Ozon

Ozon ist bei Zimmertemperatur und normalem Luftdruck gasförmig. Aufgrund seiner oxidierenden Wirkung ist es für den Menschen giftig (MAK-Wert = 0,2 mg/m³). Häufig bei Ozonaufnahme ist heftiger Schläfenkopfschmerz. Der Geruch ist charakteristisch stechend-scharf.

O₃, die allotrope Form von Disauerstoff O₂, ist bei Raumtemperatur ein instabiles, blaues, diamagnetisches Gas, das unterhalb von -192,5 °C (80 K) zu einem schwarzvioletten Feststoff kondensiert, der zu explosionsartiger Zersetzung in O₂ neigt. Das gewinkelte Molekül bleibt im Festkörper erhalten, der O-O-Abstand beträgt 128 Picometer, der Winkel am Sauerstoff 117 °.

Aufgrund seiner Instabilität kann Ozon nicht über längere Zeit gelagert oder wie andere industriell verwendete Gase in Druckflaschen gekauft werden. Vor seiner Anwendung (chemische Synthese, Wasseraufbereitung) muss es an Ort und Stelle mittels Ozon-Generatoren aus Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen mittels elektrischer Entladung erzeugt werden. Der Ozongehalt der resultierenden Gasmischung lässt sich über die angelegte Spannung und den Gasfluss einstellen. Aufgrund der hohen Reaktivität von Ozon sind viele Materialien nicht gegen Ozon beständig. Leitungen und Schläuche aus Teflon sind beständig gegen ozonhaltige Gasmischungen.

Ozon bildet sich in der Atmosphäre vor allem auf drei Arten:

Energiereiche Sonnenstrahlung spaltet Sauerstoff-Moleküle in der Stratosphäre in zwei einzelne Atome, die sich jeweils mit einem weiteren Sauerstoff-Molekül zu Ozon vereinigen.
In Erdnähe bildet sich Ozon aus einer Reaktion zwischen Stickstoffdioxid NO₂ und Sauerstoff O₂ unter dem Einfluss von UV-Strahlung.
Durch ein Gewitter. Dieses lässt bei seiner Endladung (Wolke mit Erde) durch den elektrischen Strom Ozon entstehen (aber auch Salpetersäure und andere Stoffe).

Grundsätzlich ist Ozon in der Stratosphäre erwünscht, weil es dort das schädliche UV-Licht der Sonne absorbiert (siehe Ozonschicht). In Erdnähe ist es jedoch als Umweltgift unerwünscht, insbesondere bewirkt die lokal sehr unterschiedliche Ozonbelastung Reizungen der Atemwege, erhöhte Korrosion und Baumsterben.

In Reinluftgebieten ist die Ozon-Konzentrationen im Sommer oft höher als in Städten, da UV-Licht zur Ozon-Entstehung benötigt wird (so genannter Photosmog) und sich in Städten gebildetes und durch Wind in Reinluftgebiete tranpsortiertes Ozon langsamer abbaut. In Städten tragen hingegen Emissionen (Ruß etc.) zum Ozon-Abbau bei, da oxidierbare Stoffe in der Luft Ozonmoleküle zerstören. Pflanzen produzieren deshalb Terpene und Isoprene damit die Blattoberfläche vor dem Ozon geschützt ist. Manche Menschen vermuten, dass das Ozon durch Fallwinde, aus der in 10-30km Höhe befindlichen Ozonschicht stammt, zur Erdoberfläche gelangt und regelrechte Ozonblasen bildet. Die Verweilzeit ist abhängig von der Luftgüte. Je weniger oxidierbare Stoffe vorhanden sind, um so größer ist die Verweilzeit.

Die Abbaureaktionen von Ozon durch Stickoxide wurde 1970 erstmals von Paul Josef Crutzen (Nobelpreis für Chemie 1995) beschrieben.

Ozon wurde 1839 von Christian Friedrich Schönbein entdeckt.

Die Maßeinheit zur Angabe der Ozonmenge in der Atmosphäre ist die Dobson-Einheit.

Bei älteren Fotokopierern kann man den typischen Ozongeruch wahrnehmen. Meist besitzen diese Geräte Ozonfilter, die das produzierte Ozon in Kohlendioxid umwandeln. Dennoch sollten diese Geräte möglichst nicht in unbelüfteten Räumen verwendet werden. Moderne Drucker und Fotokopierer arbeiten mit einer Transferrollentechnik, die die Ozonbildung verhindert und die ältere Coronadrahttechnologie weitestgehend ersetzt hat.

Ozon in der Wasseraufbereitung

In der Wasseraufbereitung dient Ozon unter anderem zur umweltfreundlichen Oxidation von Eisen, Mangan, organischer Substanz und zur Entkeimung. So gehört Ozon in vielen Trinkwasserwerken zu den zentralen Aufbereitungsstufen (siehe Weblinks).

Gleichzeitig kann Ozon sehr gut in Verfahrenskombinationen mit nachfolgenden biologischen Systemen (Biofilter) eingesetzt werden, so beispielsweise bei der Oxidation vom CSB zum BSB der dann im Biofilter weiterverarbeitet wird. Ebenso findet Ozon in Fischkreisläufen in der Aquakultur oder Aquariensystemen Anwendung.

Die meisten mit „chlorfrei“ benannten Produkte oder Verfahren sind in der Regel auf Ozon zurückzuführen, so zum Beispiel das Bleichen von Papier.

Siehe auch

Ozonschicht, Umweltverschmutzung, Ozonloch.

Weblinks

http://www.seilnacht.com/Lexikon/Ozon.htm (Schulrelevante Informationen - mit Schaubildern)
http://www.m-ww.de/pharmakologie/giftstoffe/ozon.html (Information von Medicine Worldwide)
http://www3.stzh.ch/internet/ugz/home/fachbereiche/luftqualitaet/schadstoffe/ozon_.html (Ozon / Umwelt- und Gesundheitsschutz Stadt Zürich)
http://www.dimagb.de/info/bauphys/umwelt/maas01.html#ozonbetrug (private Homepage eines Skeptikers der Ozonproblematik)
http://www3.stzh.ch/internet/ugz/home/fachbereiche/luftqualitaet/themen/smog0/sommersmog.html (Sommersmog / Umwelt- und Gesundheitsschutz Stadt Zürich)