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biologie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Ozon-





Ozon An strahlend schönen Tagen können wir es förmlich riechen - das Ozon. Bis vor kurzem meinten wir noch, wir hätten dann besonders reine, gute Luft um uns herum. Einen Spaziergang in »ozonhaltiger Waldesluft« zu unternehmen war gleichbedeutend mit gesunderhaltender Aktivität. Das hat sich grundlegend geändert. Wenn wir heute den typisch »elektrischen« Geruch des hellblauen Reizgases wahrnehmen, assoziieren wir sofort Begriffe wie Ozonloch, UV-Strahlung, Hautkrebs, FCKW. Das schlechte Gewissen meldet sich, weil wir uns unsere Uberlebenshülle selbst kaputtmachen.

     Außerdem nimmt uns die ozonreiche Luft in Bodennähe den Atem. Ozon bildet sich aus Sauerstoffgas unter Einwirkung von Energie. Das kann ein Gewitter sein oder eine andere Gelegenheit, bei der Funken stieben. Aber auch eine stille elektrische Entladung, Schweißflammen oder ultraviolette Strahlung bewirken die Entstehung dieses Gases, das schon den Griechen in die Nase zog (ozo =ich rieche). Ozonschicht . .

    . Für uns Menschen ist die Ozonschicht wichtig, die sich in der Erdatmosphäre in einer Höhe von 20-45 Kilometern bildet. In dieser Ozonosphäre sind ca. 90 Prozent des gesamten atmosphärischen Ozons enthalten. Es entsteht dadurch, daß kurzwelliges Licht den Sauerstoff zunächst zu elementarem Sauerstoff (0) spaltet. Dieser reagiert dann mit molekularem Sauerstoff (02) zu Ozon (03).

     Bei dieser Reaktion sind noch alle möglichen anderen in der Atmosphäre vorkommenden Atome oder Moleküle behilflich. Dadurch wird ein kompliziertes ineinandergreifendes System von photochemischen und chemischen Reaktionen in Gang gesetzt, dessen genauer Mechanismus bis heute noch nicht vollständig geklärt ist. Sicher wissen wir jedoch, daß Ozon nicht stabil ist und sich auf umgekehrtem Wege wieder in gewöhnlichen Sauerstoff zurückverwandeln kann. Dadurch wird die ohnehin hauchzarte Ozonschicht dünner und verliert ihre Schutzfunktion, nämlich die harten UV-Strahlen aus zu Filtem, bevor sie auf die Erde gelangen. Ozon ist ein Spurengas, ein Stoff also, der nur in sehr geringen Mengenanteilen in der Atmosphäre vorkommt. Ein so feiner Stoff reagiert äußerst empfindlich auf jede Veränderung in der atmosphärischen Zusammensetzung.

     Schon winzige Mengen anderer Spurengase, etwa Stickoxide oder Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und andere Chlorkohlenwasserstoffe (CKW) - reichen aus, um das Gleichgewicht der Ozonbildung und -Zersetzung zu verschieben. Als Reaktion darauf verringert sich das Ozon in der Atmosphäre. So entsteht Ozon --------------- Sommersmog kann je nach Konzentration, Einwirkungsdauer und körperlicher Anstrengung zu verschiedenen gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen, die sich auf zwei Bereiche verteilen: Reizwirkungen auf Augen und Nasen-Rachen-Raum (bedingt durch die gut wasserlöslichen Begleitstoffe des Ozons), wie Augenbrennen, Reizungen von Rachen und Hals, Hustenreiz, Wirkungen auf die peripheren Bereiche der Lunge (bedingt durch das schwer wasserlösliche Ozon), wie Beeinträchtigungen der Lungenfunktion und der körperlichen Leistungsfähigkeit. Die Empfindlichkeit gegenüber Ozon ist nach den vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnissen von Mensch zu Mensch sehr verschieden. Ca. 10% der Bevölkerung (sog.

     Responder) weisen gegenüber Ozon eine erhöhte Empfindlichkeit auf. Responder sind in allen Altersgruppen und bei Gesunden wie Kranken zu finden. Chronisch Lungenkranke (z.B. Asthmatiker) reagieren nicht grundsätzlich empfindlicher auf Ozon als Gesunde. Wirkungsstudien belegen, dass sich die genannten Ozonwirkungen bei den in Bayern auftretenden Ozonkonzentrationen vollständig zurückbilden.

     Nach der EG-Richtlinie »Ozon« ist eine Information der Öffentlichkeit bei Stundenmittelwerten ab 180 µg/m3, die Auslösung einer Warnung ab 360 µg/m3 vorgesehen. Der Schwellenwert für die Information wird im Sommer regelmäßig überschritten. Seit Sommer 1995 sieht das Bundes-Immissionsschutzgesetz die Verhängung von Verkehrsverboten für nicht-schadstoffarme Kraftfahrzeuge dann vor, wenn großräumig eine Ozonkonzentration von 240 µg/m3 überschritten wird. Dabei sollen bei meteorologischen Extremsituationen einzelne Spitzenbelastungen durch Ozon vermieden werden. Ozonloch / Ozonabbau Während das Ozon im unteren atmosphärischen Bereich häufig belastend wirkt (Ozon), übernimmt es als Filter in der Stratosphäre (Atmosphäre), in einer Höhe zwischen 10 und 50 km über dem Erdboden, eine elementare Schutzfunktion. Die Ozonschicht mindert das Durchdringen der im Sonnenlicht enthaltenen UV-Strahlung, die für Pflanzen, Tiere und Menschen schädlich wirkt (Hautkrebs).

