Inhaltsverzeichnis

1.  Einleitung  3

2.  Ozon  S.4

2.1  Allgemeine Substanzbeschreibung  4

2.2.  Molekülstruktur  4

2.3  Struktur und Reaktionsverhalten  4

2.4  „Natürliches“ (stratosphärisches) Ozon  5

2.5  Anthropogenes Ozon  5

2.5.1  Immissionen im Innenraumbereich  6

2.6  Halbwertszeit in Innenräumen  6

3.  Gesundheitsgefährdung durch Ozon  7

3.1  Ozonaufnahme des Menschen  7

3.2  Wirkung von Ozon auf Körpergewebe  8

3.3  Schädigungen  9

3.4  Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit  9

4.  Ozonmessungen im Kopierraum der Loburg Ostbevern  10

4.1  Versuchsbeschreibung  10

4.2  Versuchsergebnisse  11

4.3  Versuchsauswertung  11

5.  Fazit  14

6.  Literaturverzeichnis  15

6.1  Bücher  15

6.2  Internetquellen  15

6.3  Sonstige Quellen  16

6.3  Abbildungsverzeichnis  16

7.  Anhang  17

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1. Einleitung

Nach dem Abitur möchte ich eventuell ein Studium der Humanmedizin beginnen und deshalb habe ich mich dazu entschieden, meine Facharbeit im Fach Biologie zu schreiben. Allerdings sollte diese Arbeit thematisch in die Ökologie eingebunden werden, was mit dem Menschen und seinen Krankheiten eher wenig zu tun hat. Nach längeren Überlegungen und Beratungen mit meiner Fachlehrerin gelang es schließlich doch die Ökologie mit der Humanmedizin zu verbinden. Die Idee war die Auswirkungen eines Schadstoffes aus der Umwelt auf die menschliche Gesundheit zu untersuchen. Ich entschied mich für das Gas „Ozon“. Doch warum gerade Ozon? Wenn uns der Begriff „Ozon“ im Alltag begegnet, denken wir meist direkt an Begriffe wie „Ozonloch“ oder „Sommersmog“ und empfinden ein unangenehmes Gefühl, weil wir vermuten, dass unsere Lebensqualität dadurch auf irgendeine Art und Weise bedroht ist. Zweifellos trifft das sogar zu! In bestimmten Konzentrationen kann Ozon sogar Leben gefährden. Auf der anderen Seite muss aber auch beachtet werden, dass auf der Erde ohne Ozon kein Leben möglich wäre. Diese spannenden Phänomene wollte ich genauer hinterfragen und erforschen!

Ozon ist sehr vielfältig: Es schützt die Erde vor den schädlichen UV-Strahlen, es findet eine breite Anwendung in der Medizin, so wird es beispielsweise zur Behandlung von Durchblutungsstörungen benutzt, in der Wasseraufbereitung findet es unter anderem durch die Beseitigung von bestimmten Parasiten oder Viren Anwendung und es kann Geruchsbelästigungen in zum Beispiel alten Gebrauchtwagen, beseitigen. Außerdem können sogar Laserdrucker und Kopierer die natürlichen Ozonwerte erhöhen und zu Gesundheitsbeschwerden führen.

Da ich mich mit negativen Auswirkungen auf die Gesundheit beschäftigen wollte, habe ich mich schön öfters gefragt, ob allein die Einatmung der Luft an einem Ort in meiner Umgebung Krankheitsbilder hervorrufen kann. Ich entschied mich für die Loburg Ostbevern, die ich bis voraussichtlich 2011 besuchen werde.

Daher lautet mein Thema: Untersuchung der Ozonbelastung an der Loburg Ostbevern und möglicher gesundheitlicher Folgen - eine Fallstudie, wobei ich mich auf den Kopierraum konzentrieren möchte, da hier potentielle Ozonquellen vorhanden sind.

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2. Ozon

Zuerst wird beschrieben, was Ozon überhaupt ist, wie es aufgebaut ist und wo es entsteht.

2.1 Allgemeine Substanzbeschreibung

Das farblose Gas Ozon (O 3 ) (von griechisch ozein = riechen) ist ein starker Reizstoff, weil es alle oxidierbaren Stoffe, besonders organische Materialien, angreift. Ozon hat einen charakteristischen Geruch, der ab der Geruchsschwelle zwischen 40-50 μg/m³ wahrzunehmen ist. Die Wasserlöslichkeit ist gering. 1

2.2 Molekülstruktur

Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen (O 3 ). Dieses kettenförmige Molekül hat die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Winkel von 127°. Die Sauerstoff-Bindungslänge beträgt 0,126 ± 0,002nm. 2

Abbildung 1: Molekülstruktur von Ozon

2.3 Struktur und Reaktionsverhalten

Ozon ist gegenüber organischen Stoffen so reaktionsfreudig, da der Bau des Moleküls polar ist, was auf viele verschiedene Reaktionsmöglichkeiten hinweist:

Ionen bzw. der Moleküle zwischen den Grenzformeln der angegeben Elektronenverteilung liegen. 3

¹ Vgl. Beck, E., Viebahn-Hänsler, R.: Ozon-Handbuch 1995,III-2.1 S.1.

² Vgl. Ebd., II-1.1 S.2.

³ Vgl. http://www.chemie.de/lexikon/d/Mesomerie/ (vom 11.04.10.).

