyklissä on kaksi erilaista mallia. Kun sääolosuhteet eivät ole suotuisia otsonin muodostumiselle, viikonloppuna havaittiin korkeampia pitoisuuksia. Suotuisten olosuhteiden vallitessa keskimääräinen otsonihuippu sunnuntaisin oli kuitenkin 10-15 prosenttia pienempi kuin arkipäivinä.

On syytä huomata, että vain alkuvaiheen pienten NOx-päästöjen vähennysten tuloksena ilman samanaikaisia VOC-päästöjen vähennyksiä voi ilmetä vastakkainen ”viikonloppuvaikutus”. Jotta voidaan saavuttaa hyväksyttävät otsonitasot ja ylittää alkuvaiheen vastatuottokynnys, on vähennettävä suuri osa sekä NOx- että VOC-päästöistä.

2.3 Alueelliset mittakaavat

Ozonin muodostuminen tapahtuu eri mittakaavoissa, paikallisista, kuten Ateenan ja Milanon kaltaisilla kaupunkialueilla, alueellisista, kuten Keski- ja Luoteis-Euroopassa, hemisfäärin laajuisiin, kuten pohjoisten keskileveysasteiden tausta-arvojen nousu. Paikallisesti muodostuvissa hapettimissa on yleensä suuria ajallisia ja alueellisia vaihteluita, ja korkeat huippupitoisuudet johtuvat pääasiassa saman päivän aikana tapahtuvista päästöistä. Alueellinen hapettimien muodostuminen tapahtuu useimmiten vakaiden korkeiden paineiden yhteydessä, ja korkeat pitoisuudet voivat säilyä useita päiviä (Cox et al., 1977; Guicherit ja van Dop, 1975; Grennfelt ja Schjoldager, 1984; Borrell et al., 1995). (Paikallisen) muodostumisen ja (kaukokulkeutumisen) välinen tasapaino otsoniklimatologiassa tietyllä alueella määrittää paikallisten ja yleiseurooppalaisten päästövähennysten tehokkuuden.

2.3.1 Maaseudun otsonin fenomenologia Euroopassa

Grennfelt et al. (1987; 1988) sekä Feister ja Pedersen (1989) raportoivat ensimmäisinä kesän otsonipitoisuuksista Euroopassa, joissa näkyy kasvava gradientti OXIDATE-verkon luoteisosasta kaakkoon. Valitettavasti heidän analyysinsä ei ulottunut paljonkaan Alppien eteläpuolelle, koska tietoja Etelä- ja Itä-Euroopasta oli vain rajoitetusti saatavilla. Myöhemmät raportit (NILU/CCC 1990 ~1996) vahvistivat otsonin gradienttimallin.

Kvantitatiivisen arvion kesän ja talven otsonista antoivat Beck ja Grennfelt (1994). He havaitsivat 68 maaseutu- ja tausta-aseman mittausten perusteella, että keskimääräinen vuorokausimaksimi kesällä vaihteli 60-80 μg.m-3:sta Luoteis-Euroopassa 120-140 μg.m-3:een Keski-Euroopassa. Kuvassa 1 esitetään mallinnettu versio keskimääräisen vuorokausimaksimin otsonipitoisuuden gradientista kesällä Euroopassa (Simpson et al., 1997). Euroopan merellisen rajakerroksen taustapitoisuudeksi eli Atlantilta kulkeutuvan ilman pitoisuudeksi vahvistettiin 60-65 μg.m-3 (Borrell et al., 1995). Saattaa olla hyödyllistä huomata, että direktiivin puitteissa raportoitujen tietojen perusteella ei voida muodostaa tällaista yleistä kuvaa maaseudun otsonista. Käytettiin Eurotrac-TOR- ja EMEP-verkoista saatuja mitattuja tietoja sekä EMEP-mallitoimintaa. On myös huomattava, että otsonin alueellinen jakautuminen Euroopan yllä vaihtelee huomattavasti vuodesta toiseen ja riippuu tarkasteltavasta tilastosta (vertaa kuvaa 1 kesän päivittäisten maksimipitoisuuksien osalta kuvaan 16 AOT60:n osalta).

