Ozon
Was ist Ozon?
Ozon (O₃) ist ein Molekül, das aus drei Sauerstoffatomen besteht. Es ist farblos und hat einen charakteristischen, scharfen Geruch. Ozon kommt sowohl in der Stratosphäre (hohe ) als auch in der Troposphäre (Bodennähe) vor, wobei seine Wirkung stark von seiner Lage abhängt.
Stratosphärisches Ozon: Dieses „gute“ Ozon befindet sich in einer Höhe von 10 bis 50 Kilometern und bildet die sogenannte Ozonschicht. Es schützt die Erde vor der schädlichen ultravioletten (UV) Strahlung der Sonne.
Bodennahes Ozon: Das „schlechte“ Ozon in der Troposphäre entsteht durch chemische Reaktionen von Luftschadstoffen und Sonnenlicht. Es kann die Atemwege reizen und Pflanzen schädigen.
Entstehung von Ozon
Stratosphärisches Ozon entsteht durch die Einwirkung von UV-Strahlung auf Sauerstoffmoleküle (O₂). Dabei werden Sauerstoffmoleküle in einzelne Atome gespalten, die sich dann mit anderen Sauerstoffmolekülen zu Ozon verbinden. Diese Ozonschicht absorbiert wiederum die UV-Strahlung, wodurch ein Gleichgewicht zwischen der Entstehung und dem Abbau von Ozon entsteht.
Bodennahes Ozon entsteht durch photochemische Reaktionen. Dabei werden Schadstoffe wie Stickoxide (NOₓ) und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) – vor allem aus Verkehr, Industrie und Landwirtschaft – durch Sonnenlicht umgewandelt. Dies führt zur Bildung von Ozon am Boden, besonders an heißen, sonnigen Tagen.
Funktion der Ozonschicht
Die Ozonschicht in der Stratosphäre ist unverzichtbar für das Leben auf der Erde. Sie absorbiert den größten Teil der schädlichen und krebserregenden UV-Strahlung der Sonne. Ohne diese Schutzschicht wäre das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, kaum möglich.
Ozon hat eine sehr kurze Lebensdauer, wird jedoch in der Stratosphäre ständig neu gebildet. Besonders in den tropischen Regionen der Stratosphäre entstehen zahlreiche Ozonmoleküle. Diese werden durch Luftströmungen weltweit verteilt, sodass fast überall eine schützende Ozonschicht vorhanden ist. Allerdings ist die Dichte der Ozonschicht nicht überall gleichmäßig.
Der Abbau der Ozonschicht, insbesondere durch fluorierte Kohlenwasserstoffe (), war in den letzten Jahrzehnten ein zentrales Umweltthema. Die Freisetzung dieser langlebigen Chemikalien führt dazu, dass Ozonmoleküle zerstört werden. In den 1980er-Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass sich über dem Südpol eine deutliche Verdünnung der Ozonschicht gebildet hatte – das sogenannte Ozonloch.
Ozonbelastung in Deutschland
Seit Mitte der 1990er-Jahre sind sowohl die Spitzenkonzentrationen von Ozon als auch die Häufigkeit extrem hoher Ozonwerte deutlich zurückgegangen. Dennoch wird der Zielwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit weiterhin überschritten. Im Gegensatz zu den sinkenden Spitzenwerten sind die durchschnittlichen Ozonwerte in städtischen Wohngebieten im gleichen Zeitraum gestiegen.
Um gesundheitliche Risiken zu minimieren, legt die 39. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) fest, dass die Informationsschwelle bei 180 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) und die Alarmschwelle bei 240 µg/m³ liegt.
Seit 1995 ist die Anzahl der Stunden, in denen diese Schwellenwerte überschritten werden, deutlich zurückgegangen. Diese Abnahme wird jedoch von jährlichen Wetterveränderungen beeinflusst, die besonders im heißen Sommer 2003 zu einem Anstieg der Ozonwerte führten.
Die von Ozonvorläuferstoffen wie Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen sind seit 1990 erheblich gesunken – um 67 % beziehungsweise 74 % bis 2022. Dieser Rückgang führte bereits in den 1990er Jahren zu einer spürbaren Abnahme der Ozonspitzenwerte in Deutschland.
Auswirkungen von Ozon
Eine hohe Ozonbelastung kann Atemwegsprobleme, Husten, Halsschmerzen und Kopfschmerzen verursachen. Besonders empfindlich sind Kinder, ältere Menschen und Personen mit Atemwegserkrankungen wie Asthma. Langfristige Ozonexposition kann zu chronischen Lungenkrankheiten führen.
Auch die Pflanzenwelt leidet unter hohen Ozonwerten. Ozon schädigt die Blätter, vermindert das Pflanzenwachstum und kann Ernteausfälle verursachen. Wälder und landwirtschaftliche Flächen sind davon gleichermaßen betroffen.
Nach () und (CH4) ist Ozon das drittwichtigste vom Menschen verursachte Treibhausgas und trägt somit stark zum und bei.
Maßnahmen zur Reduktion der Ozonbelastung
Um die Ozonbelastung zu reduzieren, sind verschiedene Maßnahmen erforderlich. Diese zielen hauptsächlich auf die Verringerung der von Ozonvorläuferstoffen (NOₓ und VOCs) ab:
Verkehrsregulierung: Der Straßenverkehr ist einer der Hauptverursacher von Stickoxiden. Durch den Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs, die Förderung von E-Mobilität und die Einführung von Fahrverboten an Tagen mit hoher Ozonbelastung kann der Ausstoß reduziert werden.
Industrie- und Landwirtschaft: In der Industrie sollten saubere Technologien und emissionsarme Prozesse gefördert werden. Die Landwirtschaft kann durch gezielte Maßnahmen wie die Reduktion des Einsatzes von stickstoffhaltigen Düngemitteln zur Senkung der beitragen.
Energiepolitik: Der Ausbau erneuerbarer Energien und die Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen tragen ebenfalls dazu bei, die Schadstoffemissionen zu senken.
Aufklärung der Bevölkerung: Die Sensibilisierung der Menschen für das Thema Ozon ist entscheidend. Dazu gehört, über Verhaltensweisen aufzuklären, die zur Senkung der Ozonwerte beitragen, wie z. B. das Vermeiden von Autofahrten an Tagen mit hoher Ozonkonzentration.
Fazit
Ozon ist ein bedeutendes Gas, das sowohl nützliche als auch schädliche Eigenschaften besitzt. Es spielt eine wesentliche Rolle im Schutz der Erde vor gefährlicher UV-Strahlung, kann jedoch in Bodennähe gesundheitliche und ökologische Probleme verursachen. Eine verstärkte Reduktion von Ozonvorläuferstoffen sowie das Bewusstsein für die Risiken hoher Ozonbelastungen sind entscheidend, um langfristige Schäden zu vermeiden.