Basiswissen Ozon

Grundlagen

Ozon ist ein Molekül. Es besteht aus 3 Sauerstoffatomen (O3) und ist ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre. Ozon bildet sich dort vorrangig auf drei Arten:

  1. In oberen Luftschichten (Stratosphäre, 15-50 km Höhe) spaltet Sonnenstrahlung (UV-C) Sauerstoffmoleküle in zwei Atome, die sich jeweils mit einem weiteren Sauerstoffmolekül zu Ozon vereinigen.
  2. In tiefer gelegenen Luftschichten (Troposphäre, 0 bis 15 km Höhe) bildet sich Ozon unter dem Einfluss von UV-Strahlung bei der Reaktion von Stickoxiden mit Sauerstoff und organischen Kohlenstoffverbindungen. Es entsteht der sog. Sommersmog. Ozon gilt in diesem Zusammenhang aufgrund seiner Reaktionsfreudigkeit und seiner hygienischen Bedeutung als Leitsubstanz.
  3. Bei Gewitter entsteht durch den elektrischen Stromfluss zwischen Wolke und Erdboden im Rahmen der Blitzentladung unter anderem auch Ozon.

Bei Zimmertemperatur und normalen Luftdruckverhältnissen ist Ozon gasförmig. Es ist chemisch hochreaktiv und dadurch in der Lage, andere Stoffe und Lebewesen zu schädigen. Als starkes Oxydationsmittel wirkt Ozon desinfizierend und ist zur Desinfektion von Trink- und Badewasser zugelassen. Außerdem wird es zur Luftreinigung verwendet.

Hochkonzentriert riecht das Gas wegen seiner oxidierenden Wirkung auf die Nasenschleimhaut stechend-scharf bis chlorähnlich, hingegen ist es in geringen Konzentrationen geruchslos.

Die höchste Ozonkonzentration herrscht in der Stratosphäre (s. Abb. 1). Ozon schützt dort vor der UV-Strahlung der Sonne. Es verhindert, dass die UV-B-Strahlung ungehindert in die Troposphäre eindringt und Lebewesen schädigt. Eine erhöhte UV-B-Strahlung kann beispielsweise beim Menschen Hautkrebs hervorrufen und das Immunsystem schwächen.

Foto von Himmel mit Sonne

Abb. 1: In den oberen Luftschichten ist die Ozonkonzentration am höchsten. (Foto: wes)

Ozon gelangt auch aus der Stratosphäre über die Frischluftzufuhr in den Innenraum von Flugzeugkabinen. Vor allem Maschinen, die auf Kurz- und Mittelstrecken eingesetzt werden, sind betroffen. Normalerweise sorgen vorgeschaltete Ozonkonverter für einen Abbau des Ozongases. Diese Konverter sind jedoch meist nur in Langstrecken-Flugzeugen vorhanden. Während Experten für Passagiere aufgrund der kurzen Exposition keine gesundheitlichen Gefahren sehen, ist die nahezu täglich fliegende Flugzeugbesatzung konkret von der Ozonbelastung betroffen (siehe Abschnitt: Gesundheitliche Auswirkungen).

Die metereologische Situation hat einen entscheidenden Einfluss auf die Maximalwerte an Ozon in der Luft. Am höchsten sind die Ozonwerte meist von Mai bis September, vereinzelt auch im April. Unter anderem müssen eine mehrtägige stabile Schönwetterlage sowie intensive Sonneneinstrahlung gegeben sein, damit es zu einer Speicherung von Ozon in den tieferen Luftschichten kommt. Autoemissionen, Stickstoffoxide aus dem Kraftwerksbereich, flüchtige organische Verbindungen aus der Anwendung von Lacken und Lösungsmitteln sowie zum Teil auch Emissionen natürlichen Ursprungs (Ausdünstungen aus Laub- und Nadelbäumen) kommen als Ozonvorläuferstoffe noch hinzu.

Typischer Tagesverlauf
Wenn es besonders heiß ist, steigt die Ozonkonzentration in der Luft und zeigt einen typischen Tagesverlauf. Dabei kommt es vormittags bis hin zum frühen Nachmittag zu einem Anstieg. Danach bleiben die Ozonwerte bis in den Abend hinein konstant. Anschließend wird das Ozon wieder abgebaut. In ländlichen Gebieten ist die Ozonkonzentration im Sommer oft höher als in Städten. Ursache dafür ist, dass in Städten durch die Emissionen von Autos die Stickoxidkonzentration NO sehr hoch sein kann und NO der Ozonbildung entgegenwirkt.

 

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