01. Juni 2015 | M.Sc.-Met. Sebastian Schappert

Der Sommer kommt und mit ihm das Ozon?!

Herrlich, es ist Sommeranfang und das zieht die Menschen hinaus ins Freie. Mit zunehmender Sonnenscheindauer und steigenden Temperaturen fällt vor allem zwischen Mai und September auch wieder häufiger der Begriff "Ozon". Was hat es mit diesem farblosen Gas nun auf sich?

Ozon setzt sich aus drei Sauerstoffatomen zusammen und liegt in der
Atmosphäre ausschließlich als Gas vor. Die höchste Ozonkonzentration
in unserer Atmosphäre befindet sich in einer Höhe zwischen 15 und 30
km über dem Erdboden - besser bekannt als Ozonschicht. Die bodennahe
Konzentration beträgt im Allgemeinen unter 100 Mikrogramm pro
Kubikmeter Luft. Allerdings wird die Ozonproduktion am Boden
besonders während Schönwetterperioden, in denen hohe Temperaturen mit
viel Sonneneinstrahlung über mehrere Tage hinweg herrschen, angeregt.
Unter solchen atmosphärischen Bedingungen kommt es dann zu einer
erhöhten Ozonkonzentration.

Die Entstehung der wichtigsten Ozonvorläufergase Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sowie von troposphärischem Ozon. Rot: anthropopgene, lila: natürliche Prozesse.

An der bodennahen Ozonproduktion (Ozon wird nicht direkt ausgestoßen)
sind verschiedene, komplexe Prozesse und chemische Verbindungen
beteiligt. Hauptverantwortlich hierfür sind Stickoxide sowie die
sogenannten Ozon-Vorläuferstoffe: flüchtige organische
Kohlenstoffverbindungen (engl. volatile organic compounds, kurz:
VOCs). Der anthropogene Anteil dieser Substanzen stammt dabei aus dem
Straßenverkehr, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe sowie aus
der Verwendung lösungsmittelhaltiger Farben und Lacke.
Durch die Einstrahlung der Sonne wird Stickstoffdioxid (NO2)
aufgespalten zu Stickstoffmonoxid (NO) und Sauerstoff (O). Diesen
Prozess bezeichnet man auch als "Photolyse". Als Produkt dieser
Reaktion verbindet sich das hochreaktive Sauerstoffatom (O) mit dem
in der Atmosphäre vorhandenen molekularen Sauerstoff (O2) zu Ozon
(O3). Das so entstandene Ozon wiederum reagiert nun mit dem
produzierten Stickstoffmonoxid (NO) zurück zu Stickstoffdioxid (NO2)
und Sauerstoff (O2). Somit wird das produzierte Ozon immer wieder
abgebaut und es liegt ein geschlossener Kreislauf vor. Nach
Sonnenuntergang fehlt zusätzlich die solare Einstrahlung, von der die
Photolyse und letztlich auch die Produktion von Ozon abhängt. Bei
diesem Kreislauf werden zunächst jedoch keine zusätzlichen Mengen an
Ozon gebildet.

Bei einer stabilen sommerlichen Hochdrucklage über mehrere Tage
hinweg verlagert sich das Gleichgewicht zur höheren Ozonproduktion.
Weitere sogenannte katalytische Kreisläufe werden durch erhöhte
Sonneneinstrahlung besonders stark angeregt, wodurch vor allem durch
die VOCs weiteres Stickstoffdioxid (NO2) produziert wird. Dieses
zusätzlich produzierte Stickstoffdioxid sorgt dann durch weitere
Photolyse für die hohen, bodennahen Ozonkonzentrationen.
Kommt es am Boden zu stark erhöhten Mengen an Ozon, kann das Gas mit
seiner oxidierenden Wirkung negative Auswirkungen auf die
Pflanzenwelt sowie die Gesundheit des Menschen nehmen. Beispielsweise
bei größeren Anstrengungen dringt das nur gering wasserlösliche Ozon
tief in die Lungenperipherie ein. Die höchsten Ozonkonzentrationen
treten jedoch vermehrt im Abluftbereich von Ballungsräumen, d.h. am
Stadtrand und in den angrenzenden ländlichen Gebieten, auf. Die
Informationsschwelle, bei der die Bevölkerung über erhöhte bodennahe
Ozonwerte informiert werden muss, liegt bereits bei 180 Mikrogramm
Ozon pro Kubikmeter Luft, da etwa 10 % der deutschen Bevölkerung
besonders empfindlich auf diese Mengen reagieren. Darunter sind
hauptsächlich Kinder und ältere Menschen sowie Menschen mit einer
Atemwegserkrankung. Ab einer Konzentration von 240 Mikrogramm pro
Kubikmeter Luft wird dann zum Schutz der Gesamtbevölkerung gewarnt.
Typische Erscheinungen, die bei erhöhten Ozonkonzentrationen
auftreten können, sind Kopfschmerzen, Augenbrennen, Atembeschwerden
sowie eine Beeinträchtigung der körperlichen Leistungsfähigkeit.
Grundsätzlich liegt die höchste Ozonkonzentration am Nachmittag vor.
Das hängt, wie oben bereits beschrieben, mit der Sonneneinstrahlung
zusammen, die am Mittag am höchsten ist, wodurch die Ozonproduktion
dann besonders stark angeregt wird. Entsprechend sollte man sich vor
allem nachmittags schonen und die Aufenthaltszeit im Freien möglichst
gering halten. Beste Zeit also für ein Mittagsschläfchen. Alle, die
nicht auf ihre sportlichen Aktivitäten verzichten wollen, legen sich
diese besser in die frühen Morgen- oder späten Abendstunden. Dann ist
auch die beste Zeit zum Lüften der eigenen Wohnung, um die
Ozonkonzentration in den eigenen vier Wänden möglichst niedrig zu
halten.

Zum Vergrößern bitte klicken

Aktuell gestaltet sich das Wetter noch eher wechselhaft. Der Blick in
die zweite Wochenhälfte lässt die Sonnenkinder aber endlich jubeln.
Bereits am Mittwoch steigt die Sonnenscheindauer vor allem im Süden
Deutschlands an, sodass dort vielleicht sogar schon die 30-Grad-Marke
geknackt wird. Aber Grund zur Sorge wegen erhöhter Ozonkonzentration
besteht zurzeit noch nicht. Nebenstehend finden Sie
die aktuellen Prognosen der maximalen 8-Stunden-Mittelwerte der
Ozonkonzentration in Deutschland für Dienstag und Mittwoch (Quelle:
http://www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/aktuelle-luftdaten).


© Deutscher Wetterdienst