Abschätzung der Gefährdung des Waldes durch Ozon
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- Kevin Bieber
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1 Abschätzung der Gefährdung des Waldes durch Ozon Stefan Smidt Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft Tagung Immissionsschutz des Waldes in Österreich, , Mariabrunn
2 Als Mozart 1785 seinen Figaro schrieb, wurde Ozon erstmals erwähnt
3 Schon Justus Liebig hatte 1853 einen Verdacht geneigt zu glauben, dass atmosphärisches Ozon spiele im Haushalt der Erde eine wichtige Rolle halte es für wünschenswert dass Beobachtungen über Veränderungen der Ozongehalte der Atmosphäre angestellt werden.
4 Mayer Lexikon 1890: scheint der höhere Ozongehalt der Luft im Wald oder im Gebirge für die Salubrität derselben mindestens von geringem Wert
5 good ozone und bad ozone Oxidationsmittel, für den Menschen: 20x so giftig wie Blausäure
6 Strahlungsabsorption UV C B A Infrarot Treibhausgase Ozon Sichtbarer Bereich nahes IR fernes IR (Wärme) CH 4, N 2 O O 3 CO 2 CO 2 Wasserdampf 0,1 0,4 0,8 2,5 10 µm
7 Die Ozonsäule ist nur 3mm dick Stratosphäre: ppb Tropopause Troposphäre: 35 ppb (85 % der Luftmasse)
8 Ozonquellen 37ppb Nichtmethan-VOC: 5ppb Biogene Vorläufer: 6 ppb Stratosphäre: 10 ppb Anthropogenes CH 4 und CO: 16 ppb Mittlere Breiten der Nordhemisphäre: ppb
9 Ozon-Tagesgang µg/m3 40 Ozon über dem Kronendach 5-20µg/m 3 0 Ozon unter dem Kronendach
10 Ozon vs. Seehöhe und Tageszeit
11 Hohe Konzentrationen und hohe Stoffwechselaktivität fallen zusammen toxischer Level Austrieb Blattenwicklung Ozon ppb 30 0
12 Globaler Ozon-Trend Konzentration hat sich zwischen 1955 und 1995 verdoppelt Hintergrundkonzentration nimmt um 0,5 2% p.a. zu
13 Ozon global
14 Ozon-Trend
15 Ozon nimmt um 0,4 µg/m 3 p.a. zu aber: Spitzenkonzentrationen nehmen ab! ppb 50 0 Jahresmittel (UBA); 24 österreichische Waldstationen (Zunahme auch global)
16 Ozon wird über die Stomata aufgenommen
17 Ozon dringt durch die Stomata in das Blattinnere ein Ozon und andere Schadgase
18 Ozon erzeugt weitere reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in der Zelle 1 O 2 Singulett-Sauerstoff O * 2- H O 2 2 OH* HO * 2 Superoxidanionradikal Wasserstoffperoxid OH*-Radikal (Hydro-)peroxylradikal
19 Wirkung von Ozon / ROS (Molekularebene) zerstört C=C-Bindungen (Lipide) > Biomembrane Radikalische Kettenreaktionen > ROS Oxidiert SH von Proteinen / Enzymen > Hemmung der CO 2 -Fixierung bzw. der Photosynthese
20 Spaltung von Doppelbindungen R R C = C R R O-O-O C C R R O C C R R O - O R 2 C=O + H 2 O 2
21 Oxidation von SH-Gruppen CH 2 SH HOOC-CH NH 2 Cystein R-SO 3 H (Sulfonsäure) 2 R-SH + O 3 -SH kann das reaktive Zentrum von Enzymen sein R-S-S-R (Disulfid)
22 Zusammenwirken mit SO 2, NOx: Oft Synergismus mit Trockenheit: Verringerung der Wirkung
23 Ozon ruft mehr oder weniger spezifische Symptome auf molekularer Ebene und auf Organebene hervor
24 Sichtbare Ozonsymptome helle Punktierungen (Tabak, Fichte) dunkle Punktierung (Esche) Vergilbungen / Chlorosen chlorotische Verzwergung Die Symptomausbildung wird durch Licht gefördert
