O. (O{t3) ist ein Sauerstoffmolekül aus drei Sauerstoffatomen, es wirkt als sehr starkes Oxidationsmittel mit typischem, leicht stechendem Geruch (Geruchsschwelle bei 10 ppb, entspricht 20 µg O. pro m3 Luft).} O. zerfällt nach kurzer Zeit in normalen
Chemisches Element der VI. Hauptgruppe, Symbol O, Ordnungszahl 8, Siedepunkt 182,97 °C, Schmelzpunkt 218,79 °C, bei Normalbedingungen farb- und geruchloses Gas, tritt normalerweise als S.-Molekül auf, kann aber auch kurzzeitig atomar oder als Ozon auftreten. Es ist das häufigste Element auf der Erde (Erdrinde 46,5 Gew-%, Gewässer 89 Gew-%, Luft 23 Gew-%).
Sauerstoff
(O
2). Die aggressive Sauerstoff-Form O. wird überall dort gebildet, wo durch Energiezufuhr O
2 in Sauerstoffatome (O) zerlegt wird, die mit weiterem O
2 zu O. reagieren können. Dies kann geschehen durch
UV-Strahlung, Blitzschlag, Schweißen und auch elektrische Entladungen von Hochspannungen, wie sie in Photokopierern (
Elektrophotographische Vervielfältigung.
Kopieren
), Laserdruckern und Luftionisiergeräten auftreten.
Die Umweltauswirkungen von O. sind sehr unterschiedlich, je nachdem in welchem Bereich der Atmosphäre es sich befindet. In der Stratosphäre (Atmosphäre) wird unter dem Einfluß von
Ultraviolette Strahlung gehört zur elektromagnetischen Strahlung und besitzt eine Wellenlänge zwischen 180 und 400 nanometer.
UV-Strahlung
in einer Höhe von etwa 20-50 km die sog. O.-Schicht aufgebaut, die ein lebensnotwendiges Schutzschild gegen {-UV-Strahlung darstellt. Der durch Schadstoffeintrag bewirkte Abbau der O.-Schicht stellt eine große Gefahr für das irdische Leben dar (Ozonabbau, UV-Strahlung, Hautkrebs, Grauer Star).}
In den unteren Schichten der Atmosphäre wird O. bei gleichzeitigem Auftreten von Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen,
K. (CO) ist ein Gas ohne Farbe, Geruch und Geschmack; Hauptquelle sind Verbrennungsprozesse.
Kohlenmonoxid
und Sonnenlicht gebildet. O. ist Hauptbestandteil des Sommersmogs, der v.a. aus Autoabgasen (
Schadstoffe aus Kfz) unter Sonnenlichteinwirkung entsteht (Ausmaß, Schäden und gesundheitliche Folgen s.u.).
Troposhärisches (Atmosphäre) O. gehört mit Kohlendioxid, Methan und FCKWs zu den vier wichtigsten klimarelevanten Spurengasen, die den Treibhauseffekt verursachen und damit das Klima bedrohen.
Belastung durch bodennahes O.(
Sommersmog): Der natürliche O.-Gehalt bodennaher
Die Luft besteht hauptsächlich aus den Gasen Stickstoff (ca. 78 Vol.-%), Sauerstoff (ca. 21 Vol.-%), ca. 0,03 Vol.-% Kohlendioxid, unterschiedlichen Edelgasen (weniger als 1 Vol.-%) sowie verschiedenen Schadstoffen.
Luft
beträgt etwa 20 µg/m
3 und kann sommerliche Spitzenwerte von 60-80 µg/m
3 annehmen. In Deutschland liegen die Werte im Sommer häufig bei 80-100 µg/m
3, mit Spitzenwerten bis zu 300 µg/m
3.
Die höchsten O.-Werte finden sich in den Sommermonaten, am frühen Nachmittag. Fast jeden Sommer treten in Deutschland regelmäßig O.-Richtwertüberschreitungen nach Sommersmog-Gesetz von 1985 auf. Wenn der Schwellenwert von 240 µg/m
3 an mindestens drei auseinanderliegenden Messstellen überschritten wird und die Wetterprognose für den nächten Tag ein Weiterbestehen der O.-Belastung erwarten lsst, tritt ein 24-stündiges Fahrverbit für nicht schadstoffarme
Kraftfahrzeuge (ohne
Drei-Wege-Katalysator) in Kraft.
Zu einem tatsächlichen Fahrverbot ist es jedoch in der Praxis nicht gekommen und die Wirkungen sind auch als eher gering einzuschätzen, da der überweiegende Kraftfahrzeugbestand mit geregeltem
Katalysator ausgerüstet ist und viele Ausnahmen existieren. Seit Juli 2000 ist die Sommersmogregelung außer Kraft.
In Metropolen in sonnigen Gegenden werden sogar Werte von 700-1.000 µg/m
3 erreicht. In Mexico City liegt der O.-Gehalt an 300 Tagen im Jahr über 220 µg/m
3 (internationaler Richtwert).
