Erölraffinerie bei Usinsk, Russland.
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Schutz vor schädlicher UV-Strahlung: Die Ozonschicht


30.3.2009
Das Ozon in der Atmosphäre unseres Planeten schützt die Erdoberfläche vor gefährlicher Strahlung. Dieser Schutzschild ist jedoch durch chemische Verbindungen gefährdet, allen voran das FCKW aus Kühlschränken und Spraydosen.

Ruderboote in der Sonne auf einem See bei Gelsenkirchen.Eine Abnahme des Ozons führt dazu, dass die UV-Strahlungsbelastung durch die Sonne zunimmt. (© AP)

Ozon ist ein natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre, kommt jedoch nur in sehr geringen Konzentrationen vor. Als so genanntes "Spurengas" erreicht es in Erdbodennähe einen Anteil von etwa 30 Molekülen in einer Milliarde Luftmolekülen (30 ppbv/parts per billion volume). Die Ozonkonzentration nimmt jedoch in der Stratosphäre mit der Höhe deutlich zu. Das Maximum der Ozonschicht wird in der mittleren Stratosphäre in einem Höhenbereich zwischen 20 und 30 Kilometer gemessen, wo das Mischungsverhältnis Ozon zu Luft das 300-Fache des bodennahen Wertes annehmen kann (ca. 10 ppmv/parts per million volume).

Stratosphärisches Ozon bildet sich auf natürliche Art in photochemischen Reaktionen unter Beteiligung von molekularem Sauerstoff (chemische Formel: O2) und ultravioletter Sonnenstrahlung.

Die photochemische Ozonproduktion ist dort am effektivsten, wo die Sonne am längsten und intensivsten scheint, in den Tropen und Subtropen. Von dort wird das Ozon mit der großräumigen Zirkulation auch in höhere geografische Breiten transportiert.

Ein seltenes Gas mit großer Wirkung



Trotz seiner geringen Konzentration hat Ozon eine besondere Relevanz für das Leben auf der Erde. Zum einen ist Ozon unter atmosphärischen Standardbedingungen ein stechend riechendes, auch bei geringen Konzentrationen hochgiftiges Gas, das bei hohen Werten in Bodennähe gesundheitliche Beschwerden, wie zum Beispiel Hustenreiz, hervorrufen kann. Zum anderen hat Ozon die physikalische Eigenschaft, elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Spektralbereich zu absorbieren. Insbesondere die von der Sonne kommende, für Lebewesen schädliche UV-B Strahlung, die zum Beispiel Hautkrebs verursacht, wird in der stratosphärischen Ozonschicht nahezu vollständig absorbiert. Eine Abnahme des stratosphärischen Ozons führt demnach dazu, dass die UV-Strahlungsbelastung am Erdboden und die negativen Auswirkungen auf die Gesundheit zunehmen.

Stratosphärische Ozonabnahme



Die in der Atmosphäre gemessene Ozonverteilung ist das Ergebnis eines Gleichgewichtes aus kontinuierlicher photochemischer Ozonproduktion und chemischen Abbauprozessen, bei denen unter Einwirkung natürlicher oder anthropogener chemischer Substanzen Ozonmoleküle zerstört werden. Welches Gleichgewicht sich einstellt, hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab, wie Sonnenscheindauer, Temperatur und Konzentration der Ozon zerstörenden Substanzen. In einer reinen Atmosphäre stellt sich ein natürliches Gleichgewicht ein, der so genannte Chapman-Zyklus.

Satellitenmessungen belegen jedoch, dass der stratosphärische Ozongehalt geringer ist, als nach dem Chapman-Zyklus erwartet. Über die Erdoberfläche gemittelt, hat sich der gesamte Ozongehalt zwischen 1980 und den frühen 1990er Jahren kontinuierlich verringert. Verglichen mit der Periode von 1964 bis1980, befinden sich derzeit ca. vier Prozent weniger Ozon in der Atmosphäre. Diese Abnahme übersteigt natürliche Variationen des Ozongehaltes, wie sie beispielsweise durch den 11-jährigen Aktivitätszyklus der Sonne verursacht werden. Während die Tropen keine signifikanten Änderungen aufweisen, ist die Ozonabnahme in den polaren Breiten beider Hemisphären besonders ausgeprägt. Seit Mitte der 1980er Jahre bildet sich regelmäßig im Frühjahr über der Antarktis ein Gebiet mit hohen Ozonverlusten aus, das wegen seiner nahezu kreisförmigen Gestalt auch "Antarktisches Ozonloch" genannt wird.


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