Ozon

Ozon (O₃) (von griechisch ozein = riechen) ist ein aus drei Sauerstoffatomen bestehendes, instabiles Molekül. Es ist ein starkes Oxidationsmittel.

Ozon ist bei Zimmertemperatur und normalem Luftdruck gasförmig. Aufgrund seiner oxidierenden Wirkung ist es für den Menschen giftig. Häufig bei Ozonaufnahme ist heftiger Schläfenkopfschmerz. Der Geruch ist bei sehr hohen Konzentrationen aufgrund der oxidierten Nasenschleimhaut charakteristisch stechend-scharf, in der Natur jedoch geruchlos. Die Geruchsschwelle liegt bei 40 µg/m³, allerdings gewöhnt man sich schnell an den Geruch und nimmt ihn dann nicht mehr wahr.

Entstehung:
Ozon bildet sich in der Atmosphäre vor allem auf drei Arten:

• Energiereiche Sonnenstrahlung spaltet Sauerstoff-Moleküle in der Stratosphäre in zwei einzelne Atome, die sich jeweils mit einem weiteren Sauerstoff-Molekül zu Ozon vereinigen (Ozonschicht).
• In Bodennähe bildet sich Ozon aus einer Reaktion zwischen Stickstoffdioxid NO₂ und Sauerstoff O₂ unter dem Einfluss von UV-Strahlung (Sommersmog).
• Durch ein Gewitter: Dieses lässt bei seiner Entladung (Wolke mit Erde) durch den elektrischen Strom Ozon (aber auch Salpetersäure und andere Stoffe) entstehen.

Ozon in der Atmosphäre: Grundsätzlich ist Ozon in der Stratosphäre erwünscht, weil es dort das schädliche UV-Licht der Sonne absorbiert (Ozonschicht). In Bodennähe ist es jedoch als Umweltgift unerwünscht, insbesondere bewirkt die lokal sehr unterschiedliche Ozonbelastung Reizungen der Atemwege, erhöhte Korrosion und Baumsterben (Sommersmog). Das schädliche Bodenozon entsteht vor allem an heißen Sommertagen, in der Abluft größerer Städte. Die höchsten Bodenozonwerte werden dann am späten Nachmittag in ländlichen Regionen erreicht.

In der stratosphärischen Ozonschicht wird das erwünschte Ozon fortwährend gebildet, mit Luftströmungen transportiert und wieder abgebaut. Das wichtigste Quellgebiet ist die tropische Stratosphäre. Die sogenannte Brewer-Dobson Zirkulation sorgt insbesondere in der jeweiligen Winterhemisphäre für einen polwärts und letztendlich abwärts gerichteten Transport, wodurch das Ozon in der gesamten Erdatmosphäre verteilt wird. Dabei bilden sich je nach geografischer Region und Jahreszeit typische Verteilungsmuster aus. Herausragend ist dabei eine Akkumulation von Ozon rund um den Globus in etwa 15 (Pol) bis 25 km Höhe (Äquator), die eigentliche stratosphärische Ozonschicht. Sie wirkt wie eine Sonnenbrille der Erde und schützt das Leben vor zu intensiver UV-Strahlung. Obwohl sich 90 Prozent des atmosphärischen Ozons in der Stratosphäre befinden, kommen selbst dort auf eine Million Luftmoleküle nur einzelne Ozonmoleküle. Würde das in der gesamten Atmosphäre verteilte Ozon in einer Schicht reinen Ozons an der Erdoberfläche konzentriert, wäre diese Schicht durchschnittlich kaum mehr als 3 Millimeter dick.

Durch menschliche Aktivitäten, d.h. insbesondere durch die massiven Emissionen von sogenannten FCKW, wurde der natürliche und lebensnotwendige Ozonkreislauf in der Stratosphäre empfindlich gestört. In einem katalytischen Prozess zerstören dabei schon wenige Chlorradikale sehr viele Ozonmoleküle, bevor sie selbst inaktiv werden. Zu stärkstem Ozonabbau kommt es über den Polen unserer Erde. Die dramatischste Entwicklung ist dabei die alljährliche Ausbildung des antarktischen Ozonloches. Langfristiger Ozonabbau findet jedoch andauernd in der gesamten außertropischen Stratosphäre statt. Lange Messreihen über Mitteleuropa zeigen einen Rückgang von etwa 5 Prozent pro Jahrzehnt, ein Trend, der erst in jüngster Zeit beendet scheint. Um diese prekäre Entwicklung aufzuhalten, wurden von der internationalen Staatengemeinschaft verschiedene Abkommen getroffen, die die weiteren Emissionen, zumindest der gängigsten FCKW, deutlich einschränken. Das bekannteste Abkommen ist hierbei das sogenannte Montreal Protokoll, das am 16. September 1987 unterzeichnet wurde. Wegen der sehr langen Lebensdauer der halogenierten Chlorverbindungen wird sich der Nutzen dieser Abkommen für die Ozonschicht erst in einigen Jahrzehnten zeigen.


Weitere Informationen unter: www.dwd.de/ozon

Siehe hierzu:

• Ozonloch