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Ozon und Luftschadstoffe gefährden Organismus - Sommersmog - Ein Risiko für die Gesundheit

Sommersmog - Ein Risiko für die Gesundheit

Ozon und Luftschadstoffe gefährden Organismus

Gerade in der Sommerzeit können hohe Ozonwerte trockenen Husten, Niesen, Halsschmerzen, schlimmstenfalls auch akute Atemnot auslösen. I
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Smog, Husten, Augenbrennen - keiner sieht es, aber viele nehmen es trotzdem wahr. Oben ist davon wenig vorhanden und unten oftmals zu viel. Die Rede ist von Ozon. Das Gas hat unterschiedliche Seiten.

Gerade in der Sommerzeit können hohe Ozonwerte in den untersten Luftschichten trockenen Husten, Niesen, Halsschmerzen, schlimmstenfalls auch akute Atemnot auslösen. In den höheren Luftschichten schützt es uns dagegen vor gefährlicher Sonneneinstrahlung.

Was ist Ozon?

Ozon gilt als eines der wichtigsten Spurengase in der Atmosphäre. Seine chemische Formel lautet: O₃ - es besteht also aus drei Sauerstoffatomen. Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen, setzt sich dagegen aus zwei Sauerstoffatomen zusammen. Ozon ist ein farbloses, chemisch sehr reaktives Gas und in hohen Konzentrationen gilt es als giftig. Deshalb kann Ozon Organismen und Materialien schädigen. Auf Viren und Bakterien wirkt Ozon sogar toxisch, weil es diese abtötet oder sie zumindest in ihrer Aktivität hemmt.

Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen.Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen.

Andererseits wird Ozon in geringeren Mengen auch zur Behandlung von Beschwerden eingesetzt. Als starkes Oxydationsmittel wirkt es außerdem desinfizierend. So ist Ozon beispielsweise zur Trinkwasserdesinfektion zugelassen.

Je nach Konzentration ist sein Geruch nelken-, heu- oder gar chlorähnlich.

Wo kommt Ozon in der Atmosphäre vor?

Viel Ozon befindet sich in der Stratosphäre mit einem Maximum in rund 25 Kilometer.In rund 25 Kilometer Höhe in der Stratosphäre befindet sich die schützende Ozonschicht.

Ozon spielt in der Erdatmosphäre eine doppelte Rolle. In der Stratosphäre in 22 bis 30 Kilometer Höhe schützt die bestehende natürliche Ozonschicht die Erde vor der schädlichen Ultraviolettstrahlung der Sonne. Rund 90 Prozent des Ozons befinden sich in dieser Schicht.

Ozon kommt in den unteren Luftschichten auch natürlich vor. Allerdings werden durch den menschlichen Einfluss höhere Ozonkonzentrationen verursacht, insbesondere durch Luftverunreinigungen.

Wie entsteht Ozon?

Besonders Industrie- und Feuerungsanlagen sowie der Verkehr emittieren viel Stickoxid.Besonders Industrie- und Feuerungsanlagen sowie der Verkehr stoßen viel Stickoxid aus.

Damit Ozon entsteht, bedarf es einiger Zutaten. Am wichtigsten ist ultraviolettes Licht. Dabei laufen sogenannte photochemische Reaktionen ab, die sich je nach Luftschicht unterscheiden. An den komplizierten Reaktionen sind Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und flüchtige organische Verbindungen (VOC) beteiligt.

Was ist Photosmog oder Sommersmog?

Ozon Los AngelesAls Sommersmog, auch L.A.-Smog bezeichnet man die Luftbelastung durch hohe Konzentrationen von Ozon und anderen Photo-Oxidantien. Der Bildungsmechanismus wurde um 1950 als Ursache des sogenannten Los-Angeles-Smogs identifiziert.

Häufig hört man den Begriff Sommersmog oder Photosmog für erhöhte Ozonkonzentrationen in Bodennähe. Smog ist ein zusammengesetztes Wort, das aus den Wortteilen smoke (englisch für Rauch) und fog (englisch für Nebel) besteht. Dieser Begriff erinnert an den aus Schwefeldioxid und Rauch bestehenden London-Smog.

