Wetterthema Ozon in der Troposphäre
In der Stratosphäre ist Ozon ein willkommenes Spurengas, nicht aber in der Troposphäre. Warum?
Ozon (O3) ist ein aus drei Sauerstoffatomen aufgebautes Molekül. In starker Konzentration hat es einen charakteristischen Geruch, ist blau und giftig. Zum Glück kommt es in der Atmosphäre nur in geringen Konzentrationen vor. Dennoch ist es ein Schadstoff und kann zu gesundheitlichen Problemen führen wie Reizungen der Atemwege, Husten, Kopfschmerzen und Atembeschwerden. Ozon in der Troposphäre entsteht sowohl durch natürliche Prozesse, als auch durch den Menschen. Letzteres kann zu Problemen führen. Europaweit gilt zum Schutz der menschlichen Gesundheit für Ozon ein einheitlicher Zielwert. Gemittelt über acht Stunden soll die Konzentration von 120 Mikrogramm pro Kubikmeter (µg/m³) nicht öfter als 25-mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Doch wie entsteht das Ozon und warum gehen die Werte nachts vornehmlich in den Städten wieder zurück?
Das durch den Menschen verursachte Ozon hat seinen Ursprung vor allem in Autoabgasen. Darin enthalten sind Kohlenstoffmonoxid (CO) und Stickstoffmonoxid (NO). Diese beiden Gase produzieren durch chemische Reaktionen Stickstoffdioxid (NO2). Davon wird besonders im Sommerhalbjahr unter Einwirkung der dann kräftigen Sonneneinstrahlung ein einzelnes Sauerstoffatom abgespalten, welches schließlich mit einem Sauerstoffmolekül (O2) zu Ozon reagiert. Das Ozon entsteht also in erster Linie während des Sommers in Ballungsräumen mit viel Autoverkehr, wie beispielsweise in Frankfurt-Höchst. Es wird am Tage durch die Luftbewegung gut verteilt. Deshalb steigen die Ozonwerte auch in ländlichen Regionen und auf den Bergen auf ähnlich hohe Werte an. Unsere Abbildung zeigt das für den Kleinen Feldberg im Taunus. Die Messwerte stammen vom Montag und Dienstag.
Das Stickstoffmonoxid (NO) ist nicht nur an der Ozonbildung beteiligt, es sorgt auch für den Abbau. Somit sinkt die Ozonkonzentration in den Ballungsräumen durch die Autoabgase nachts wieder deutlich ab. Davon profitieren die Regionen abseits des Autoverkehrs in der Nacht meistens nur wenig. Dort ist die Luft dann sauber. Der Wind ist nachts schwächer und häufig bildet sich eine nächtliche Inversion aus, so dass die Autoabgase das höhere Bergland kaum noch erreichen. Auf diese Art ergibt sich die paradoxe Situation, dass die Ozonbelastung nachts in Gebieten mit ansonsten sauberer Luft ähnlich hoch bleibt wie am Tage. Dennoch gibt es eine gute Nachricht: Die Luftbelastung ist inzwischen weit weniger stark als noch vor 20 oder 30 Jahren.