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An schönen Tagen können wir es buchstäblich riechen – das Ozon . Bis vor kurzem dachten wir, wir hätten besonders saubere, gute Luft um uns herum. Ein Spaziergang in “ozonhaltiger Waldluft” war gleichbedeutend mit gesunder Aktivität. Das hat sich grundlegend geändert. Wenn wir heute den typischen”elektrischen” Geruch des hellblauen Reizgases wahrnehmen, assoziieren wir sofort Begriffe wie Ozonloch, UV-Strahlung, Hautkrebs, FCKW.
Das schlechte Gewissen kommt rein, weil wir unsere eigene Überlebenshülle zerstören. Außerdem nimmt uns die ozonreiche Luft in Bodennähe den Atem.
Ozon entsteht aus saurem Gas unter dem Einfluss von Energie. Das könnte ein Gewitter oder eine andere Gelegenheit sein, bei der Funken fliegen. Aber auch eine stille elektrische Entladung, Schweißflammen oder ultraviolette Strahlung verursachen die Bildung dieses Gases, das bereits die Nasen der Griechen anzog (ozo = Ich rieche).
Ozonschicht …. Die Ozonschicht , die sich in der Erdatmosphäre bildet (die Erdatmosphäre ist die Gasschicht, allgemein bekannt als Luft, die den Planeten Erde umgibt und von der Schwerkraft der Erde zurückgehalten wird) in einer Höhe von 20-45 Kilometern, ist für uns Menschen wichtig. Diese Ozonosphäre enthält etwa 90 Prozent des gesamten atmosphärischen Ozons. Es ergibt sich daraus, dass kurzwelliges Licht zuerst die Säure in elementare Säure (0) aufspaltet. Diese reagiert dann mit molekularer Säure (Eine Säure-Di
ssoziationskonstante, Ka, ist ein quantitatives Maß für die Stärke einer Säure in Lösung) (02) zu Ozon (03). Alle möglichen anderen in der Atmosphäre vorkommenden Atome oder Moleküle sind bei dieser Reaktion hilfreich. Dies setzt ein kompliziertes System von photochemischen und chemischen Reaktionen in Gang, dessen genauer Mechanismus noch nicht vollständig geklärt ist. Wir wissen jedoch mit Sicherheit, dass Ozon nicht stabil ist und umgekehrt wieder in normale Säure umgewandelt werden kann. Dadurch wird die ohnehin schon extrem dünne Ozonschicht dünner und verliert ihre Schutzfunktion, nämlich die harten UV-Strahlen zu filtern, bevor sie die Erde erreichen. Ozon ist ein Spurengas, ein Stoff, der nur in sehr geringen Mengen in der Atmosphäre vorkommt. Ein so feines Material reagiert äußerst empfindlich auf jede Veränderung der atmosphärischen Zusammensetzung. Schon geringe Mengen anderer Spurengase wie Stickstoff (Stickstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol N und der Ordnungszahl 7) Oxide oder Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und andere chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) reichen aus, um das Gleichgewicht von Ozonbildung und -abbau zu verschieben. Als Reaktion darauf wird das Ozon in der Atmosphäre reduziert. Je nach Konzentration, Sommersmog und körperlicher Anstrengung kann es zu verschiedenen gesundheitlichen Beeinträchtigungen kommen, die sich auf zwei Bereiche verteilen: Reizwirkung auf die Augen und den Nasopharynx (Der Rachen ist der Teil des Rachens, der sich hinter dem Mund und der Nasenhöhle und über der Speiseröhre und dem Kehlkopf befindet, oder die Schläuche, die in den Magen und die Lunge gelangen) (verursacht durch die hoch wasserlöslichen Begleitstoffe des Ozons), wie brennende Augen, Hals- und Rachenreizungen, Hustenreizungen, Auswirkungen auf die peripheren Bereiche der Lunge (verursacht durch das schwer wasserlösliche Ozon), wie Beeinträchtigungen der Lungenfunktion und der körperlichen Leistungsfähigkeit. Nach den vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnissen ist die Empfindlichkeit gegenüber Ozon von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich. Etwa 10% der Bevölkerung (sogenannte Responder) sind empfindlicher gegen Ozon. Die Befragten sind in allen Altersgruppen sowie bei gesunden und kranken Menschen zu finden. Chronische Lungenpatienten (z.B. Asthmatiker) sind in der Regel nicht empfindlicher gegenüber Ozon als gesunde Menschen. Effektstudien zeigen, dass die oben genannten Ozonwirkungen mit den in Bayern (Bayern ist ein Freistaat und eines von 16 Bundesländern) auftretenden Ozonkonzentrationen vollständig zurückgehen. Nach der EG-Richtlinie”Ozon” ist die Öffentlichkeit bei Stundenmittelwerten von 180 µg/m3 und darüber zu informieren und eine Warnung bei 360 µg/m3 auszulösen. Der Schwellenwert für Informationen wird im Sommer regelmäßig überschritten. Seit Sommer 1995 sieht das Bundes-Immissionsschutzgesetz die Verhängung von Verkehrsverboten für umweltfreundliche Kraftfahrzeuge vor, wenn eine Ozonkonzentration von 240 µg/m3 in großem Umfang überschritten wird. In extremen meteorologischen Situationen sollten individuelle Spitzenbelastungen durch Ozon vermieden werden.
