2.3.4 Přízemní ozon  

Přízemní ozon se měří v monitorovací síti AIM od roku 1992. V roce 1998 měřilo na území České republiky celkem 60 stanic. Měřicí lokality jsou uvedeny na obr. 2-52. Přízemní ozon je plynem, ke kterému se upírá stále větší pozornost odborníků v souvislosti s možným negativním ovlivněním receptorů všech typů, což se odráží i ve zvýšení počtu monitorovacích stanic ozonu na našem území v posledních letech. Na druhé straně je nutné si uvědomit, že vzhledem k poměrně nízké prostorové variabilitě koncentrací přízemního ozonu není pro jeho monitorování potřeba tak velkého počtu stanic jako pro měření jiných škodlivin (např. SO2, NOx, SPM).

Ozon je označován za sekundární znečišťující látku v ovzduší. Nemá totiž vlastní významný zdroj emisí, ale vzniká v ovzduší celou řadou chemických reakcí z tzv. prekursorů, kterými jsou oxidy dusíku a těkavé organické látky (VOC), za účinku slunečního záření a spolupůsobení O2. Koncentrace ozonu roste se zvyšující se teplotou. V noci i ve dne dochází k rozkladu molekul ozonu chemickými reakcemi s redukujícími složkami ovzduší. Chemické reakce vedoucí ke vzniku ozonu mají za následek roční chod ozonu s nejvyššími koncentracemi na jaře a v létě. Nejnižší koncentrace ozonu jsou pozorovány v zimě. Tab. 2-56 znázorňuje roční chod koncentrací a vypočtené roční statistické charakteristiky pro ozon na vybraných stanicích v České republice. Uvedené hodnoty jsou stanoveny na všech stanicích metodou UV-absorbance. Na obr. 2-53 a 2-54 je zachycen roční průběh denních koncentrací O3 zvlášť pro stanice městské a venkovské spolu s ročním průběhem denních koncentrací NO a NO2, které se významnou měrou podílejí na vzniku a odbourávání ozonu. Pro lepší čitelnost grafů není znázorněn celý rok, ale pouze období od 15. března do 15. října, tedy období s výskytem vyšších úrovní ozonu, zima je pokládána za nevýznamnou.

Koncentrace ozonu během dne vzrůstá v důsledku promíchávání spodních vrstev vzduchu s vrstvami ležícími výše, ve kterých jsou vyšší koncentrace ozonu, a v důsledku vzniku ozonu fotochemickými reakcemi. Denní chody jsou výraznější na městských stanicích než na stanicích venkovských. Tento rozdíl je způsoben zčásti rychlejší destrukcí ozonu v městském ovzduší během večerních a nočních hodin, ke které dochází v  důsledku vyšších koncentrací oxidů dusíku. Koncentrace ozonu ve venkovských oblastech položených ve vyšší nadmořské výšce nevykazují tak výrazný denní chod s velkými rozdíly mezi denními a nočními hodnotami a vysoké koncentrace O3 mohou přetrvávat i během noci.

Současný imisní limit pro ozon je 160 μg.m-3 (8hodinový průměr – Opatření FVŽP ze dne 1.10.1991 k zákonu o ovzduší č. 309/91 Sb., v plném znění č. 211/94 Sb.). Zvláštní imisní limity pro vyhlášení signálu upozornění na výskyt fotochemického smogu jsou 180 μg.m-3 (hodinový průměr) – informování veřejnosti a 360 μg.m-3 (hodinový průměr) – varování veřejnosti (vyhl. č. 279/93 Sb.).

Meteorologické podmínky v r. 1998 byly pro vznik ozonu příznivé, což se ve sledovaném období projevilo výskytem několika epizod fotochemického smogu (podrobněji v kap. 2.4) a poměrně častým překračováním imisních limitů v letním období.

Hodinový zvláštní imisní limit 360 μg.m-3 nebyl v roce 1998 překročen. K překročení hodinového zvláštního imisního limitu 180 μg.m-3 došlo během celého roku ve 343 případech na celkem 45 stanicích. Maximální zaznamenaná koncentrace ozonu činila 246,2 μg.m-3 a byla naměřena 12. srpna 1998 na stanici Praha 8-Kobylisy. Nejvyšší 8hodinová průměrná koncentrace 206,5 μg.m-3 byla zaznamenána na stanici Pardubice-Rosice 12. srpna 1998. 8hodinový imisní limit byl celkem překročen v 81 případě celkem na 44 stanicích.

V roce 1998 došlo k výskytu epizod charakterizovaných vysokými koncentracemi naměřenými v několika po sobě následujících dnech, příp. k zasažení rozsáhlejších oblastí, jak tomu bývalo s výjimkou r. 1997 pravidelně ve všech předcházejících letech. Překročení hodinového zvláštního imisního limitu pro ozon je prezentováno na obr. 2-55 a na obr. 2-56. Nejvyšší překročení bylo zaznamenáno dne 12.8.1998, kdy byl hodinový zvláštní imisní limit překročen celkem na 40 stanicích.

