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Entstehung von bodennahem Ozon

Bei intensiver Sonneneinstrahlung werden durch komplexe photochemische Reaktionen aus Vorläufersubstanzen wie Flüchtigen Organischen Verbindungen ohne Methan (NMVOC) und Stickstoffoxiden (NOx) sogenannte Photooxidantien wie Ozon, organische Nitrate wie Peroxyacetylnitrat (PAN) und weitere Stoffe gebildet. Ozon ist die Leitsubstanz des aus diesen Stoffen bestehenden sogenannten Sommersmogs.

Anthropogene NOx- und NMVOC-Emissionen haben unterschiedliche Verursacherbereiche. Der Verkehr ist bei NOx mit 50 Prozent der Emissionen der wichtigste und bei NMVOC immer noch ein bedeutender Emissionsbereich. NMVOC werden außerdem etwa zur Hälfte bei der Verwendung von Lösemitteln freigesetzt. Auch biogene Emissionen von NMVOC und NOx spielen für die sommerliche Ozonbildung eine nicht unwesentliche Rolle. Biogene NMVOC-Emissionen erfolgen hauptsächlich in Form von Kohlenwasserstoffen wie Terpen und Isopren aus Laub- und Nadelbäumen, während die biogenen NOx-Emissionen überwiegend aus überdüngten Böden stammen.

In Deutschland messen derzeit rund 250 Bodenstationen die Ozonkonzentrationen. Die Stationen gehören zum größten Teil zu den Messnetzen der Bundesländer. Das Landesamt für Umwelt (LfU) betreibt derzeit 17 Messstellen und veröffentlicht die aktuellen Ergebnisse unter luftdaten.brandenburg.de. Das Umweltbundesamt (UBA) misst Ozon deutschlandweit an fünf Orten, darunter auch in Neuglobsow.Maximaler Ozon-Einstundenmittelwert in Brandenburg seit 1991Neues Fenster: Bild vergrößernAbb.1: Maximaler Ozon-Einstundenmittelwert in Brandenburg seit 1991 © LfU

Seit 1990 hat in Deutschland die Anzahl der Tage mit hohen Ozonwerten (> 180 µg/m3) deutlich abgenommen. Eine Ausnahme bilden die sonnenscheinreichen und sehr warmen Sommer 2003 und 2006, in Ansätzen auch die Sommer 2010 und 2015 (Abbildungen 1 und 2).

Der tendenzielle Rückgang der Spitzenwerte ist im Wesentlichen auf die drastische Emissionsminderung der Ozonvorläuferstoffe sowohl in Deutschland (zwischen 1990 und 2016 bei NOx um 58 Prozent und NMVOC um 69 Prozent) als auch in den europäischen Nachbarstaaten zurückzuführen.

Anzahl der Tage mit Ozon-Einstundenmittelwerten über 180 µg/m³ in Brandenburg seit 1991Neues Fenster: Bild vergrößernAbb.2: Anzahl der Tage mit Ozon-Einstundenmittelwerten über 180 µg/m³ in Brandenburg seit 1991 © LfU

Da neben den Emissionen auch die meteorologische Situation (Sonneneinstrahlung, thermisch stabile atmosphärische Grundschicht, Windrichtung) eine wesentliche Rolle spielt, ist weiterhin von zum Teil starken Schwankungen von Jahr zu Jahr auszugehen. Die typische Ozonwetterlage für das Land Brandenburg ist ein nach Osteuropa abziehendes Hochdruckgebiet, wobei sich auf seiner Rückseite südliche bis südwestliche Winde einstellen. Im Sommer 2003 herrschten zum Beispiel diese Bedingungen längere Zeit vor. Luftmassen mit einer bereits hohen Sockelkonzentration an Ozon wurden herantransportiert, auf der die dann lokal verursachten Spitzenkonzentrationen aufsetzten und Schwellwertüberschreitungen zur Folge hatten. An einzelnen Tagen war das auch wieder 2006 der Fall. Es ist zu vermuten, dass ähnliche Wetterlagen wie im Sommer 2003 oder wie im Juli 2006 zu Beginn der 1990er Jahre aufgrund der viel höheren Emissionen der Vorläufersubstanzen zu weit mehr Überschreitungstagen (eventuell mehr als 50) geführt hätten.

Mittlere Anzahl der Tage pro Jahr mit Überschreitungen des Ozontagesmittelwertes von 65 µg/m³ in Brandenburg seit 1993Neues Fenster: Bild vergrößernAbb.3: Mittlere Anzahl der Tage pro Jahr mit Überschreitungen des Ozontagesmittelwertes von 65 µg/m³ in Brandenburg seit 1993 © LfU

Während in den 1990er Jahren noch ein leichter Anstieg der mittleren Hintergrundbelastung an den Messergebnissen des brandenburgischen Messnetzes zu verzeichnen war, so ist seit etwa Mitte der 2000er Jahre eine absteigende Tendenz zu erkennen. Diese spiegelt sich Zum Beispiel in den Ozonjahresmittelwerten, in der Anzahl der Tage pro Jahr mit Überschreitungen des Ozontagesmittelwerts von 65 µg/m3 (früherer Schwellenwert zum Schutz der Vegetation, EG-Richtlinie 92/72/EWG, 22. BImSchV, Abbildung 3) und in den AOT40-Werten (aktueller Zielwert zum Schutz der Vegetation, 39. BImSchV) wider.

Der lange und sonnenscheinreiche Sommer des Jahres 2018 führte zu einer vergleichbaren Anzahl der Tage pro Jahr mit Überschreitungen des Ozontagesmittelwerts von 65 µg/m3 wie in den Jahren 2003 und 2006. Im Gegensatz zu diesen beiden Jahren wurde der Schwellenwert von 180 µg/m3 Ozon im Einstundenmittel jedoch nur an zwei Tagen des Jahres 2018 überschritten.

Letzte Aktualisierung: 24.01.2019

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E-Mail an: Lutz Schaefer