Das Ozonloch

Die Ozonschicht
Ozon ist ein farbloses, extrem giftiges Gas, dessen Bildung nur durch Energiezufuhr möglich ist:
3 O2 → (Sauerstoff ist ein chemisches Element mit Symbol O und Ordnungszahl 8) 2 O3 ½ DH = +568 kJ Im Gegensatz zum zweiatomigen  (zweiatomige Moleküle sind Moleküle, die nur aus zwei Atomen bestehen, aus gleichen oder verschiedenen chemischen Elementen) cid-Molekül enthält das Ozonmolekül drei Sauerstoffatome. Die Bildung von Ozon aus sauren Molekülen ist durch hochenergetisches, unsichtbares UV-Licht möglich (Ultraviolett ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 10 nm bis 400 nm, kürzer als das sichtbare Licht, aber länger als Röntgenstrahlen), Wellenlänge l£242 nm). Die Ozonschicht ist die maximale Anreicherung von Ozon in der Luft in der Stratosphäre (in einer Höhe von 10 bis 35 km). Diese maximale Konzentration ist an den Polen dem Boden am nächsten und zum Äquator hin deutlich höher. Während die maximale Konzentration dort (in 30 km Höhe) 10 ppm beträgt, liegt sie am Boden bei 0,02 bis 0,05 ppm und im Smog bei bis zu 0,5 ppm. (Smog ist eine Art Luftschadstoff) (1 ppm = (In Wissenschaft und Technik sind die Teile pro Notation eine Menge von Pseudoeinheiten zur Beschreibung kleiner Werte verschiedener dimensionsloser Größen, z.B.) Teile pro Million = Teilchen pro Million Teilchen) Das Ozonmolekül  (Ein Molekül ist eine elektri

sch neutrale Gruppe von zwei oder mehr Atomen, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden) s so instabil, dass es durch Licht mit deutlich weniger Energie (l£320 nm) wieder gespalten werden kann, als für seine Bildung notwendig ist. Aber genau das macht die lebenswichtige Schutzwirkung des Ozons für uns aus:
Die UV-Strahlung, die auf Ozonmoleküle trifft, wird absorbiert, um sie abzubauen und kann die Erdoberfläche nicht mehr erreichen. Dieser natürliche Ozonabbau stand im Gleichgewicht mit der Bildung von neuem Ozon (abgesehen von saisonalen Schwankungen) – bis die FCKW die Stratosphäre erreichten. Die FCKW können nicht durch Luftströme aus der Troposphäre in die Stratosphäre gelangen, da sich zwischen ihnen eine Sperrschicht für Spurengase befindet, durch die die Diffusion von Molekülen nur langsam erfolgt. Aus diesem Grund trat das Loch in der Ozonschicht erst Jahre nach Beginn der intensiven Nutzung von FCKW auf. Sobald diese die Stratosphäre erreicht haben, (Die Stratosphäre ist die zweite große Schicht der Erdatmosphäre, knapp über der Troposphäre und unter der Mesosphäre), können sie jedoch über einen sehr langen Zeitraum Schäden verursachen.
Das Ozon (O3) der höheren Atmosphäre ist ein lebenswichtiges Gas für Pflanzen, Menschen und Tiere, da es die schädlichen Strahlen zurückhält. Es wird in einer Höhe von ca. 10 bis 35 km in der sogenannten Ozonschicht angereichert. Während es unter direkter Einwirkung von Organismen als Gift wirkt, absorbiert es den schädlichen Anteil der UV-Sonnenstrahlung in großen Höhen durch den Abbau von Ozon: FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) sind Kohlenwasserstoffe, die industriell mit den Halogenen Chlor und Fluor verbunden sind.