Kuva 1: Mallinnettu kesän päivittäisten maksimipitoisuuksien viiden vuoden keskiarvo. Laskennassa käytettiin vakiopäästöjä vuoden 1990 tasolla ja viiden kesän (1989, 1990, 1992, 1993 ja 1994) meteorologiaa. 1 ppb O3 ” 2 μg.m-3. Lähde: Simpson et al., 1997

Otsonin kausivaihtelua, jossa on laaja kesän maksimi ja talven minimi, havaitaan monissa yksittäisissä paikoissa mantereella. Euroopan saastuneessa rajakerroksessa tapahtuvat ilmakehän prosessit lisäävät kesällä 30-40 prosenttia rajakerroksen taustapitoisuudesta. Useimmilla maaseudun sisämaan asemilla on kesäkuukausina tyypillinen vuorokausirytmi, jossa minimi on aamulla ja maksimi iltapäivällä. Lasku yöllä ja varhain aamulla johtuu kuivasta laskeumasta. Asemilla, joihin päästöt vaikuttavat läheisesti, vaikutus heijastaa myös NO:n titrausta. Auringonnousun jälkeen fotokemiallinen muodostuminen lähtöaineista alkaa ja kasvaa vähitellen auringonvalon määrän kasvaessa. Myös ilmakerroksista ja vapaasta troposfääristä tulevan ilman sekoittumisella on merkitystä. Pilaantumattomilla rannikko- ja korkealla sijaitsevilla asemilla vuorokausivaihtelu on usein vähäisempää, koska kuivan laskeuman vaikutus on vähäinen ja homogeenisen ja suhteellisen häiriöttömän ilman advektio on vähäistä.

2.3.2 Jaksojen fenomenologia

Suurimmassa osassa Eurooppaa esiintyy joka kesä kohonneen otsonin jaksoja. Näiden jaksojen aikana, joista monet kestävät useita peräkkäisiä päiviä, otsonipitoisuudet nousevat moninkertaisiksi rajakerroksen taustapitoisuuteen verrattuna suurilla alueilla Euroopassa. Jaksot esiintyvät yleensä antisyklonisissa olosuhteissa, joissa auringonvalo lisääntyy, lämpötila on korkea ja tuulen nopeus alhainen. Niitä havaitaan sekä saastuneilla kaupunkialueilla että vähemmän saastuneilla maaseutualueilla. Kaupunki- ja esikaupunkitilanteessa korkeat pitoisuudet johtuvat pääasiassa fotokemiallisesta tuotannosta esiasteista, jotka pääsääntöisesti vapautuvat alueen sisällä. Mannermaan mittakaavassa kohonneet pitoisuudet ovat seurausta sekä paikan päällä tapahtuvasta kemiallisesta toiminnasta että kulkeutumisesta muilta alueilta. Bouscaren (1991) päätteli kuitenkin, että Etelä-Euroopassa valokemiallinen savusumu on usein luonteeltaan paikallista.

Keskustoissa sijaitsevien lähteiden läheisyydessä otsonipitoisuudet ovat yleensä alhaisemmat kuin esikaupunkialueilla ja maaseutualueilla, mikä johtuu pääasiassa liikenteestä peräisin olevan typpioksidin aiheuttamasta otsonipäästöstä. Jaksojen aikana otsonipitoisuudet voivat olla huomattavasti koholla lähiöissä ja kauempana tuulen alapuolella kaupunkien lähdealueista. Fotokemiallisista reaktioista johtuva otsonin muodostuminen kestää useita tunteja, minkä vuoksi korkeimmat valohapettimien pitoisuudet ovat odotettavissa jonkin matkan päässä lähteistä tuulen alapuolella. Lin et al. (1995) sekä Lindsay ja Chameides (1988) havaitsivat, että otsonipitoisuus kaupunkipilvessä oli helposti kaksinkertainen taustapitoisuuteen verrattuna.

