Ozon

O. (O{t3) ist ein Sauerstoffmolekül aus drei Sauerstoffatomen, es wirkt als sehr starkes Oxidationsmittel mit typischem, leicht stechendem Geruch (Geruchsschwelle bei 10 ppb, entspricht 20 µg O. pro m3 Luft).

O. zerfällt nach kurzer Zeit in normalen Sauerstoff (O2). Die aggressive Sauerstoff-Form O. wird überall dort gebildet, wo durch Energiezufuhr O2 in Sauerstoffatome (O) zerlegt wird, die mit weiterem O2 zu O. reagieren können. Dies kann geschehen durch UV-Strahlung, Blitzschlag, Schweißen und auch elektrische Entladungen von Hochspannungen, wie sie in Photokopierern (Kopieren), Laserdruckern und Luftionisiergeräten auftreten.

Die Umweltauswirkungen von O. sind sehr unterschiedlich, je nachdem in welchem Bereich der Atmosphäre es sich befindet. In der Stratosphäre (Atmosphäre) wird unter dem Einfluß von UV-Strahlung in einer Höhe von etwa 20-50 km die sog. O.-Schicht aufgebaut, die ein lebensnotwendiges Schutzschild gegen {-UV-Strahlung darstellt. Der durch Schadstoffeintrag bewirkte Abbau der O.-Schicht stellt eine große Gefahr für das irdische Leben dar (Ozonabbau, UV-Strahlung, Hautkrebs, Grauer Star).}

In den unteren Schichten der Atmosphäre wird O. bei gleichzeitigem Auftreten von Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Sonnenlicht gebildet. O. ist Hauptbestandteil des Sommersmogs, der v.a. aus Autoabgasen (Schadstoffe aus Kfz) unter Sonnenlichteinwirkung entsteht (Ausmaß, Schäden und gesundheitliche Folgen s.u.).

Troposhärisches (Atmosphäre) O. gehört mit Kohlendioxid, Methan und FCKWs zu den vier wichtigsten klimarelevanten Spurengasen, die den Treibhauseffekt verursachen und damit das Klima bedrohen.

Belastung durch bodennahes O.(Sommersmog): Der natürliche O.-Gehalt bodennaher Luft beträgt etwa 20 µg/m3 und kann sommerliche Spitzenwerte von 60-80 µg/m3 annehmen. In Deutschland liegen die Werte im Sommer häufig bei 80-100 µg/m3, mit Spitzenwerten bis zu 300 µg/m3.

Die höchsten O.-Werte finden sich in den Sommermonaten, am frühen Nachmittag. Fast jeden Sommer treten in Deutschland regelmäßig O.-Richtwertüberschreitungen nach Sommersmog-Gesetz von 1985 auf. Wenn der Schwellenwert von 240 µg/m3an mindestens drei auseinanderliegenden Messstellen überschritten wird und die Wetterprognose für den nächten Tag ein Weiterbestehen der O.-Belastung erwarten lsst, tritt ein 24-stündiges Fahrverbit für nicht schadstoffarme Kraftfahrzeuge (ohneDrei-Wege-Katalysator) in Kraft.

Zu einem tatsächlichen Fahrverbot ist es jedoch in der Praxis nicht gekommen und die Wirkungen sind auch als eher gering einzuschätzen, da der überweiegende Kraftfahrzeugbestand mit geregeltem Katalysator ausgerüstet ist und viele Ausnahmen existieren. Seit Juli 2000 ist die Sommersmogregelung außer Kraft.

In Metropolen in sonnigen Gegenden werden sogar Werte von 700-1.000 µg/m3erreicht. In Mexico City liegt der O.-Gehalt an 300 Tagen im Jahr über 220 µg/m3(internationaler Richtwert).

In ländlichen Gebieten liegen die O.-Konzentrationen im Durchschnitt oft mehr als doppelt so hoch wie in Ballungsgebieten. Das liegt v.a. daran, dass in Ballungsgebieten auch nachts infolge weiterer Stickoxidzufuhr O. durch Stickoxide abgebaut wird, während gleichzeitig mangels Sonnenlicht keine Neubildung erfolgt. So finden wir zwar tagsüber in den Städten O.-Spitzenbelastungen, während nachts der O.-Pegel weit unter Landniveau absinkt. In Waldgebieten kommt hinzu, dass der Wald selbst organische Kohlenwasserstoffe emittiert (Terpene), die wie Stickoxide unter Sonnenlichteinfluss O. produzieren.