Ozonloch / Ozonabbau Während das Ozon im unteren Atmosphärenbereich oft als Belastung (Ozon) wirkt, wirkt es als Filter in der Stratosphäre (Atmosphäre), in einer Höhe zwischen 10 und 50 km über dem Boden, als elementare Schutzfunktion. Die Ozonschicht reduziert das Eindringen von UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht, die für Pflanzen, Tiere und Menschen schädlich ist (Hautkrebs). O. ist eine Folge des Ozonabbaus in der Stratosphäre durch FCKW oder deren Spaltprodukte (Kernspaltprodukte sind die Atomfragmente, die nach der Kernspaltung eines großen Atomkerns zurückbleiben) (insbesondere Chlor). Zunächst wurde das O. nur oberhalb des Südpols entdeckt und sein Größenwachstum verfolgt. Inzwischen hat aber auch der Abbau der Ozonschicht über dem Nordpol alarmierende Ausmaße angenommen. Eine positive Beeinflussung der Ozonbildung in der Stratosphäre ist derzeit ebenso wenig möglich wie die Verhinderung der weiteren Migration bereits emittierter FCKW, die zum Teil nach Jahren in die Stratosphäre gelangen. Deshalb ist die einzige Möglichkeit, sich vor übermäßiger Sonneneinstrahlung zu schützen. In der Stratosphäre bildet sich unter dem Einfluss von UV-Strahlung in ca. 20-50 km Höhe die sogenannte Ozonschicht, die einen wichtigen Schutzschild gegen UV-Strahlung darstellt. Die Einführung von Schadstoffen, insbesondere FCKW, führt zu O. in der Stratosphäre; wenn die Ozonschicht um mehr als 50% reduziert wird, wie es unter den besonderen Bedingungen am Südpol der Fall ist, spricht man von einem Ozonloch. Umfang der O..: Weltweit ist die stratosphärische Ozonkonzentration seit 1970 um 3-4% im Sommer und 5-6% im Winter gesunken. Für das Jahr 2000 (Sommer) werden nach Berechnungen Ozonverluste von 5-10% in mittleren Breiten erwartet. Das stärkste O. finden wir oberhalb der Antarktis (die Antarktis ist der südlichste Kontinent der Erde ); es stellt die größte Störung in der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre dar. Die maximale Ausdehnung des antarktischen Ozonlochs erfolgte bisher am Ende des antarktischen Winters 1987 und 1989. Der O. lag auf einer Höhe von 15-20 km über 90%. Am Nordpol (der Nordpol, auch als geografischer Nordpol oder terrestrischer Nordpol bekannt, ist definiert als der Punkt auf der Nordhalbkugel, an dem die Rotationsachse der Erde auf ihre Oberfläche trifft) wurde 1989 ein Maximum von 17% beobachtet. Ursachen: Mehr als 150 verschiedene, komplexe chemische Reaktionen sind für die O… Hauptursache ist Chlor, das über verschiedene Schadstoffe (insbesondere FCKW) in die Stratosphäre eingebracht wird und dessen Gehalt von 1,3 ppb (1970) auf 3 ppb (1990) gestiegen ist.
Chlor wirkt als Katalysator bei der Umwandlung von Ozon in normale Säure, d.h. es entsteht unbeschadet aus der Reaktion und kann immer neue Ozonmoleküle umsetzen, solange es sich in der Stratosphäre (Atmosphäre) befindet. Dadurch wird in der Gesamtbilanz mehr Ozon abgebaut als durch UV-Strahlung erzeugt wird. Das katalytische O. hängt quadratisch von der Chlorkonzentration ab. An den Polen finden wir ein besonders starkes O., da die wichtigsten ozonzerstörenden Reaktionen erst bei Temperaturen von -80 Grad C stattfinden, die bereits in geringeren Tiefen an den Polen (Atmosphäre) vorhanden sind.