Monissa kaupungeissa, erityisesti Etelä-Euroopan kaupungeissa, otsonipitoisuushuippuja esiintyy kaupunkien keskustoissa. Tämä tapahtuu usein seisovan ilman tai merituuliolosuhteiden seurauksena kesäajan antisyklonisissa tilanteissa. Välimerellä syntyy laajoja virtaussoluja, ja rannikon päästöt voivat jäädä useiden päivien ajaksi maa- ja merituulen vangiksi. Välimeren pahimmat fotokemialliset hapettumisjaksot liittyvät todennäköisesti maa-merituulien kiertojärjestelmiin, jotka vaikuttavat erityisesti alueisiin, joilla on suuria kaupunkeja, kuten Barcelona, Marseille, Rooma ja Ateena (Borrell et al., 1995). Moussiopoulos (1994), Millán (1993) ja Borrego et al. (1994) raportoivat näitä ilmiöitä koskevista tapaustutkimuksista Ateenan, Valencian ja Lissabonin osalta. Lyhyt keskustelu Välimeren otsonista on esitetty liitteessä 3.

2.4 Troposfäärin otsonin kehityssuunnat

Ensimmäiset kvantitatiiviset mittaukset O3:n sekoittumissuhteesta Euroopassa tehtiin Pariisin lähellä sijaitsevassa Observatoire de Montsouris’ssa vuosina 1876-1886. Keskimääräinen 24 tunnin pitoisuus oli tuolloin noin 20 μg.m-3 (Volz ja Kley, 1988). Saattaa olla mielenkiintoista huomata, että näiden tietojen (1000 näytettä) mukaan EU:n nykyinen kasvillisuuden suojelua koskeva kynnysarvo (65 μg.m-3 vuorokauden keskiarvo) ylittyi hieman alle 1 prosentissa kaikista havainnoista. (Volz-Thomas, henkilökohtainen tiedonanto). Suurin osa näistä tapauksista sattui helmikuussa ja yksi toukokuussa, ja ne kuvastavat vapaan troposfäärin alkuperää olevan ilman vaikutusta maanpinnan tasolle.

50-luvulla maaseudun 24 tunnin keskimääräiset otsonipitoisuudet olivat nousseet 30-40 μg.m-3 :iin, ja ne jatkoivat nousuaan 60 μg.m-3 :iin 1980-luvulla (Feister ja Warmbt, 1987). Päivittäiset keskipitoisuudet ovat 1990-luvun lopulla vähintään kaksi kertaa korkeammat kuin esiteollisella aikakaudella (Borrell et al., 1995, Staehelin et al., 1994). Suurin osa O3:n lisääntymisestä tapahtui 1970-luvulla ja liittyi NOx-päästöjen valtavaan kasvuun tuona aikana. Viime vuosikymmenen aikana otsonipitoisuus ei ole lisääntynyt lainkaan tai vain vähän Euroopan maaseudulla. Alankomaissa pitoisuudet ovat laskeneet hieman (Roemer, 1996), kun taas Etelä-Saksassa useissa paikoissa on raportoitu 2 prosentin vuotuisesta noususuuntauksesta (Scheel et al., 1997). Atlantin rannikolla Irlannissa on havaittu noin yhden prosentin nouseva suuntaus vuodessa kesäisin Manner-Euroopasta tulevan saastuneen ilman vuoksi (Simmonds, 1993).

Osoni-episodien esiintymistrendeistä Euroopassa on tehty vain vähän työtä.

