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Ozon

Das Schönwetter-Umweltgift

31.07.2006
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Ozon

Das Schönwetter-Umweltgift

von Christina Hohmann

 

Mit den Temperaturen in den vergangenen Wochen stiegen auch die Ozonwerte wieder. Als starkes Oxidationsmittel greift das Gas verschiedene Organe an: Es kann zu Kopfschmerzen, Tränenreiz, Atembeschwerden und Asthmaanfällen führen.

 

Ozon, das anders als »normaler« Sauerstoff aus drei Sauerstoffmolekülen (chemische Formel: O3) besteht, ist eines der wichtigsten Spurengase in der Atmosphäre. In der Stratosphäre (20 bis 40 Kilometer über der Erdoberfläche) kommt es in großen Mengen vor. Es hat dort die schützende Funktion eines Filters, der die kurzwellige UV-Strahlung abfängt. Etwa 95 Prozent der Krebs erregenden UV-B-Strahlung wird durch die Ozonschicht abgeschirmt.

 

In Bodennähe macht Ozon mit einer Konzentration von 30 bis 40 µg pro m3 Luft nur einen geringen Anteil des Luftvolumens aus. Zu hohen Ozonwerten kann es im Hochsommer an besonders heißen Tagen kommen. Denn das Gas entsteht bei intensiver Sonneneinstrahlung durch photochemische Reaktionen von Sauerstoff mit Luftschadstoffen. Der Reaktionszyklus beginnt mit der so genannten Photolyse, dem Spalten von Stickstoffdioxid (NO2) durch Licht. Dadurch zerfällt das Molekül zu Stickstoffmonoxid (NO) und einem Sauerstoffatom (O). Dieses verbindet sich mit Luftsauerstoff (O2) zu Ozon (O3). Das entstandene NO wird rasch unter Verbrauch eines Ozonmoleküls zu NO2 zurückoxidiert. Somit entsteht netto kaum Ozon. Bei einem hohen Schadstoffanteil in der Luft stehen aber andere Reaktionspartner für die Oxidation des Stickstoffmonoxids zur Verfügung. Hauptsächlich sind dies Peroxiradikale, die als Zwischenprodukte beim Abbau von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) entstehen. Oxidieren diese NO zurück zu NO2, steht dieses für die weitere Ozonbildung zur Verfügung, ohne dass Ozon verbraucht wird. Die O3-Konzentration steigt somit an.

 

Die für die Ozonbildung benötigten Stickoxide stammen hauptsächlich aus dem Straßenverkehr sowie aus Kraftwerken und Feuerungsanlagen. Die flüchtigen organischen Verbindungen werden vor allem aus Lösungsmitteln freigesetzt und beim Verbrennen von Kraftstoff gebildet.

 

Da das in Autoabgasen enthaltene Stickstoffmonoxid Ozon (wie oben beschrieben) auch wieder verbraucht, kann im Sommer die scheinbar paradoxe Situation auftreten, dass die Ozonkonzentrationen in verkehrsreichen Innenstädten niedriger sind als in Reinluftgebieten. Dennoch ist die Stadtbevölkerung bei Sommersmog insgesamt stärker belastet, da andere Luftschadstoffe wie Feinstaub oder Stickoxide in hohen Konzentrationen vorliegen. Die Ozonwerte sind außerdem in Innenstädten nicht generell geringer als auf dem Land. In Parks oder Grünanlagen können sie Spitzenwerte erreichen.

 

Rückläufiger Trend

 

Die Emissionen der Ozonvorläufersubstanzen sind in den vergangenen Jahren deutlich zurückgegangen. So ist nach Angaben des Umweltbundesamtes der Ausstoß von Stickoxiden zwischen 1990 und 2003 um etwa 50 Prozent und der von flüchtigen Kohlenwasserstoffen um 59 Prozent gesunken. Grund hierfür sind die geänderten gesetzlichen Vorschriften, die höhere Anforderungen an die Reinhaltung der Luft vor allem bei technischen Anlagen stellten. Auch die Einführung des Katalysators und schadstoffärmerer Dieselmotoren konnte den Schadstoffausstoß senken. Fahrzeuge ohne Katalysator setzen zehnmal mehr Stickoxide frei als Fahrzeuge mit Katalysator.