Das O. wird zusätzlich durch Reaktionen von Eis und Eis-Salpetersäure (Salpetersäure, auch bekannt als Aqua Fortis und Spiritus von Niter, ist eine hochkorrosive Mineralsäure) Teilchen beschleunigt. Die extreme Degradation am Südpol (der Südpol, auch als geografischer Südpol oder terrestrischer Südpol bekannt, ist einer der beiden Punkte, an denen die Rotationsachse der Erde ihre Oberfläche schneidet) ist hauptsächlich auf besondere meteorologische Bedingungen zurückzuführen, z.B. geringer Luftaustausch durch stationäre Luftwirbel. Das antarktische Ozonloch beeinflusst die gesamte südliche Hemisphäre (O. von bis zu 10%), was insbesondere Australien und Neuseeland (Hautkrebs) betrifft. Andere Einflüsse, die das O. begünstigen, z.B. durch Ausdehnung des atmosphärischen Bereichs, in dem das O. stattfindet:
Kühlung der Stratosphäre durch erhöhte Wärmeaufnahme in der Troposphäre (Die Troposphäre ist der niedrigste Teil der Erdatmosphäre und findet auch dort statt, wo fast jedes Wetter stattfindet) (Treibhauseffekt ), Erhöhung des Stickoxidgehalts durch zunehmendes Distickstoffoxid (Distickstoffpentoxid ist die chemische Verbindung mit der Formel N2O5) Konzentrationen (N2) und Luftverkehr und Erhöhung des Wasserdampfgehalts durch zunehmendes Methan (Methan ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel ) Konzentrationen und Luftverkehr. Folgen: Ozonmoleküle absorbieren fast die gesamte Sonnenstrahlung (Sonneneinstrahlung ist die Leistung pro Flächeneinheit, die von der Sonne in Form von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des Messgerätes empfangen wird) (Globalstrahlung) in der Wellenlänge (in der Physik ist die Wellenlänge einer Sinuswelle die räumliche Periode der Welle – der Abstand, über den sich die Wellenform wiederholt) im Bereich von 230 bis 320 nm, i.e
. vor allem die gefährliche UV-B-Strahlung (Ein Beta-Teilchen, manchmal auch Beta-Strahl genannt, bezeichnet durch den griechischen Kleinbuchstaben beta, ist ein hochenergetisches, schnelles Elektron oder Positron, das beim radioaktiven Zerfall eines Atomkerns, wie z.B. eines Kalium-40-Kerns, im Prozess des Beta-Zerfalls emittiert wird) (UV-Strahlung). Für jedes Prozent weniger Ozon (Ozon, oder Trioxygen, ist ein anorganisches Molekül mit der chemischen Formel ‘) in der Stratosphäre steigt die UV-Strahlung (Ultraviolett ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 10 nm bis 400 nm, kürzer als die des sichtbaren Lichts, aber länger als Röntgenstrahlen) um etwa 2%. Die Folgen der zunehmenden UV-Strahlung sind Hautkrebs (Hautkrebs ist Hautkrebs) und insbesondere der Graue Star, beides Erkrankungen, die in den letzten Jahren bereits deutlich zugenommen haben und weiter stark zunehmen werden. Gegenmaßnahmen: Die wichtigste Maßnahme ist die drastische Reduzierung der Schadstoffemissionen, die Chlor in der Stratosphäre freisetzen. Die wichtigste Stoffgruppe sind FCKW, die insbesondere als Lösungsmittel, Treibmittel, Kühlmittel und Schaum-/Dämmstoffe (FCKW, Spraydosen, Kühlschränke) eingesetzt werden. Obwohl der Mechanismus des O. seit 1974 bekannt ist, wurden wirksame Gegenmaßnahmen immer wieder verzögert. Erst 1992 einigte sich die Mehrheit der Vereinten Nationen auf ein FCKW-Verbot bis Ende 1995 (FCKW). Das Erbe dieser verzögerten Reaktion wird in den kommenden Jahrzehnten bei Menschen, Tieren und Pflanzen zu spüren sein, da auch Jahrzehnte später noch FCKW aus z.B. Altgeräten freigesetzt werden, der FCKW-Einsatz verzögert wird und FCKW und deren Derivate (insbesondere Chlor (Chlor ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17)) sehr lange Verweilzeiten in der Stratosphäre haben werden (über 100 Jahre). Viele der geplanten FCKW-Ersatzstoffe gelten als klimarelevante Spurengase (FCKW, Treibhauseffekt (Der Treibhauseffekt ist der Prozess , bei dem die Strahlung der Erdatmosphäre die Erdoberfläche auf eine Temperatur erwärmt, die über dem liegt, was sie ohne ihre Atmosphäre wäre)). Ozon auf dem Boden: Während der Abbau der lebenswichtigen Ozonschicht nimmt die Konzentration von bodennahem, schädlichem Ozon (Ozon, Sommersmog) zu.
