Zusammenfassung
Ozon ist einerseits ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre, der nicht nur in der
Stratosphäre als sog. Ozonschicht vorkommt, sondern auch in der Troposphäre zu finden
ist. Andererseits ist das Ozon ein sekundärer Luftschadstoff, der durch eine Reihe
von photochemischen Reaktionen aus Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen
gebildet wird. Dieses Ozon in der Umgebungsluft ist allgemein als „Sommersmog” bekannt.
In dieser Arbeit werden die mittleren täglichen Ozonkonzentrationen, die von 1993
- 1999 an der Küstenstation Westerland des Umweltbundesamtes gemessen wurden, im Hinblick
auf jahreszeitliche Unterschiede, Windrichtung und die Luftmassenherkunft analysiert.
Die Ozonkonzentrationen sind im Allgemeinen während des Winterhalbjahres von Oktober
bis März geringer (n = 1207, arithmetisches Mittel x¯ = 50 µg/m3 , s = 22 µg/m3 , Median x˜ = 52 µg/m3 ) als während des Sommerhalbjahres von April bis September (n = 1246, x¯ und x˜ =
77 µg/m3 , s = 16 µg/m3 ). Im Winter wurden die geringsten Konzentrationen, die bis an die Nachweisgrenze
reichten, bei Landwind gemessen. Bei Seewind zeigte sich dagegen eine vermehrte Häufigkeit
der Werte zwischen 50 und 100 µg/m3 mit einem schmalen Maximum um die Konzentration von 70 µg/m3 . Eine sehr ähnliche Verteilung mit nur wenig höheren Konzentrationen wurde bei Seewind
auch während des Sommers gefunden. Bei Seewind waren im Sommer wie im Winter geringe
Ozonkonzentrationen sehr selten. Im Gegensatz dazu ergab die Trajektorenanalyse, dass
Luftmassen mit geringen Ozonkonzentrationen ausnahmslos dichtbesiedelte Gebiete auf
dem europäischen Kontinent überquert hatten, bevor sie Westerland erreichten. Allerdings
stammte auch solche Luft, die ungewöhnlich hohe Ozonkonzentrationen enthielt, aus
diesen Regionen. Die unterschiedlichen Ergebnisse werden vor dem Hintergrund ozonbildender
und -abbauender Prozesse diskutiert auch im Hinblick auf die besondere Lage Westerlands
an der Küste, wo sich maritime und kontinentale Einflüsse treffen und separat erfasst
werden können. Speziell die Ozonkonzentration bei Seewind kann der so genannten nordhemisphärischen
Hintergrundkonzentration auf den mittleren Breiten, die in der freien Atmosphäre vorherrscht,
zugeschrieben werden. Dies heißt, dass saubere, unbelastete Luft bei Seewind typischerweise
eine gewisse Ozonkonzentration aufweist. Unter Gesundheitsaspekten ist diese saubere
Seeluft völlig anders zu beurteilen als schadstoffbelastete Luft, welche die gleiche
Menge Ozon enthält. Insgesamt lässt sich feststellen, dass die Ozonkonzentration nicht
geeignet ist, die Luftqualität zu charakterisieren, ohne dass weitere Informationen
über die Luftmassenherkunft und die Konzentrationen begleitender Luftschadstoffe gegeben
sind.
Analysis of ozone concentration on the German North Sea Coast depending on season,
wind direction and air mass origin
On the one hand, ozone is a natural constituent of the atmosphere. It is found not
only in the stratosphere as the so-called ozone layer but also in the troposphere.
On the other hand, ozone is a secondary air pollutant formed by a series of photochemical
reactions from nitrogen oxides and volatile organic compounds. This ambient ozone
is generally known in the public as „summer smog”. This paper analyses daily mean
ambient ozone concentrations which were measured from 1993 to 1999 at the coastal
station Westerland of the German Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt) with
respect to seasonal differences, wind direction and the origin of air masses. Ozone
concentrations generally are lower during the winter period from October to March
(n = 1207, arithmetic mean = 50 µg/m3 , SD = 22 µg/m3 , median = 52 µg/m3 ) than during summer from April to September (n = 1246, mean and median = 77 µg/m3 , SD = 16 µg/m3 ). In wintertime lowest concentrations down to the detection limit are measured during
offshore breeze. With onshore winds, however, the frequency distribution shows an
increased frequency between about 50 and 100 µg/m3 ozone with a narrow peak around the concentration of 70 µg/m3 . A very similar distribution with only slightly higher concentrations is also found
during the summer season, also with onshore winds. During both summer and winter low
ozone concentrations occur only very rarely with onshore wind. In contrast to this,
air masses containing low ozone concentrations exclusively passed the conturbations
of the European continent before reaching Westerland as was proven by trajectory analysis.
However, air containing unusually high ozone concentrations derived from these regions
as well. These highly diverse results are discussed with respect to ozone-forming
and destroying processes and the special location of Westerland on the coast where
marine and continental influences meet and can be evaluated separately. In particular,
ozone concentration during onshore wind can be attributed to the so-called northern
hemisphere mid-latitude background (NHMLB) concentrationprevailing in the free troposphere
of the northern hemisphere. This means that clean unpolluted air during onshore breeze
typically contains some ozone. With respect to the health effects this clean sea air
has to be judged differently than polluted air containing the same amount of ozone.
All in all, ambient ozone concentrations are not suited to characterize air quality
without further information about the origin of the air and the concentrations of
other concomitant air pollutants.
Schlüsselwörter
Ozon - Luftqualität - Luftschadstoffe - Umweltmedizin
Key words
Ozone - air-quality - air-pollutants - environmental-monitoring - air-pollution-adverse-health-effects
Literatur
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