Schwefeldioxid (SO₂) ist ein farbloses Gas, das 2,3fach schwerer ist als Luft. Es weist einen stechenden Geruch auf, der ab einer Konzentration von ca. 1,3 mg/m³ wahrgenommen wird. In Wasser ist es recht gut löslich; dabei entsteht schweflige Säure.

SO₂ ist stark toxisch und ruft schon bei einer Konzentration von 0,04 % akute Vergiftungserscheinungen (wie z. B. Hornhauttrübung, Atemnot, Entzündungen des Atemtrakts) hervor; größere Mengen können tödlich wirken. Beim Menschen wirkt sich Schwefeldioxid insbesondere in Kombination mit Staub auf die Atmungsorgane aus: Es reizt die Schleimhäute, wodurch es zu Gewebsveränderungen im oberen Atemtrakt und einer höheren Infektanfälligkeit kommen kann.

Aufgrund seiner für Insekten und Mikroorganismen giftigen Wirkung kann man Schwefeldioxid zum Desinfizieren verwenden: Früher wurden mit Schwefelräucherungen Krankenzimmer von Erregern oder Wohnungen von Wanzen befreit. Im Weinbau werden auch noch heute die Fässer und Flaschen desinfiziert, indem sie geschwefelt werden. Besonders schädlich wirkt SO₂ auf Pflanzen, insbesondere auf Nadelhölzer. Die Empfindlichkeit der Pflanzen ist von Art zu Art sehr unterschiedlich; besonders sensibel reagieren bestimmte Moose und Flechten, weshalb man sie als Bioindikatoren für SO₂ benutzen kann. Schwefeldioxid ist an der Versauerung von Böden und Gewässern beteiligt sowie an Korrosions- und Verwitterungsprozessen von Metallen und Gesteinen.

In der Atmosphäre wird Schwefeldioxid durch Oxidation zu Sulfat (SO₄^2-) abgebaut, das aerosolgebunden oder in Wassertröpfchen gelöst vorliegt. Außerdem wird SO₂ direkt durch Regen aus der Atmosphäre ausgewaschen und kann auch zu einem geringen Anteil aus der Atmosphäre durch trockene Deposition auf Oberflächen entfernt werden. Die Verweilzeit des SO₂ in der Atmosphäre wird in der Literatur mit 1 - 10 Tagen angegeben. Bei Regenwetter beträgt die Verweilzeit höchstens einen Tag, während das SO₂ bei kaltem und trockenem Wetter mehrere Tage in der Atmosphäre verbleibt. Bei winterlichen Hochdruckwetterlagen kann Ferntransport von SO₂ über mehrere hundert Kilometer hinweg stattfinden.

Schwefeldioxid wird bei der Verbrennung von Kohle und Heizöl sowie anderer schwefelhaltiger Brennstoffe gebildet. Feuerungsanlagen im Bereich der Industrie und der Gebäudeheizung sowie der Kraftfahrzeugverkehr (Dieselmotoren) sind die wesentlichen Quellen für die SO₂-Belastung der Atmosphäre. Natürliche Emissionen von Schwefelverbindungen, aus denen in der Atmosphäre Schwefeldioxid gebildet wird, sind im Vergleich zu den anthropogenen SO₂-Emissionen von nachgeordneter Bedeutung.

Das Emissionskataster Hessen weist für 2000 einen Wert von 17.300 t/a Schwefeldioxid aus. In Abbildung 1 ist dargestellt, wie sich diese Gesamtemission auf die einzelnen Emittentengruppen verteilt. Das emittierte SO₂ geht zu einem großen Teil auf die Gebäudeheizung zurück; daneben setzen auch noch Industrie und Verkehr Schwefeldioxid frei.

Abb. 1: SO2-Emittentengruppen (Hessen, 2000)

Abbildung 2 gibt die Emissionsentwicklung für Schwefeldioxid, aufgeschlüsselt nach den Emittentengruppen Industrie, Gebäudeheizung und Kfz-Verkehr, in den Untersuchungsgebieten zwischen 1979 und 2000 wieder.

Die Karte zeigt die hessische SO₂-Immissionssituation für das Jahr 2007 auf Basis der Jahresmittelwerte der hessischen Luftmessstationen (SO₂ wird an allen Stationen außer den Verkehrsstationen erfasst). Das Computerprogramm FLADIS ermöglicht es, ausgehend von den Werten an den einzelnen Messstationen die Immissionsmesswerte flächenhaft in Form von Karten darzustellen (Näheres zur Lage der Stationen und zu FLADIS enthält das Immissionskataster-Kapitel). Auf der SO₂-Immissionskarte sieht man, dass erwartungsgemäß im Ballungsraum Rhein-Main etwas höhere Konzentrationswerte als im übrigen Hessen vorkommen.