Aufgepasst!

Der Begriff Sommersmog ist irreführend, weil es sich ja im eigentlichen Sinne nicht um Nebel handelt, sondern um ein Schadstoff-Cocktail. Ozon ist zwar nicht sichtbar, aber eine Dunstglocke kann auf Sommersmog hindeuten.

Daraus besteht Sommersmog wirklich

Ozon zählt zu den sogenannten Photo-Oxidantien. Das heißt, es entsteht unter Einfluss von Sonnenlicht. Bei sonnigem Wetter laufen jedoch zahlreiche photochemische Reaktionen in der bodennahen Luft ab, die weitere Photo-Oxidantien produzieren.

Sie können in der Umwelt vielfältige chemische Reaktionen auslösen, die zur Luftverschmutzung beitragen. Das Gemisch aus diesem Schadstoffcocktail mit vielen Reizstoffen bezeichnet man als Sommersmog.

Ozon allein gilt bis zu bestimmten Konzentrationen als nicht schädlich. Keine Gefahr für die Gesundheit besteht laut EU-Richtlinie durch Ozon unter einem Gehalt von 110 µg/m³.

Forscher und Forscherinnen vermuten, dass das Zusammenspiel von Ozon mit anderen Schadstoffeinträgen wie Kohlenmonoxid, einigen Kohlenwasserstoffen und Peroxiden der Gesundheit schadet. Die starke Reizwirkung dieses Smogs auf die Augen und Schleimhäute der oberen Atemwege (Nasen-Rachen-Raum) kommt nur zu einem Teil durch Ozon zustande, vielmehr ist es dieser Schadstoffcocktail aus anderen Photo-Oxidantien, die als Nebenprodukt der atmosphärischen Ozonbildung entstehen. Dazu gehören zum Beispiel:

  • Formaldehyd

  • Peroxiacetylnitrat

  • Peroxibenzoylnitrat

  • Acrolein

Ozon gilt allerdings aufgrund seines Anteils am Sommersmog, seiner Reaktionsfreudigkeit und seiner hygienischen Bedeutung als Leitsubstanz. Natürlich hängt der Ozoneinfluss auf die Organismen von der Dauer, der Häufigkeit und der Konzentration ab.

Wann entsteht Sommersmog?

Sommersmog in MadridSommersmog in Madrid - Bild: dpa

Wie sich aus dem Begriff schon ablesen lässt, bildet sich Sommersmog nur im Sommer, aber auch nur unter bestimmten Randbedingungen:

Bei solchen Wetterlagen überziehen Dunstglocken die Ballungsräume, unter denen sich Luftschadstoffe in großen Mengen ansammeln können. Vor allem in industriell geprägten und stark baulich verdichteten Beckenlandschaften wie beispielsweise im Rhein-Main-Gebiet, Ruhrgebiet, Großraum Athen oder Los Angeles sammelt sich so mancher "Dreck" in der Luft an. Bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes spricht man dann vom Sommersmog.

Der Berufsverkehr nimmt dabei auf die tageszeitlich schwankende Ozonkonzentration einen entscheidenden Einfluss.

Warum ist Sommersmog gefährlich?

Hohe Ozonwerte können Kopfschmerzen, Schwindel und Bruststechen verursachen.Hohe Ozonwerte können Kopfschmerzen, Schwindel und Bruststechen verursachen.

Sommersmog schädigt die Körperzellen und wird über den Atem sowie über die Augen aufgenommen. Bei einem erhöhten Atemvolumen, beispielsweise bei körperlicher Anstrengung, kann Ozon in Verbindung mit dem Schadstoffcocktail tief in das Lungengewebe vordringen. Dort schädigt das Reizgas das Gewebe und kann Entzündungen hervorrufen.

Durch seine geringe Wasserlöslichkeit wird Ozon nicht in den oberen Atemwegen zurückgehalten und kann deshalb tiefer in die Lunge eindringen. Treffen Ozon und andere Schadstoffe auf Gewebe, das nicht durch Schleimhäute geschützt ist, können diese die Zellmembranen schädigen. Solche entzündlichen Reaktionen des Lungengewebes bilden sich nur teilweise zurück.

