Wie kommt es zu hohen Ozonwerten und wie sollte ich mich dann verhalten?

Viele Radiosender oder auch der Deutsche Wetterdienst informieren neben der Wettervorhersage auch über die aktuellen Ozonwerte. Diese Werte geben die Konzentration von bodennahem Ozon in der Luft an. Werden hohe Ozonwerte erwartet, wird in der Regel folgender Hinweis gegeben: „Gesundheitlich empfindliche Personen sollten auf anstrengende Tätigkeiten im Freien verzichten.“ Warum wird vor Ozon gewarnt?

Ozon ist ein Molekül, also eine chemische Verbindung aus zusammenhängenden Atomen. Beim Ozon sind das drei Sauerstoffatome (O₃). Der Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen, besteht aus zwei Sauerstoffatomen (O₂). So überlebenswichtig Sauerstoff ist: das dreiatomige Ozon ist ein Reizgas, das die Gesundheit schädigen kann. Allerdings ist Ozon nur in Bodennähe schädlich. In der Stratosphäre – dem Teil der Erdatmosphäre in ungefähr 10 bis 50 Kilometer Höhe – umschließt eine Ozonschicht die Erdkugel und schützt sie vor dem Eindringen von zu viel schädlicher ultravioletter Strahlung der Sonne.

Rund neunzig Prozent des gesamten Ozons der Erde befindet sich in der Stratosphäre, wo es natürlich – also unabhängig von menschlichen Umwelteinflüssen – vorkommt. Auch in Bodennähe gibt es einen Grundanteil natürlich vorhandenen Ozons. Hier entsteht allerdings zusätzliches von Menschen verursachtes Ozon durch Schadstoffe in der Luft.

Bei der Entstehung von Ozon laufen hochkomplexe photochemische Prozesse ab. Vereinfacht ausgedrückt entsteht bodennahes Ozon durch eine chemische Reaktion von Luftschadstoffen unter dem Einfluss von Sonnenlicht. Präziser: aus einer Reaktion von Stickstoffoxiden und sogenannten flüchtigen organischen Verbindungen. So heißen gasförmige Stoffe in der Luft, die organischen Ursprungs sind (also auf Kohlenstoff basieren). Zu dieser Reaktion kommt es vor allem bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Lufttemperaturen – also typischerweise im Sommer.

Stickstoffoxide und flüchtige organische Verbindungen werden als Vorläuferstoffe des Ozons bezeichnet. Beide können aus natürlichen Quellen stammen, meist sind sie aber menschengemacht. Stickstoffoxide sind in den Abgasen von Gebäudeheizungen, Kraftwerken, Industrieanlagen oder Verbrennungsmotoren enthalten. Flüchtige organische Verbindungen können ebenfalls aus Motoren und Industrieanlagen stammen, sind aber auch in Produkten wie Klebstoff, Lack, Farbe, Baumaterial oder Reinigungsmitteln enthalten. Durch Verdunstung gelangen sie in die Luft.

Als Smog bezeichnet man eine erhöhte Ansammlung von Schadstoffen in der untersten Schicht der Atmosphäre, der Troposphäre. Sommersmog unterscheidet sich jedoch vom „normalen“ Smog, der typischerweise im Winter auftritt. Beim Wintersmog sorgen schwacher Wind und eine Warmluftschicht über der bodennahen Kaltluft dafür, dass Schadstoffe aus fossiler Verbrennung nicht abziehen können und wie eine Glocke über dem betroffenen Gebiet liegen.

Bei der sommerlichen Luftverschmutzung handelt es sich um ein Schadstoffgemisch in der Luft, das aus einer Vielzahl von Vorläuferstoffen unter dem Einfluss von Sonnenlicht entsteht. Zu diesen Schadstoffen zählt Ozon, aber auch zum Beispiel Wasserstoffsuperoxid. In diesem Gemisch ist Ozon die Substanz, die in der höchsten Konzentration vorliegt und die stärkste und schädlichste Wirkung entfaltet. Sommersmog und hohe bodennahe Ozonwerte sind also nicht identisch, aber Sommersmog geht immer mit hohen Ozonwerten einher.