Die SO₂-Konzentrationen bewegen sich auf einem sehr niedrigen Niveau: 2007 lagen die Jahresmittelwerte bei lediglich 3 - 5 µg/m³; die genauen Angaben zu den Werten an den einzelnen Stationen können dem lufthygienischen Jahresbericht 2007 Teil I [1] entnommen werden.

In früheren Jahren hat der SO₂-Ferntransport bei Ostwetterlagen eine große Rolle für die Belastung der Luft in Hessen gespielt. Die Advektion SO₂-beladener Luftmassen, die überwiegend aus der ehemaligen Tschechoslowakei und der ehemaligen DDR stammten (Braunkohlekraftwerke), hat sich insbesondere auf Nord- und Osthessen ausgewirkt, weshalb die dort gelegenen Messstationen über viele Jahre hinweg die Spitzenstellung bei den hessischen SO₂-Konzentrationswerten einnahmen.

Das Niveau der SO₂-Immissionen ist in den letzten Jahrzehnten erheblich gesunken, was in Abbildung 3 deutlich zum Ausdruck kommt. Sie gibt SO₂-Jahresmittelwerte in Frankfurt wieder. Die Daten der bis 1994 reichenden Langzeit-Messreihe im Stadtteil Westend stammen vom Umweltbundesamt, die Angaben ab 1980 zum Standort Höchst von der dortigen HLUG-Messstation. Seit 1963 fand eine nachhaltige Abnahme der SO₂-Konzentrationen statt: Betrug der Mittelwert im Jahr 1963 noch 225 µg/m³, so lag er 2007 nur noch bei 5 µg/m³.

Abb. 3: SO2-Immissionen in Frankfurt (Jahresmittelwerte)

In der 22. BImSchV [3] werden für Schwefeldioxid folgende Grenzwerte zum Schutz der Gesundheit angegeben, die ab dem 01.01.2005 in Kraft getreten sind (siehe auch Beiblatt zum Kapitel Immissionskataster):

1-Stundenwert: 350 µg/m³ mit 24 zulässigen Überschreitungen im Jahr,
24-Stundenwert: 125 µg/m³ mit 3 zulässigen Überschreitungen im Jahr.

Diese beiden Grenzwerte wurden 2007 sicher eingehalten, wobei die höchsten in diesem Jahr gemessenen SO₂-Werte deutlich unter der jeweiligen Grenzwertvorgabe blieben (maximaler 1-h-Wert: 64 µg/m³, maximaler 24-h-Wert: 23 µg/m³).

Außerdem ist in der 22. BImSchV folgender Grenzwert zum Schutz von Ökosystemen vorgesehen:

Jahresmittelwert und Wintermittel: 20 µg/m³.

Diese Grenzwerte gelten nur für Standorte, die mehr als 20 km von Ballungsräumen oder mehr als 5 km von bebauten Gebieten oder Bundesfernstraßen entfernt sind. Diese Abstandskriterien werden von den hessischen Luftmessstationen nicht erfüllt. Die im Jahr 2007 gemessenen Jahres- bzw. Wintermittelwerte lagen unterhalb der Grenzwerte. Als höchster Wert trat ein Wintermittel von 7 µg/m³ in Raunheim auf.

Abschließend lässt sich also festhalten, dass Schwefeldioxid als Massenschadstoff die Luftbelastungssituation in früheren Jahrzehnten maßgeblich geprägt hat, jedoch heute – dank weit reichender emissionsmindernder Maßnahmen – nur noch Konzentrationswerte in einem lufthygienisch unkritischen Bereich aufweist.

[1] Lufthygienischer Jahresbericht 2007 Teil I, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Luftreinhaltung, Wiesbaden (2008)

[2] Polizeiverordnung zur Verhinderung schädlicher Umwelteinwirkungen bei austauscharmen Wetterlagen (Smog-Verordnung) vom 15. Oktober 1976 (GVBl. I S. 419), geändert durch Verordnung vom 13. Januar 1991 (GVBl. I S. 33), aufgehoben durch Verordnung vom 17. März 1998 (GVBl. I S. 62)

[3] Zweiundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über Immissionswerte für Schadstoffe in der Luft – 22. BImSchV) vom 11. September 2002 (BGBl. I S. 3626), in der Fassung vom 4. Juni 2007 (BGBl. I S. 1006)