Ozonloch

Jeder kennt den Begriff Ozonloch, fast jeder macht sich Sorgen über diesen Begriff. Definieren können allerdings die wenigsten dieses bedrohliche Geschehen. Das Ozonloch ist ein Effekt, der das Fehlen von Ozon in einer bestimmten Höhe über der Erde definiert. Die Ozonschicht ist eine Schicht aus Ozon, die die Erde in einer Höhe von etwa 14.000 bis etwa 35.000 Metern umgibt. Zum Vergleich: ein Verkehrsflugzeug fliegt im Streckenflug etwa in einer Höhe von 10.000 bis 15.000 Metern. Ozon ist ein Molekül aus drei Sauerstoffatomen. Es kommt gasförmig in der Stratoshphäre (15-50km Höhe) vor. Herkömmlicher Sauerstoff wiederum ist ein Hauptbestandteil unserer Atemluft. Er trägt die Summenformel O2. Der Sauerstoff in der Atemluft ist lebensnotwendig für Landlebewesen. Diese Lebewesen nennt man auch aerob, wenn Sie zum Leben Sauerstoff in der Sättigung benötigen, wie sie in normaler Luft gegeben ist. Das Sauerstoffmolekül „O2“ ist aus zwei Sauerstoffatomen (chemische Bezeichnung „O“) zusammengesetzt. Der Sauerstoff Ozon hat noch ein drittes „O“, seine Summenformel lautet deshalb „O3“. Auch er ist für Lebewesen auf der Erde lebensnotwendig, denn die Schicht, die das Ozon rund um die Erde bildet, ermöglicht das Leben auf der Erde. Die Ozonschicht schützt die Erde vor den ultravioletten Strahlen der Sonne. Diese Strahlen enthalten so viel Energie, dass kein Leben auf der Erde möglich wäre, wenn die Strahlung ungefiltert auf der Erde eintreffe, da wichtige Grundbausteine des Lebens geschädigt würden.

Entstehung über dem Ozean

Deshalb ist das Leben auch im Meer entstanden, vor etwa 3,5 Milliarden Jahre gab es noch keinen freien Sauerstoff (O2) in der Erdatmosphäre und damit auch keine Ozonschicht. Das im schützenden Meer entstandene Leben setzte nun Sauerstoff frei, der später in der Erdatmosphäre gelangte und dort die Ozonschicht bildete. Denn der Sauerstoff in O2-Form wird unter Einwirkung der ultravioletten Strahlung der Sonne in Ozon (O3) umgewandelt. Aus dem ersten Leben entstand also die Ozonschicht, die nun dafür sorgt, dass das Leben weiter bestehen kann. Leider ist die Ozonschicht sehr empfindlich, die Verbindung zwischen dem Molekülpärchen O2 und dem dritten Sauerstoffatom O zu O3 ist nicht sehr fest. Sie kann durch chemische Reaktionen in der der Atmosphäre leicht wieder gelöst werden. Die Ozonschicht ist mit 20 Kilometern Durchmesser sehr klein, wenn man einen kosmischen Maßstab ansetzt. Gerade deshalb ist es sehr bedenklich, dass die Ozonschicht immer weiter schrumpft und mittlerweile viele Löcher aufweist.

Seit mehr als drei Jahrzehnten ist bekannt, dass die Ozonschicht irreparabel beschädigt wird, wenn große Mengen von chemischen Substanzen in die Atmosphäre eingebracht werden und mit dem Ozon reagieren. Als Ozonloch wird bezeichnet, dass in einer definierbaren Region eine außergewöhnlich starke Abnahme der Ozonschicht zu beobachten ist. Seit Anfang der 1980er Jahre ist die Ozonschicht über der Antarktis in einer Weise geschädigt, dass von einem Ozonloch gesprochen wird. Seit etwa Mitte der 1990er Jahre sind die Ozonverluste über dem Nordpol ebenfalls so gravierend, dass der Begriff auf diese Regionen ebenfalls angewandt wird. Da die Werte mit der punktuellen Belastung, aber auch mit der Jahreszeit ständig schwanken und es auch keine verbindliche Festlegung gibt, wann ein Ozonloch diagnostiziert werden muss, unterscheiden sich die Aussagen der Wissenschaftler teilweise erheblich. Sicher ist aber, dass der Mensch es vermeiden sollte, Ozon zerstörende Substanzen in die Erdatmosphäre einzubringen, wenn er länger den schützenden Schirm der Ozonschicht genießen möchte.