Ozon ist ein giftiges Reizgas, weshalb hohe Ozonkonzentrationen in Bodennähe zu körperlichen Beschwerden führen können. Das Ausmaß hängt von der Länge des Aufenthalts in ozonbelasteter Luft, der Intensität der körperlichen Anstrengung und eventuellen Vorerkrankungen ab. Vorübergehende Beschwerden, die meist nach 48 Stunden wieder abklingen, können sein:

• Augenreizungen mit Tränenfluss
• Husten oder Halskratzen
• Atembeschwerden oder Atemnot und eingeschränkte Lungenfunktion
• eingeschränkte Leistungsfähigkeit

Beim Einatmen kann Ozon wegen seiner geringen Wasserlöslichkeit tief in die Lunge eindringen. Das ist besonders bei körperlicher Anstrengung der Fall, wenn viel und tief eingeatmet wird. Gelangen größere Mengen Ozon in die Lunge, kann es dort das Gewebe schädigen und Entzündungen verursachen. Fachleute gehen davon aus, dass dadurch langfristig Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Allergien begünstigt werden.

Da hohe Ozonwerte an heißen Tagen auftreten, kommen zum Ozon noch Hitzebelastungen hinzu, die unter anderem zu Kreislaufproblemen führen können. Durch Hitze und Ozon ausgelöste Beschwerden können sich gegenseitig verstärken.

Rund 10 bis 15 Prozent der deutschen Bevölkerung reagieren empfindlich auf Ozon – unabhängig von Alter oder Geschlecht. Menschen, die sich für ihre Arbeit lange bei hohen Ozonwerten im Freien aufhalten müssen, sind besonders gefährdet – vor allem bei körperlich anstrengenden Tätigkeiten. Das gleiche gilt für Menschen, die bereits unter chronischen Atemwegserkrankungen wie Asthma oder COPD leiden. Babys und Kleinkinder sollten besonders geschützt werden. Sie haben ein im Verhältnis zur Körpergröße großes Atemvolumen und nehmen deshalb beim Atmen relativ gesehen mehr Ozon auf.

Die Ozonkonzentration steigt mit den Temperaturen im Verlauf des Tages. Um möglichen Beschwerden durch Ozon vorzubeugen, sollten Sie, wenn erhöhte Werte gemeldet werden:

• körperliche Anstrengungen wie Sport morgens ausüben
• vor allem morgens lüften
• sich nach Möglichkeit mittags und nachmittags wenig draußen aufhalten

Über Ozonwerte und andere Luftbelastungen informiert zum Beispiel das Umweltbundesamt.

Das Positive vorweg: Wegen emissionsärmerer Brennstoffe, effizienterer Antriebe oder Abgasfiltertechnik ist der Ausstoß des Vorläuferstoffes Stickstoffoxid seit 1990 in Deutschland zurückgegangen. Seitdem haben auch die sehr hohen Ozonwerte deutlich abgenommen. Der positiven Entwicklung beim Stickstoffoxid wirkt allerdings der Klimawandel entgegen. Mehr Sonne und höhere Temperaturen bedeuten eben auch mehr Ozon – trotz weniger Vorläuferstoffe. Deshalb ist gleichzeitig die durchschnittliche Belastung im Jahresmittel gestiegen. Der 8-Stunden-Mittelwert von 120 μg/m³ wird in großen Teilen Deutschlands überschritten.

Es ist wahrscheinlich, dass es in Zukunft mit mehr Hitzetagen auch zu einer erhöhten Ozonbelastung im Sommer kommen wird. Außerdem kann sich die Zeitspanne, in der es zu hohen Ozonwerten kommt, verlängern, wenn es zum Beispiel bis in den Herbst hinein warm und sonnig bleibt – und auch im April sind schon hohe Ozonwerte gemessen worden. Mit den Temperaturen und Ozonwerten nehmen dann die Gesundheitsrisiken zu – sowohl durch Hitze als auch durch Ozon.

Und auch die Ozonschicht in der Stratosphäre ist offensichtlich vom Klimawandel betroffen. Sie erholt sich zwar an den Polen weiter, wird aber über den mittleren Breitengraden (in denen auch Deutschland liegt) und über den Tropen dünner. Eine mögliche Erklärung liegt in einer veränderten atmosphärischen Zirkulation durch den Treibhauseffekt, wodurch weniger Ozon gebildet wird. Außerdem könnten bestimmte kurzlebige Chemikalien eine Rolle spielen, die zum Großteil natürlich gebildet, aber auch industriell emittiert werden. Welche Folgen diese Entwicklung für das Ökosystem und die Menschen haben könnte, ist aber noch unklar.