(Fluor ist ein chemisches Element mit dem Symbol F und der Ordnungszahl 9) Diese Verbindungen haben ausgezeichnete Eigenschaften: sie sind nicht brennbar, ungiftig und schlecht wärmeleitend. Dies eröffnet ihnen ein breites Anwendungsfeld als Treibmittel in Spraydosen, zum Schäumen von Kunststoffen und als Kältemittel, (Ein Kältemittel ist ein Stoff oder Gemisch, meist ein Fluid, das in einem Wärmepumpen- und Kältekreislauf eingesetzt wird) z.B. in Kühlschränken und Klimaanlagen. Sie sind auch kostengünstig in der Herstellung.

Maßnahmen zur Vermeidung von FCKW: Es ist möglich, teilhalogenierte FCKW (die noch Wasserstoff enthalten) zu verwenden, die weniger gefährlich sind, da sie bereits zu 95% abgebaut werden, bevor sie die Ozonschicht erreichen, (Die Ozonschicht oder der Ozonschild ist ein Bereich der Stratosphäre der Erde , der den größten Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert) oder chlorhaltige HFKW, e.g
. R 134a, das heute häufig als FCKW s (A Chlorfluorkohlenwasserstoff ist eine organische Verbindung, die nur Kohlenstoff, Chlor und Fluor enthält, hergestellt als flüchtiges Derivat von Methan , Ethan und Propan) ubstituiert wird.
Sie haben jedoch schlechtere Eigenschaften als vollhalogenierte, d.h. Wasserstoff (Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem chemischen Symbol H und der Ordnungszahl 1) ree FCKW. Stickstoff, (Stickstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol N und der Ordnungszahl 7) Kohlendioxid , (Kohlendioxid ist ein farbloses und geruchloses Gas, das für das Leben auf der Erde lebenswichtig ist) Edelgase und gasförmiges Alkahne, oder Luft kann in einigen Fällen zum Schäumen von Kunststoffen und als Treibmittel verwendet werden. (Ein Treibmittel ist eine Substanz, die in der Lage ist, eine zelluläre Struktur durch ein Schäumverfahren in einer Vielzahl von Materialien zu erzeugen, die sich einer Härtung oder einem Phasenübergang unterziehen, wie Polymere, Kunststoffe und Metalle) Fast alle Industrieländer haben sich inzwischen aus der FCKW-Produktion zurückgezogen oder ihre Absicht bekundet, dies zu tun. Allerdings werden FCKW immer noch in Schwellen- und Entwicklungsländern produziert, weil die Ersatzstoffe zu teuer sind.
Zu diesem Zeitpunkt ist das als Ozonloch bekannte Phänomen zu beobachten. Der Ozongehalt sinkt auf etwa die Hälfte der Referenzwerte aus den 70er Jahren. b) Die Ozonkonzentration über den Polen ist natürlich auch geringer als über anderen Gebieten der Erde . Es gibt also eine Art “natürliches Loch in der Ozonschicht” über den Polen , das sogenannte dynamische Loch in der Ozonschicht.
Wie lassen sich beide Phänomene erklären?
a) Chlor liegt in nicht reaktiver Form vor (sog. Senken), wie z.B: ClONO2 / HOCl Zirkuspolare Westwinde (Winde, die sich um den Pol drehen) werden durch die niedrigen Temperaturen während des Südpolwinters verursacht und umschließen die Luftmassen am Pol. Diese kühlen dann stark ab, da es keinen Luftaustausch mehr mit wärmerer Außenluft gibt (März -60°C bis August -90°C). ClONO2 + HCl → HNO3 + Cl2 ClONO2 + (Chlornitrat, mit der chemischen Formel ClNO3 ist ein wichtiges atmosphärisches Gas in der Stratosphäre) H2O → HNO3 + HOCl Wenn der antarktische Frühling beginnt (September, Oktober), kann Sonnenlicht das Chlor spalten, das wiederum Ozon abbauen kann. Am Nordpol  (Der Nordpol, auch als Geographischer Nordpol oder Terrestrischer Nordpol bekannt, wird als der Punkt in der Nordhalbkugel definiert, an dem die Rotationsachse der Erde auf ihre Oberfläche trifft) ist er nicht so stark zu beobachten, da die Winter wärmer sind, der Zirkuspolarwind schwächer und damit der PSC weniger, der Ozonabbau ist also auch geringer.
