Ozon

Ozon ist ein farbloses und giftiges Gas. Es hat einen charakteristischen, chlorähnlichen Geruch. Daher leitet sich auch sein Name ab – das Wort Ozon stammt aus dem Griechischen und bedeutet „Das Riechende“. Das Ozonmolekül O₃ besteht aus drei Sauerstoffatomen. Der Luftsauerstoff O₂ hingegen, den wir zum Atmen benötigen, setzt sich aus nur zwei Sauerstoffatomen zusammen.

Hohe Ozonkonzentrationen können bei Mensch und Tier zur Reizung der Atemwege führen. Bei Pflanzen können Schädigungen der Blattorgane durch hohe Ozonbelastungen auftreten.

In einer Höhe zwischen 15 und 30 Kilometern tritt Ozon in natürlich erhöhter Konzentration auf. Diese Ozonschicht ist lebensnotwendig für das Leben auf der Erde, sie schützt wie eine große Glasscheibe alle Lebewesen vor Schädigungen durch ultraviolette Strahlung. Eine Reduzierung des Ozons in dieser Schicht - die Vergrößerung des sogenannten Ozonlochs über den Polgebieten - führt zu einer Erhöhung der schädlichen UV-Strahlung am Boden.

Ozon belastet die menschliche Gesundheit. Bei hohen Ozonkonzentrationen können beim Menschen Kopfschmerzen, Tränenreiz, Reizungen der Atemwege, Husten und Atembeschwerden auftreten. Auch eine eingeschränkte Lungenfunktion und eine reduzierte körperliche Leistungsfähigkeit können Folgen hoher Ozonbelastung sein. Zu den besonders gefährdeten Personengruppen zählen Kinder, Schwangere, ältere Menschen sowie Menschen mit Vorerkrankungen wie Asthma. Körperliche Anstrengung bei hohen Ozonkonzentrationen gefährdet den Organismus. Über durch Ozon verursachte Langzeitschäden beim Menschen ist bisher wenig bekannt.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) beurteilt Ozon als einen Stoff mit Verdacht auf krebserzeugende Wirkung.

Pflanzen nehmen Ozon über die Spaltöffnungen der Blätter auf. Erhöhte Ozonkonzentrationen können bei Pflanzen zu reduzierter Photosyntheseleistung, geringerem Wachstum und höherer Stressanfälligkeit führen. Hohe Ozonwerte werden als eine wesentliche Ursache für verminderte Erntemengen von landwirtschaftlichen Produkten angesehen.

Seit 1990 hat in Brandenburg die Anzahl der Stunden mit hohen Ozonwerten (mehr als 180 Mikrogramm pro Kubikmeter (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). Dieser Trend wird deutschlandweit beobachtet.

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

Da neben den Emissionen auch die Witterung (Sonneneinstrahlung, Temperatur, Windrichtung) eine wesentliche Rolle bei der Ozonbildung spielt, können einzelne hohe Ozonwerte - wenn auch mit verminderter Häufigkeit - weiterhin auftreten. Die typische Ozonwetterlage für das Land Brandenburg ist ein nach Osteuropa abziehendes Hochdruckgebiet, wobei sich auf seiner Rückseite südliche bis südwestliche Winde einstellen.

Das Umweltbundesamt (UBA) beobachtet deutschlandweit einen Anstieg der mittleren Ozonkonzentrationen. Gleichzeitig treten sehr niedrige Ozonkonzentrationen seltener auf. Diese Entwicklung kann auch in Brandenburg beobachtet werden. Abbildung 3 zeigt die relativen Häufigkeiten von Ozon-Einstundenmittelwerten im Mittel über alle Brandenburger Messstationen seit 1991. Der Anteil der Werte zwischen 0 und 20 µg/m³ hat seit Beginn der 1990er Jahre stetig abgenommen. Bei den mittleren Ozonkonzentrationen zwischen 40 und 70 µg/m³ ist dagegen ein zunehmender Trend feststellbar. Bei Ozon-Werten zwischen 100 und 180 µg/m³ zeigt sich keine Tendenz, jedoch lassen sich hier die warmen sonnenreichen Sommer der Jahre 2003, 2006, 2018 und 2019 erkennen. Einstundenmittelwerte über 180 µg/m³ treten in Brandenburg nur noch selten auf. Zuletzt wurde der Informationswert von 180 µg/m³ Ozon im Einstundenmittel im Jahr 2022 in neun Stunden überschritten.

