Ozon: Schutzschild und Reizgas zugleich

Ozon (O₃) ist ein farbloses und giftiges Gas, das chemisch gesehen dem Sauerstoff (O₂) ähnelt. Anders als bei Sauerstoff kann direkter Kontakt zu Ozon für den Menschen schädlich sein.

Man unterscheidet zwischen atmosphärischem und bodennahem Ozon. Während das Ozon in Bodennähe gesundheitsschädlich ist, hat es oberhalb von 10 Kilometern – in der Stratosphäre – eine sehr wichtige Funktion: Die Ozonschicht schützt die Erde und damit auch die Menschen vor besonders energiereicher, gesundheitsschädlicher ultravioletter (UV) Strahlung der Sonne. Ohne diese Schutzschicht wäre die Sonnenstrahlung auf der Erde so intensiv, dass gar kein Leben möglich wäre.

Die Ozonschicht kann durch bestimmte Schadstoffe, vor allem Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), beschädigt werden, sodass ein Ozonloch entsteht. Dann gelangt mehr UV-Strahlung auf die Erde, die Menschen bekommen schneller einen Sonnenbrand und das Risiko für Hautkrebs steigt. Auch die Augen können durch eine intensivere Sonneneinstrahlung geschädigt werden.

Bodennahes Ozon ist ein Hauptbestandteil des sogenannten „Sommersmogs“. Ozon entsteht bei intensiver Sonneneinstrahlung durch chemische Prozesse aus Luftschadstoffen wie Stickstoffoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen.

Diese Vorläuferschadstoffe werden hauptsächlich vom Menschen verursacht, vor allem durch den Straßenverkehr und die Verwendung von Lösungsmitteln, beispielsweise in Farben, Lacken, Klebstoffen und Putzmitteln. Ein Teil dieser flüchtigen organischen Verbindungen wird jedoch auch von der Natur freigesetzt.

Damit Ozon entstehen kann, müssen also zwei Voraussetzungen erfüllt sein:

• Vorhandensein von Vorläuferschadstoffen
• intensiver Sonnenschein

Während einer anhaltenden Schönwetterperiode kann sich Ozon so in den unteren Luftschichten anreichern.

Wann ist die Ozonkonzentration am höchsten?

Die Ozonkonzentration ist in der Regel von Mai bis September am höchsten. Sie ist aber auch tageszeitabhängig: Die Bildung von Ozon setzt am Vormittag ein, sodass zwischen 14 und 17 Uhr am meisten Ozon vorhanden ist. Nachts wird es wieder abgebaut. Somit ist die Ozonbelastung in den frühen Morgenstunden am geringsten.

Wo ist die Ozonkonzentration am höchsten?

Anders als man vielleicht denken würde, treten die höchsten Ozonkonzentrationen nicht in der Stadt auf, wo die meisten Vorläuferschadstoffe entstehen, sondern eher am Stadtrand und in ländlichen Gebieten. Dafür gibt es zwei Gründe: Zum einen wird ein großer Teil der Vorläuferschadstoffe mit dem Wind aus den Städten heraustransportiert. Zum anderen enthalten die vor allem in Städten ausgestoßenen Autoabgase auch Stickstoffmonoxid (NO): Aus Stickstoffdioxid (NO₂) entstandenes Ozon wird zu einem Teil wieder abgebaut, wenn gleichzeitig Stickstoffmonoxid (NO) vorhanden ist.

Informations- und Alarmschwellenwerte

Neben den Tages- und Jahresmittelwerten werden auch die Spitzenwerte (Stundenwerte) von Ozon gemessen. Diese sind für die Gesundheit besonders relevant. Die Bevölkerung wird zum Schutz der Gesundheit besonders empfindlicher Bevölkerungsgruppen ab einem Wert von 180 Mikrogramm pro Kubikmeter informiert, dem sogenannten Informationsschwellenwert.

Wenn der Stundenmittelwert 240 Mikrogramm pro Kubikmeter erreicht, spricht man von einem Alarmschwellenwert. Dann wird die Bevölkerung zu besonderer Vorsicht aufgerufen. Der Alarmschwellenwert wurde in Deutschland bisher nur selten erreicht.

Messdaten

In Deutschland werden die Ozonkonzentrationen an etwa 260 Messstationen überwacht. Die Informations- und Alarmschwellenwerte wurden seit 1990 seltener überschritten als in den Jahren davor. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, dass die Ozonvorläuferschadstoffe in Deutschland seitdem abgenommen haben.

Im Gegensatz zur positiven Entwicklung der Informations- und Alarmschwellenwerte haben die Jahresmittelwerte seit 1990 etwas zugenommen. Das lässt sich auf die globale Hintergrundbelastung an Vorläuferschadstoffen zurückführen: Während die Schadstoffe in Deutschland abgenommen haben, steigen sie weltweit an.

