En studie ledd av Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal) har konsekvent uppskattat dagliga omgivande koncentrationer av PM2,5 , PM10 , NEJ2 och O3 över en stor ensemble av europeiska regioner mellan 2003 och 2019 baserat på maskininlärningstekniker. Syftet var att bedöma förekomsten av dagar som överskrider 2021 års riktlinjer från Världshälsoorganisationen (WHO) för en eller flera föroreningar, kallade "oren luftdagar."
Forskargruppen analyserade föroreningsnivåer i mer än 1 400 regioner i 35 europeiska länder, representerande 543 miljoner människor. Resultaten, publicerade i Nature Communications , visar att totalt suspenderade partiklar (PM2.5 och PM10 ) och kvävedioxid (NO2). ) nivåerna har minskat i de flesta delar av Europa.
I synnerhet PM10 nivåerna minskade mest under studieperioden, följt av NO2 och PM2.5 , med årliga minskningar på 2,72 %, 2,45 % respektive 1,72 %. Däremot O3 nivåerna ökade årligen med 0,58 % i södra Europa, vilket ledde till en nästan fyrdubbling av oren luftdagar.
Studien tittade också på antalet dagar då gränsvärdena för två eller flera föroreningar överskreds samtidigt, ett sammanflöde som kallas en "sammansatt oren luftdag." Trots de övergripande förbättringarna upplevde 86,3 % av den europeiska befolkningen fortfarande minst en sammansatt oren dag per år under studieperioden, med PM2,5 -NEJ2 och PM2.5 -O3 framstår som de vanligaste sammansatta kombinationerna.
Resultaten belyser de betydande förbättringarna av luftkvaliteten i Europa följt av minskningen av PM10 och NEJ2 , medan PM2.5 och O3 nivåerna fortsätter att överstiga WHO:s riktlinjer i många regioner, vilket resulterar i att fler människor exponeras för oren luft.
"Riktade insatser krävs för att ta itu med PM2.5 och O3 nivåer och tillhörande sammansatta orena dagar, särskilt i samband med snabbt ökande hot från klimatförändringar i Europa", säger Zhao-Yue Chen, ISGlobal forskare och huvudförfattare till studien.
"Vår konsekventa uppskattning av befolkningens exponering för sammansatta luftföroreningar ger en solid grund för framtida forskning och policyutveckling för att ta itu med luftkvalitetshantering och folkhälsoproblem i hela Europa", påpekar Carlos Pérez García-Pando, ICREA och AXA forskningsprofessor vid BSC-CNS.
Forskargruppen har utvecklat maskininlärningsmodeller för att uppskatta högupplösta dagliga koncentrationer av stora luftföroreningar som PM2,5 , PM10 , NEJ2 och O3 . Detta datadrivna tillvägagångssätt skapar en heltäckande daglig luftkvalitetsbild för den europeiska kontinenten, som går längre än glest utspridda övervakningsstationer.
Modellerna samlar in data från flera källor, inklusive satellitbaserade aerosoluppskattningar, befintliga atmosfäriska och klimatdata samt markanvändningsinformation. Genom att analysera dessa luftföroreningsuppskattningar beräknade teamet det årliga genomsnittliga antalet dagar under vilka WHO:s dagliga gräns för en eller flera luftföroreningar överskrids.
Trots förbättringar av luftkvaliteten bor 98,10 %, 80,15 % och 86,34 % av den europeiska befolkningen i områden som överskrider WHO:s rekommenderade årliga nivåer för PM2,5 , PM10 och NEJ2 , respektive. Dessa resultat stämmer väl överens med Europeiska miljöbyråns (EEA) uppskattningar för 27 EU-länder som endast använder data från stadsstationer.
Dessutom uppfyllde inget land ozonnivån (O3 ) årsstandard under högsäsong från 2003 till 2019. Om man tittar på korttidsexponering bodde över 90,16 % och 82,55 % av den europeiska befolkningen i områden där minst 4 dagar överskrider WHO:s dagliga riktlinjer för PM2,5 och O3 under 2019, medan siffrorna för NO2 och PM10 var 55,05 % och 26,25 %.