Gesetzlich sind durch die 39. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (39. BImSchV) verschiedene Zielwerte für Ozon vorgeschrieben.

Zum Schutz der menschlichen Gesundheit wird ein Wert von 120 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) als höchster Achtstundenmittelwert während eines Tages angegeben. Als Zielwert darf dieser über drei Jahre gemittelt maximal 25-mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Das langfristige Ziel ist die Einhaltung von 120 µg/m³ durch alle Achtstundenmittelwerte eines Jahres.

Zum Schutz der Vegetation gilt als Zielwert ein sogenannter AOT40-Wert von 18000 (µg/m³)∙h, der im fünfjährigen Mittel einzuhalten ist. Die Abkürzung AOT stammt vom Englischen „Accumulation Over a Threshold“ (Summierung über einen Schwellenwert). Bei diesem Dosismaß werden zwischen Mai und Juli von 8 bis 20 Uhr alle Differenzen zwischen Ozon-Einstundenmittelwerten über 40 Teile pro Milliarde (ppb/ parts per billion) = 80 µg/m³ und 40 ppb aufsummiert. Als langfristiges Ziel wird ein AOT40-Wert von 6000 (µg/m³)∙h vorgegeben.

Zusätzlich gibt es für Ozon eine Informationsschwelle von 180 µg/m³ als Einstundenmittelwert, bei der die Bevölkerung informiert werden muss und Verhaltensregeln herausgegeben werden. Wird die Alarmschwelle von 240 µg/m³ als Einstundenmittelwert erreicht, müssen weitere Maßnahmen ergriffen werden.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) gibt in ihrer Luftqualitätsleitlinie für Ozon die Einhaltung eines Richtwertes von 100 µg/m³ als Achtstundenmittelwert an.

Bei Ozonwerten über 180 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) wird Menschen, die erfahrungsgemäß auf Ozon empfindlich reagieren, vorsorglich empfohlen, ungewohnte und starke körperliche Anstrengungen im Freien zu vermeiden.

Bei diesen Personen kann es zu Tränenreiz und Kopfschmerzen sowie Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit kommen. Höhere Konzentrationen können auch Atembeschwerden hervorrufen.

Für die gesamte Bevölkerung wird eine entsprechende Empfehlung erst bei Werten oberhalb von 240 µg/m³ ausgesprochen. Die Bevölkerung wird gebeten, während der sommerlichen Wetterlage auf die Benutzung von Kraftfahrzeugen so weit wie möglich zu verzichten, da die Abgase - Stickstoffoxide und Kohlenwasserstoffe - die großräumige Ozonbildung wesentlich verursachen. Dies gilt auch für andere Verbrennungsmotoren, wie zum Beispiel in Motorbooten und Rasenmähern. Der normale Aufenthalt im Freien, ob Picknick, Spaziergang oder Planschen im Schwimmbad, ist unbedenklich.

Es wird angeraten, anstrengenden Ausdauersport an diesen Tagen nicht am Nachmittag, wenn die Ozonkonzentration am höchsten ist, sondern eher am Morgen oder am späten Abend zu betreiben. Leistungseinbußen können aber auch durch große Hitze und schwüles Wetter hervorgerufen werden; Reizreaktionen können auch durch andere Luftschadstoffe sowie Staub und Pollen bedingt sein. Da die Ozonkonzentrationen in Innenräumen nur etwa halb so hoch sind wie außerhalb, sollte man sich im Haus aufhalten, sobald Reaktionen verspürt werden.

Einen Überblick über die aktuelle Verteilung der Ozonmesswerte in ganz Deutschland gibt die Website des Umweltbundesamtes in der Kategorie Karten. Dort und auf den Seiten des Luftgütemessnetzes Brandenburg werden auch Ozonvorhersagen für die nächsten ein bis zwei Tage veröffentlicht.