Ozon

Gesundheitsaspekte und Grenzwerte

Die Diskussion um gesundheitsgefährdende Auswirkungen von Ozon ist aufgrund von Untersuchungen zur krebserzeugenden Wirkung von Ozon neu entfacht. Die Information Umwelt bietet Ihnen einige Hintergrundinformationen zur Wirkung von Ozon auf den Menschen.

Ozon (O3) gilt als Leitsubstanz der sogenannten Photooxidantien. Unter diesem Begriff wird eine Gruppe äußerst reaktionsfähiger Substanzen zusammengefaßt, die sich unter dem Einfluß von Sonnenstrahlung bilden und auch rasch wieder zerfallen. Das "anthropogene" Ozon wird durch eine photochemische - also durch intensives Sonnenlicht ausgelöste - Reaktion aus Stickoxiden in bodennahen Schichten gebildet. Quellen von Stickoxiden sind in erster Linie Autoabgase und industrielle Schadstoffemissionen. Die Schlüsselrolle bei der Entstehung des Ozons in Bodennähe kommt dem Stickstoffdioxid zu. Durch UV-Strahlung zerfällt es photolytisch zu Stickstoffmonoxid (NO) und atomarem Sauerstoff: NO2 NO + O. Dieses hochreaktive Sauerstoffatom verbindet sich sofort mit dem molekularen Sauerstoff der Luft zu Ozon: O2 + O O3.
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Wirkungen auf den Menschen

Die biologische Wirkung des Ozons wird durch seine extreme Reaktionsbereitschaft geprägt. Es entfaltet seine Wirkung fast ausschließlich am Auftreffort, also am Gewebe des Atemtraktes. Durch seine geringe Wasserlöslichkeit wird es in den oberen Atemwegen kaum zurückgehalten. Es dringt vermehrt in die Lungenperipherie und trifft dort auf Gewebe, das nicht durch eine Schleimschicht geschützt ist.

Im Folgenden sind die akuten Wirkungen von Ozon auf den Menschen aufgeführt, dabei sind die niedrigsten Ozon-Konzentrationen pro Kubikmeter Atemluft, bei denen die Wirkungen beobachtet wurden, angegeben. Dabei spielt neben der Konzentration auch die Expositionsdauer und die Größe des Atemminutenvolumens (körperliche Belastung) eine entscheidende Rolle. Die höchsten Ozonkonzentrationen werden während sommerlicher Schönwetterperioden gemessen. Das sind die Tage, an denen sich vor allem Jugendliche, Kinder und Erwachsene möglichst lange im Freien, oft mit sportlicher Betätigung, aufhalten. Die Expositionszeit kann so mehrere Stunden dauern und die Belastungsintensität durch das gesteigerte Atemvolumen Extremwerte erreichen. Daher wurden fast alle neueren Wirkungsuntersuchungen über Ozon am Menschen bei gleichzeitiger körperlicher Belastung der Probanden durchgeführt.

- Entzündliche Reaktion des Gewebes ab 160 µg/m3 bei 6,6stündiger Exposition mit körperlicher Belastung.

- Veränderungen von Lungenfunktionsparametern ab 160 - 300 µg/m3.

- Subjektive Befindlichkeitsstörungen wie Tränenreiz (verursacht durch Begleitstoffe des Ozons), Reizung der Atemwege, Kopfschmerz und Atembeschwerden ab 200 µg/m3.

- Reduzierung der körperlichen Leistungsfähigkeit ab 240 µg/m3.

- Zunahme der Häufigkeit von Asthmaanfällen (240 - 300 µg/m3 ).

Untersuchungen zeigen, daß auch in Innenräumen gesundheitliche Effekte in Zusammenhang mit erhöhter Ozonbelastung auftreten können, obwohl die Ozonkonzentrationen in Innenräumen weit unter denen der Außenluft bleiben. Die Ursache dafür ist noch nicht geklärt.

Bei wiederholter täglicher Exposition gegenüber Ozon kann eine Anpassung an erhöhte Ozonkonzentrationen festgestellt werden. Dies spricht dafür, daß der Mensch über Schutzmechanismen gegen Ozon verfügt.

Neue tierexperimentelle Befunde des National Toxicology Programm, USA, ergaben bei Langzeitstudien an Ratten und Mäusen Hinweise auf eine krebserzeugende Wirkung in der Lunge der Tiere bei 1000 und 2000 µg/m3 Ozon. Bei einer Konzentration von 240 µg/m3 zeigte sich dagegen keine krebserzeugende Wirkung.

