Die Bedeutung der Ozonschicht
Die Ozonschicht (englisch: Ozone Layer) ist eine natürliche Schicht von Gasen, die sich in einer der oberen Schichten der Erdatmosphäre befindet, genauer gesagt in der Stratosphäre, die sich in einem Abstand von 10 bis 50 km über der Erdoberfläche erstreckt. Obwohl Ozon in der Atmosphäre in geringen Konzentrationen vorhanden ist, befindet sich 90% davon in dieser Schicht. Die Hauptbedeutung der Ozonschicht liegt in ihrer Fähigkeit, die Erde vor schädlicher Sonnenstrahlung zu schützen, indem sie den Großteil der ultravioletten Strahlen (englisch: Ultraviolet) absorbiert, die eine Gefahr für die Gesundheit und das Leben von Organismen darstellen. Das Eindringen dieser Strahlen zur Erdoberfläche kann beim Menschen Hautkrebs und Katarakte verursachen, sowie die Fortpflanzung von Tieren und die Überlebensfähigkeit ihrer Nachkommen beeinträchtigen. Auch das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen werden negativ beeinflusst, was wiederum Auswirkungen auf chemische Reaktionen in der Umwelt hat und gefährliche Änderungen in Ökosystemen zur Folge haben kann.
Ozon absorbiert die energiereichsten und aktivsten Wellenlängen unter allen ultravioletten Strahlen, während Sauerstoffmoleküle die restlichen Wellenlängen dieser Strahlung absorbieren. Zusammen absorbieren somit die Gase Ozon und Sauerstoff zwischen 95% und 99.9% der ultravioletten Strahlung, die von der Sonne zur Erde gelangen. Dieser Absorptionsprozess führt zur Erzeugung von Wärme, wodurch die Temperatur in der Stratosphäre mit zunehmender Höhe steigt.
Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Gase Ozon und Sauerstoff in der Ozonschicht in der Lage sind, sich selbst neu zu formen, nachdem ultraviolette Strahlen die Bindungen zwischen ihren Atomen zerstört haben. Dies resultiert in der Bildung freier Sauerstoffatome (O) – die eine hohe Reaktivität aufweisen und sich leicht mit anderen Atomen verbinden. Ein freies Sauerstoffatom verbindet sich mit einem weiteren freien Sauerstoffatom und bildet ein Sauerstoffmolekül (O2), das sich dann wiederum mit einem freien Sauerstoffatom verbindet und Ozon (O3) bildet.
Die Geschichte der Entdeckung des Ozonlochs
Die Entdeckung des Ozonlochs über der Antarktis wurde erstmals 1985 von den Wissenschaftlern Joe Farman, Brian Gardiner und Jonathan Shanklin in einem Bericht dokumentiert, in dem ein unerwarteter und signifikanter Rückgang des Ozongehalts in der Stratosphäre über der Antarktis festgestellt wurde. Die von ihnen gesammelten Daten zeigten, dass in dieser Region in den Frühjahrsmonaten der späten 1970er Jahre ein Ozonverlust stattgefunden hatte. Bis Oktober 1984 betrug die Dicke der Ozonschicht über der Antarktis nur noch etwa zwei Drittel des Wertes aus den vorhergehenden Jahrzehnten.
Wissenschaftler Farman wies auf einen engen Zusammenhang zwischen dem Ozonloch und der menschlichen Nutzung von Chlorfluorkohlenstoffen, z.B. in der Kühlmittel- und Industriebereichen, hin. Darüber hinaus führten die Erkenntnisse von Farman und seinen Kollegen zu Veränderungen in den Bereichen Atmosphärenwissenschaften und chemischen Wechselwirkungen, was auch eine Änderung der globalen Umweltpolitik zur Folge hatte.
Schädliche Stoffe für die Ozonschicht
Zu den schädlichen Stoffen für die Ozonschicht bzw. zu den Ozonschicht-abbauenden Substanzen gehören zahlreiche chemische Verbindungen, die Ozon in der Stratosphäre abbauen. Zu den wichtigsten zählen Halogen-Gase, die Chlor oder Brom oder beides enthalten, einschließlich der Chlorfluorkohlenstoffe (CFCs), Hydrochlorfluorkohlenstoffe (HCFCs), sowie Methylchlorid und Bromid. Diese chemischen Verbindungen gelangen durch Winde aus den unteren Schichten der Atmosphäre in die Stratosphäre, wo sie unter dem Einfluss von ultravioletten Strahlen hochreaktive Halogen-Gase bilden. Dies führt zur Zerstörung der Bindungen zwischen den Ozonatomen und verursacht somit einen Abbau der Ozonschicht.
Die zuvor genannten chemischen Verbindungen variieren in ihrem Einfluss auf den Abbau der Ozonschicht. Die folgende Tabelle zeigt einige dieser Verbindungen sowie deren Ozonabbau-Potential (ODP) pro Tonne Gas im Vergleich zu dem Chlorfluorkohlenstoff-11 (CFC-11), der als Bezugswert dient:
| Gasgruppe | Gasarten | Ozonabbau-Potential (ODP) | Lebensdauer des Gases in der Atmosphäre (in Jahren) |
|---|---|---|---|
| Chlor-Gase | Chlorfluorkohlenstoff-11 (CFC-11), Chlorfluorkohlenstoff-12 (CFC-12), Chlorfluorkohlenstoff-113 (CFC-113), Kohlenstofftetrachlorid (CCl4), Hydrochlorfluorkohlenstoffe (HCFCs), Methylchlorform (CH3CCl3), Methylchlorid (CH3Cl), kurzlebige Chlor-haltige Gase | 1, 0.73, 0.81, 0.72, 0.01–0.1, 0.14, 0.015, sehr gering | 52, 102, 93, 26, 1-18, 5, 0.9, weniger als 0.5 |
| Brom-Gase | Halon-1301, Halon-1211, Methylbromid (CH3Br), kurzlebige Brom-haltige Gase (z.B. CHBr3) | 15.2, 6.9, 0.57, sehr gering | 72, 16, 0.8, weniger als 0.5 |
| Hydrofluorkohlenstoffe (HFCs) | Hydrofluorkohlenstoff (HFC-134a), Hydrofluorkohlenstoff (HFC-23), Hydrofluorkohlenstoff (HFC-143a), Hydrofluorkohlenstoff (HFC-125), Hydrofluorkohlenstoff (HFC-152a), Hydrofluorkohlenstoff (HFC-32) | 0, 0, 0, 0, 0, 0 | 14, 228, 51, 31, 1.6, 5.4 |