Schützende Schicht

Die sogenannte Ozonschicht umgibt die Erde und schützt diese vor einem Großteil der schädlichen ultravioletten Strahlung. Ein ungehindertes Eindringen der energiereichen UV-Strahlung würden ein Leben auf der Erde unmöglich machen. Diese Ozonschicht ist jedoch sehr empfindlich. Ihre Zerstörung nimmt seit über zwanzig Jahren immer mehr zu. Im Jahre 1985 sprach man erstmalig von einem Ozonloch. Dabei handelt es sich um eine deutlich abgegrenzte Ausdünnung der Ozonschicht. Etwa zehn Jahre später, im Jahre 1992 wurde über der Arktis ein entstehendes Ozonloch entdeckt. Minimale Schwankungen in der Ozonschicht sind ein ganz natürlicher Vorgang.

Das heutige Ozonloch wird, wissenschaftlichen Erkenntnissen zufolge, jedoch durch das sogenannte FCKW verursacht, welches durch den Menschen in die Atmosphäre gelangt. Ein solcher Abbau der Ozonschicht hat nicht nur Auswirkungen für den Menschen, sondern für die komplette Umwelt. Seit 1. Januar 1989 ist das sogenannte Montrealer Protokoll über Stoffe, die den Abbau der Ozonschicht verursachen, in Kraft. Dabei handelt es sich um einen völkerrechtlich verbindlichen Vertrag bezüglich des Umweltrechts, zwischen der Europäischen Gemeinschaft und 24 weiteren Staaten. Verstöße gegen diesen Vertrag gelten als Umweltkriminalität.

Entstehung von Ozonlöchern

Ozon bildet sich durch die Einwirkung intensiver, ultravioletter Strahlung und starke elektrische Entladungen. Bei diesen Vorgängen wird molekularer Sauerstoff in zwei aggressive Sauerstoffatome aufgebrochen, wobei die UV-C-Strahlung komplett absorbiert wird. In Verbindung mit anderen Sauerstoffmolekülen kommt es dann zur Bildung von Ozon. Dies alles geschieht in einer Höhe von 15-50 km, in der sogenannten Stratosphäre. Hier filtert das Ozon zwischen 95 und 97 Prozent der UV-B-Strahlung heraus, sodass diese nicht auf die Erdoberfläche auftreffen kann. Eine Ausdünnung der Ozonschicht bzw. die Vergrößerung des Ozonlochs schwächen diese Filterfunktion. Seit den 1980er Jahren tritt das Ozonloch jedes Jahr im Frühjahr und Spätwinter über der Südpolarregion auf.

Seit den 1990er Jahren sind auch deutliche Verluste der Ozonschicht über der Nordpolarregion zu beobachten, was Anfang des Jahres 2012 zur Entstehung eines Ozonlochs führte. Aber nicht nur in der Antarktis, sondern auch über Europa und Deutschland wurde bereits eine deutliche Abnahme der Ozonschicht beobachtet. Im Jahr 2000 verpflichteten sich die Länder der Europäischen Union, die Produktion Ozon schädigender Stoffe bis zum Jahr 2026 nach und nach zu reduzieren. Anders als bei der Ozonschicht, gilt Ozon in Bodennähe als ein starkes Atemgift. Aus diesem Grunde wurde es im Jahre 1995 als krebserregende Substanz klassifiziert. Bodennahes Ozon wird durch intensives Sonnenlicht und Stickoxide ausgelöst. Diese Stickoxide kommen in großen Mengen in Autoabgasen vor aber auch in industriellen Schadstoffemissionen.

