Sommersmog
Hintergrundinformation
Entstehung von bodennahem Ozon
Quelle: Umweltbundesamt Stand Juni 2002

 

Beim photochemischen Smog (auch Sommersmog genannt) handelt es sich um ein Schadstoffgemisch, das in der unteren Atmosphäre aus einer Vielzahl von Vorläufersubstanzen unter dem Einfluss von Sonnenlicht entsteht: Bei intensiver Sonneneinstrahlung werden durch komplexe photochemische Reaktionen vor allem aus den Vorläufersubstanzen Stickstoffoxide (NOX) und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan (NMVOC) so genannte photo-chemische Oxidantien (Photooxidantien) wie Ozon, aber auch Stickstoffdioxid (NO2), organische Nitrate wie Peroxiacetylnitrat (PAN), Wasserstoffsuperoxid (H2O2), Aldehyde und organische Säuren gebildet (=> Abschnitt 3). Ozon ist die Leitsubstanz des Sommersmogs, da es von der Konzentration und den Wirkungen her dominiert.

Für hohe Ozon-Konzentrationen müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein: Das Vorhandensein der beiden Vorläuferstoffe NOX und NMVOC, eine intensive Sonnenstrahlung und eine mehrere Tage andauernde stabile Schönwetterperiode, die zu einer Speicherung von Ozon innerhalb der atmosphärischen Mischungsschicht führt.

Voraussetzung für die Bildung des Ozons ist die NO2-Photolyse, das heißt: die Aufspaltung eines NO2-Moleküls durch kurzwelliges Licht in ein Sauerstoffatom (O) und ein NO-Molekül. Nachfolgend reagiert das abgespaltene Sauerstoffatom mit molekularem Sauerstoff (O2) zu Ozon. Von entscheidender Bedeutung ist die schnelle Rückbildung des entstandenen Stickstoffmonoxids (NO) zu NO2, das dann für eine erneute Ozonbildung zur Verfügung steht. Diese Oxidation geschieht letztlich durch Peroxiradikale. Gebildet werden diese durch die Reaktion flüchtiger organischer Verbindungen mit OH-Radikalen nach Anlagerung von Luftsauerstoff. Die NO2-Photolyse ist also der „Motor“ der Ozonbildung, und flüchtige organische Verbindungen sind der „Treibstoff“, der dafür sorgt, dass NO immer wieder schnell zu NO2 umgewandelt wird.

Stickstoffmonoxid (NO) reagiert aber auch mit Ozon. Dabei wird Ozon abgebaut. Es bilden sich „normaler“ Sauerstoff und NO2. Da NO zu großen Teilen durch den Verkehr emittiert wird, kommt es im Sommer regelmäßig – vornehmlich in großen Städten – zu der scheinbar paradoxen Situation, dass die Ozonbelastung an besonders verkehrsreichen Straßen niedriger ist als am Stadtrand und in den angrenzenden ländlichen Gebieten. An verkehrsreichen Straßen übersteigt also der Ozonabbau die Ozonbildung. Eine vordergründige Folgerung, deshalb bei hohen Ozon-Konzentrationen vermehrt Auto zu fahren, ist jedoch widersinnig. Obwohl dadurch tatsächlich die Ozonbelastung in den Innenstädten verringert würde, steigt gleichzeitig die Belastung durch andere Schadstoffe an. Außerdem wird das zusätzlich gebildete NO2 großräumig zu einem Anstieg des Ozonniveaus führen. Dies hätte entsprechende Auswirkungen auf entfernter lebende Menschen und die Vegetation, etwa mit Folgen für die Landwirtschaft (=> Abschnitt 6).

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