In ländlichen Gebieten liegen die O.-Konzentrationen im Durchschnitt oft mehr als doppelt so hoch wie in Ballungsgebieten. Das liegt v.a. daran, dass in Ballungsgebieten auch nachts infolge weiterer Stickoxidzufuhr O. durch Stickoxide abgebaut wird, während gleichzeitig mangels Sonnenlicht keine Neubildung erfolgt. So finden wir zwar tagsüber in den Städten O.-Spitzenbelastungen, während nachts der O.-Pegel weit unter Landniveau absinkt. In Waldgebieten kommt hinzu, dass der Wald selbst organische
K. Verbindungen der organischen Chemie aus Kohlenstoff und Wasserstoff, meist in einem Gerüst aus Kohlenstoffatomen. Während beispielsweise Propan ein kettenförmiger K. ist, ist Benzol ein ringförmiger K.
Kohlenwasserstoffe
emittiert (Terpene), die wie Stickoxide unter Sonnenlichteinfluss O. produzieren.
Bodennahes O. stellt wie auch das stratosphärische O. einen UV-
1. Optische F. sind Gläser, die nur für bestimmte Wellenlängen des Lichtes durchlässig oder undurchlässig sind.
Filter
dar, der bei hohen O.-Konzentrationen lokal die Intensität der
Ultraviolette Strahlung gehört zur elektromagnetischen Strahlung und besitzt eine Wellenlänge zwischen 180 und 400 nanometer.
UV-Strahlung
bis auf Normalniveau abschwächen kann.
R. besitzen ein wesentlich geringeres Maß an Verbindlichkeit als Grenzwerte.
Richtwerte
: International und national gelten eine Reihe verschiedener Richt- und Grenzwerte. Die
Weltgesundheitsorganisation}: World Health Organisation (WHO).
Weltgesundheitsorganisation
(WHO) legte einen Acht-Stunden-
M. von z.B. Schadstoffmessungen über einen bestimmten Zeitraum spielen in der Bewertung von Meßdaten eine große Rolle.
Mittelwert
von 100 bis 120 µg/m
3 als Luftqualitätsrichtlinie fest.
In Innenräumen sind meist nur geringe O.-Konzentrationen nachweisbar, da es mit den meisten Oberflächen feste Verbindungen eingeht. Am
Quelle vieler Umweltbelastungen sind die Produktionsverfahren.
Arbeitsplatz
gilt der MAK-Wert von 200 mg/m
3 (
Laser-, LED- und LCS-Drucker sowie Fotokopierer (Kopieren) geben beim Drucken Ozon an die Raumluft ab.
Laserdrucker
,
Elektrophotographische Vervielfältigung.
Kopieren
) und in der Außenluft der
Abkürzung für Maximale Immissionskonzentration, worunter man nach VDI-Definition diejenigen Konzentrationen von festen, flüssigen und gasförmigen Luftverunreinigungen versteht, die nach heutigen Wissensstand im allgemeinen für Mensch, Pflanze, Tier und Sachgüter bei Einwirkung von bestimmter Dauer als unbedenklich gelten.
MIK
-Wert von 120 µg/m
3.
Schäden durch bodennahes O.: Bei 20-30 Prozent aller Menschen beeinträchtigen bereits O.-Konzentrationen zwischen 90 und 120 µg/m
3 die
Nach Definition der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist Gesundheit der Zustand völligen körperlichen, geistigen, seelischen und sozialen Wohlbefindens.
Gesundheit
, z.B. durch Beeinträchtigung der Lungenfunktion. Bei Bäumen und Pflanzen wirkt O. als Zellgift, führt zur Hemmung von Wasseraufnahme und
In einem komplexen Prozess, Photosynthese genannt, zerlegen diese Lebewesen mit Hilfe von Sonnenlicht und ihrer Blutfarbstoffe, vor allem den grünen Chlorophyllen, Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff.
Photosynthese
, zum Absterben der Blätter und mindert das Wachstum. Als Dauerbelastung für Pflanzen empfiehlt die WHO 60 µg/m
3. In
Der Name Europa wird heute häufig synonym für die Europäische Gemeinschaft (EG) verwendet, die jedoch nur einen Teil von E. umfaßt. Dem geographischen Umfang nach ist E. mit etwas über 10 Mio km2 der zweitkleinste Erdteil.
Europa
und den USA werden 5-15 Prozent der Ernteverluste auf O. zurückgeführt. Bei einer Konzentration von 180 µg/m
3 geht der Ernteertrag z.B. bei
Der Parakautschukbaum ist ein schnellwachsender, in Kultur bis 15 Meter hoher,in Wildnis bis 40 Meter hoher, laubabwerfender Baum, der im Rindenteil von Stamm und Zweigen Latex als Ausgangsprodukt für Naturkautschuk enthält.
Soja
um 30 Prozent zurück. Das bodennahe O. gehört neben
S. ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das beim Einleiten in Wasser schweflige Säure bildet. In der Natur befindet sich S. in vulkanischen Gasen und im Erdgas. 98 Prozent des industriell erzeugten S. dient zur Schwefelsäureherstellung.