25 Ozonsymptome an Esche
26 Weissbuche
27 Pappel
28 Ozonsymptome an Strobe
29 Verwechslungsmöglichkeiten! Fichte
30 Milben Verwechslungsmöglichkeit mit Ozonsymptom!
31 Ozonsymptome an Tabak
32 Asclepias ein Newcomer unter den Wirkungsindikatoren Seidenpflanze
33 Spezifität der Ozonsymptome Unterschiede zu sauren Gasen Verwechslungsmöglichkeiten mit biotischen Schädigungen
34 Ozon und ROS können in der Zelle entgiftet werden
35 Orte der Entgiftung von ROS Asc, GSH, GSH-Reduktase GSH, SOD, Katalasen Asc, POD, PPO Asc, GSH, SOD, Carot., α-tocopherol
36 Gefährdung durch Ozon USA: Baumsterben durch Smog (Kalifornien, Osten; Primärursache); Ertragsverluste in der Landwirtschaft Europa: Vermutete Baumschäden seit Mitte 80er Jahre (synergistischer Faktor)
37 GSF-Kammern kontrollierte Bedingungen
38 Unsichtbare Schädigungen natürliche Bedingungen
39 Freilandbegasungen Freising
40 Wisconsin (FACE-Experiment)
41 AOT40 für Ozon (Summendosis) Zur Berechnung des AOT40 werden nur jene Dosen addiert, die aus den Überschreitungen der 40ppb errechnet wurden 40ppb 1h-Mittelwerte
42 AOT40-Überschreitungen Forschungszentrum Seibersdorf
43 O 3 -Impact: Aufnahme & Hemerobie
44 O 3 -Risiko: Aufnahme & Hemerobie
45 Fichte bei Klimawandel zusätzlich gefährdet
46 Ö Gesetze reichen nicht aus! Forstgesetz Nur für lokale Quellen Nur für Emissionsstoffe Kein Ozongrenzwert
47 Schutz in Österreich Ozongesetz (BGBl. 1992/210; 2003/34) enthält nur Zielwerte für 2010 Langfristige Ziele für 2020
48 Zielwerte Ozongesetz 2003 AOT40: 9 ppm.h (Mai-Juli) weniger streng als UN-ECE (1994) gemittelt über 5 Jahre
49 Problem: Beurteilungskriterien AOT, klassischer Grenzwert Beeinträchtigung der Physiologie Sichtbare Symptome Zuwachseinbuße Baumarten, Versuchsbedingungen
50 NOx-Emissionen nehmen in Österreich zu UBA 2005
51 Ziele gemäß NEC-Richtlinie und Göteborg-Protokoll (Tonnen; bis 2010) sowie Emissionen in Österreich Reduktionsbedarf bei NOx Göteborg- Protokoll NEC- Richtlinie Emissionen 2005 SO NOx NH NMVOC
52 Probleme und Hindernisse Umsetzung wiss. Erkenntnisse in Wirtschaftliche Interessen Physiologische Beeinträchtigungen als Kriterium für zuwenig Holzvorrat nimmt zu LS sind grenzüberschreitend
53 Wünsche an Gesetzgeber Optimierung der Lage der Mess-Stellen Messziele UBA-Bericht Verbindliche Ozongrenzwerte NOx-Emissionsreduktion Forschung: Synergismen, Klima, Ozon und Zuwachs
54 Zusammenfassung Ozon: Wichtigster pflanzenschädigender Luftschadstoff in Europa Zunehmender Trend in der Troposphäre Schädigt ab 30 ppb / 10 ppm.h Membranen und Chloroplasten besonders betroffen; Punktierungen an Blättern NOx in den Griff bekommen Gesetzlichen Schutz verbessern
55 Globaler Ozontrend
56 Ozon vs. Seehöhe 2000 m Seehöhe µg/m3
57 Exposition in Testkammern
58 Größte Ozon-Gefährdung in mittleren Höhen Flächen
59 Ahorn
60 Kiefer
61 H 2 O 2 -Entgiftungszyklus im Chloroplasten Ascorbat (red.) Glutathion (ox.) NADPH/H + Ascorbat-POD Dehydroascorbinsäurereduktase Glutathionreduktase Ascorbat (ox.) Glutathion (red.) NADP + H 2 O 2
62 Ozon ist nach Fluor das stärkste Oxidationsmittel und hoch toxisch
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