6

1 Einleitung

Seit einigen Jahren gehören in den Sommermonaten Ozonwarnmeldungen fast schon zum Alltag. Übermäßige körperliche Anstrengungen und sportliche Betätigungen sollen vermieden werden, Asthmatiker und Bronchitispatienten möglichst gar nicht aus dem Haus gehen. Besonders Ausdauersportler wie Läufer und Radfahrer werden durch diese Meldungen verstärkt aufgeschreckt und verunsichert. Dabei geht es nicht nur um bodennahes Ozon in der Atemluft, sondern auch um das oft propagierte „Ozonloch“ in der Stratosphäre, das die Erde nicht mehr ausreichend vor der schädlichen Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) der Sonne schützen kann. Für den Menschen geht dies mit einem verstärkten Hautkrebsrisiko einher. Inwieweit Sportler ihre Trainings- und Wettkampfgepflogenheiten an ozonreichen Tagen ändern sollten oder ob sie sogar gänzlich auf sportliche Aktivitäten verzichten müssen soll, diese Arbeit klären. Ebenso soll der Leser einen Überblick über „gutes“ Ozon und „böses“ Ozon, Grenzwerte, Entstehungs- und Abbauprozesse, Wirkungen von Ozon und anderen Luftschadstoffen auf den Organismus, sowie über ein mögliches Hautkrebsrisiko durch Sport im Freien erhalten.

7

2 Ozon (O 3 )

2.1 Chemische Zusammensetzung

Ozon ist die dreiatomige Form des Sauerstoffs (O 2 ). Als reines Gas ist es hochtoxisch und hat eine äußerst zerstörerische Wirkung auf jedes biologische Gewebe. Aufgrund seiner instabilen Struktur zerfällt es leicht in O 2 und ein einzelnes Sauerstoffradikal (O). Dieses wirkt stark oxidierend (BETZ 1993, 250; WEBER/KEUL 1994, 4).

Je nach vorhandener Konzentration ändert das gasförmige Molekül sowohl die Farbe von farblos (bei geringen Konzentrationen) bis blau (bei hohen Konzentrationen) (BETZ 1993, 249), als auch seinen Geruch. Dieser ändert sich von würzig über metallisch bis hin zu stechend (BUND zitiert bei TILING 1993, 90)

2.2 „Gutes“ Ozon und „böses“ Ozon

Ozon hat für das Leben auf der Erde grundsätzlich zwei verschiedene Bedeutungen. Zum einen ist das in der Stratosphäre enthaltene O 3 lebensnotwendig. Zum anderen sind erhöhte Ozonkonzentrationen in Bodennähe für Mensch und Umwelt schädlich. Das „gute“ Ozon, das die Erde in einer Höhe von 10-40 km, mit einem Konzentrationsmaximum bei 20-25 km ¹ , umgibt, wirkt wie ein Schutzmantel vor der schädlichen UV-Strahlung (UV-B, UV-C) der Sonne und stellt somit eine wichtige Voraussetzung für alle Lebensformen auf der Erde dar. Durch die zunehmende Verschmutzung der Umwelt durch hohe Schadstoffemissionen und langlebige Chemikalien wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wird die Ozonschicht angegriffen und teilweise zerstört. Das sogenannte Ozonloch entsteht. Dieses ist zur Zeit über der Südhalbkugel (Antarktis, Australien und Neuseeland) am größten (BETZ 1993; FREI 1991; HASELBÖCK 1993).

¹ Die genaue Lage des Maximums der Ozonkonzentration ist von der geographischen Breite und von der

Jahreszeit abhängig (HOLLEMAN/WIBERG 1995, 521)

8

In bodennahen Regionen stellt sich die Ozonsituation völlig anders dar. Durch Schadstoffe wie Stickoxide, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und andere flüchtige organische Verbindungen, hauptsächlich hervorgerufen durch fossile Verbrennungsprozesse, steigt hier die Ozonkonzentration in Verbindung mit verstärkter Sonneneinstrahlung immer stärker an. Somit entsteht ein Teufelskreis der „gutes“ und „böses“ Ozon miteinander verbindet. Zusätzlich lassen Terpene, die aus der Rinde von Nadelbäumen freigesetzt werden, unter Einfluß von UV-Strahlung O 3 entstehen (BETZ 1993, 249).

2.3 Entstehung und Abbau von Ozon

Ozon ist ein Sekundärprodukt, das nicht direkt aus einem technischen Gebrauchsgegenstand (Auto, Heizung, etc.) ausgestoßen wird. Es entsteht vielmehr unter der Einwirkung von Sonnenstrahlung aus Schadstoffen wie Stickstoffdioxid (NO 2 ), Kohlenmonoxid (CO) und weiteren flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen (VOC).

Sind in der Luft viele Stoffe mit denen das extrem instabile Ozonmolekül reagieren kann, wie z.B. Stickstoffmonoxid (NO), so wird O 3 zu Sauerstoff O 2 reduziert. Somit kann sich ein Gleichgewicht zwischen Ozonproduktion und Stickoxidreduktion einerseits und Stickoxidproduktion und Ozonreduktion andererseits einstellen. In Abbildung 1 sind Ozonproduktion und -reduktion mittels chemischer Formeln dargestellt.

9

Die dargestellten Umwandlungsprozesse stellen nur einen Teil der zahlreichen chemischen Prozesse dar, die in der verunreinigten Luft ablaufen (vgl. ausführlich HOLLEMAN/WIBERG 1995, 521ff.). In Formel [1] wird erkennbar, daß die O 3 -Produktion direkt von der Intensität der Sonneneinstrahlung abhängig ist.

Es läßt sich festhalten, daß sich durch intensive Sonneneinstrahlung in Verbindung mit Luftschadstoffen Ozon bildet, durch die gleichen Schadstoffe aber auch O 3 abgebaut wird (SCHOTT 1992, 22f). Abbildung 2 läßt sich der Zusammenhang von Ozon- und Stickstoffdioxidkonzentration in der Luft deutlich erkennen, relativ hoher Schadstoffanteil führt zu relativ geringen O 3 -Konzentrationen. Fehlende Schadstoffe, als

Ozonvorläufersubstanzen, hingegen verhindern den Abbau von O 3 .

In der Stratosphäre entsteht Ozon durch Sauerstoffmoleküle welche kurzwelliges UV-Licht absorbieren und dadurch gespalten werden. Die freiwerdenden Sauerstoffradikale verbinden sich dann spontan mit molekularem Sauerstoff zu O 3 (WEBER/KEUL 1994, 4; vgl. ausführlich HOLLEMAN/WIBERG 1995, 517ff.).

Eine drastische Abnahme der O 3 -Gleichgewichtskonzentration in diesem Bereich aufgrund stark erhöhter Konzentrationen an Radikalen, welche den Ozonabbau katalysieren, ist mit erheblichen Gefahren für die Lebewesen auf der Erde verbunden. Besonders drastisch wirkt sich die gestiegene Konzentration an FCKW aus.