Ursachen für die Entstehung eines Ozonlochs

Naturgemäß sind chemische Abbauprozesse, die in der Atmosphäre ablaufen, Ursache für ein Ozonloch. Zum Teil haben diese einen natürlichen Ursprung. Den wesentlich höheren Anteil an der Entstehung eines Ozonlochs, haben durch den Menschen verursachte Emissionen. Zu den natürlichen Ursachen gehören die normalen Fluktuationen in der Ozonschicht. Die Sonnenaktivität kann diese Schwankungen möglicherweise beeinflussen. Auf natürliche Weise zerstört wird die Ozonschicht vorrangig durch gasförmige Halogenverbindungen. Eine dieser Verbindungen ist Methylbromid, das in Pflanzen vorkommt. Zu diesen Pflanzen gehören Kreuzblütengewächse wie beispielsweise der Raps. Der Anteil an den Emissionen dieses Gases pro Jahr beträgt alleine beim Raps 15 Prozent. Vermutet wird auch, dass Mikroorganismen und Wasserpflanzen im Bereich der Küsten von Ozeanen, mit für die Zerstörung der Ozonschicht verantwortlich sind. Diese Vermutung gründet darauf, dass diese Pflanzen und Mikroorganismen schädigende Chlor-, Brom- und möglicherweise auch Jodverbindungen produzieren.

Einen weiteren natürlichen Verursacher stellen Vulkanausbrüche dar, bei denen es zu einem erheblichen Ausstoß Ozon schädigender Gase kommt, wobei ebenfalls Bromverbindungen entweichen, die die Ozonschicht angreifen bzw. schädigen können. Zu den größten, durch den Menschen verursachten Ozonkillern gehören zweifellos Flurkohlenwasserstoffe, kurz FCKW. Diese Verbindungen werden für den Menschen erst dann zur Gefahr, wenn sie in die Atmosphäre eintreten. Gelangt das FCKW in Höhen mit starker ultravioletter Strahlung, wird das im FCKW-Molekül enthaltene Chlor freigesetzt, welches die Eigenschaft besitzt, bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören zu können. Vor wenigen Jahren kam das schädliche FCKW noch bei der Herstellung von Schaumstoffen zum Einsatz und war in Spraydosen und als Kühlmittel in Kühlschränken zu finden. Warnungen vor den schädigenden Auswirkungen auf das Ozonloch gab es bereits im Jahr 1974. Durch die Entdeckung des Ozonlochs im Jahr 1985 wurde diesen Warnungen Nachdruck verliehen bzw. wurden diese bestätigt.

Folgen der geschädigten Ozonschicht

Die Veränderung der Ozonschicht ist mittlerweile messbar. Zu diesem Zwecke kommen Umweltsatelliten zum Einsatz. Laut entsprechender Messungen, soll die Zerstörung der Ozonschicht zwischen 1996 und 2002 nicht weiter fortgeschritten sein. Allerdings haben sich die Werte seit 2005 wieder verschlechtert und das Ozonloch über dem Südpol erreichte im Jahre 2006 seine bislang größte Ausdehnung. In Gegensatz zum Nordpol ist das Ozonloch am Südpol deutlich ausgeprägter. Ultraviolette Strahlung, die ungehindert auf die Erdoberfläche trifft, kann sowohl Mensch und Tier als auch Pflanzen schädigen und sogar Mikroorganismen töten. Die UV-Strahlung würde Haut und Augen der Menschen schädigen. Diese Schädigungen der Haut könnten schlimmstenfalls zu Hautkrebs führen. Eine weitere Schädigung der Ozonschicht kann zudem zum Absterben von Phytoplankton führen. Das sind einzellige Pflanzen, die in den obersten Schichten der Meere vorkommen. Das Phytoplankton entzieht dem Meer einen großen Teil Kohlendioxid, welches beim Treibhauseffekt eine wichtige Rolle spielt. Zudem dienen diese Pflanzen als Sauerstofflieferant.

Die größten Schwachstellen der Ozonschicht befinden sich in der Antarktis und der Arktis, wobei es im Winter zu einer stärkeren Ausbreitung des Ozonlochs kommt. Das liegt daran, dass die Luft im Winter, in entsprechender Höhe sehr dünn und mit Temperaturen von -80 Grad besonders kalt ist. Diese Temperaturen führen zur Bildung von Stickoxid- und Eiskristall-Wolken. Normalerweise fangen die Stickoxide das schädliche Chlor ab. Da das Stickoxid jetzt jedoch durch das Eis gebunden ist, ist es im Gegensatz zum Frühjahr und Sommer nicht mehr in der Lage, schädliches Chlor abzuwehren, wodurch das Ozon zerstört wird. Das Chlor wird erst wieder abgefangen, wenn die Stickoxid- und Eiskristalle geschmolzen sind.

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