Stratosphärische Ozonabnahme und Gesundheit

Einfluss der Ozonschicht auf die bodennahe UV-Strahlung

Ohne die Existenz der stratosphärischen Ozonschicht in der Höhe von 15 bis 30 km wäre das Leben auf der Erde stark gefährdet. Die Ozonmoleküle absorbieren in dieser Höhe weitgehend die für lebende Zellen schädliche UV-Strahlung der Sonne. Die ultraviolette Strahlung wird je nach ihrer biologischen Wirkung in drei Wellenlängenbereiche eingeteilt. Die biologisch relativ unkritische UV-A-Strahlung umfaßt den Bereich 320-400 nm (1 nm = 1 Nanometer = 1 Milliardstel m), die gefährliche und energiereichere UV-B-Strahlung den Bereich 280-320 nm und die sehr energiereiche UV-C-Strahlung den Bereich 100-280 nm. Die UV-C-Strahlung wird vollständig durch das Ozon der Stratosphäre und den in der höheren Atmosphäre vorhandenen Sauerstoff absorbiert und kommt in der Strahlung am Erdboden nicht vor. Die ungefährliche UV-A-Strahlung erreicht nur wenig geschwächt den Erdboden. Während die UV-C-Strahlung sowohl durch Sauerstoff- (besonders im unteren Wellenlängenbereich) wie durch Ozonmoleküle absorbiert wird, wird das UV-B zu 97-99% durch das Spurengas Ozon aus der Sonnenstrahlung herausgefiltert. Damit wird deutlich, daß eine Anbahme der Ozonschicht in der Stratosphäre weitreichende Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Strahlung am Erdboden hat.

Schwankungen der UV-B-Strahlung am Erdboden

Auch ohne den Einfluß des Menschen kommt es je nach Jahreszeit und geographischer Lage zu starken Schwankungen der UV-B-Strahlung am Erdboden. Je kürzer der Weg der Sonnenstrahlung durch die Atmosphäre ist, desto höher ist auch der Anteil des UV-B. Bei hochstehender Sonne, in niederen Breiten und in hohen Gebirgen fällt daher die intensivste ultraviolette Strahlung an. An den Polen ist dagegen die mittlere UV-Bestrahlung mehr als tausendmal kleiner als am Äquator. Mit der Höhe nimmt die UV-Intensiät um etwa 6% pro km Höhe zu. In mittleren Breiten erreichen im Sommer 20-30% der gesamten täglichen UV-Einstrahlung den Erdboden um die Mittagszeit herum und 75% zwischen 9 und 15 Uhr. Wolken haben einen abschwächenden Einfluß auf die UV-B-Strahlung, da die Strahlen an den Wassertröpfchen gestreut werden. Das bodennahe Ozon des aus den Abgasen von Industrie und Autoverkehr erzeugten Sommersmogs absorbiert die ultraviolette Strahlung genauso wie in der Stratosphäre.

Gesundheitsrisiken durch UV-B-Strahlung

Der UV-Schutz durch die Ozonschicht besteht zumindest seit dem Beginn der Entwicklung des Lebens auf dem Land, das sich an eine geringe UV-Belastung angepaßt hat. Insbesondere besitzt die DNA (Desoxyribonukleinsäure), die in jeder Zelle die Erbinformation enthält, eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der solaren UV-Strahlung. Beim Menschen sind besonders die Haut und die Augen durch UV-B-Strahlen gefährdet. Die sichtbarste Reaktion der Haut auf UV-Bestrahlung ist die Pigmentierung, die als Schutzreaktion verstanden werden kann. Bei intensiverer und länger andauernder Bestrahlung rötet sich die Haut, im weiteren Verlauf entstehen Blasen, und das Gewebe stirbt ab. Ist die Haut häufig einer längeren UV-Bestrahlung ausgesetzt, sind irreversible Veränderungen und Spätfolgen wie Faltenbildung und bleibende Gefäßerweiterungen die Konsequenz. Die schwerwiegendste Spätfolge ist die Hautkrebserkrankung, der eine Veränderung des genetischen Materials in den Hautzellen zugrundeliegt. Die häufigsten Formen sind das besonders bösartige maligne Melanom der Haut (schwarzer Hautkrebs), das Basalzellkarzinom und das Plattenepithelkarzinom.

Globale Verteilung und Folgen des stratosphärischen Ozonverlusts

Seit Mitte der 70er Jahre nimmt das stratosphärischen Ozon durch die Emission von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) ab und damit die UV-B-Strahlung am Erdboden zu. Über dem Südpol lag die UV-B-Zunahme zu Beginn der 1990er Jahre gegenüber 1979 bei 140%, in Deutschland hat die Strahlung in derselben Zeit um 7% zugenommen. Besonders gefährdet sind die bewohnten Gebiete der mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre. Aufgrund der geringeren Entfernung zwischen Erde und Sonne im jeweiligen Sommerhalbjahr ist die UV-Strahlung in den südlichen mittleren Breiten ohnehin um 10-15% höher als in den entsprechenden Regionen der Nordhalbkugel. Hinzu kommt, dass hier auch das stratosphärische Ozon von den späten 1970er Jahren bis zum Sommer 1998/99 mit 10-15% deutlich stärker abgenommen und die UV-Strahlung mit 15-20% stärker zugenommen hat als auf der nördlichen Hemisphäre. Falls der durchschnittliche Ozon-Verlust von 10% pro Jahrzehnt, der in mittleren und höheren Breiten in den letzten 10 Jahren beobachtet wurde, sich in den nächsten Jahrzehnten fortsetzt, muß weltweit pro Jahr mit zusätzlichen 250 000 Fällen von Hautkrebs gerechnet werden . Die Ausbreitung des malignen Melanoms würde sich in niederen Breiten (bis 5°) um 1-2%, bei 15-25° um 3-5%, bei 35-45° um 8-12% und bei 55-65° um 13-15% auf der nördlichen und um 20-30% auf der südlichen Halbkugel erhöhen .

Weltweit nimmt die Zahl der Hautkrebserkrankungen schneller zu als die aller anderen Krebserkrankungen. Als Hauptursache dafür wird ein verändertes Schönheitsideal und Freizeitverhalten angenommen. Sonnengebräunte Haut gilt allgemein als schön und als Zeichen von Gesundheit. Entsprechend setzen sich viele Menschen übermäßig der direkten Sonnenstrahlung und z.T. sogar der UV-Bestrahlung in Solarien aus. Allerdings nimmt auch die verstärkte solare UV-B-Strahlung durch die anthropogene Ozonzerstörung als Ursache für Hautkrebserkrankungen an Bedeutung zu. Pro 100 000 Einwohner erkranken gegenwärtig in Deutschland pro Jahr 12 Menschen neu am malignen Melanom, mit steigender Tendenz. Etwa jeder 150. Einwohner wird demnach im Laufe seines Lebens am schwarzen Hautkrebs erkranken; in 20% der Fälle führt die Erkrankung zum Tod. Als Ursache der Erkrankung am malignen Melanom gilt eine kurzzeitig starke UV-Bestrahlung vornehmlich in der frühen Kindheit. Die Erkrankung selbst erfolgt meistens im 3. und 4. Lebensjahrzehnt. Demgegenüber werden die meisten Menschen vom Basazellkarzinom und Plattenepithelkarzinom erst im 6. und 7. Lebensjahrzehnt befallen. Die Sterblichkeitsrate liegt in den beiden letzte Fällen nur bei 1%.

Literatur

• Köpke, P. u.a. (2007): Solare UV-Strahlung und ihre Wirkung auf den Menschen, in: promet 33, Nr. 3/4, s. 95-108 - auch Online

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