Zu b) Das dynamische Loch in der Ozonschicht wird verursacht durch: a) die Verteilung der Hoch- und Tiefdruckgebiete über die Erde und die daraus resultierenden Winde, und b) den Ort der Ozonbildung, nämlich den Äquator, und c) die Verteilung der Landmassen über den 60. Das Ozon bildet sich am Äquator und wird zunächst auf etwa 60 Breitengrade transportiert. Hier sinkt die Luft und kehrt zum Äquator zurück. (Der Äquator bezieht sich üblicherweise auf eine imaginäre Linie auf der Erdoberfläche, die äquidistant vom Nordpol und Südpol verläuft und die Erde in die nördliche und südliche Hemisphäre teilt. Die beiden Kreise (Äquator/Pol) müssen sich nun vermischen, damit das Ozon von einem Kreis zum anderen gelangt.
Logischerweise gibt es einen Stau, weil nicht die gesamte Luft auf einmal ausgetauscht werden kann. Dies führt zu einer hohen Ozonkonzentration am 60. Breitengrad. Luftaustausch in der nördlichen Hemisphäre i (Die nördliche Hemisphäre ist die Hälfte der Erde nördlich des Äquators) begünstigt durch die Tatsache, dass es viele Landmassen bei 60 Grad gibt. Sie haben Berge, Spalten usw., die Turbulenzen verursachen. So kann relativ viel Ozon zum Pol transportiert werden. Auf der Südhalbkugel fehlen die Landmassen bei 60 Grad, so dass weniger Ozon abtransportiert wird. Das Ozon c (Ozon, oder Trioxygen, ist ein anorganisches Molekül mit der chemischen Formel ‘) oncentration am Südpol (der Südpol, auch bekannt als der geographische Südpol oder der terrestrische Südpol, ist einer der beiden Punkte, wo die Rotationsachse der Erde seine Oberfläche schneidet)  natürlich niedriger als in anderen Bereichen. Zum Beispiel kann X Chlor C (Chlor ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17) l, Brom B (Brom ist ein chemisches Element mit dem Symbol Br und der Ordnungszahl 35)  oder Stickoxid N (Stickoxid ist eine molekulare, chemische Verbindung mit der chemischen Formel -NO) O sein. Der Grund, warum wir nicht eine Reihe von Statistiken zum Ozonabbau  (Ozonabbau beschreibt zwei verschiedene, 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), liegt darin, dass es mehrere Hundert davon gibt, die auf demselben Thema beruhen, aus denen wir aber immer unterschiedliche, manchmal widersprüchliche Schlussfolgerungen ziehen können. Obwohl Ozon das mit Abstand am meisten gemessene und untersuchte Spurengas ist, sind die Ursachen, die zu lokalen Schwankungen im Ozongehalt führen können (z.B. in Europa), so vielfältig, dass es unmöglich ist, einzelne Ursachen (z.B. FCKW) zu identifizieren. Das Wetter zum Beispiel hat einen sehr großen Einfluss, und wie wir wissen, ist das Wetter ein sehr schwer vorhersehbarer Faktor. Es ist daher schwer zu entscheiden, ob der Ozongehalt durch die Witterung oder durch den Ozongehalt verändert wird. Durch die gegenseitige Wechselwirkung mit dem Klima bestehen daher auch enge Verbindungen zu anderen Problemen wie dem Treibhauseffekt . (Der Treibhauseffekt ist der Prozess , durch den die Strahlung aus der Atmosphäre eines Planeten die Oberfläche des Planeten auf eine Temperatur erwärmt, die über dem liegt, was sie ohne seine Atmosphäre wäre. Aber das Ausmaß des unnatürlichen Schadens kann nur spekuliert werden. Qulle: ich besonderer Dank an mich thx