     Das O. ist eine Folge des Ozonabbaus in der Stratosphäre, ausgelöst durch FCKW bzw. seine Spaltprodukte (speziell Chlor). Zunächst wurde das O. nur über dem Südpol festgestellt und in seinem Größenwachstum verfolgt. Inzwischen hat aber auch die Ausdünnung der Ozonschicht über dem Nordpol bedenkliche Ausmaße angenommen.

     Fördernden Einfluss auf die Ozonbildung in der Stratosphäre kann man gegenwärtig ebenso wenig ausüben wie die weitere Wanderung der bereits emittierten FCKW, die zum Teil erst nach Jahren in der Stratosphäre ankommen, unterbinden. Deshalb bleibt nur die Möglichkeit, sich vor zu starker Sonneneinstrahlung zu schützen. Ozonabbau: In der Stratosphäre wird unter dem Einfluss von UV-Strahlung in einer Höhe von etwa 20-50 km die sog. Ozon-Schicht gebildet, die ein lebensnotwendiges Schutzschild gegen UV-Strahlung darstellt. Durch den Eintrag von Schadstoffen, insb. von FCKWs, kommt es zum O.

     in der Stratosphäre; wird die Ozonschicht zu über 50% verringert, wie dies unter den speziellen Bedingungen am Südpol auftritt, spricht man vom Ozonloch. Ausmaß des O.: Weltweit hat sich die stratosphärische Ozonkonzentration seit 1970 im Sommer um 3-4% und im Winter um 5-6% verringert. Berechnungen nach werden für das Jahr 2000 in mittleren Breiten Ozonverluste von 5-10% erwartet (Sommer). Den stärksten O. finden wir über der Antarktis; er stellt die gravierendste Störung in der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre dar.

     Die maximale Ausdehnung des antarktischen Ozonlochs trat bislang am Ende des antarktischen Winters in den Jahren 1987 und 1989 auf. Der O. betrug in einer Höhe von 15-20 km mehr als 90%. Am Nordpol wurde 1989 ein maximaler O. von 17% beobachtet. Ursachen: Für den O.

     sind über 150 verschiedene, komplexe chemische Reaktionen verantwortlich. Hauptverursacher ist das über verschiedene Schadstoffe (insb. FCKW) in die Stratosphäre eingetragene Chlor, dessen Gehalt sich von 1,3 ppb (1970) auf 3 ppb (1990) erhöht hat. Chlor wirkt bei der Umwandlung von Ozon in normalen Sauerstoff als Katalysator, d.h., es geht unbeschadet aus der Reaktion hervor und kann, solange es sich in der Stratosphäre (Atmosphäre) befindet, immer neue Ozonmoleküle umwandeln.

     Hierdurch wird in der Gesamtbilanz mehr Ozon abgebaut, als durch UV-Strahlung nachgebildet wird. Der katalytische O. ist quadratisch von der Chlor-Konzentration abhängig. An den Polen finden wir einen besonders starken O., da die wichtigsten ozonzerstörenden Reaktionen erst unter Temperaturen von -80 Grad C ablaufen, die an den Polen schon in geringerer Tiefe vorliegen (Atmosphäre). Der O.

     wird zusätzlich beschleunigt durch Reaktionen an Eis- und Eis-Salpetersäure- Teilchen. Der extreme Abbau am Südpol wird v.a. auf spezielle meteorologische Bedingungen, wie z.B. geringer Luftaustausch durch stehenden Luftwirbel, zurückgeführt.

     Das antarktische Ozonloch beeinflusst durch \"Auffülleffekte\" die gesamte Südhemisphäre (O. von bis zu 10%), wovon insb. Australien und Neuseeland betroffen sind (Hautkrebs). Weitere Einflüsse, die den O. begünstigen, z.B.

     dadurch, dass sie den atmosphärischen Bereich, in dem der O. stattfindet, ausdehnen: Kühlung der Stratosphäre infolge der verstärkten Wärmeabsorption in der Troposphäre (Treibhauseffekt), Zunahme des Stickoxidgehalts durch wachsende Distickstoffoxidkonzentrationen (N2) und Flugverkehr und Zunahme des Wasserdampfgehalts durch zunehmende Methan-Konzentrationen und Flugverkehr. Folgen: Ozonmoleküle absorbieren nahezu die gesamte Solarstrahlung (Globalstrahlung) im Wellenlängenbereich von 230 bis 320 nm, also v.a. die gefährliche UV-B-Strahlung (UV-Strahlung). Für jedes Prozent weniger Ozon in der Stratosphäre nimmt die UV-Strahlung um etwa 2% zu.