Z tab. 2-57 je zřejmé, že k překročení hodinového zvláštního imisního limitu došlo ve 3 několikadenních epizodách. První epizoda byla zaznamenána v červenci (20.–23.7.) a maximální koncentrace se v jejím průběhu pohybovaly v rozmezí 184–213 μg.m-3. Ke vzniku dalších dvou epizod došlo v srpnu (8.–13.8. a 16.–19.8.) a zaznamenané maximální koncentrace se pohybovaly v rozmezí 181–246 μg.m-3, resp. 181–199 μg.m-3.

Překročení 8hodinového imisního limitu pro ozon 160 μg.m-3 je prezentováno na obr. 2-57. Z tohoto obrázku i z tab. 2-58 vyplývá, že tento limit byl překročen na 1 stanici 29.5. (koncentrace 162 μg.m-3), k překročení trvajícímu několik po sobě následujících dnů pak došlo v období 21.–23.7. (rozmezí maximálních koncentrací 164–186 μg.m-3), 11.–13.8. (rozmezí maximálních koncentrací 178–207 μg.m-3) a 16.–19.8. (rozmezí maximálních koncentrací 161–181 μg.m-3).

Obr. 2-58 udává maximální naměřené hodinové a osmihodinové koncentrace ozonu a dále překročení hodinového zvláštního imisního limitu a osmihodinového limitu na vybraných stanicích v České republice.

V letošní ročence se stejně tak jako v předcházejících letech hodnotí vliv přízemního ozonu na lesní ekosystémy a zemědělské plodiny. V souladu se závěry pracovního semináře zabývajícího se určením kritických úrovní ozonu Evropské hospodářské komise (Working Group on Effects, 13th session, Geneva, 29 June–1 July 1994) byla hodnocena dlouhodobá kritická úroveň pro ozon vyjádřená jako kumulativní expozice nad prahovou koncentrací 40 ppb. Tento expoziční index se označuje zkratkou AOT40 (accumulated exposure over a threshold of 40 ppb) a spočte se jako suma diferencí mezi hodinovými koncentracemi v ppb a 40 ppb pro každou hodinu, kdy koncentrace překročí hodnotu 40 ppb. Index AOT40 se používá pro odhad vlivu ozonu na zemědělské plodiny a lesní ekosystémy při ročním hodnocení a v rámci Evropy je v posledních několika letech využíván ve značném měřítku, jak ostatně vyplynulo i ze závěrů pracovního semináře EMEP zabývajícího se sledováním fotochemických oxidantů (EMEP Workshop on the Control of Photochemical Oxidants over Europe, 24.–27.10.1995, St. Gallen, Switzerland).

Dříve používaná metodika pro výpočet AOT40 (Führer et Achermann edit., 1994) byla nahrazena metodikou upřesněnou (Werner et Spranger edit., 1996). Podle ní se hodnota expozičního indexu AOT40 pro zemědělské plodiny (AOT40C) počítá pro období tří měsíců pro hodiny s denním svělem, definované jako ty hodiny, kdy hodnota globální radiace je rovna nebo větší než 50 W.m-2. Hodnota AOT40C pro srovnání se stanovenou kritickou hodnotou by měla být určena jako nejvyšší klouzavá tříměsíční suma za vegetační období. Za kritickou úroveň přízemního ozonu pro ochranu zemědělských plodin se pokládá hodnota 3 ppmh.

Pro ochranu evropských lesů byla stanovena předběžná kritická úroveň přízemního ozonu AOT40 ve výši 10 ppmh. Tato kumulativní expozice AOT40F se počítá pro denní hodiny (definované jako hodiny s globální radiací větší než 50 W.m-2) pro období 6 měsíců počínaje 1. dubnem. Kritická hodnota se vztahuje k listnatým i jehličnatým dřevinám.

relativní snížení výnosů [%] AOT40 [ppbh]
5 2 600
10 5 300
15 7 900
20 10 500

Na obr. 2-59 je uvedeno pole hodnot expozičního indexu pro ozon AOT40 pro území České republiky v roce 1998. Z obrázku je zřejmé, že kritická hodnota 10 ppmh je překročena na převážné většině (konkrétně na 98,9 %) území České republiky, procentuální podíl překročení prahové hodnoty 10 ppmh na celkové zalesněné ploše ČR (lesy jehličnaté, listnaté a smíšené) činí 98,5 %.

Na obr. 2-60 je zobrazeno pole hodnot kumulativní expozice AOT40 pro zemědělské plodiny pro území České republiky za rok 1998. Z obrázku je patrné, že v hodnoceném roce bylo expozicí nad prahovou hodnotou 3 ppmh zasaženo 100 % plochy celkového území České republiky.

Expoziční index AOT40 je užitečným nástrojem pro roční hodnocení možných negativních vlivů zvýšených úrovní přízemního ozonu na vegetaci. Na pole expozičních indexů, ať už pro lesy či zemědělské plodiny, je třeba pohlížet jako na velmi přibližné odborné odhady, jejichž hodnoty mohou být zatíženy kumulací příp. systematické chyby.