Wetter

Gutes Ozon, böses Ozon

Sonnenschein und eine annähernd sommerliche Mittagstemperatur in Mitteleuropa. Frischluftbegeisterte mussten vielerorts bereits zur Sonnencreme greifen, um sich vor der Sonnenstrahlung zu schützen. Denn die Sonne steht Mitte März schon so hoch am Himmel, dass energiereiche ultraviolette Strahlung (UV) die Haut reizt. Dabei werden die aggressivsten UV-Strahlen bereits in der oberen Atmosphäre durch Ozon (O3-Moleküle) unschädlich gemacht. Hier hilft Ozon der Gesundheit. Am Boden, als Bestandteil der Atemluft, kann Ozon jedoch die Atemwege reizen und Gesundheitsbeschwerden hervorrufen.

Sonnenbrand verursachen vorrangig die vergleichsweise energiereichen UV-B Strahlen (280 – 315 nm Wellenlänge). Sie dringen nur wenig in die Haut ein (Oberhaut), werden dort absorbiert und können dabei Gewebeschäden hervorrufen. Auf der anderen Seite regen sie dort auch effektiv die Vitamin-D- und Melaninproduktion an: Der Kalziumhaushalt wird stabilisiert und die Haut bräunt sich dauerhaft. Die UV-A Strahlen (380 – 315 nm) dringen dagegen tief in die Haut ein (bis zur Lederhaut) und schädigen dort die Kollagenfasern. Infolgedessen lässt die Elastizität der Haut nach, es bilden sich Falten. Auch UV-A Strahlen provozieren einen Bräunungseffekt, der jedoch nur kurzzeitig wirksamen ist

Die deutlich aggessiveren UV-C Strahlen (100 – 280 nm), werden in oberen Atmosphäreschichten durch das Ozon absorbiert und unschädlich gemacht. Ohne Ozon würde die UV-C Strahlung in biologischen Systemen großen Schaden anrichten. Aminosäuren (Bausteine der Eiweißmoleküle, Proteine) und Nukleinsäuren (Bausteine der DNA) werden durch UV-C Strahlung angeregt und stark geschädigt. So wird die UV-C Strahlung der Niederdruck-Quecksilberdampfentladung (253,7 nm) zur technischen Desinfektion gegen Viren und Bakterien eingesetzt.

In der Atmosphäre konzentriert sich fast das gesamte Ozon in einer Höhe zwischen 15 und 30 km (Stratosphäre), Meteorologen und Klimaforscher sprechen von der Ozonschicht. Sie ist eine Art Sonnenschirm, die vor der UV-C Strahlung schützt. In den 1970er Jahren wurde über dem Südpol eine jahreszeitlich schwankende Abnahme des Ozons gemessen. Im Volksmund wurde von einem Ozonloch gesprochen. Tatsächlich handelte es sich um eine Ausdünnung der Ozonschicht, die möglicherweise den Schutz vor UV-B und UV-C Strahlung reduzierte.

Ausgelöst wurde das Ozonloch durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), die damals als Treibgase in Spraydosen oder als Kältemittel in Kühlaggregaten verwendet wurden. Sonnenlicht spaltet diese FCKWs, wobei Chlor und Brom als chemische Radikale, sehr reaktionsfreudige Atome (Cl*, Br*) freigesetzt werden. In der Kälte polaren Stratosphärenwolken aktiviert die Sonneneinstrahlung die Cl* zur Aufspaltung der Ozonmoleküle. Dabei werden die Cl* nicht „verbraucht“, sondern stehen für weitere Ozonspaltungen zur Verfügung, sie wirken als Katalysatoren. So genügt schon eine sehr geringe FCKW-Konzentration in der Atmosphäre um einen massiven Ozonabbau zu bewirken. Deshalb entschloss sich 1987 zahlreiche Staaten durch das Montrealer Protokoll die Herstellung von FCKW drastisch zu reduzieren. Am 29. Juni 1990 beschloss die internationale Konferenz zum Schutz der Ozonschicht die Herstellung und Anwendung von FCKW ab dem Jahr 2000 gänzlich zu verbieten (mit wenigen Ausnahmen). Seither scheint sich die Ozonschicht langsam zu erholen, das saisonale Ausdünnen (Ozonloch) fällt zunehmend geringer aus. Die größte Ausdehnung hat das Ozonloch über der Antarktis (Südpol), denn hier sind die Bedingungen in der Stratosphäre stabiler als über der Arktis (Nordpol) und der Ozonabbau kann ungestört (von Verwirbelungen durch vorbeiziehende Tiefdruckgebiete) verlaufen. Das antarktische Ozonloch reicht bis über Australien. Oft wird deshalb auf die hohe Hautkrebsbelastung der Bevölkerung als offensichtliche Folge verwiesen. Das ist aber möglicherweise voreilig. Denn in Australien leben heutzutage vornehmlich Menschen, deren Vorfahren aus Irland und Großbritannien zugewandert sind. Insbesonders Rothaarige gelten als besonders empfindlich gegenüber UV-Belastungen, ihre Haut bräunt sich kaum und neigt zu Sonnenbrand. Die autochthone Bevölkerung Australiens ist dagegen extrem stark pigmentiert, trägt also einen angeborenen Sonnenschutz. Offensichtlich war das in diesem Lebensraum während der generationenlangen Entwicklung der Menschen ein wichtiger Überlebensvorteil. Bleichhäutige Nordeuropäer müssen auf diesen Vorteil verzichten und die ortsüblichen UV-Belastung meiden.

Ganz verschwinden wird das Ozonloch wohl nicht, denn auch Pflanzen liefern einen messbaren Beitrag an ozonschädigenden Verbindungen, beispielsweise Methylbromid (CH3Br). Allein durch den Rapsanbau werden jährlich 6.600 t freigesetzt. Dies entspricht rund 15% der Menge, die derzeit immer noch industriell hergestellt wird (aber nicht zwingend freigesetzt wird). Zudem produzieren immergrüne Bäume und Kartoffeln Methylchlorid (CH3Cl) in unbekannter Menge. Ein natürlicher Nachschub an FCKW wird auch zukünftig die Ozonschicht ausdünnen, doch es besteht die Hoffnung, dass Loch zur Lücke zu schrumpfen.

Tritt Ozon dagegen in bodennahen Luftschichten auf, ist es weniger willkommen. Bei Sommersonne und Wärme, in Verbindung mit Staub und Autoabgasen bildet sich Ozon vornehmlich in Städten. Das hoch reaktive Gas greift die Atemorgane, insbesondere Bronchien und Lunge an. Menschen mit Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (chronic obstructive pulmonary disease, COPD) leiden extrem unter Wetterlagen, die erhöhte Ozonwerte hervorrufen oder begünstigen. So ist eine hohe Ozonkonzentration in der Luft nicht per se gut oder böse, es kommt - wie so oft im Leben - darauf an, wo man sie antrifft.

Quellen:

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann: Die zwei Seiten des Ozons. Thema des Tages, Newsletter des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vom 14.03.2014

Erstellt am 14. März 2014
Zuletzt aktualisiert am 14. März 2014