Osoni-episodien esiintymistrendeistä Euroopassa on tehty vain vähän työtä. Jotkin maat ovat kuitenkin toimittaneet otsonidirektiivin puitteissa tietoja 98. prosenttipisteen huippupitoisuuksista vuosilta 1989-1996 (ks. luvut 4 ja 5). Näistä tiedoista käy ilmi, että 98. persentiilissä on havaittavissa merkittävä, muutaman μg.m-3 :n nouseva suuntaus kahdessa paikassa Belgiassa ja Luxemburgissa, kun taas merkittävä laskeva suuntaus vuosina 1989-1996 on havaittavissa 18 asemalla Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Alankomaissa. Näissä neljässä maassa 35 asemalla ei ollut näyttöä mistään suuntauksesta (de Leeuw ja van Zantvoort, 1997). Selkeää kuvaa yhdestä maasta tai alueesta ei syntynyt. Varoituksen sana on tässä yhteydessä tarpeen. NOx-pitoisuuksia koskevia tietoja ei ollut saatavilla, joten emme voi tarkistaa, johtuvatko havaitut suuntaukset NOx-pitoisuuksien muutoksista vai peittyvätkö ne niiden alle. Suosittelemme käyttämään NO2:n ja O3:n summaa, jota kutsutaan usein Ox:ksi, parametrina titrausvaikutuksen vaikutuksen poistamiseksi, koska Ox ei ole herkkä titraukselle (Guicherit, 1988). Lisäksi muutokset mittaustekniikoissa tai toimintamenetelmissä voivat vääristää trendien havaitsemista (Roemer, 1997).

Kaupunkiympäristön otsonista on saatavilla satunnaisia historiallisia tietoja, jotka on johdettu vain puolikvantitatiivisista mittauksista. Ateenassa mitattiin tämän vuosisadan kahtena ensimmäisenä vuosikymmenenä otsonin vuosikeskiarvoja 40-60 μg.m-3 (Cartalis ja Varotsos, 1994). Samankaltaiset tasot 1890-luvulla dokumentoitiin Zagrebista (Lisac ja Grubisic, 1991).

Lontoon keskustassa otsonin vuotuinen 98. persentiili vaihteli välillä 60-140 μg.m-3 ja osoitti merkittävää suuntausta -2,8 μg.m-3 vuodessa vuosina 1973-1992 (PORG, 1987; Bower et al. 1991, 1994). Useiden muiden Luoteis-Euroopan kaupunkiasemien otsonia koskevat perustilastot osoittavat, että arvot ovat vertailukelpoisissa rajoissa viimeisten 5-10 vuoden aikana. Ateenan esikaupunkiaseman (Liosia) tiedot osoittavat, että kuukausittainen keskipitoisuus kasvoi keskimäärin noin 15 prosenttia vuodessa vuosina 1984-1989. Vuonna 1987 kuukausittaiset keskiarvot alkoivat ylittää 110 μg.m-3 (Moussiopoulos, 1994). Huomattakoon, että tämä arvo vastaa nykyistä EU:n 8 tunnin keskimääräistä kynnysarvoa ihmisten terveyden suojelemiseksi. Vuonna 1988 tämä kynnysarvo ylittyi 140 päivänä tällä mittausasemalla.

Suuntauksen tunnistaminen otsonijaksoissa kaupunkiympäristössä voi olla tärkeämpää. Taulukossa 3 esitetään 110 μg.m-3 -pitoisuuden 8 tunnin keskiarvon (12-20 h) ylitysten lukumäärä useilla kaupunkialueilla. Taulukosta käy ilmi, että ylityksiä esiintyy kaikilla kaupunkikohteilla. Tätä raporttia varten käytettävissä olevien vuosien aikana ei ole havaittavissa merkittävää suuntausta. Vuodesta toiseen tapahtuva meteorologinen vaihtelu on todennäköisesti suurin syy suureen vuosittaiseen vaihteluun.