Under studietiden, PM2.5 och PM10 nivåerna var högst i norra Italien och östra Europa, medan PM10 nivåerna var högst i södra Europa. Hög NO2 nivåer observerades huvudsakligen i norra Italien och i vissa områden i västra Europa, såsom i södra Storbritannien, Belgien och Nederländerna.
På samma sätt, O3 ökade med 0,58 % i södra Europa, medan den minskade eller visade en icke-signifikant trend i resten av kontinenten. Å andra sidan, de mest betydande minskningarna av PM2,5 och PM10 observerades i Centraleuropa, medan för NO2 de hittades i mestadels stadsområden i västra Europa.
Den genomsnittliga exponeringstiden och befolkningen som exponeras för koncentrationer av oren luft av PM2,5 och O3 är mycket högre än för de andra två föroreningarna. Enligt forskargruppen belyser detta hur brådskande det är med ökad kontroll av dessa föroreningar och vikten av att ta itu med den ökande trenden och effekten av O3 exponering.
Marknära eller troposfärisk O3 finns i de nedre skikten av atmosfären och anses vara en sekundär förorening eftersom den inte släpps ut direkt i atmosfären, utan bildas från vissa prekursorer – såsom flyktiga organiska föreningar (VOC), kolmonoxid (CO) och kväveoxider ( NEJx )—som produceras i förbränningsprocesser, främst inom transport och industri. I höga koncentrationer kan ozon skada människors hälsa, växtlighet och ekosystem.
"Ozonhantering utgör en komplex utmaning på grund av dess sekundära bildningsväg. Konventionella strategier för luftföroreningar, som fokuserar på att minska utsläppen av primära föroreningar, kanske inte är tillräckliga för att effektivt mildra O3 överskridanden och associerade sammansatta orena dagar", säger Joan Ballester Claramunt, ISGlobal forskare och senior författare till studien. "Men att ta itu med klimatförändringar, som påverkar ozonbildningen genom ökat solljus och stigande temperaturer, är avgörande för långsiktig ozonhantering och -skydd för folkhälsan."
Trots förbättringar av luftföroreningar rapporterade forskargruppen att över 86 % av européerna upplevde minst en dag med sammansatta luftföroreningar varje år mellan 2012 och 2019, där flera föroreningar överskred WHO:s gränsvärden samtidigt.
Bland dessa sammansatta dagar, bidraget från PM2,5 -O3 sammansatta dagar ökade från 4,43 % 2004 till 35,23 % 2019, och blev den näst vanligaste typen i Europa, vilket indikerar en oroande trend. De förekommer främst på lägre breddgrader under varma årstider och är sannolikt kopplade till klimatförändringar och det komplexa samspelet mellan PM2,5 och O3 .
Varmare temperaturer och starkare solljus på sommaren ökar O3 bildas genom kemiska reaktioner. Därefter högre nivåer av O3 kommer att påskynda oxidationen av organiska föreningar i luften. Denna oxidationsprocess leder till kondensering av vissa oxiderade föreningar, vilket bildar nya PM2,5 partiklar.
Dessutom ökar klimatförändringarna sannolikheten för skogsbränder, vilket ytterligare höjer både O3 och PM2.5 nivåer. "Det här komplexa samspelet skapar en skadlig loop, vilket framhäver det akuta behovet av att ta itu med klimatförändringar och luftföroreningar samtidigt", förklarar Ballester Claramunt.
Mer information: Chen, Z.Y., Petetin, H., Turrubiates, R.F.M., Achebak, H., García-Pando, C.P. och Ballester, J., 2024. Befolkningsexponering för flera luftföroreningar och dess sammansatta episoder i Europa, Nature Communications . DOI:10.1038/s41467-024-46103-3
Relaterad studie:Zhao-Yue Chen et al, Estimation of pan-European, daily total, fine-mode and coarse-mode Aerosol Optical Depth vid 0,1° upplösning för att underlätta luftkvalitetsbedömningar, Science of The Total Environment (2024). DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.170593
Journalinformation: Nature Communications , Science of the Total Environment
Tillhandahålls av Barcelona Institute for Global Health
