Ozon (O3) wird in der erdnahen Luftschicht bis 10 km Höhe (Troposphäre) durch eine Reihe photochemischer Umwandlungsprozesse gebildet. Es entsteht aus dem Zusammenwirken von Stickoxiden mit organischen Kohlenwasserstoffen und Sonneneinstrahlung.
Die Ozonkonzentrationen sind in der ganzen Schweiz erhöht und übertreffen die in der Luftreinhalteverordnung von 1986 vorgeschriebenen Grenzwerte (maximaler Stundenmittelwert von 120μg/m3) grossflächig und deutlich. Zwar wurden seit dem Erlass der Luftreinhalteverordnung vom Bund und den Kantonen schon viele Massnahmen zur Reduktion der Vorläufersubstanzen erlassen, zum Beispiel der Katalysator für Autos, doch die Immissionen von Ozon sind dadurch nicht wesentlich und nachhaltig gesunken.
Die Witterung hat einen bedeutenden Einfluss auf die Bildung und damit auf die Immissionen an Ozon. Langandauernde, heisse und sonnige Perioden im Sommer können sehr hohe Ozonkonzentrationen zur Folge haben. In weniger heissen und verregneten Sommermonaten ist die Bildung von Ozon geringer.
Seit längerer Zeit ist bekannt, dass die Blätter von Laubbäumen und die Nadeln von Nadelbäumen durch Ozon beeinträchtigt werden und sichtbare Schäden aufweisen. Der Grad der Schädigung ist abhängig von der Höhe der Konzentrationen und der Einwirkungszeit. Erste von Auge sichtbare Symptome treten an den Blättern nach einer Schönwetterperiode von zwei Wochen mit erhöhten Ozonkonzentrationen auf.
Abb. 1 - Verbräunung durch Ozon an sonnenexponierten Stellen von Buchenblättern (rote Pfeile). Die Fläche ohne Symptome (blauer Pfeil) war durch ein dicht darüberliegendes Blatt geschützt (Schatteneffekt). Foto: Madeleine Günthardt-Goerg (WSL)
Symptome durch Ozon
Am häufigsten findet man Ozonsymptome an besonnten Ästen und Blättern. Meistens ist nur Blattoberseite betroffen; bei sehr starker Schädigung gibt es aber auch Symptome auf der Unterseite der Blätter. Bei länger andauernden Perioden mit erhöhten Ozonkonzentrationen treten bei empfindlichen Blättern diffuse hellgrüne oder je nach Pflanzenart gelbliche oder rötliche diffuse Punkte in den Feldern zwischen den Blattnerven auf. Es ist noch nicht bekannt, wann keine Regeneration mehr stattfinden kann, und ab welchem Stadium sich solche erste sichtbare Symptome auch weiterentwickeln, wenn keine Ozon- resp. keine Schönwetterperiodenmehr folgen.
Die Punkte werden mit der Zeit gelblich oder rot und schliesslich braun oder schwarz, d.h. nekrotisch. Die Zellen dieser Punkte sind geschädigt oder abgestorben. Je nach Pflanzenart äussern sich erste Ozonsymptome als diffuse bronzefarbige Verfärbung, welche sich später zu braunen Nekrosepunkten entwickelt. Arten mit homogener Verrötung oder Vergilbung sind schlechtere Indikatoren für Ozon, da sie von ähnlichen Verfärbungen durch klimatische Veränderungen, Nährstoffmangel im Laufe der Blattentwicklung oder von der Herbstverfärbung unterschieden werden müssen.
Abb. 2 - Vergrösserung der braunen Flecken an der Blattoberfläche. Foto: Madeleine Günthardt-Goerg (WSL)
Die Ozonsymptome verstärken sich mit zunehmender Ozondosis, sie nehmen deshalb mit dem Blattalter zu. Ein gutes Erkennungsmerkmal ist der "Schatteneffekt", d.h. das Fehlen von Ozonsymptomen auf Blatteilen, welche von einem anderen Blatt dicht überdeckt sind. Suboptimale Ernährung hat in der Regel keinen Einfluss auf Schädigungen durch Ozon. Starke Trockenheit führt jedoch zum Schliessen der Spaltöffnungen und dadurch zu geringer Aufnahme von Ozon. Bei nassem Wetter sind Pilzinfektionen häufig, welche vorhandene Ozonsymptome überlagern. Blätter mit Pilzinfektionen werden daher vorsichtshalber nicht zum Beobachten von Ozonschäden verwendet.
Bei Koniferennadeln sind Ozonschädigungen von Auge erst sichtbar, wenn die Zellen im Nadelinnern schon stark geschädigt sind. Eine hellere oder bräunliche Nadelfarbe entsteht in besonnten Zweigen auf der Zweigoberseite und Nadeloberseite. In Zentraleuropa entstehen solche von geübtem Auge sichtbaren Symptome meistens erst auf den älteren Nadeljahrgängen als typische diffuse helle Punkte oder Verfärbungen. Diese vorjährigen Nadeln fallen früher ab als ungeschädigte.
Abb. 3 - Verbräunung durch Ozon an Eschenblättern (roter Pfeil). Auch hier ist der Schatteneffekt schön zu sehen (blauer Pfeil). Foto: Madeleine Günthardt-Goerg (WSL)
Ozonsymptome selber bestimmen
Die Ostschweizer Kantone Kantone sowie das Fürstentum Liechtenstein überwachen die Luftqualität unter dem Namen Ostluft gemeinsam. Im Rahmen des Projektes "Ozonsymptome an Laubbäumen" hat die Forschungsanstalt WSL untersucht, ob an ausgewählten Orten im Ostluft-Gebiet Ozonschäden an Laubbäumen auftreten und in welchem Verhältnis diese zu den gemessenen Ozonkonzentrationen stehen.
Daraus ist unter anderem ein Bestimmungsschlüssel zum Bestimmen von Ozonsymptomen sowie eine umfangreiche Fotodokumentation entstanden. Darin sind für 45 mitteleuropäische Baum- und Straucharten die Ozonsymptome so dargestellt, dass man sie selber bestimmen kann. Das Spektrum reicht von A wie Alpen-Heckenkirsche bis Z wie Zweigriffliger Weissdorn.
- Bestimmungsschlüssel (PDF)
- Fotodokumentation alphabetisch nach Arten (23 MB, PDF)
Ozon ist...
...ein durchsichtiges, stechend riechendes und sehr reaktionsfreudiges Gas. Natürlicherweise kommt Ozon vor allem in der Stratosphäre, d.h. ab einer Höhe von 10 km über der Erdoberfläche in hohen Konzentrationen vor. Dort ist es von grosser Bedeutung für den Schutz der Erde vor gefährlichen ultravioletten Sonnenstrahlen.
Erhöhte Ozonkonzentration in den bodennahen Luftschichten sind zum grössten Teil durch menschliche Aktivitäten verursacht. Die Bildung von bodennahem Ozon wird begünstigt durch starke Sonneneinstrahlung und hohe Lufttemperaturen. Hohe Ozonkonzentrationen in der Atemluft können gesundheitliche Probleme bewirken. Typische Symptome sind Augenbrennen, Reizungen der Schleimhäute und eine Beeinträchtigung der Lungenfunktion. Übermässige Ozonbelastungen haben auch negative Wirkungen auf die Vegetation.
Zum Schutz von Menschen, Tieren und Pflanzen sowie ihrer Umwelt darf nach der eidgenössischen Luftreinhalte-Verordnung LRV ein Stundenmittel-Grenzwert von 120 Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter Luft (μg/m3) nur einmal jährlich überschritten werden.
Europaweites Beobachtungsnetz
In Europa häufen sich die Beobachtungen von Ozonschädigungen insbesondere im Süden. Die Ozonsymptome werden deshalb im Rahmen des International Co-operation Programme on Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests (UN/ECE ICP-Forest) seit 2001 in einem Beobachtungsnetz festgehalten.
In diesem Kontext lief an der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) das Projekt Micro für die Differentialdiagnose von Symptomen an Blättern und Nadeln. Denn manchmal sind die Ozonsymptome schwierig von anderen Ursachen, insbesondere schwachen Pilzinfektionen zu unterscheiden. Ob die sichtbaren Symptome in Zweifelsfällen von Ozon stammen oder nicht, lässt sich mit mikroskopischen Methoden via die Reaktionen der Zellen verifizieren.
(TR)
