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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Ozon  (O3)

Bei Ozon in der Atmosphäre muss man grundsätzlich zwischen zwei Fällen unterscheiden:

  • In der oberen Atmosphäre (Stratosphäre, 10 - 50 km Höhe) stellt Ozon einen natürlichen Bestandteil dar. Im Höhenbereich von 20 - 30 km befindet sich die sog. Ozonschicht, die einen lebensnotwendigen Schutz für das Leben auf der Erde gegen energiereiche UV-Strahlung bildet. Die Ausdünnung dieser Ozonschicht durch langlebige, ozonzerstörende Substanzen wird mit dem Schlagwort "Ozonloch" bezeichnet.
  • In der unteren Atmosphäre (Troposphäre) wirkt Ozon hingegen als Schadgas mit negativen Auswirkungen auf Organismen. Ein Teil des hier vorkommenden Ozons stammt aus der Stratosphäre; der Rest wird aus Vorläufersubstanzen gebildet, die entweder natürlich vorhanden sind oder aber auf anthopogene Emissionen zurückgehen.

Das Ozonmolekül besteht nicht wie der Luftsauerstoff aus zwei, sondern aus drei Sauerstoffatomen. Sein Name leitet sich aus dem griechischen Begriff für "das Riechende" ab; Ozon ist ein Gas von etwas stechendem Geruch. Es wird vom Geruchssinn bereits in sehr hoher Verdünnung (ab 40-50 µg/m3) wahrgenommen, wobei die Geruchsempfindung aber rasch nachlässt. Ozon ist ein schlecht wasserlösliches Gas. Da Ozon sehr leicht ein Sauerstoffatom abgibt, stellt es eines der stärksten Oxidationsmittel dar; es wird zur Trinkwasserentkeimung, Lebensmittelkonservierung und als Bleichmittel eingesetzt.

Bodennahes Ozon wird unter dem Einfluss intensiver Sonnenstrahlung aus Stickstoffoxiden und Kohlenwasserstoffen gebildet. Durch die umfangreiche anthropogene Emission der Vorläufersubstanzen wird die Ozonbildung in der bodennahen Luftschicht so verstärkt, dass es im Sommer zu Episoden erhöhter Ozonkonzentration (Sommersmog) kommen kann. Für die Stickstoffoxid-Emissionen ist hauptsächlich der Kfz-Verkehr verantwortlich; die Kohlenwasserstoffe stammen neben dem Verkehr von der Industrie, privater Anwendung und darüber hinaus auch aus biogenen Quellen.

Die Ozonkonzentration in der Atmosphäre ergibt sich aus einem komplexen dynamischen Gleichgewicht zwischen Ozon bildenden und Ozon abbauenden Reaktionen, bei dem auch die meteorologischen Bedingungen eine wichtige Rolle spielen. Ozon kann durch andere Luftverunreinigungen wieder zerstört werden; insbesondere wird es durch die Anwesenheit von Stickstoffmonoxid schnell abgebaut. Deshalb liegen die Ozon-Konzentrationen in städtischen Gebieten häufig niedriger als an emittentenfernen Standorten, die vergleichsweise geringere NO-Werte aufweisen. Ozon wird auch an Oberflächen abgebaut, so dass z. B. der Boden und der Pflanzenbewuchs eine Ozonsenke bilden. In der freien Troposphäre ist Ozon aber ein recht stabiles Gas, soweit die Stickstoffmonoxid-Konzentration verschwindend gering ist.

Neben der Konzentration der Vorläuferstoffe bestimmt die Intensität der Sonneneinstrahlung das Ausmaß der Ozonbildung. Dies erklärt den ausgeprägten Jahresgang der Ozonwerte mit einem Maximum im Sommerhalbjahr. Die Ozonkonzentrationen zeigen außerdem einen starken Tagesgang; die höchsten Ozonwerte treten dabei in den Nachmittagsstunden auf. Eine Animation zeigt den Verlauf der hessenweiten Ozonkonzentration über einen ganzen Tag.

Ozon reizt die Schleimhäute und greift vor allem Atemwege, Augen und Lungengewebe an; beim Einatmen dringt Ozon tief in die Lunge ein. Höhere Ozonkonzentrationen bewirken neben Änderungen der Lungenfunktionsparameter subjektive Befindlichkeitsstörungen wie Augentränen, Kopfschmerzen, Konzentrationsschwäche und Reizung der Atemwege, die bei weiter steigenden Konzentrationen mit einer Abnahme der physischen Leistungsfähigkeit einhergehen. Man schätzt, dass ca. 10 % der Bevölkerung besonders empfindlich auf erhöhte Ozonkonzentrationen reagieren.

Bei Pflanzen kann Ozon ein breites Spektrum an Schadsymptomen auslösen; bei vielen empfindlichen Pflanzenarten treten auf den Blättern Verfärbungen oder Flecken auf. Außerdem steht Ozon im Verdacht, für die neuartigen Waldschäden mitverantwortlich zu sein. Eine weitere wichtige Folgewirkung ist die Beeinträchtigung des Pflanzenwachstums, wodurch die Produktivität landwirtschaftlicher Nutzpflanzen sinkt; freilandrelevante Ozonkonzentrationen können die Erträge wichtiger Kulturpflanzen (z. B. von Getreide, Buschbohnen und Mais) verringern.

Die Ozon-Schwellenwerte für die Unterrichtung der Bevölkerung sind nach der EG-Richtlinie 2008/50/EG und entsprechend der 39. BImSchV wie folgt festgelegt:

  • Informationsschwelle: 180 µg/m3 als Einstundenmittelwert
  • Alarmschwelle: 240 µg/m3 als Einstundenmittelwert

Bei Ozonwerten ab 180 µg/m3 wird gesundheitlich empfindlichen Personen empfohlen, auf anstrengende Tätigkeiten im Freien zu verzichten; sportliche Ausdauerleistungen sollten ebenfalls vermieden werden.

Bei Ozonwerten ab 240 µg/m3 richtet sich diese Empfehlung an alle Bürgerinnen und Bürger.

Akute Maßnahmen wie z.B. Verkehrsbeschränkungen sind gemäß 39. BImSchV bei Überschreitung der Alarmschwelle nicht vorgesehen. Diese Entscheidung basiert auf den Erfahrungen in den neunziger Jahren, die gezeigt haben, dass kurzfristige Maßnahmen die Ozon-Spitzenwerte nur geringfügig oder gar nicht senken können. Nur eine großräumige und langfristige Reduzierung der Ozon-Vorläufersubstanzen kann das Niveau der Ozon-Konzentration dauerhaft senken.

Den zeitlichen Verlauf der Ozon-Jahresmittelwerte in verschiedenen hessischen Regionen zeigt folgende Graphik. Über den Gesamtzeitraum gesehen weisen die Ozonkonzentrationen einen Anstieg auf; erst in den letzten Jahren ist an vielen Messstationen ein konstantes Niveau eingetreten

Gemessene Ozon-Konzentrationen:

Prognose

für die Ozonwerte am Folgetag

Die Prognose wird im Sommerhalbjahr (1. April bis 30. September) einmal täglich gegen 15:00 Uhr erstellt.

HLNUG-Informationsblatt