Bodennahes O. stellt wie auch das stratosphärische O. einen UV-Filter dar, der bei hohen O.-Konzentrationen lokal die Intensität der UV-Strahlung bis auf Normalniveau abschwächen kann.
Richtwerte: International und national gelten eine Reihe verschiedener Richt- und Grenzwerte. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) legte einen Acht-Stunden-Mittelwert von 100 bis 120 µg/m3 als Luftqualitätsrichtlinie fest.

In Innenräumen sind meist nur geringe O.-Konzentrationen nachweisbar, da es mit den meisten Oberflächen feste Verbindungen eingeht. Am Arbeitsplatz gilt der MAK-Wert von 200 mg/m3 (Laserdrucker, Kopieren) und in der Außenluft der MIK-Wert von 120 µg/m3.

Schäden durch bodennahes O.: Bei 20-30 Prozent aller Menschen beeinträchtigen bereits O.-Konzentrationen zwischen 90 und 120 µg/m3 die Gesundheit, z.B. durch Beeinträchtigung der Lungenfunktion. Bei Bäumen und Pflanzen wirkt O. als Zellgift, führt zur Hemmung von Wasseraufnahme und Photosynthese, zum Absterben der Blätter und mindert das Wachstum. Als Dauerbelastung für Pflanzen empfiehlt die WHO 60 µg/m3. In Europa und den USA werden 5-15 Prozent der Ernteverluste auf O. zurückgeführt. Bei einer Konzentration von 180 µg/m3 geht der Ernteertrag z.B. bei Soja um 30 Prozent zurück. Das bodennahe O. gehört neben Schwefeldioxid und Stickoxiden zu den Hauptverursachern des Waldsterbens.

O. greift als starkes Oxidations- und Bleichmittel Autoreifen,

Gummi, Leder, Textilien und Anstriche an.

Schäden beim Menschen: O. beeinträchtigt v.a. die Lungenfunktion, und zwar abhängig von Konzentration und Expositionsdauer. Geringe Konzentrationen verursachen, wenn sie entsprechend lange eingeatmet werden, denselben Schaden wie hohe mit einer kurzen Einwirkzeit. Immer mehr Menschen leiden an der sog. Sommerbronchitis: Atembeschwerden, Reizung und Trockenheit im Rachen, Husten, verstärkte Schleimbildung der Bronchien. Befunde lassen auf die Entwicklung eines chronischen Lungenschadens durch O. schließen. Zusammen mit der Lungenfunktion mindert O. die körperliche Leistungsfähigkeit. Weitere Folgen: Augenreizungen, Kopfschmerzen, Übelkeit, abnorme Müdigkeit und Schwächung des Immunsystems.

Medizin: Der Einsatz von O. in der Medizin sowie die Geschichten von der gesunden, O.-reichen Waldluft beruhen weitgehend auf Fehlinterpretationen des 19.Jahrhunderts. Die Eigenschaft von O. in hohen Konzentrationen, Bakterien abzutöten, und der in der Tat hohe O.-Gehalt in Waldgebieten (durch Stickoxideintrag der Ballungsgebiete und Terpene (s.o.)) schaffte den Mythos vom gesunden O., der Geruch von O. wurde mit frischer Waldluft gleichgesetzt. Aus heutiger Sicht muß vor O.-Kuren und Luftionisiergeräten gewarnt werden, denn außer einer kurzfristigen Stimulation des Immunsystems treten obengenannte Schädigungen auf.

Aufgrund seiner starken Oxidationswirkung kann O. als Desinfektionsmittel gegen Bakterien und andere Erreger eingesetzt werden, so z.B. zur Entkeimung von Wasser (Ozonierung).

Die größte Quelle für bodennahes O. ist der Verkehr (Stickoxide); es folgen Feuerungsanlagen aller Art (Stickoxide und Kohlenmonoxid, Kraftwerke), Herstellung und Verwendung lösemittelhaltiger Produkte (Kohlenwasserstoffe) sowie Treibgase wie Butan und Propan. Aber auch Rinderhaltung (Massentierhaltung) und Mülldeponien (Deponiegas) tragen durch Emission des Kohlenwasserstoffs Methan bei.

Gegenmaßnahme zur Reduzierung der O.-Belastungen ist v.a. die Einschränkung des mit Verbrennungsmotoren (Straßenverkehr) ausgestatteten Individualverkehrs bis hin zu Fahrverboten. Sinnvoll ist v.a. die verstärkte Benutzung von öffentlichem Personennahverkehr und Fahrrad. In Kalifornien muss inzwischen ein bestimmter Anteil der Neuwagen elektrisch betrieben werden (Elektroauto).

Literatur: Bodennahes OZON - Verbraucherinformation zum Sommersmog; KATALYSE Nachrichten Sonderausgabe 1995

 

Autor: KATALYSE Institut

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