Schwefeldioxid
und Stickoxiden zu den Hauptverursachern des Waldsterbens.
O. greift als starkes Oxidations- und
Wichtige Gruppe von Chemikalien, die in zahlreichen industriellen Prozessen (Bleicherei, Zellstoffbleiche), aber auch im Privathaushalt zum Einsatz kommt (dort vor allem als Wäsche-B. und in Fleckensalzen).
Bleichmittel
Autoreifen,
siehe Kautschuk
Gummi
,
Als Leder werden Tierhäute bezeichnet, die durch chemische Behandlung (Gerben) fest, flexibel, dehnbar, porös und haltbar gemacht werden.
Leder
, Textilien und Anstriche an.
Schäden beim Menschen: O. beeinträchtigt v.a. die Lungenfunktion, und zwar abhängig von Konzentration und Expositionsdauer. Geringe Konzentrationen verursachen, wenn sie entsprechend lange eingeatmet werden, denselben Schaden wie hohe mit einer kurzen Einwirkzeit. Immer mehr Menschen leiden an der sog. Sommerbronchitis: Atembeschwerden, Reizung und Trockenheit im Rachen, Husten, verstärkte Schleimbildung der Bronchien. Befunde lassen auf die Entwicklung eines chronischen Lungenschadens durch O. schließen. Zusammen mit der Lungenfunktion mindert O. die körperliche Leistungsfähigkeit. Weitere Folgen: Augenreizungen, Kopfschmerzen, Übelkeit, abnorme Müdigkeit und Schwächung des Immunsystems.
Medizin: Der Einsatz von O. in der Medizin sowie die Geschichten von der gesunden, O.-reichen Waldluft beruhen weitgehend auf Fehlinterpretationen des 19.Jahrhunderts. Die Eigenschaft von O. in hohen Konzentrationen,
Große Gruppe einzelliger, haploider (einfacher Chromosomensatz, Chromosomen) Organismen, oftmals mit Plasmiden, aber ohne echten Zellkern.
Bakterien
abzutöten, und der in der Tat hohe O.-Gehalt in Waldgebieten (durch Stickoxideintrag der Ballungsgebiete und Terpene (s.o.)) schaffte den Mythos vom gesunden O., der Geruch von O. wurde mit frischer Waldluft gleichgesetzt. Aus heutiger Sicht muß vor O.-Kuren und Luftionisiergeräten gewarnt werden, denn außer einer kurzfristigen Stimulation des Immunsystems treten obengenannte Schädigungen auf.
Aufgrund seiner starken Oxidationswirkung kann O. als
D. sollen eine gezielte Entkeimung gewährleisten und die Übertragung bestimmter, unerwünschter Mikroorganismen verhindern.
Desinfektionsmittel
gegen
Große Gruppe einzelliger, haploider (einfacher Chromosomensatz, Chromosomen) Organismen, oftmals mit Plasmiden, aber ohne echten Zellkern.
Bakterien
und andere Erreger eingesetzt werden, so z.B. zur
Abtötung aller lebenden Mikroorganismen sowie ihrer Ruhestadien (Sporen). Sie wird auch Sterilisation genannt und sollte nicht mit Desinfektion verwechselt werden.
Entkeimung
von
Wasser ist eine Verbindung von zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom. Die Bezeichnung Wasser wird v.a. für den flüssigen Aggregatzustand verwendet, im festen, also gefrorenen Zustand wird es Eis genannt, im gasförmigen Zustand Wasserdampf Wasser bedeckt rund 2/3 der Erdoberfläche und befindet sich in einem ständigen Kreislauf.
Wasser
(
Verfahren der Entkeimung von Schwimmbecken- oder Trinkwasser durch Zugabe von Ozon.
Ozonierung
).
Die größte Quelle für bodennahes O. ist der Verkehr (Stickoxide); es folgen Feuerungsanlagen aller Art (Stickoxide und Kohlenmonoxid, Kraftwerke), Herstellung und Verwendung lösemittelhaltiger Produkte (Kohlenwasserstoffe) sowie Treibgase wie Butan und Propan. Aber auch Rinderhaltung (Massentierhaltung) und Mülldeponien (Deponiegas) tragen durch Emission des Kohlenwasserstoffs Methan bei.
Gegenmaßnahme zur Reduzierung der O.-Belastungen ist v.a. die Einschränkung des mit Verbrennungsmotoren (
Straßenverkehr) ausgestatteten Individualverkehrs bis hin zu Fahrverboten. Sinnvoll ist v.a. die verstärkte Benutzung von öffentlichem
Personennahverkehr und
Fahrrad. In Kalifornien muss inzwischen ein bestimmter Anteil der Neuwagen elektrisch betrieben werden (
E. können erst einen hohen Marktanteil erreichen, wenn die Dauer/Reichweite des Betriebs und die Höchstgeschwindigkeit durch neue Akkumulatorentechnik entscheidend verbessert werden können.
Elektroauto
).
Literatur: Bodennahes OZON - Verbraucherinformation zum Sommersmog; KATALYSE Nachrichten Sonderausgabe 1995