Elemente und Moleküle, Schulbuch

111 6.1 Die aTMOSPhÄre 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. 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. Bei einer Erhöhung des CO 2 -Gehalts der Luft würde wahrscheinlich die Aufnahme im Meerwasser steigen, bis sich ein neues Gleichgewicht eingestellt hat. Einen fast ebenso bedeutenden Austauschprozess stellt der biologische Kohlen- stoffkreislauf dar. 6 • 10 10 t CO 2 werden bei der Fotosynthese jährlich von Pflanzen gebunden. Dies entspricht etwa einem halben Prozent des gesamten atmosphäri- schen Kohlenstoffdioxids. Auch dieser Kreislauf ist annähernd ausgeglichen, da bei Atmung und Verrottung von Biomasse etwa dieselbe Menge wieder freigesetzt wird. Durch das Abbrennen tropischer Regenwälder kann hier eine Verschiebung in Rich- tung CO 2 in die Atmosphäre eintreten. Ein Teil der Biomasse (ca. 10 8 t) wird jährlich der aeroben Zersetzung entzogen (in Sümpfen und am Meeresboden) und bildet dort neues Kerogen (in Sedimentgestein verteilte, gelbe bis braune, feste Substanz aus hochpolymeren organischen Verbindungen). Über geologische Zeiträume hinweg hat der geochemische Kohlenstoffkreislauf die größte Bedeutung. Bei der Verwitterung der Gesteine werden beträchtliche Mengen Kohlenstoffdioxid umgesetzt. Durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe und Waldrodung werden vom Menschen jährlich 2,3 • 10 10 t Kohlenstoffdioxid zusätzlich zu allen natürlichen Prozessen an die Luft abgegeben. Dies übertrifft die Geschwindigkeit der geochemischen Prozesse um das Hundertfache. Daher kann der Mensch kurzfristig den CO 2 -Gehalt der Luft erhöhen. Langfristig spielen die Umsätze im Vergleich zu den geochemischen eine geringe Rolle. Eine Änderung der Umweltbedingungen für einige Jahrhunderte ist geologisch bedeutungslos. Für den Menschen und sein Überleben allerdings kann sie entscheidend sein. Abb. 111.1: BIologischer Kohlenstoffkreislauf I Abb. 111.2: BIologischer Kohlenstoffkreislauf II Abb. 111.4: Verwitterung der Silicate Abb. 111.3: Verwitterung der Carbonate Abb. 111.5: Geologischer Kohlenstoffkreislauf CO 2 -Kreislauf MEER BODEN LUFT Kerogen 10 11 t 10 11 t ? Rodung der Regenwälder 6 • 10 10 t 6 • 10 10 t KALK CO 2 -Kreislauf KALK DOLOMIT Silicat- Verwitterung SILICAT QUARZ Kalk- Verwitterung CO 2 Gelöstes Ca(HCO 3 ) 2 Mg(HCO 3 ) 2 Magmatische Umwandlung KALK Kalkbildung durch Muscheln, Korallen CaSiO 3 + CO 2 CaCO 3 + SiO 2 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 MgCO 3 + H 2 O + CO 2 Mg(HCO 3 ) 2 Pflanzen Mensch – Tier CO 2 Glucose Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv