Elemente, Schulbuch

136 6 LUFT, WASSER, BODEN – UNSERE UMwElT Die wirksamsten Treibhausgase sind die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (relative Wirkung zu CO 2 ca. 12 000- bis 15 000-mal so hoch). Ihre Konzentration ist glückli- cherweise sehr gering. Trotzdem wird ihr Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt auf 12 % geschätzt. Wegen der zerstörenden Wirkung auf die Ozonschicht wird ihr Einsatz heute weltweit beschränkt, sodass zu hoffen ist, dass die Konzentration dieser Problemstoffe in Zukunft zumindest nicht weiter ansteigen wird. Ein Treibhausgas, dessen Auswirkung nur schwer abzuschätzen ist, ist der Wasser- dampf . Sein Anteil am Gesamteffekt wird mit 6 % angenommen. Seine Konzentra- tion nimmt allerdings mit steigender Temperatur zu. Dadurch kann sich ein ungüns- tiger Rückkopplungseffekt einstellen. Eine wichtige Wirkung zur Verzögerung des Temperaturanstieges in der Atmosphä- re ist durch die Wärmekapazität der Ozeane gegeben. Die Erwärmung der oberen Wasserschichten führt zu einer Verzögerung um einige Jahre. Die Erwärmung tiefe- rer Wasserschichten geht nur sehr langsam vor sich und ist nur schwer abschätzbar. So unsicher die Berechnungen über den Einfluss des Kohlenstoffdioxids auf das momentane Klima sind, so lässt sich doch bei einer Verdoppelung der CO 2 -Konzen- tration und einem ähnlichen Anstieg der anderen Treibhausgase klar eine Klimaän- derung erkennen. Solche Konzentrationen werden für die Jahre 2030 bis 2080 vor- ausgesagt. Der errechnete Temperaturanstieg von durchschnittlich 5 °C wäre dann genauso groß wie der seit der letzten Eiszeit bis jetzt. Daher steht fest, dass die Emission von Treibhausgasen beschränkt werden muss. Eine Erdölgewinnung, bei der Methan nicht nutzlos verloren geht, und die Verringerung des Verbrauchs an fossilen Rohstoffen sind ein Gebot der Stunde. Energieschonendere Produktions- verfahren, Recycling und Wärmedämmung zur Einsparung von Heizenergie werden in zunehmendem Maß angewandt. Alle Maßnahmen werden jedoch durch die ex- ponentielle Vermehrung der Zahl der Menschen und die damit verbundene Zerstö- rung der Wälder wirkungslos. Der Kohlenstoffkreislauf Für eine Gesamtbeurteilung des Kohlenstoffdioxidproblems muss man wissen, dass das CO 2 der Atmosphäre in vielfältigen Austauschprozessen mit den Kohlenstoff- verbindungen im Meerwasser und im Gestein steht. Dabei ist die Menge an Kohlen- stoff in der Luft im Vergleich zu den anderen Kohlenstoffreservoirs verschwindend gering. Der CO 2 -Gehalt der Luft wird also durch die Geschwindigkeit der Austausch- prozesse bestimmt. Der mengenmäßig wichtigste Austauschprozess ist der Kreislauf von Kohlenstoff- dioxid der Luft und des Meerwassers. Etwa 10 11 t Kohlenstoffdioxid (sie entsprechen 2,7 • 10 10 t Kohlenstoff) werden jährlich im Meer gelöst. Etwa die gleiche Menge wird vom Meer wieder an die Luft abgegeben. Die Mengen gleichen sich also etwa aus. Vergleich zur in 10 12 t lebenden Kohlenstoff Biomasse Lebende Biomasse (Pflanzen und Tiere) 0,56 1 CO 2 der Atmosphäre 0,72 1,3 Organischer Bodenanteil (Humus) 3,0 5,4 Fossile Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas) 4,0 7,1 Im Meer gelöster Kohlenstoff (CO 2 , HCO 3 – , CO 3 2– ) 42 75 Kerogen 15 000 26 800 Dolomit in Sedimentgestein 25 000 44 600 Kalk im Sedimentgestein 35 000 62 500 Abb. 136.4: Kohlenstoffreservoirs in der Erdrinde c 0 c ∆ c/c CO 2 280 353 0,5 CH 4 0,8 1,7 0,9 N 2 O 0,28 0,31 0,25 CCl 3 F 0 0,00028 4 CCl 2 F 2 0 0,00048 4 τ TP A CO 2 50–200 1 61 CH 4 10 21 17 N 2 O 150 206 4 CCl 3 F 65 12 400 3 CCl 2 F 2 130 15 800 6 ■ 136.1: Nach derzeitigen Prognosen der Ölfirmen reichen die Ölvor- räte noch für 40–50 Jahre, die Erdgasvorräte noch für 60–100 Jahre und die Kohlevorräte noch für einige Jahrhunderte. Was ist vom Standpunkt der Atmosphäre (Kohlenstoffkreislauf, Treibhaus- effekt) von einem vollständigen Verbrauch der fossilen Rohstoffe zu halten? (Verwend Abb. 136.1, 136.2 und 136.4!) ÜBUNGEN Pflanzen Mensch – Tier CO 2 Glucose Abb. 136.3: BIologischer Kohlenstoffkreislauf 1 Abb. 136.2: Eigenschaften klimarelevanter Spuren- gase 2 t … mittlere Verweildauer in Jahren TP … relative Wirksamkeit gegenüber CO 2 A … Anteil in % am anthropogenen Treibhauseffekt Abb. 136.1: Eigenschaften klimarelevanter Spuren- gase 1 c 0 … Konzentration in vorindustrieller Zeit in ppm c … gegenwärtige Konzentration in ppm ∆ c / c 0 … derzeitige Zunahmerate in %/a Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlags öbv