     Die Folgen zunehmender UV-Strahlung sind insb. Hautkrebs und Grauer Star, beides Krankheiten die bereits in den letzten Jahren deutlich zugenommen haben und weiter stark zunehmen werden. Gegenmaßnahmen: Wichtigste Maßnahme ist die drastische Reduzierung von Schadstoffemissionen, die in der Stratosphäre Chlor freisetzen. Wichtigste Stoffgruppe sind die FCKWs, die insb. als Lösemittel, Treibgase, Kühlmittel und Aufschäum-/Isoliermittel (FCKW, Spraydosen, Kühlschrank) eingesetzt werden. Obwohl seit 1974 der Mechanismus des O.

     bekannt ist, wurden wirksame Gegenmaßnahmen immer wieder verzögert. Erst 1992 einigte sich bei den Vereinten Nationen eine Mehrheit auf ein FCKW-Verbot bis Ende 1995 (FCKW). Die Erblasten dieser verspäteten Reaktion werden Menschen, Tiere und Pflanzen in den nächsten Jahrzehnten zu spüren bekommen, da noch Jahrzehnte später FCKWs aus z.B. Altgeräten freigesetzt werden, der FCKW-Eintrag verzögert stattfindet und FCKWs und Folgeprodukte (v.a.

     Chlor) sehr lange Verweilzeiten in der Stratosphäre haben (über 100 Jahre). Viele der geplanten FCKW-Ersatzstoffe gelten als klimarelevante Spurengase (FCKW, Treibhauseffekt). Ozon am Boden: Während die lebensnotwendige Ozonschicht abgebaut wird, wachsen die Konzentrationen an bodennahem, schädlichem Ozon (Ozon, Sommersmog). (Aus Umweltlexikon) Aktuelle Meldungen zum Thema Ozonloch: Weser-Kurier von 21.3.200: Ozonabbau über der Arktis in Rekordnähe.

    ......

    ..... Bremer Forscher: Gemessene Werte sind alarmierend Was gibt es Neues vom Ozon­loch über der Arktis? Um diese Frage geht es unter anderem bei der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, die gestern in der Universität Bremen be­gann.

     Die Antwort der Wissenschaftler ist klar: Der Ozonverlust hatte in diesem Win­ter Ausmaße, die mit den Rekordwerten von 1995/96 und 1990/97 vergleichbar sind. ,,In der Stratosphäre über der Arktis wurde in diesem Winter bisher ein Ozon­verlust von 45 Prozent beobachtet, berich­tete Professor Klaus Künzi von der Univer­sität Bremen. Internationale Forschungser­gebnisse hätten gezeigt, dass der Winter sehr ungünstige meteorologische Bedin­gungen für die Ozonschicht der Erde ge­bracht habe. Anfang März seien über Nord-Skandinavien Gesamt-Ozonwerte gemes­sen worden, die etwa 40 Prozent unter dem langjährigen Mittel lagen. Die Vorgänge in zwölf bis 15 Kilometern Höhe sind nicht nur für die nördlichsten Re­gionen der Erde von Bedeutung, denn Zip­fel des Ozonlochs können im ungünstigsten Fall über Mitteleuropa und sogar über der Schweiz auftauchen. Dies sei in manchen Jahren schon geschehen, erklärte Tagungs­leiter Professor Jörn Bleck-Neuhaus.

     Das Sonnenlicht wird dann in diesen Gebiet nicht gefiltert, die UV-Strahlung erreicht schädliche Dimensionen. Eine der Folge Die Menschen müssten sich bereits im März vor Sonnenbrand schützen - auch in Bremen. Derzeit besteht eine solche Gefahr allerdings nicht - das Ozonloch liegt noch zum großen Teil über Nordskandinavien. Insgesamt gibt es aber keinen Grund zur Entwarnung, wie man in den vergangenen zwei Jahren gehofft hatte, betont Künzi. ,,Der Ozonabbau schreitet weiter stark fort und müsste uns Sorge machen, erklärte der Wissenschaffler. Seit zehn Jahren besteht die Gewissheit, dass das Ozon von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zerstört wird.

     Trotz der zu erwartenden Annahme der FCKW aufgrund internationaler Abkommen werde die Erholung der Ozonschicht verzögert. ,,Der starke Abbau des Ozons hält noch mindestens fünf bis zehn Jahre an\", prophezeite Umweltphysiker Künzi. Bis Zustände erreicht würden, die der Zeit der siebziger Jahre entspreche, werde es noch etwa 50 Jahre dauern. Forschungsbedarf zu dem komplexen Thema Ozonloch besteht weiterhin. ,,Wir messen mit Satelliten einen stärkeren Ozonabbau, als wir ihn berechnen können, das heißt also, es gibt noch ungeklärte Fragen\", betonte Künzi.

 
 




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