Taulukko 3: Ylitysten määrä 110 μg.m-3, 8 tunnin keskiarvon raja-arvon ylitysten määrä eräillä (esi)kaupunkialueilla vuosina 1982 – 1995

*

Bridge Place

Maa asema kaupunki 1982 1983 1984 1985 1986 1987. 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995
Belgia I.R.M. Av. Circulaire Bruxelles * * * * * 10 10 4 37 23 11 18 21 34 42
Belgia St-…Kruiswinkel Gent * * * * 10 8 14 7 16 33 7 21 9 20 21
Belgia Namur Ville en Waret-Vezin Sites de fond * * * * * * 6 10 12 39 41 0 11 9 31 32
Kreikka Patission 147 Ateena * 0 0 * * 10 17 17 14 1 * * * *
Kreikka Smyrni Cementery of N Smyrni Ateena * * * * * * 20 48 60 34 71 * * * * *
Kreikka Aspropyrgos Ateena * 23 9 * * * * * * * * * * * *
Kreikka Pireas Platia Dimotikou Theatrou Ateena * * * * * * 59 83 30 8 * * * *
Alankomaat Florapark Amsterdam * * * * * 7 9 8 27 30 6 19 9 14 20
Alankomaat Const.Rebecqueplein Den Haag * * * * * * * * * * * * * 0 28 37 17 23 9 20 19
Alankomaat Schiedamsevest Rotterdam * * * * * 8 9 7 32 20 11 20 * * * *
Alankomaat Kard. De Jongweg Utrecht * * * * * * 0 10 24 17 1 10 8 17 20
Alankomaat Witte Vrouwenstraat Utrecht * * * * * * * 0 0 5 4 * 4 * * *
Alankomaat Tuin Utrechtse Bibliotheek Utrecht * * * * * 0 4 12 24 9 24 4 17 32
Alankomaat Amsterdamse poort Haarlem * * * * * 18 4 7 3 * * * * * * *
Alankomaat Keizer Karelplein Nijmegen * * * * 1 6 2 * * * * * * *
Alankomaat Arnhemseweg Apeldoorn * * * * * * * * * * 33 9 20 8 22 17
Alankomaat Floreslaan
Alankomaat Floreslaan
* * * * 3 5 6 25 13 * 9 4 15 19
Portugali Lisboa Bairro Alto – R. do Seculo 51 Lisboa * * * * * * * * 4 6 1 1 2 * * * *
Portugali Montes Kaaos Sines * * * * * 2 2 13 88 4 0 10 * * * *
Espanja Plaza Castilla – Avenida Castellana Madrid * * * * * * * * * * * * * * * 1 * * *
Espanja
Espanja
Pl.Doctor Trueta Barcelona * * * * * * 30 39 8 1 13 16 * * * *
Espanja Molina Pl. Barcelona * * * * * * 11 20 16 0 5 9 1 * *
Espanja Montcada I Reixach Barcelona * * * * * * * * * * * 0 2 * * * *
Iso-Britannia Keski- Lontoo Lab-Minster House Greater London 0 0 0 15 8 1 0 0 13 2 * * * * * *
Iso-Britannia
Iso-Britannia Greater London * * * * * * * * * * * * 4 0 0 * * 0
Iso-Britannia Stevenage – WSL Stevenage 0 23 31 10 9 4 2 * * * * * * * * *

Tiedot laskettiin kaikista AIRBASE-tietokantaan liitetyistä kaupunkikohteista. * : ei tietoja

