Informationen zu Ozon

Was ist Ozon?

Ozon ist ein Sauerstoffmolekül. Es setzt sich aus drei Sauerstoffatomen zusammen (O3), im Gegensatz zum normalen Luftsauerstoff, dernur aus zwei Atomen (O2) besteht. Einerseits tritt Ozon in der Stratosphäre in hohen Konzentrationen auf (Ozonschicht) und schirmt die Erdoberfläche von der energiereichen kurzwelligen ultravioletten Strahlung der Sonne ab. Andererseits kann Ozon auch in Bodennähe gebildet werden und dort direkt als Luftschadstoff wirksam werden, womit sich der nachfolgende Beitrag befasst.

Bildung von bodennahem Ozon

Im Gegensatz zu anderen Luftschadstoffen wie Feinstaub oder Stickstoffoxiden wird Ozon nicht direkt emittiert. Es bildet sich insbesondere bei starker Sonneneinstrahlung über komplexe photochemische Prozesse aus verschiedenen Ozonvorläuferstoffen wie Stickstoffoxiden und flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen. Flüchtige organische Kohlenwasserstoffe werden durch Ausdünstungen von Laub- und Nadelbäumen sowie anthropogen vor allem bei der Verwendung von Lösemitteln in Farben und Lacken sowie durch die Verbrennung von Kraftstoff emittiert.

Wirkung von bodennahem Ozon

Erhöhte Ozonkonzentrationen haben eine reizende Wirkung auf Atemwege und können zu einer verminderten Lungenfunktion und Atemwegsbeschwerden führen. Beim Sport oder bei sonstiger körperlicher Anstrengung können sich diese Auswirkungen verstärken. Empfindliche oder vorgeschädigte Personen sind besonders anfällig und sollten bei hohen Ozonwerten von über 180 µg/m³ (1h-Mittelwert) körperliche Anstrengungen im Freien vermeiden.
Erhöhte Ozonkonzentrationen können auch negative Auswirkungen auf Ökosysteme und Nutzpflanzen haben. So wurden negative Folgen erhöhter Ozonkonzentrationen auf den Kornertrag bei Getreide und das Pflanzenwachstum im Grünland nachgewiesen.

Schwellen- und Zielwerte für die Ozonkonzentration

Nach der EU-Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG, die durch die Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen – 39. BImSchV in deutsches Recht umgesetzt wurde, gelten für bestimmte Ozonkonzentrationen Zielwerte sowie Informations- und Alarmschwellen.
Für die kurzzeitige Ozonkonzentration (Ein-Stunden-Mittelwert) besteht eine Informationsschwelle bei 180 µg/m³ und eine Alarmschwelle bei 240 µg/m³. Werden diese Werte im Messnetz des Bayerischen Landesamts für Umwelt überschritten, informiert das Bayerische Landesamt für Umwelt entsprechend der Regelungen der 39. BImSchV unverzüglich die Bevölkerung über die Medien und seinen Internetauftritt und gibt entsprechende Verhaltensempfehlungen ab.
Daneben gilt zum Schutz der menschlichen Gesundheit ein Zielwert von 120 µg/m³ als höchster 8-Stunden-Mittelwert während eines Tages bei 25 zugelassenen Überschreitungen im Kalenderjahr. Maßgebend für die Beurteilung ist die Zahl der Überschreitungen gemittelt über drei Jahre.
Zum Schutz der Vegetation soll zudem als Ziel ein AOT40-Wert von 18.000 g/m3 * h, gemittelt über fünf Jahre, nicht überschritten werden. Die Abkürzung AOT kommt aus dem Englischen und bedeutet „Accumulation Over a Threshold“. Dabei werden alle Überschreitungen eines Stundenmittels der Ozonkonzentration von 40 ppb (das entspricht bei Ozon 80 µg/m³) während der für das Pflanzenwachstum besonders relevanten Vegetationsperiode von Mai bis Juli zwischen 8 Uhr und 20 Uhr (MEZ) aufsummiert (nähere Erläuterungen siehe „Allgemeine Information über Ozon“).

Entwicklung der Ozonbelastung

Die Ozonbelastung hat sich in Bayern und auch in anderen Ländern in den letzten 20 Jahren uneinheitlich entwickelt.
Die Anzahl der Stunden mit sehr hoher Spitzenbelastungen durch Ozonkonzentrationen über der Informationsschwelle von 180 µg/m³ bzw. der Alarmschwelle von 240 µg/m³ hat im Verlauf der letzten 20 Jahre abgenommen. Daher mussten in den letzten Jahren nur selten Verhaltensempfehlungen aufgrund hoher Ozonbelastungen ausgesprochen werden. Insbesondere wurde in Bayern seit dem Jahr 2004 keine Überschreitung der Alarmschwelle (240 µg/m³) mehr verzeichnet, während diese in den 90er-Jahren noch regelmäßig überschritten wurde (vgl. Link zur Entwicklung der Anzahl von Überschreitungen der Informations- und Alarmschwellen am Ende der Seite).
Gleichzeitig war in Bayern wie auch in anderen Ländern in den letzten Jahren ein kontinuierlicher Anstieg der jahresgemittelten Ozonbelastung zu beobachten (vgl. Link zur Langzeitentwicklung der Ozonbelastung am Ende der Seite). Hierzu könnte das gehäufte Auftreten länger anhaltender Hitzeperioden mit intensiver Sonneneinstrahlung sowie die gestiegene atmosphärische Konzentration des Vorläuferstoffs Methan beigetragen haben. Aufgrund der sehr komplexen atmosphärischen Prozesse der Ozonbildung gibt es dazu weiterhin Forschungsbedarf. Eine gute Übersicht über das aktuelle Verständnis der Entwicklung der Ozonbelastung und bestehende Fragestellungen gibt der Forschungsbericht „Ozonsituation in Deutschland - Wissensstand, Forschungsbedarf und Empfehlungen“ des Umweltbundesamts (vgl. Link am Ende der Seite).

Maßnahmen zur Minderung der Ozonbelastung

Nachdem Ozon nicht direkt emittiert wird, sondern über komplexe Mechanismen gebildet wird, müssen die Maßnahmen zur Verminderung der Ozonbelastung bei der Verminderung der Emissionen von Ozonvorläuferverbindungen ansetzen. Da die Ozonvorläuferverbindungen teilweise eine sehr hohe atmosphärische Lebensdauer aufweisen und über weite Strecken in der Hemisphäre transportiert werden, sollten Maßnahmen zur Verminderung der Emission von Vorläuferstoffen möglichst auf der hemisphärischen Skala ansetzen. Hierzu ist die internationale Zusammenarbeit im Rahmen der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UNECE) bzw. der Genfer Luftreinhaltekommission notwendig.
In der Europäischen Union wurde u. a. zur Verminderung der Ozonvorläuferstoffe die Richtlinie (EU) 2016/2284 über die Reduktion der nationalen Emissionen bestimmter Luftschadstoffe verabschiedet. Im Rahmen der Richtlinie werden die Mitgliedsstaaten verpflichtet, ihre Emissionsmengen entsprechend eines individuellen Schlüssels bis zum Jahr 2030 prozentual abzusenken. Sie sollen hierzu nationale Luftreinhalteprogramme mit den erforderlichen Maßnahmen aufstellen und diese regelmäßig evaluieren und aktualisieren.