Solche hohe Spitzenwerte von noch vor über 20 Jahren werden in großen Teilen Mitteleuropas nicht mehr erreicht. Solche hohen Spitzenwerte von noch vor über 20 Jahren werden in großen Teilen Mitteleuropas nicht mehr erreicht. Je nach Ozonkonzentrationen in der Luft ist mit diesen Symptomen zu rechnen.

Außerdem hemmt Ozon die Tätigkeit des für die Reinigung der Luftwege so wichtigen Flimmerepithels. Das reizt die Atemwege so stark, dass sich in Verbindung mit anderen Luftschadstoffen Lungenödeme bilden können.

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben eine verminderte Lungenfunktion und eine eingeschränkte körperliche Leistungsfähigkeit besonders nach reger Aktivität im Freien bei Schulkindern und Erwachsenen festgestellt. In der Regel verschwinden die Einschränkungen spätestens nach 48 Stunden, sofern man sich nicht weiter hohen Ozonbelastungen aussetzt.

Schon gewusst?

Nicht jeder Mensch ist in gleichem Maße von den Folgen hoher Ozonbelastungen betroffen. Studien haben gezeigt, dass Menschen unterschiedlich auf das Reizgas reagieren, viele auch überhaupt nicht. Über Langzeitwirkungen und Spätschäden durch Ozon liegen jedoch kaum Untersuchungsergebnisse vor.

Ab Konzentrationen von rund 200 µg/m³ sind eine Vielzahl verschiedener Beschwerden möglich:

  • Augenreizungen (Tränenreiz)

  • Kopfschmerzen

  • Husten und Heiserkeit

  • Nasenbluten

  • Bronchitis

  • Atemnot

  • Brustschmerzen

  • Müdigkeit und Erschöpfung

  • Benommenheit

  • Kreislaufprobleme

Für die Schleimhautreizung durch Sommersmog ist bei "üblichen Ozonkonzentrationen" hauptsächlich Peroxyacetylnitrat verantwortlich. Bei dauerhaft hohen Konzentrationen kann Ozon Schäden an der Erbsubstanz verursachen. Das Reizgas steht daher im Verdacht, bei Menschen krebserregend zu wirken. Hier gibt es die aktuellen Ozonwerte von WetterOnline.

Wann schadet Sommersmog?

Man nimmt an, dass etwa 10 Prozent der Bevölkerung besonders empfindlich auf Ozon bzw. auf den Schadstoff-Cocktail des Sommersmogs empfindlich reagieren. Gesundheitliche Beschwerden sind wahrscheinlicher,

  • je höher die Ozonkonzentration in der inhalierten Luft ist,

  • je länger man dem Sommersmog ausgesetzt ist,

  • und je höher das Atemminutenvolumen ist, wie zum Beispiel beim Sport treiben oder anderen körperlichen Anstrengungen.

Wer gilt als gefährdet?

Bei Säuglingen und Kleinkindern sind hohe Ozonkonzentrationen auch deshalb gefährlich, weil die Immunabwehr noch nicht vollständig ausgeprägt ist.Bei Säuglingen und Kleinkindern sind hohe Ozonkonzentrationen auch deshalb gefährlich, weil die Immunabwehr noch nicht vollständig ausgeprägt ist. Entzündungsreaktionen sind in den Atemwegen möglich.

Vorgeschädigte oder empfindliche Personen, die beispielsweise unter Asthma oder chronischer Bronchitis leiden, sind für die schädlichen Wirkungen durch Sommersmog besonders anfällig. Bei dauerhaft hohen Ozonkonzentrationen können sich Lungenödeme, also Wasseransammlungen in der Lunge, bilden.

Ebenfalls gelten Kinder sowie generell alte Menschen als gefährdet. Kinder sind gegenüber Luftschadstoffen empfindlicher als Erwachsene. Das liegt daran, dass ihre Atemfrequenz höher liegt als bei Erwachsenen. Zudem sind sie körperlich aktiver und verbrauchen deshalb mehr Atemluft. Das bedeutet auch, dass sie vergleichsweise größere Ozonmengen einatmen.