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Die Konfiguration der Elektronen bildet ein mesomeriestabilisiertes System. Das bedeutet, dass O 3 nicht durch eine einzige Strukturformel dargestellt werden kann, sondern nur durch mehrere ionische Grenzstrukturen. Also bieten sich als Reaktionspartner polare Substanzen an, während keine Reaktion mit etwa gesättigten Kohlenwasserstoffen zu erwarten ist. 4

2.4 „Natürliches“ (stratosphärisches) Ozon

In der Stratosphäre, in einer Höhe von 20-30km, werden durch die photolytische Spaltung, also durch UV-Strahlen, Sauerstoffmoleküle (O 2 ) zu atomaren Sauerstoff gespalten: O 2 + UV (< 242nm) O + O

Durch diesen Prozess wird die ultraviolette Strahlung in bestimmten Wellenlängen (< 242 nm)absorbiert, wodurch das Leben auf unserem Planeten „Erde“ erst möglich ist. Durch die Weiterreaktion des atomaren Sauerstoff mit molekularem Sauerstoff entsteht Ozon. ⁵ O + O 2 O 3

2.5 Anthropogenes Ozon

In bodennahen Schichten reicht die Strahlungsintensität des Lichts nicht aus, um Sauerstoff-Moleküle zu spalten und dadurch eine Ozonbildung einzuleiten (Kapitel 2.4). ⁶ Den erforderlichen atomaren Sauerstoff bildet hier ein anderer Mechanismus, die Photolyse von Stickstoffdioxid (NO 2 ), was bedeutet, dass das NO 2 durch die Bestrahlung mit Licht gespalten wird. Diese Reaktion läuft schon bei einer Wellenlänge unter 400 Nanometer (nm) ab: ⁷ NO 2 + UV (< 400nm) NO + O

Das abgespaltene Sauerstoffatom reagiert sofort mit dem Luftsauerstoff (O 2 ) zu Ozon: O + O 2 O 3

In dem umgekehrten Prozess, der Oxidation, wird das Ozon wieder zerstört, wodurch Stickstoffdioxid und Sauerstoff entsteht: NO + O 3 NO 2 + O 2

Es wird also deutlich, dass die Ozonkonzentration von der Konzentration der Stickoxide abhängt. Diese Vorläufersubstanzen entstehen aus Verbrennungsprozessen des Verkehrs und der Industrie und sind Hauptverursacher für die Ozonbildung in der Troposphäre. 8

⁴ Vgl. Wolff, H.: Das medizinische Ozon 1979, S. 65.

⁵ Vgl. Beck; Viebahn-Hänsler: Ozon-Handbuch 1995, III-2.1 S.2.

⁶ Ebd.

⁷ Vgl. http://www.chemie.de/lexikon/d/Photolyse/ vom 11.04.10.

⁸ Vgl. Siebert, J.: Ozonalarm, 1995 S. 17f.

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Auch in Innenräumen, in denen beispielsweise Laserdrucker oder -kopierer betrieben werden, kann durch technische Prozesse aus Luftsauerstoff Ozon gebildet werden. Darauf wird nun genauer eingegangen.

2.5.1 Immissionen im Innenraumbereich

Quellen in Innenräumen sind UV-Entkeimungsanlagen, elektrostatische Luftfilteranlagen, UV-Lampen, Kopiergeräte und Laserdrucker. Es hängt von der Bauweise der technischen Geräte ab,

speziellen Ozonfiltern ausgestattet, die das produzierte Ozon in Kohlendioxid umwandeln. Ozon-Konzentrationen von 100 μg/m³ werden bei Beachtung der Betriebsbedingungen (bspw. der Austausch der Ozonfilter nach 250.000Kopien ¹⁰ ) und der Berücksichtigung der Größe und des Luftwechsels im Aufstellungsraum, nicht überschritten. 11

2.6 Halbwertszeit in Innenräumen

Weil Ozon äußerst reaktionsfreudig (und deshalb sehr instabil) ist (vgl. Kap. 2.3) und unter der Wirkung von Ozon organische Stoffe aller Art (also im Prinzip alles was brennt) oxidieren, zerfällt das Ozon in Innenräumen sehr rasch. Die Halbwertszeit in Innenräumen beträgt zwei bis sechs Minuten. 12

⁹ Vgl. o.V.: HP Zubehör Marketing Statement S.1.

¹⁰ Vgl. Develop Produkt- und Umweltdatenblatt S.4.

¹¹ Vgl. Beck; Viebahn-Hänsler: Ozon-Handbuch 1995 III - 2.1 S.9 f.

¹² Vgl. http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-13684656.html vom 07.04.10.

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3. Gesundheitsgefährdung durch Ozon

Bis jetzt wurden Grundlagen über Ozon vermittelt, um nun auf Ozon in Verbindung mit dem Menschen einzugehen.

Die hohe oxidative Reaktivität von Ozon lässt viele Schadeffekte erwarten. Wie Ozon aufgenommen wird und zu welchen Schäden es wirklich kommt, soll nun erklärt werden.

3.1 Ozonaufnahme des Menschen

Bei der Atmung wird Luft mit der Nase oder dem Mund über den Kehlkopf, der als Einlass zum Atemweg dient, durch die Luftröhre in die beiden Lungenflügel in die Bronchien eingesogen, an deren Ende die Lungenbläschen (Alveolen) liegen. Hier nehmen die roten Blutkörperchen über feine Blutgefäße den Luftsauerstoff auf, der sich so im ganzen Körper ausbreiten kann. Auf dem selben Weg gelangen allerdings auch Schadstoffe, wie Ozon, die in der Atemluft enthalten sind, in den Körper. 13

Abbildung 4: Atemwege des Menschen

In Ruhe hat ein durchschnittlicher Erwachsener ein Atemvolumen von ca. 9 Litern pro Minute. 1 Kubikmeter Luft enthält 1000 Liter. Bei einer Ozonkonzentration von 100 μg/m³ beträgt die von Menschen in einer halben Stunde aufgenommene Ozonmenge 27 Mikrogramm Ozon.

¹³ Vgl. Abrahams, P.: Atlas des menschlichen Körpers 2009 S.108-113.

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