Ozon hat außerdem ein eindeutig genotoxisches Potential, das heißt eine Schädigung des Erbmaterials von Säugetierzellen kann im Reagenzglas beobachtet werden.
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Richt-, Grenz- und Anhaltswerte

Der seit 1958 gültige MAK-Wert ("Maximale Arbeitsplatzkonzentration") von 200 µg/m3 bezog sich lediglich auf die schleimhautreizende Wirkung von Ozon. Aufgrund der Hinweise auf eine krebserregende Wirkung und das genotoxische Potential des Ozons wird derzeit eine Neueinstufung durch die Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft diskutiert. In der neuen MAK- und BAT- ("Biologische Arbeitsstofftoleranzwerte") Werte Liste stuft die Kommission Ozon in die Kategorie IIIb ein, das heißt "begründet krebsverdächtig". Der bisher gültige Grenzwert von 200 µg/m3 wird zunächst aufgehoben, bis geklärt ist, ob und in welcher Konzentration Ozon tatsächlich eine krebserzeugende Wirkung hat. In weiteren Untersuchungen soll ein neuer Grenzwert ermittelt werden, unterhalb dessen nicht mit einer krebserzeugenden Wirkung zu rechnen ist.

Die lufthygienischen Richtwerte der VDI-Kommission "Reinhaltung der Luft" sind medizinisch-biologisch abgeleitete Werte, die als wünschenswerte Obergrenze der Belastung unter Vorsorgeaspekten anzusehen sind. Sie berücksichtigen auch Risikogruppen in der Allgemeinbevölkerung und sind mit einem Sicherheitsfaktor versehen. Risikogruppen gegenüber Ozon sind Personen, die sich häufig längeren, anstrengenden körperlichen Tätigkeiten an der Außenluft an heißen Sommertagen aussetzen. Dies sind im wesentlichen Kinder und Erwachsene, die sich im Spiel oder Sport betätigen. Hierzu gehören auch Personen, die eine mehrstündige, mit körperlicher Anstrengung verbundene berufliche Tätigkeit im Freien ausüben.

Der von der VDI-Kommission festgesetzte MIK-Kurzzeitwert für Ozon (Maximale Immissions-Konzentration) liegt bei 120 µg/m3 und bezieht sich auf eine halbe Stunde (VDI 2310). Diesen Wert nutzt beispielsweise auch die Stadt München als Grenze, oberhalb derer sie die Bevölkerung über die Belastungssituation informiert und Empfehlungen ausspricht. Zusätzlich wurde vom VDI hinzugefügt, daß im Falle von Überschreitungen bis zu 400 µg/m3 für bis zu einer halben Stunde nicht mit einem nennenswerten Risiko zu rechnen ist, wenn diese nicht häufiger als einmal pro Woche vorkommen.

Seit September 1992 gibt es eine "EG-Richtlinie über die Luftverschmutzung durch Ozon" (92/72/EWG), die folgende Schwellenwerte festlegt: Unterhalb 110 µg/m3 als 8-Stunden-Mittelwert besteht keine gesundheitsbeeinträchtigende Wirkung. Der Schwellenwert für die Unterrichtung der Bevölkerung ist bei 180 µg/m3 als

1-Stunden-Mittelwert festgelegt. Hier kann es bei besonders empfindlichen Personen zu vorübergehenden gesundheitlichen Auswirkungen kommen. Der Schwellenwert für die Auslösung von Warnungen beträgt 360 µg/m3 als 1-Stunden-Mittelwert. Ab diesem Wert besteht eine Gefahr für die menschliche Gesundheit.

Unter Anhaltswerten versteht man Werte, die der Bevölkerung als Orientierungshilfe dienen sollen und die mit Verhaltensempfehlungen gekoppelt sein sollen. Es besteht weitgehend Einigkeit, daß Konzentrationen zwischen 360 - 400 µg/m3 bei entsprechend langer Exposition und besonders bei gleichzeitiger körperlich anstrengender Tätigkeit zu länger anhaltenden gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen können. Es ist also angebracht, in diesem Konzentrationsbereich eine "Warnschwelle" zu legen.

Auf den Anhaltswert des Länderausschusses für Immissionsschutz (LAI) von

180 µg/m3, haben sich im Juli 1990 die Umweltminister, das heißt Bund- und Länderbehörden, im Rahmen der 23. Bundesimmissionsschutz-Verordnung (BlmSchV) geeinigt. Wenn dieser "Informationswert" überschritten wird, werden Verhaltensempfehlungen an die Bevölkerung gegeben wie zum Beispiel "Personen, die besonders empfindlich gegenüber Ozon reagieren, sollten nicht einer langandauernden körperlich anstrengenden Tätigkeit im Freien am Nachmittag nachgehen".

Der Tagesverlauf der Ozonkonzentration ist sehr charakteristisch: Er folgt der Intensität des Sonnenlichts mit einer zeitlichen Verzögerung, die für die photochemische Reaktion benötigt wird. Es kommt zu einem steilen Anstieg in den Morgenstunden, der etwa in den Mittagsstunden in ein Konzentrationsplateau mündet, das mehrere Stunden anhält. Das heißt, daß hohe Ozonbelastungen mehrere Stunden andauern können.
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Literatur

Quelle: GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Information Umwelt, Ingolstädter Landstraße 1,
D-85764 Neuherberg

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