Ozonabbau

In der Stratosphäre (Atmosphäre) wird unter dem Einfluß von UV-Strahlung in einer Höhe von etwa 20-50 km die sog. Ozon-Schicht gebildet, die ein lebensnotwendiges Schutzschild gegen UV-Strahlung darstellt.

Durch den Eintrag von Schadstoffen, insb. von FCKWs, kommt es zum O. in der Stratosphäre; wird die Ozonschicht zu über 50% verringert, wie dies unter den speziellen Bedingungen am Südpol auftritt, spricht man vom Ozonloch.

Ausmaß des O.: Weltweit hat sich die stratosphärische Ozonkonzentration seit 1970 im Sommer um 3-4% und im Winter um 5-6% verringert. Berechnungen nach werden für das Jahr 2000 in mittleren Breiten Ozonverluste von 5-10% erwartet (Sommer). Den stärksten O. finden wir über der Antarktis; er stellt die gravierendste Störung in der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre dar. Die maximale Ausdehnung des antarktischen Ozonlochs trat bislang am Ende des antarktischen Winters in den Jahren 1987 und 1989 auf. Der O. betrug in einer Höhe von 15-20 km mehr als 90%. Am Nordpol wurde 1989 ein maximaler O. von 17% beobachtet.

Ursachen: Für den O. sind über 150 verschiedene, komplexe chemische Reaktionen verantwortlich. Hauptverursacher ist das über verschiedene Schadstoffe (insb.FCKW) in die Stratosphäre eingetragene Chlor, dessen Gehalt sich von 1,3 ppb (1970) auf 3 ppb (1990) erhöht hat. Chlor wirkt bei der Umwandlung von Ozon in normalen Sauerstoff als Katalysator, d.h., es geht unbeschadet aus der Reaktion hervor und kann, solange es sich in der Stratosphäre (Atmosphäre) befindet, immer neue Ozonmoleküle umwandeln. Hierdurch wird in der Gesamtbilanz mehr Ozon abgebaut, als durch UV-Strahlung nachgebildet wird. Der katalytische O. ist quadratisch von der Chlor-Konzentration abhängig.

An den Polen finden wir einen besonders starken O., da die wichtigsten ozonzerstörenden Reaktionen erst unter Temperaturen von -80 Grad C ablaufen, die an den Polen schon in geringerer Tiefe vorliegen (-Atmosphäre}). Der O. wird zusätzlich beschleunigt durch Reaktionen an Eis- und Eis-Salpetersäure-
Teilchen. Der extreme Abbau am Südpol wird v.a. auf spezielle meteorologische Bedingungen, wie z.B. geringer Luftaustausch durch stehenden Luftwirbel, zurückgeführt. Das antarktische Ozonloch beeinflußt durch "Auffülleffekte" die gesamte Südhemisphäre (O. von bis zu 10%), wovon insb. Australien und Neuseeland betroffen sind (Hautkrebs).

Weitere Einflüsse, die den O. begünstigen, z.B. dadurch, daß sie den atmosphärischen Bereich, in dem der O. stattfindet, ausdehnen: Kühlung der Stratosphäre infolge der verstärkten Wärmeabsorption in der Troposphäre (Treibhauseffekt), Zunahme des Stickoxidgehalts durch wachsende Distickstoffoxidkonzentrationen (N2) und Flugverkehr und Zunahme des Wasserdampfgehalts durch zunehmende Methan-Konzentrationen (Treibhauseffekt) und Flugverkehr.

Folgen: Ozonmoleküle absorbierem nahezu die gesamte Solarstrahlung (Globalstrahlung) im Wellenlängenbereich von 230 bis 320 nm, also v.a. die gefährliche UV-B-Strahlung (UV-Strahlung). Für jedes Prozent weniger Ozon in der Stratosphäre nimmt die UV-Strahlung um etwa 2% zu. Die Folgen zunehmender UV-Strahlung sind insb. Hautkrebs und Grauer Star, beides Krankheiten die bereits in den letzten Jahren deutlich zugenommen haben und weiter stark zunehmen werden (Hautkrebs, Grauer Star).

Gegenmaßnahmen: Wichtigste Maßnahme ist die drastische Reduzierung von Schadstoffemissionen, die in der Stratosphäre Chlor freisetzen. Wichtigste Stoffgruppe sind die FCKWs, die insb. als Lösemittel, Treibgase, Kühlmittel und Aufschäum-/Isoliermittel (FCKW, Spraydosen, Kühlschrank) eingesetzt werden. Obwohl seit 1974 der Mechanismus des O. bekannt ist, wurden wirksame Gegenmaßnahmen immer wieder verzögert. Erst 1992 einigte sich bei den Vereinten Nationen eine Mehrheit auf ein FCKW-Verbot bis Ende 1995 (FCKW).

Die Erblasten dieser verspäteten Reaktion werden Menschen, Tiere und Pflanzen in den nächsten Jahrzehnten zu spüren bekommen, da noch Jahrzehnte später FCKWs aus z.B. Altgeräten freigesetzt werden, der FCKW-Eintrag verzögert stattfindet und FCKWs und Folgeprodukte (v.a. Chlor) sehr lange Verweilzeiten in der Stratosphäre haben (über 100 Jahre). Viele der geplanten FCKW-Ersatzstoffe gelten als klimarelevante Spurengase (FCKW, Treibhauseffekt).
Ozon am Boden: Während die lebensnotwendige Ozonschicht abgebaut wird, wachsen die Konzentrationen an bodennahem, schädlichem Ozon (Ozon, Sommersmog).

Autor: KATALYSE Institut

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