2.5 Fotokemiallinen otsoninmuodostuspotentiaali

Erilaisilla VOC-yhdisteillä on erilainen otsoninmuodostuskapasiteetti. Näiden erojen kemiallinen perusta tunnetaan nyt kohtuullisen hyvin. Fotokemiallisen otsoninmuodostuspotentiaalin (Photochemical Ozone Creation Potential, POCP) käsite on laajalti käytetty lähestymistapa, jolla arvioidaan yksittäisten VOC-yhdisteiden suhteellista merkitystä O3:n lyhytaikaisessa tuottamisessa (Derwent ja Jenkin, 1991; Simpson, 1995). POCP määritellään keskimääräisen O3:n muutoksena, kun tiettyä lajia vähennetään suhteessa keskimääräisen O3:n muutokseen, kun eteeniä vähennetään. POCP:n määritelmästä käydään jonkin verran keskustelua, koska siinä ei viitata: (1) kulkeutumisen aikaskaaloihin verrattuna valokemiallisten reaktioiden aikaskaaloihin, (2) peroksiradikaalien ja NOx:n tasoihin, joita tarvitaan O3:n tuottamiseen, ja (3) kysymykseen VOC- tai NOx-rajoituksista. Kun tarkoituksena on säännellä O3:n muodostuspotentiaalin eikä kokonaismassan perusteella, POCP-arvioinneissa korostuvat tolueeni, eteni, butaani ja propeeni tehokkaimpina lyhytaikaisina otsonin tuottajina runsaimpien VOC-yhdisteiden joukosta. Jos POCP-arvoja kuitenkin arvioidaan pidemmällä aikajänteellä (esim. 96 h), hitaasti reagoivien alkaanien merkitys kasvaa (Andersson-Sköld et al., 1992).

2.6 Lähde-reseptorisuhteet

Lähde-reseptorisuhteet ovat osoittautuneet erittäin tehokkaaksi välineeksi torjuntastrategioita kehitettäessä erityisesti happamoitumisen tapauksessa (Alcamo et al., 1990). Monissa sovelluksissa on käsitelty komponentteja, jotka käyttäytyvät lineaarisesti. Happamoitumisen tapauksessa alueen kokonaislaskeuma voidaan laskea laskemalla yhteen kaikista merkityksellisistä lähteistä ja lajeista peräisin olevat osuudet, jotka voidaan järjestää joko maantieteellisesti tai päästösektoreittain. O3:n tapauksessa tilanne on monimutkaisempi, koska lähdelajien VOC ja NOx välinen suhde on epälineaarinen ja koska taustatroposfäärillä on vaikutusta.

Useat tutkijat ovat raportoineet tästä asiasta (Kleinman ja Benkovitz, 1987; Stedman ja Williams, 1992; Simpson, 1992), mutta suurimmassa osassa näistä töistä kehitetyt suhteet pätevät vain kiinteissä oloissa, esimerkiksi kiinteissä HOx/NOx-suhteissa. Simpson (1992) havaitsi, että VOC-rajoitteisissa olosuhteissa otsoni on suurelta osin lineaarisesti riippuvainen VOC-päästöjen muutoksista. Otsonin raja-arvojen ylityksiä koskevat lähde-reseptorisuhteet pidemmällä aikavälillä (3-6 kuukautta) keskiarvoistettuina vaikuttivat paljon kestävämmiltä kuin esimerkiksi päivittäistä enimmäispitoisuutta koskevat suhteet (Simpson ja Malik, 1996).

Tarpeet otsonin lähde-reseptorisuhteille, joilla on paljon laajempi validiteettialue, ovat lisääntyneet, koska on kehotettu kehittämään kustannustehokkaita ja alueellisesti eriytettyjä torjuntastrategioita. Otsoniongelma kytketään myös happamoitumiseen ja rehevöitymiseen, jotta voidaan saavuttaa optimaaliset päästövähennykset kaikkien näiden ongelmien ratkaisemista koskevien tavoitteiden saavuttamiseksi. Heyes et al. (1996) kehittivät otsonille lähde-reseptorisuhteet isopleth-diagrammien muodossa, joita voidaan käyttää usean epäpuhtauden/monivaikutuksen lähestymistavassa. Heyesin et al. (1996) työtä käytetään Euroopan komission tukena otsonin vähentämisstrategian kehittämisessä (Amann et al., 1997) ja YK:n Euroopan talouskomission (UN-ECE) työssä, joka koskee toista NOx-pöytäkirjaa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.