 

Entsprechend der sinkenden Schadstoffemission haben laut Umweltbundesamt auch die Spitzenwerte zwischen 1990 und 2004 deutlich abgenommen. So gingen sowohl die Zahl der Grenzwertüberschreitungen, als auch die Jahreshöchstwerte über die Jahre zurück. Eine Ausnahme bildet hierbei der Rekordsommer von 2003. Im Gegensatz zu den abnehmenden Spitzenwerten stiegen die Jahresmittelwerte im gleichen Zeitraum an. Diese Entwicklung wird sich nach Angaben des Umweltbundesamtes in den kommenden Jahren weiter fortsetzen.

 

Reizwirkung auf Atemwege

 

Trotz des rückläufigen Trends traten auch in diesem Sommer an besonders heißen Tagen wieder hohe Ozonwerte auf, die die Gesundheit schädigen können. Als starkes Oxidationsmittel greift Ozon alle Organismen an. Beim Menschen wird es mit der Atemluft in die Lunge aufgenommen, wo es die Schleimhäute reizt. Dort kann es zu entzündlichen Prozessen kommen. Außerdem kann das Gas die Lungenfunktion einschränken: Das forcierte Ausatemvolumen nimmt ab und der Widerstand in den Atemwegen erhöht sich.

 

Typische Symptome wie Tränenreiz, Reizung der Atemwege (Heiserkeit), Husten, Kopfschmerzen und vermehrte Asthmaanfälle treten ab Ozonkonzentrationen von etwa 200 µg pro m3 Luft auf. Die Empfindlichkeit gegenüber Ozon ist allerdings individuell sehr unterschiedlich. Besonders sensitive Personen, die etwa 15 Prozent der Bevölkerung ausmachen, spüren negative Folgen bereits ab 100 µg pro m3 Luft. Spezielle Risikogruppen gibt es bei Ozon allerdings nicht. Ob hohe Ozonwerte einen Einfluss auf die Mortalität haben, ist nach der derzeitigen Studienlage nicht genau geklärt. Auch eine kanzerogene Wirkung des Gases konnte bislang nicht nachgewiesen werden. In Tierversuchen und In-vitro-Untersuchungen wirkte es genotoxisch.

 

Informations- und Alarmschwelle

 

Gemäß der geltenden EU-Richtlinie zur Luftqualität muss ab einer Ozonkonzentration von 180 µg pro m3 Luft die Bevölkerung verständigt werden. Liegen die Werte oberhalb dieser »Informationsschwelle«, kann eine kurzfristige Exposition für besonders empfindliche Personen gesundheitsschädliche Wirkungen haben. Da bei körperlich anstrengenden Aktivitäten im Freien das Atemvolumen steigt und vermehrt Ozon in die Lunge gelangt, sollten empfindliche Menschen auf Sport oder andere körperliche Belastungen verzichten. Eine generelle Gefahr für die menschliche Gesundheit besteht ab einem Wert von 240 µg pro m3 Luft, der auch als »Alarmschwelle« definiert ist. Ab dieser Konzentration muss die gesamte Bevölkerung gewarnt werden. Außerdem sind kurzfristige Maßnahmen einzuleiten, die die Emission von Luftschadstoffen senken, wie zum Beispiel ein Fahrverbot für Autos ohne geregelten Katalysator.

 

Da der Schadstoffausstoß von Menschen verursacht wird, kann jeder Einzelne mithelfen, die Ozonbelastung gering zu halten. An heißen Tagen gilt es daher, möglichst auf das Auto zu verzichten und auf öffentliche Verkehrsmittel umzusteigen. Außerdem sollten keine benzinbetriebenen Kleingeräte wie Rasenmäher oder Kettensäge verwendet werden.

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