Studien fanden heraus, dass rund 10 Prozent der Kinder sehr empfindlich gegenüber Ozon schon bei Konzentrationen unter 240 µg/m³ reagieren. Die Reaktionen auf Ozon sind jedoch insgesamt sehr variabel. Bei etwa 10 Prozent der Kinder sind Einschränkungen der Lungenfunktion bereits bei Ozonkonzentrationen um 120 µg/m³ festgestellt worden.

Nach einer umfangreichen holländischen epidemiologischen Untersuchung reagieren Kinder mit chronischen Atemwegserkrankungen nicht stärker auf bestimmte Ozonkonzentrationen als lungengesunde Kinder.

Wie wirkt Sommersmog auf die Gesundheit?

Hohe Ozonkonzentrationen können allerlei Beschwerden auslösen. Hohe Ozonkonzentrationen können allerlei Beschwerden auslösen. Gefährdet sind vor allem Ältere, Kleinkinder und Menschen mit Vorerkrankungen, wie zum Beispiel Asthma.

Ältere Menschen und Personen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind auch deshalb gefährdet, da Ozon oftmals mit einer Hitzebelastung einhergeht. Diese überfordert das körpereigene Kühlsystem, bei empfindlichen Personen führt das zu Kreislaufproblemen.

Ozon verstärkt aber nicht nur Asthma, sondern auch Allergien. Auch wenn es selbst kein Allergen ist, verstärkt es die Wirkung anderer Allergieauslöser.

Gesundheitstipp:

Ärzte und Behörden empfehlen empfindlichen Menschen, sich bei hohen Ozonkonzentrationen möglichst nicht im Freien aufzuhalten.

Die Tabelle gibt einen Überblick über die zu erwartenden akuten Gesundheitseffekte bei verschiedenen Ozonkonzentrationen in der Außenluft.

Ozonkonzentration in µg/m³Reizung von Augen, Nase und HalsAtemwegsreaktionen/ EntzündungenGesundheits-beschwerden
<100kein Effektkeinekeine
200bei wenigen empfindlichen Personenleichteleichte
300rund ein Drittel der Bevölkerungmittelschweremittelschwere
400rund die Hälfte der Bevölkerungschwereschwere

Vitamin C und E wirken antioxidativ und können in höheren Dosen die oxidative Wirkung von Ozon abschwächen.

Ab welchen Ozonwerten besteht Gefahr?

Nicht selten wird in den Sommermonaten vor einer hohen Ozonbelastung gewarnt.Nicht selten wird in den Sommermonaten vor einer hohen Ozonbelastung gewarnt. Besonders in Südeuropa sind bei langen Hochdruckwetterlagen mit Spitzenwerten über 30 Grad hohe Werte festzustellen. - Bild: dpa

Sehr hohe Ozonwerte treten seit mehr als zwei Jahrzehnten hierzulande eher seltener auf. Wenn heutzutage hohe Ozonkonzentrationen verzeichnet werden, dann sind diese immer noch geringer als in den 1970ern. Obwohl hohe Spitzen insgesamt deutlich abgenommen haben, ist der Jahresmittelwert der Ozonbelastung im Vergleich gestiegen. 

Die heutige Grundbelastung von 40 bis 80 µg/m³ ist etwa doppelt bis dreifach so hoch wie zu Beginn des Jahrhunderts. Ozonwerte über 180 µg/m³ (Stundenmittelwerte) werden fast ausschließlich im Sommer bei Temperaturen weit über 20 Grad gemessen. Konzentrationen über 240 µg/m³ sind in Deutschland seit Ende der 1990er Jahre selten registriert worden.

Ozon-Schwellenwerte in Deutschland

Die EU hat für die belastende Ozonkonzentrationen verschiedene 1-Stunden-Werte festgelegt. Laut Umweltbundesamt darf der maximale 8-Stunden-Wert eines Tages von 120 µg/m³ (60 ppb) an höchstens 25 Tagen pro Kalenderjahr überschritten werden. Ziel ist es jedoch, dass dieser Schwellenwert an keinem Tag mehr erreicht wird.

