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.
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.
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. Unter www.dwd.de/tagesthema finden Sie die aktuellen Prognosen der maximalen 8-Stunden-Mittelwerte der Ozonkonzentration in Deutschland für Dienstag und Mittwoch (Quelle: www.umweltbundesamt.de/daten/luftbelastung/aktuelle-luftdaten).
M.Sc.-Met. Sebastian Schappert
Deutscher Wetterdienst