Der Rauch der großen Waldbrände in Kanada hat ikonische Bilder hervorgebracht: New York unter gelbem Himmel, die Skyline verhüllt von grauem Dunst. Auch in Deutschland ziehen beißende Schwaden von – bisher kleinen – Feuern durch Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern. Während der Rauch mit dem Wind driftet, erzeugt er außerdem eine zusätzliche Gefahr auf seinem Weg, die mehr ist als die Summe ihrer Teile: ein problematischer Ozoncocktail, der aus chemischen Reaktionen zwischen Bestandteilen des Rauchs und städtischer Luftverschmutzung hervorgeht.

Fachleute wissen schon lange, dass Ozon ein Nebenprodukt der chemischen Reaktionen ist, die Sonnenlicht zwischen Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) im Rauch stattfinden lässt. Hoch in der Atmosphäre ist Ozon willkommen, denn es blockiert gefährliche ultraviolette Strahlung. Doch an der Erdoberfläche kann Ozon Atemwegsprobleme und andere gesundheitliche Einschränkungen verursachen. Eine 2023 veröffentlichte Studie in der Fachzeitschrift »Environmental Science and Technology« hat außerdem gezeigt, dass Rauch Ozon hervorbringen kann, wenn gar keine Stickoxide vorhanden sind. Und wenn Rauchwolken über Städte ziehen, haben jene flüchtigen organischen Verbindungen, die nicht bereits abreagiert sind, noch einmal die Gelegenheit, sich mit den Stickoxiden aus Verbrennungsprozessen zu verbinden.

Die Aufmerksamkeit für die Probleme mit Luftverschmutzung, die durch den Rauch der Waldbrände ausgelöst wurde, der in den letzten Tagen die östlichen USA überzog, hat sich vor allem auf feine Partikel gerichtet – Feinstaub kann beim Atmen tief in die Lunge eindringen und erzeugt ein erhebliches Gesundheitsrisiko. Doch längere Zeit hohen Ozonkonzentrationen ausgesetzt zu sein, ist ebenfalls nicht gut für die Gesundheit. Es kann Asthma verschlimmern und Husten, Halsschmerzen sowie Probleme beim Atmen auslösen. Gefährdet sind vor allem Kinder, alte Menschen und alle, die sich viel im Freien aufhalten.

Waldbrände mit Fernwirkung

Ozon ist nicht nur ein Problem für Städte in der Nähe von Waldbränden. Flüchtige organische Verbindungen können lange in der Luft bleiben, was bedeutet, dass sogar mehr als 1500 Kilometer entfernte Brände die Ozonkonzentration in mit Stickoxiden belasteten Städten erhöhen können. Und der Klimawandel verschärft die Situation, weil er häufigere und heftigere Waldbrände begünstigt. » Das ist gerade ein ernstes Problem«, sagt Steven Brown, Atmosphärenchemiker bei der Nationalen Ozean- und Atmosphärenbehörde (NOAA) und Mitautor der Studie. » Wir sehen uns einer ganz neuen Herausforderung gegenüber, jetzt, wo wir diese Entwicklung durch den Klimawandel haben. Diese neuen Emissionen von Waldbränden sind ein Problem für Leute, die eine fortgesetzte Verbesserung der Luftqualität sehen wollen.«

In den USA regulieren die National Ambient Air Quality Standards die Ozonkonzentrationen; der Höchstwert ist festgelegt auf 70 Teile pro Milliarde (ppb), gemittelt über acht Stunden. Diese Vorgabe ist mit rechtlichen Konsequenzen für Städte verbunden, wenn sie an zu vielen Tagen im Jahr höhere Ozonkonzentrationen aufweisen. Das Ozon aus Waldbränden sei »problemlos ausreichend, um den Unterschied zu machen, ob eine Stadt über oder unter dem Standard liegt«, sagt Brown.

Am 23. Mai hüllte Rauch der Waldbrände Denver ein und eine Messstelle in der Stadt überschritt den Wert von 81 ppb Ozon, verglichen mit einem Mittelwert von rund 40 ppb bislang in diesem Jahr. Laut der Atmosphärenchemikerin Suzanne Paulson von der University of California in Los Angeles sind die Befunde der neuen Studie wichtig, weil die erhöhten Ozonwerte »relevant für bestimmte Gruppen sind, besonders für solche mit Atemwegserkrankungen«. Paulson zufolge, die an der Studie nicht beteiligt war, zeigt es, »dass definitiv mehr Ozon entstehen wird, als anderenfalls da gewesen wäre.«

Ozon loswerden ist nicht immer einfach

Bei ungesunden Ozonkonzentrationen in der Luft sollte man nach Möglichkeit Sport und andere anstrengende Tätigkeiten im Freien auf die Morgen- und Abendstunden beschränken. Menschen, die zu Atembeschwerden neigen, sollten in der Wohnung bleiben. Außerdem empfehlen die Behörden, bei erhöhten Ozonwerten nicht Auto zu fahren, weil die Abgase die Entstehung des Gases fördern.

Wie man den Beitrag der Waldbrände zum Ozon beschränkt, sei für jede Stadt eine eigene Herausforderung, sagt Brown. Die Ozonproduktion steigt mit der Konzentration an Stickoxiden nur bis zu einem bestimmten Punkt. Ab einem spezifischen Schwellenwert wird die Ozonproduktion weniger effektiv. Eine Stadt gilt als »stickoxidempfindlich«, wenn sie noch nicht die maximale Menge Ozon erreicht hat, die bei einer gegebenen Menge an Stickoxiden entstehen kann. Eine Stadt, die diesen Level überschritten hat, nennt man dagegen »stickoxidgesättigt«. Diese Stickoxidsättigung ist in Stadtzentren häufiger, wo der Großteil der Emissionen ausgestoßen wird.

Anders als man meinen könnte, erhöht eine stickoxidgesättigte Stadt erst einmal ihre Ozonwerte, wenn sie mit weniger Stickoxidemissionen auf Waldbrände reagiert. Im Gegensatz dazu haben es stickoxidempfindliche Städte einfacher, Ozon zu reduzieren: Strengere Vorschriften für die Emissionen aus Verkehr und anderen Quellen verbessern die Ozonlevel.

Trotz dieser Komplikation ist Steven Brown optimistisch, dass man mit der Situation umgehen kann. »Man kann ein Problem erst lösen, wenn man es verstanden hat«, sagt er. Vielen Menschen dürften die Bilder der vom Rauch verhüllten Freiheitsstatue klarmachen, wie wichtig es ist, solche Feinheiten der Luftqualität zu verstehen, die entscheidend für die Gesundheit von Millionen Menschen im sich wandelnden Klima sind. Die verrauchte Landschaft sei »ein starkes Sinnbild für die Folgen des Klimawandels«, drückt Suzanne Paulson es aus.