Durch wärmere Sommer und einen Anstieg der jährlichen Durchschnittstemperatur macht sich der Klimawandel auch bereits in Deutschland bemerkbar. Klimamodelle sagen vorher, dass die sommerliche Luftverschmutzung („Sommersmog“) durch Ozon zunehmen wird. Eine hohe Lufttemperatur über mehrere Tage begünstigt die Bildung von Ozon. Das liegt insbesondere auch daran, dass chemische Prozesse bei hohen Temperaturen schneller ablaufen. Bei Hitze werden beispielsweise mehr flüchtige organische Verbindungen freigesetzt, aus denen Ozon entstehen kann.

An heißen Tagen, an denen 30 Grad oder mehr erreicht werden, werden Informations- und Alarmschwellenwerte vermehrt überschritten. Daher kam es zum Beispiel im Hitzesommer 2003 häufiger zu Überschreitungen als in den Jahren davor und danach.

Zudem kann sich die „Ozonsaison“ verlängern, wenn es bis in den Herbst hinein warm und sonnig bleibt.

Somit kann der Klimawandel die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden nicht nur durch Hitzewellen und Trockenheit belasten, sondern auch durch erhöhte Ozonkonzentrationen.

Vorübergehende Auswirkungen

Da Ozon ein Reizgas ist, kann es verschiedene Reizerscheinungen auslösen. Dazu gehören tränende Augen, Atemwegsbeschwerden wie Husten oder Halskratzen und auch Kopfschmerzen. Die Stärke dieser Reizungen richtet sich vor allem nach der Aufenthaltsdauer in ozonbelasteter Luft. Wenn man bei starker körperlicher Beanspruchung mehr und tiefer atmet, gelangt mehr Ozon in die Lunge. Das kann zu einer verminderten Lungenfunktion und einer eingeschränkten Leistungsfähigkeit führen. In der Regel klingen diese Beschwerden innerhalb von 48 Stunden wieder ab.

Hohe Ozonkonzentrationen können besonders Menschen mit Vorerkrankungen wie Asthma, COPD und Pollenallergie belasten. Bei hohen Ozonwerten suchen mehr Menschen aufgrund von asthmatischen Beschwerden die Notaufnahme auf.  Es gibt außerdem Hinweise darauf, dass das Allergiepotenzial – die sogenannte Allergenität – vieler Pollenarten durch Ozon verstärkt wird.

Langzeitfolgen

Wenn bei einer hohen Ozonbelastung größere Mengen Ozon in die Lunge gelangen, kann es zu Entzündungen und Gewebeschäden kommen. Diese Entzündungen bilden sich nur teilweise zurück. Das allein löst zwar noch keine Erkrankung der Atemwege aus, kann die Lunge aber anfälliger machen, zum Beispiel für allergieauslösende Stoffe (Allergene) und Krankheitserreger. So kann eine erhöhte Ozonbelastung die Entstehung von Asthma, Allergien und Infektionen begünstigen. Vor allem für Babys und Kleinkinder besteht ein erhöhtes Risiko, da sich ihre Lungen noch in der Entwicklung befinden. Zudem ist die eingeatmete Ozondosis aufgrund ihres geringeren Körpergewichts im Verhältnis höher.

Bislang erreichen die Ozonkonzentrationen hierzulande selten gesundheitsgefährdende Grenzwerte. Zukünftig steigende Temperaturen können jedoch die Ozonbildung befördern, da bei hohen Temperaturen mehr flüchtige Verbindungen aus Lösungsmitteln oder der Umwelt entweichen. Daher ist es weiterhin notwendig, die Entstehung von bodennahem Ozon so weit wie möglich zu reduzieren.

Manche Menschen reagieren besonders empfindlich auf Ozon und sollten daher schon ab einer geringen Ozonbelastung einige Dinge beachten, um ihre Gesundheit und ihr Wohlergehen zu schützen. Das gilt auch für Menschen mit Atemwegserkrankungen sowie für Babys und Kleinkinder. Spätestens bei Erreichen des Alarmschwellenwerts empfiehlt es sich für alle, folgende Maßnahmen umzusetzen:

• körperliche Anstrengungen wie Sport in die Morgenstunden verlegen, wenn die Ozonbelastung am geringsten ist
• vorrangig morgens lüften
• sich mittags und nachmittags möglichst wenig draußen aufhalten, da die Ozonbelastung dann am höchsten ist

Die tagesaktuellen Luftschadstoffwerte (Ozon, Feinstaub und Stickstoffdioxid) für Ihre Region finden Sie auf der Website des Umweltbundesamts.