FLUG REVUE September 1977: Ozonbelastung in großen Flughöhen

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Ozonbelästigung in großen Flughöhen

Unsere Großwetterlage wird von Sonnenflecken-Aktivität beeinflußt. Bei geringer Aktivität werden extreme Temperaturstürze gemeldet. Damit verbunden, erstrecken sich Ausläufer des stratosphärischen Ozongürtels bisweilen unter Flughöhen von 40 000 Fuß.

Für Passagiere und Besatzungen kann das unangenehme Begleiterscheinungen haben. Schon in einer Konzentration von nur einem Teil Ozon auf 50 Millionen Teile Luft nehmen viele Menschen einen unangenehmen "elektrischen Geruch" wahr. Atemluft mit 0,5 Teilen Ozon auf eine Million Teile Luft führt bei einigen Fluggästen zu brennenden Augen, Nasenbluten, Erschöpfungszuständen und in einigen Fällen sogar zu Erstickungsanfällen. Sehr hohe Ozon-Konzentrationen sind toxisch bis tödlich. (Ozon ist eine aus dreiatomigen Molekülen - O3 - bestehende Form des Sauerstoffs (Siedepunkt -115,5 °C - 167,8 K, Schmelzpunkt-251,4 °C - 21,9 K).

Die Problematik wurde schon vor Jahren untersucht. Aber da wir im zivilen Luftverkehr erst seit relativ kurzer Zeit lange Strecken in Höhen über 10 km zurücklegen, und da geringe Sonnenfleckenaktivität meist nur in Abständen von 8 bis 11 Jahren vorkommen, ergaben sich tatsächlich erstmals in diesem Frühjahr vereinzelt Ozonbelästigungen für Passagiere und Besatzungen. (Im militärischen Bereich tritt das Problem nicht auf, da beim Flug Masken getragen werden.)

Die Firma Boeing entwarf sofort ein Programm, um das Problem im Keim zu ersticken, - um das Zuviel an Ozon, falls es wieder einmal auftauchen sollte, zu neutralisieren. Von ihren 747SP-Flugzeugen, die für besonders lange Strecken in großen Höhen ausgelegt sind, hatte Boeing mehrfach Berichte über "Ozone Discomfort", also Unbehagen infolge Auftretens von Ozon, erhalten. Aber auch von anderen Langstreckenflugzeugen kamen vor einigen Monaten ähnliche Meldungen.

Boeing und Lufthansa sehen das Problem

Lufthansa-Techniker berieten mit Boeing geeignete Maßnahmen und unterrichteten in diesen Tagen ihr Cockpit- und Kabinenpersonal eingehend überfolgende Einzelheiten: In der freien Atmosphäre befindet sich in einer Höhe von etwa 20 bis 40 km ein Ozongürtel hoher Konzentration mit 6 cm3 bis etwa 10 cm3 Ozon (O3) je cum Luft. Dieser Gürtel absorbiert die ultravioletten Strahlen (UV-Strahlen) der Sonne so weit, daß Schädigungen durch UV-Strahlung in unserem Lebensraum vermieden werden.

Bis zu 10 km Höhe ist die Ozonkonzentration praktisch Null. Auf innereuropäischen Flügen und auf Flügen in der Südhemisphäre wird die Ozonschicht der Stratosphäre normalerweise nicht erreicht. Auf der Polar-Route und auf Transatlantikflügen kann aber mit Ozon-Ausläufern gerechnet werden. Die Ozon-Verteilung ist abhängig vom Breitengrad, von der Jahreszeit und von Wetterbedingungen. In nördlichen Breitengraden liegt die höchste Konzentration im Frühjahr vor.

Internationale Vereinbarungen über maximal zulässige Konzentration gesundheitsschädlicher Stoffe am Arbeitsplatz (die sogenannten MAK-Werte) sind auch in den Richtlinien des Bundesministeriums für Arbeit und Sozialordnung enthalten. Für Ozon beträgt dieser MAKWert 0,1 cucm O3 je cum Luft - das ist ein Teil Ozon in 10 Millionen Teilen Luft.

Die Gefährlichkeit des Ozons wird also offiziell ebenso hoch bewertet wie die des Phosgens (MAK-Wert 0,1 cucm COCL2 je cum Luft) und fünfmal so hoch wie die des Chlors (MAK-Wert 0,5 cucm CL2 je cum Luft). Allerdings sind die MAK-Werte für Personen aufgestellt, die den angegebenen Konzentrationen über lange Zeiträume ausgesetzt sind. Flugzeugbesatzungen, die nur auf kurze Zeit geringen Ozon-Konzentrationen ausgesetzt sein können, wurden dabei nicht berücksichtigt. In den Empfehlungen der EWG-Kommission von 1962 an die Mitgliedstaaten zur Aufnahme einer europäischen Liste der Berufskrankheiten sind neuerdings Erkrankungen durch Ozon aufgeführt.

