Stoffe, Schulbuch

Ozonschicht und Ozonloch 123 8.3 Ozonschicht und Ozonloch Abb. 123.1: Das Ozonloch über der Südhalbkugel im antarktischen Frühling Abb. 123.2: Lage und Wirksamkeit der Ozonschicht So gesundheitsschädlich das bodennahe Ozon ist, so wichtig ist es in höheren Schichten der Atmosphäre. In der Stratosphäre , der Luftschicht, die in etwa 10 km Höhe beginnt und bis etwa 50 km reicht, ist in 20–30 km Höhe Ozon enthalten, sodass man diesen Teil der Stratosphäre auch Ozonschicht nennt. Sie schützt uns vor gefährlicher UV-Strahlung . Das UV-Licht der Sonne kann man in drei verschiedene Strahlungs- arten unterteilen, in UVc mit der kürzesten Wellenlänge und höch- sten Energie, UVb mit mittlerer Wellenlänge und Energie und UVa mit der längsten Wellenlänge und geringsten Energie. UVc und UVb sind sehr gesundheitsschädliche Strahlungen. Sie können Haut- krebs auslösen und schwere Augenschäden verursachen. Diese beiden Strahlungsarten gelangen aber nicht bis an die Erdober- fläche. UVc wird vom Sauerstoff verschluckt und spaltet dabei das Sauerstoffmolekül in zwei Atome. Die Sauerstoffatome verbinden sich mit O 2 -Molekülen zu Ozon O 3 (Abb. 123.3). Dieses Ozonmolekül wieder verschluckt UVb. Der UV-Anteil des Sonnenlichtes besteht also auf der Erdoberfläche fast nur aus UVa, das vom Ozon durch- gelassen wird (Abb. 123.2). Die Ozonschicht ist durch die Tätigkeit des Menschen bedroht. Man hat entdeckt, dass seit 1975 die Ozonkonzentration vor allem auf der Südhalbkugel im Antarktischen Frühjahr stark abnimmt und nur mehr die Hälfte des ursprünglichen Wertes beträgt. Die Erscheinung nennt man „ Ozonloch “. Zu dieser Zeit werden vor allem in Australien und dem südlichen Südamerika vermehrt Aus- wirkungen des schädlichen UVb beobachtet, das verstärkt bis an die Erdoberfläche gelangt. Die Ursache des Ozonabbaus sind Chloratome, die in die Strato- sphäre gelangt sind. Chlor reagiert mit Ozon und wirkt dabei wie ein Katalysator. Es baut Ozon zu Sauerstoff ab und wird am Ende der Reaktion wieder frei. Das Chlor ist vor allem in Form der FCKW s (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) in die Stratosphäre gelangt. Diese Verbindungen (CF 3 Cl, CF 2 Cl 2 , CFCl 3 ) wurden früher als Treibgase in Spraydosen und als Kältemittel in Kühlschränken verwendet. Heute sind sie bei uns verboten. Die Entsorgung alter Kühlschränke ist aber besonders wichtig. Die Kältemittel müssen abgesaugt und chemisch zerstört werden. Leider sind nicht alle Länder dem Verbot beigetreten. Große Länder wie China verwenden noch FCKWs. Heute hat man als Ersatzstoff teilhalogenierte Kohlen- wasserstoffe, die in den unteren Atmosphärenschichten abgebaut werden und so nicht in die Stratosphäre gelangen. Sie haben aber andere Nachteile, da sie den Treibhauseffekt fördern. Ein Umstieg auf Kohlenwasserstoffe wie Propan und Butan ist daher in Zukunft notwendig. Der Grund, weshalb der Ozonabbau über der Antarktis besonders stark ist, liegt an den tiefen Temperaturen im antarktischen Winter. Spuren von Stickstoffoxid stören normalerweise den Ozonabbau durch Chlor. Sie werden aber bei –70 °C zu fester Salpetersäure und das Chlor hat dann „freie Bahn“. Am Ende des antarktischen Winters ist die Ozonkonzentration daher minimal. Erhöht sich die Temperatur im antarktischen Sommer wieder, so schließt sich auch das Ozonloch. Da das Chlor in der Stratosphäre nur langsam in unschädliche Verbindungen umgewandelt wird, ist noch für viele Jahrzehnte mit einem jährlichen Ab- und Aufbau der Ozonschicht zu rechnen. Abb. 123.3: Die UV-abbauende Wirkung der Ozonschicht 10 km 40 km 50 km 60 km UVc UVb UVa O z on sc hi ch t Stratosphäre Erde 30 km 20 km UVc UVb Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv