Warum Luftverschmutzung in Form von bodennahem Ozon ein Risiko für die Nahrungssicherheit bedeutet

Gemäß einem IPCC-Szenarium wird die Konzentration von bodennahem oder auch troposphärischem Ozon (O3) im Jahr 2050 möglicherweise 70 ppb erreichen kann. Dann könnten mehr als 30% der globalen Anbaufläche von Getreide einer signifikanten Ozonbelastung ausgesetzt sein, die wiederum zu deutlich geringeren Ernteerträgen führt.

Bodennahes oder auch troposphärisches Ozon (O3) wird von den Pflanzen über deren Stomata (Poren in der Epidermis der Pflanzen) aufgenommen und wirkt wachstumshemmend: O3 führt zu einer reduzierten Rate der Photosynthese, einer erhöhten Veratmung und zu einer beschleunigten Alterung der Blätter. O3 erhöht zudem die Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber Krankheiten und anderen Stressfaktoren. Es wird vermutet, dass O3 auch die Konzentration von Stickstoff, Kohlenhydraten und Phenolen im Blatt und im Korn verändert.

Die Ozonaufnahme der Pflanzen ist stark von der Funktionsweise der Stomata abhängig: In sehr trockenen Gegenden öffnet sich die Stomata nur sehr wenig, um Wasserverlust zu vermeiden, und bietet somit nur wenig Möglichkeit für Ozon, von der Pflanze aufgenommen zu werden Sobald allerdings eine künstliche Bewässerung stattfindet, wird dieser Mechanismus außer Kraft gesetzt.
Großangelegte Untersuchungen in USA (NCLAN, National Crop Loss Assessment Network) und Europa (EOTCP, European Open-Top Chamber Program) haben signifikante Ertragseinbußen bei Kulturpflanzen nachgewiesen: Bereits bei Ozonwerten auf dem heutigen Niveau lagen die Ertragseinbußen bei den europäischen Freilandversuchen für Getreide bei 5-15%; bei einer Exposition von mehr als 60 ppb erhöhen sich die Einbußen auf bis zu 60%.

Berechnungen innerhalb eines IPCC-Szenariums erwarten eine weiterhin steigende O3 Konzentration, die im Jahr 2050 möglicherweise 70 ppb erreichen kann. Dann könnten mehr als 30% der globalen Anbaufläche von Getreide einer signifikanten Ozonbelastung ausgesetzt sein. Das bedeutet nicht nur gravierende finanzielle Einbußen in der Landwirtschaft, sondern auch ein ernstzunehmendes Problem bei der Nahrungsmittelversorgung.

Wo kann man ansetzen?
Troposphärisches oder bodennahes Ozon (O3) wird nicht direkt in die Luft emittiert, sondern entsteht durch chemische Reaktionen zwischen Stickstoffoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Dies geschieht, wenn Schadstoffe, die von Autos, Kraftwerken, Industriekesseln, Raffinerien, Chemieanlagen und anderen Quellen ausgestoßen werden, in Gegenwart von Sonnenlicht chemisch reagieren.

Ozon kann durch den Wind über weite Strecken transportiert werden, so dass auch in ländlichen Gebieten hohe Ozonwerte auftreten können.

Hieraus ergibt sich, wenn man die Quellen der Vorläuferstoffe identifiziert, können effektive Maßnahmen ergriffen werden. Korrelationen von O3 Belastung mit Wetter- und Winddaten sind dabei ebenso grundlegend, wie die NOx Korrelationen mit Verkehr.