Ozonempfindlichkeit ist bei Passagieren und Besatzungen sehr unterschiedlich. Körperlich Aktive, Nichtraucher und jüngere Menschen leiden meist mehr unter Ozonkonzentration als andere. Besatzungsmitglieder, die sich nach einem Flug über Erschöpfungszustände beklagten, wurden als vermeintlich Ozongeschädigte intensiv untersucht. Aber trotz eingehender Bluttests und Lungenuntersuchungen konnten die Ärzte keine spezifische Befunde entdecken. Da Alkohol die nachteilige Wirkung von Ozon verstärkt, war es in einigen Fällen schwierig, den Klagen der Passagiere auf den Grund zu gehen.

Drei Lösungen wurden untersucht

Leider gibt es kein zuverlässiges Verfahren, um den Ozongehalt mit einem einfachen Meßgerät routinemäßig zu überwachen. Aufwendige und analytische Verfahren eignen sich nicht zur Installation im Flugzeug. Man wird sich also bemühen müssen, größere Ozonkonzentration im Keim zu ersticken.

Bekanntlich wird die notwendige Druckluft zur Versorgung der Kabine über die Klimaanlage den Kompressoren der Triebwerke entnommen. Bei früher durchgeführten Messungen des Ozongehaltes an Bord wurden auf Nordatlantikstrecken Mittelwerte von 0,25 Teilen Ozon pro Million Luftteile gemessen. Und zwar direkt an der Luftdüse. Sowie jedoch Ozon über die Oberflächen der Kabine strömt, zerfällt es zum großen Teil in Sauerstoff. Wenn MAK-Werte überschritten wurden, handelte es sich meist um kurze Zeitspannen. Zu gesundheitlichen Schäden konnte es daher nie kommen.

Was wird getan und was kann getan werden, damit Passagiere und Besatzungen nicht noch einmal - wie in diesem Frühjahr - von Ozonschwaden belästigt oder sogar belastet werden?

Boeing richtete sofort nach Bekanntwerden der Klagen ein Spezial-Laboratorium ein. Dort wurde in den letzten Wochen rund um die Uhr nach einer praktikablen Lösung gesucht. Vor einigen Tagen informierte der Flugzeughersteller in Seattle seine Kunden, daß theoretisch zwei Lösungen zur Verfügung stehen, die Erfolg garantieren, aber unterschiedlich aufwendig sind.

Lösung Nr. 1: In einem Großversuch wurde in fünf 747SP der PanAm Hochtemperaturluft vom Kompressor eines Triebwerkes für die Einspeisung in die Klimaanlage entnommen. Dabei ging man von der Tatsache aus, daß sich bei Hitze eines der drei Sauerstoff-Moleküle von seinen beiden Partnern trennt. Das verbleibende OZ ist gewöhnlicher Sauerstoff, der die Atemluft nicht negativ beeinflußt. Dieses Prinzip wird von der Concorde, deren Triebwerke dafür von vornherein ausgelegt wurden, mit Erfolg verwendet. Leider läßt sich aber die Concorde-Technik nicht ohne weiteres auf jedes andere Triebwerk übertragen.

Boeings Versuche ergaben, daß die notwendigen Installationen zwar nur 24 lbs wiegen würden und daß später mit keinen Wartungsarbeiten zu rechnen sei. Aber die hohe Unwirtschaftlichkeit des Systems zwang die Fachleute, nach einem billigeren Ausweg zu suchen, denn die Vernichtung des Ozons durch Heißluft würde den Kraftstoffverbrauch um 3 Prozent erhöhen.

Lösung Nr. 2: Sie verwendet Holzkohle-Filter und ist ebenfalls, wie PanAm-Versuche zeigten, befriedigend. Leider bringt diese Lösung aber bei der 747 einen Gewichtszuwachs von 670 lbs mit sich, und Häufige Wartungsarbeiten sind nicht zu umgehen. Im Augenblick untersucht Boeing die Lebensdauer der Filter. Die Firma hofftihren ihren Kunden entsprechende Anlagen rechtzeitig zum nächsten Frühjahr liefern zu können.

Die Lufthansa schlug Boeing eine dritte Methode zur Untersuchung vor, die 1975 im "Journal of Physics" erwähnt wurde. Es handelt sich um Eisenoxyd als Katalysator, über den die ozonhaltige Luft geleitet wird.

Die amerikanische Aufsichtsbehörde FAA, Flugzeughersteller und Fluggesellschaften im Langstreckengeschäft tragen in diesen Tagen so viele Erkenntnisse zur Beseitigung des Ozonproblems bei, daß voraussichtlich bei saisonbedingtem Wiedererscheinen von Ozonschwaden weder Passagiere noch Besatzungen davon Notiz nehmen werden. Hohe Ozon-Konzentrationen, wie sie im Frühjahr beobachtet wurden, werden sich ohnehin voraussichtlich erst Ende derachtziger Jahre wieder bemerkbar machen. W H. Kuhl

Last updated 10 September 2002

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