Seit 1. Juli 2003 gelten aufgrund der Ozon-Richtlinie der EU folgende Ozon-Schwellenwerte:

  • 180 µg/m³: Informationsschwelle. Sie dient zur Information jener Bevölkerungsgruppen, die besonders empfindlich auf Ozon reagieren. Wird diese überschritten, sollten empfindliche Menschen ungewohnte Anstrengungen im Freien vermeiden. Der normale Aufenthalt im Freien ist jedoch auch für empfindliche Personen unbedenklich.

  • 240 µg/m³: Alarmschwelle. Wird sie überschritten, sollten auch gesunde Personen starke Anstrengungen im Freien vermeiden, insbesondere in den Mittags- und Nachmittagsstunden. Gefährdete Personen sollten sich bevorzugt in Innenräumen aufhalten.

Unter einer Tagesbelastung (Mittelwert über 8 Stunden) von 120 µg/m³ ist nicht mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen zu rechnen.

Ab welchen Ozonwerten kein Sport?

Bevor Sie an heißen Tagen Sport machen, sollten Sie sich über die Ozon-Wetterlage informieren.Bevor Sie an heißen Tagen Sport machen, sollten Sie sich über die Ozon-Wetterlage informieren. Längere körperliche Anstrengungen sind besser in die Morgen- oder Abendstunden zu legen, wenn die Ozon-Konzentrationen hohe Werte erreichen.

Patienten mit Asthma oder chronischer Bronchitis wird ab Ozonkonzentrationen von etwa 180 µg/m³ empfohlen, körperliche Anstrengungen zu vermeiden. Dies gilt außerdem für Ausdauersport. Da erhöhte Ozonkonzentrationen im Sommer in der Regel in den Stunden auftreten, in denen auch die höchsten Temperaturen herrschen, sollte man den Kreislauf nicht zu stark strapazieren und eher einen Gang herunterschalten.

Speziell zu Sportveranstaltungen finden sich in den Bundesländern zuständigen Institutionen keine konkreteren Hinweise, wann von Sport generell abzuraten ist.

Anders ist das beim Schulsport:

  • Ab 180 µg Ozon/m3 sind empfohlene Maßnahmen, auf Ausdauersportarten zu verzichten, auf besonders ozonempfindliche Schüler Rücksicht zu nehmen, asthmatische Kinder vom Sport zu befreien und auf Wettkämpfe und Schulfeste zu verzichten.

Beim Schulsport oder Sportwettkämpfen gelten strengere Regeln, wenn die Ozonwerte 180 μg/m3 und mehr erreichen.Beim Schulsport oder Sportwettkämpfen gelten strengere Regeln, wenn die Ozonwerte 180 μg/m3 und mehr erreichen.

In einzelnen Bundesländern und sogar in Kommunen gelten auch schon niedrigere Schwellenwerte. In Sachsen beispielsweise wird empfohlen ab einem Wert von 150 µg/m3 den Sportunterricht anzupassen. Das Schulverwaltungsamt Essen andererseits informiert bereits ab einem Wert von 120 µg/m3 (1-Stunden-Wert) und empfieht, auf den nachmittäglichen Sportunterricht mit Ausdauerleistungen zu verzichten.

Als Hobbysportler kann man sich an den Richtlinien des Landessportbundes Nordrhein-Westfalen orientieren:

  • Bei einer Ozonkonzentration bis zu 180 μg/m3 sind selbst bei langfristiger Einwirkung keinerlei gesundheitliche Beeinträchtigungen zu erwarten. Gelegentliche Überschreitungen der Informationsschwelle sind bedeutungslos.

  • Bei einer Ozonkonzentration über 180 μg/m3 sollten folgende Ausdauersportarten in die Vormittagsstunden vor 11.00 Uhr oder in die Abendstunden nach 19.00 Uhr verlegt werden: Leichtathletik, unter anderem Mittel- und Langstreckenlauf; Mannschaftsspiele mit Ausdauerleistungen; Ausdauertraining; Fußballturniere.