Das ist eine der Fragen auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, die gestern an der Universität Bremen begann. Die Antwort der Wissenschaftler ist eindeutig: In diesem Winter war der Ozonabbau vergleichbar mit den Rekordwerten von 1995/96 und 1990/97. In der Stratosphäre (Die Stratosphäre ist die zweite große Schicht der Erdatmosphäre, knapp über der Troposphäre und unter der Mesosphäre) über der Arktis wurde in diesem Winter bisher ein Ozonverlust von 45 Prozent beobachtet, berichtet Professor Klaus Künzi von der Universität Bremen (Die Universität Bremen ist eine Universität mit rund 23.500 Menschen aus 115 Ländern, die in Bremen studieren, lehren, forschen und arbeiten). Die internationale Forschung hat gezeigt, dass der Winter sehr ungünstige meteorologische Bedingungen für die Ozonschicht der Erde gebracht hat.
Anfang März wurden die Gesamtozonwerte über Nordskandinavien gemessen, die rund 40 Prozent unter dem langjährigen Durchschnitt lagen. Die Ereignisse in Höhen von 12 bis 15 Kilometern sind nicht nur für die nördlichsten Regionen der Erde von Bedeutung, denn im schlimmsten Fall kann das Ozonloch über Mitteleuropa und sogar über der Schweiz auftreten. Dies ist bereits seit vielen Jahren der Fall, erklärte Konferenzleiter Professor Jörn Bleck-Neuhaus. Das Sonnenlicht wird dann nicht in diesen Bereich gefiltert, die UV-Strahlung erreicht schädliche Dimensionen. Eine der Folgen ist, dass man sich vor Sonnenbrand schützen muss (Sonnenbrand ist eine Form der Strahlenverbrennung, die auf lebendes Gewebe, wie z.B. die Haut , die durch eine Überbelichtung mit ultravioletter Strahlung, meist durch die Sonne , entsteht) auch in Bremen schon im März. Derzeit besteht jedoch keine solche Gefahr – das Ozonloch liegt noch immer weit über Nordskandinavien (Skandinavien ist eine historische und kulturelle Region in Nordeuropa, die sich durch ein gemeinsames ethnokulturelles norddeutsches Erbe und gegenseitig verständliche norddeutsche Sprachen auszeichnet). Alles in allem gibt es aber keinen Grund, Entwarnung zu geben, wie man es sich in den vergangenen zwei Jahren erhofft hatte, betont Künzi. Der Ozonabbau schreitet weiter stark voran und sollte uns Sorge bereiten, erklärte der Wissenschaftler. Seit zehn Jahren steht fest, dass das Ozon durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe zerstört wird (Ein Fluorchlorkohlenwasserstoff ist eine organische Verbindung, die nur Kohlenstoff, Chlor und Fluor enthält und als flüchtiges Derivat von Methan , Ethan und Propan hergestellt wird) (FCKW). Trotz der erwarteten Einführung von FCKW im Rahmen internationaler Abkommen wird sich die Erholung der Ozonschicht (Die Ozonschicht oder Ozonschild ist eine Region der Stratosphäre der Erde, die den größten Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert) verzögern. Der starke Ozonabbau wird noch mindestens fünf bis zehn Jahre anhalten”, prognostizierte der Umweltphysiker Künzi. Bis zu Bedingungen, die der Zeit der siebziger Jahre entsprechen würden, würde es weitere 50 Jahre dauern. Nach wie vor besteht Forschungsbedarf zum komplexen Thema Ozonloch. Wir messen einen größeren Ozonabbau (Ozonabbau beschreibt zwei unterschiedliche, aber verwandte Phänomene, die seit Ende der 70er Jahre beobachtet wurden: einen stetigen Rückgang der Gesamtmenge an Ozon in der Stratosphäre der Erde um etwa vier Prozent und einen viel größeren Rückgang des stratosphärischen Ozons im Frühjahr um die Polargebiete der Erde) mit Satelliten, als wir berechnen können, was bedeutet, dass es noch offene Fragen gibt”, betonte Künzi.