  • Bei einer Ozonkonzentration bis 240 μg/m3 sind jedoch folgende Beschäftigungen im Freien nach wie vor unbedenklich: Rad fahren, Baden und Boot fahren; Leichtathletik wie Springen, Werfen, Kurzstreckenläufe; Mannschaftsspiele von kurzer Dauer; Techniktraining.

Wie lange braucht Ozon zum Abbau?

Ozon wird dort am stärksten und schnellsten abgebaut, wo ein reger Straßenverkehr herrscht. Das liegt daran, dass Fahrzeuge immer wieder Stickoxide ausstoßen, die schnell mit dem Ozon reagieren.

Am Stadtrand mit einer geringen Verkehrsdichte sind die Ozonabbauverhältnisse anders: Das Ozonmaximum am Nachmittag flacht nur sehr langsam ab. Deshalb registrieren Messstationen auf dem Land sogar in den Abend- und Nachtstunden noch hohe Ozonwerte.

Regenfälle waschen Ozon aus der Luft, auch wenn es nicht besonders gut wasserlöslich ist. Doch es ist zu bedenken, dass bei Regenwetter Ozon kaum entstehen kann, denn für seine Bildung ist die UV-Strahlung der Sonne unentbehrlich.

Ozon in Innenräumen

Bei hohen Ozonwerten sollte man besser die Fenster geschlossen halten.Bei hohen Ozonwerten sollte man besser die Fenster geschlossen halten.

In Innenräumen baut Ozon sich schnell ab, weil es mit fast allen Oberflächen reagiert und ohne Sonneneinstrahlung keine Neubildung stattfindet. Allerdings stellt sich bei gründlichem Lüften in Innenräumen fast die gleiche Ozonkonzentration wie in der Außenluft ein. Bei geschlossenem Fenster sinkt die Ozonkonzentration schnell auf ein Zehntel bis ein Viertel der Außenluftkonzentration ab. Dabei gilt: Je weniger gelüftet wird, desto ozonärmer ist die Innenraumluft.

Maßnahmen gegen Sommersmog

Tempolimits durch hohe OzonwerteBesonders in den 1980ern und 1990ern gab es auf den deutschen Autobahnen und Bundesstraßen wiederholt Tempolimits, wenn die Ozonkonzentrationen stark anstiegen. Ein Tempolimit allein reicht jedoch nicht zur Eindämmung der Ozonbildung aus.

Die Ozonbelastung wird nur nachhaltig reduziert, wenn die Vorläufersubstanzen und VOCs insgesamt vermindert werden. Hauptemittent ist der Straßenverkehr. Der vermehrte Einsatz von Katalysatoren in Fahrzeugen hat jedoch die NOₓ-Emissionen verringert. Auch der Einbau von Filteranlagen hat die Stickstoffoxid-Emissionen aus Großfeuerungsanlagen deutlich gedämpft.

Lokale Fahrverbote können Ozonspitzenwerte nicht wirksam senken. Hierbei müssten Emissionsminderungen über mehrere Tage durchgesetzt werden. Der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien und die Benutzung von Hybrid- oder batteriebetriebener Fahrzeuge hilft auch beim Kampf gegen den Sommersmog.

Mit den folgenden Tipps kann jeder einzelne auch weiter dazu beitragen, hohe Ozonwerte im Sommer zu vermeiden:

  1. Kurze Wege möglichst zu Fuß gehen.

  2. Viel mehr das Fahrrad oder den öffentlichen Personennahverkehr benutzen.

  3. Fahrgemeinschaften bilden.

  4. Lösemittelarme Farben, Lacke und Reinigungsmittel verwenden.

  5. Auf emissionsarme, energiesparende Geräte und Antriebe umstellen.

  6. Auf die Nutzung benzinbetriebener Rasenmäher und Laubbläser verzichten.

Weitere Ozonquellen

Auch während eines Gewitters wird bei der Blitzentladung Ozon produziert. Im Innenraum erzeugen elektrische Geräte wie Kopiergeräte und Drucker Ozon. Hochspannung und UV-Strahlung sind dafür verantwortlich. Doch die Mengen, die dabei produziert werden, sind vernachlässigbar.

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