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chemie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Ozonloch klimawandel


1. Atom
2. Erdöl



) Begrüßung und Einleitung Ich möchte euch sehr herzlich zu meinem Referat begrüßen. Meine Themen "Das Ozonloch und der Klimawandel", werden immer häufiger in den Medien behandelt. Ich möchte jetzt erklären was genau man unter den Begriffen versteht, warum es dadurch zu einer Klimakatastrophe kommen kann, was die Ursachen sind und welche Maßnahmen man dagegen ergreifen kann.



2) Aufbau der Atmosphäre (Plakat)



















Nun zum Aufbau der Atmosphäre. Die Atmosphäre besteht im Wesentlichen aus 5 Schichten. Die Troposphäre ist die Erdnächste Schicht. Hier spielen sich die meisten Wetterphänomene ab. Die darüber liegende heißt Stratosphäre, hier befindet sich die Ozonschicht, auf die ich später noch eingehen werde. Außerdem fliegen hier die meisten Flugzeuge und Wetterballons befinden sich auch in dieser Höhe. Oberhalb befindet sich die Mesosphäre. Diese hat eine Durchschnittstemperatur von -60°. In der Thermosphäre dagegen steigen die Temperaturen durch die Sonnenenergie auf bis zu 1800°. Die oberste Schicht ist die Exosphäre. Diese geht langsam mit dem Weltraum über. Hier entstehen außerdem die Polarlichter und die meisten Raumfähren, die nur die Erde umkreisen, befinden sich auch in dieser Höhe.

3)Ozon und Ozonschicht


Nun zum Ozon. Ozon ist eine Verbindung aus drei Sauerstoff Molekülen, welches durch elektrische Entladung (Blitz), oder durch das UV-Licht entsteht. Der Sauerstoff der aus zwei Atomen besteht wird durch die Elektrizität, oder durch das Licht in zwei einzelne Atome getrennt. Diese zwei einzelnen Atome sind sehr reaktionsfreudig und binden sich sofort wieder an ein Sauerstoffatom, wodurch Ozon entsteht.
Der Vorgang findet in der Natur in Bodennähe bei Gewitterentladungen statt wodurch auch in der Troposphäre Ozon entsteht. In der Stratosphäre, die in 15 bis 50 km Höhe liegt, entsteht Ozon durch das hier intensiv strahlende UV-Licht der Sonne.
Ozon kommt hauptsächlich in der Troposphäre und in der Stratosphäre vor. Allerdings enthält die Troposphäre nur 10 % des Gesamtozons und die Stratosphäre 90%. Das hat auch seinen Sinn den Ozon ist ein starkes Atemgift welches bei zu hohen Mengen die Schleimhäute stark reizt.
Das Ozon erfüllt in der Stratosphäre eine lebenswichtige Aufgabe für die Lebewesen der Erde. Es wirkt als Filter und schirmt die energiereichen UV-B-Strahlen der Sonne um ca. 95-97 % ab. Diese Strahlenart kann krankhafte Veränderungen der Zellen bei allen Lebewesen bewirken und ist an der Entstehung von Krebs beteiligt. Die noch energiereichere UV-C-Strahlung wird bereits in der Mesosphäre vollständig abgeschirmt.




4)Ozonloch



Und nun zum Ozonloch. Ist das Gleichgewicht von Ozonbildenden und Ozonzerstörenden Prozessen gestört, wird mehr Ozon zerstört als gebildet, kommt es daher zur Zerstörung der Ozonschicht. Diese Ausdünnung der Ozonschicht wird als Ozonloch bezeichnet. Diese wird unter anderem durch FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) aus Spraydosen und Kühlschränken und durch Kohlendioxid verursacht. 30 Jahre lang wurden FCKW verwendet, bis ihre Gefährlichkeit bekannt wurde. FCKW steigen in die Ozonschicht auf, wo die UV-Strahlen, das in den FCKW enthaltene Chlor freisetzen. Die Chloratome wandeln Ozonmoleküle in Sauerstoffmoleküle um, die im Gegensatz zum Ozon die UV-Strahlen bis zur Erde durchlassen. Erfreulicherweise war in meinen Unterlagen zu lesen, dass Wissenschaftler den Trend einer Verringerung dieser schädlichen Substanz festgestellt haben. Allerdings muss dieser Trend ein Jahrzehnt oder länger anhalten, bis es wirklich zu einer Erholung der Ozonschicht kommt Während in den höheren Schichten der Erdatmosphäre die Ozonkonzentration abnimmt, nimmt sie in der Atemluft zu. Hohe Ozonkonzentrationen können zu Kopfschmerzen, Atembeschwerden und Übelkeit führen. (Smogalarm)








Wo befindet sich das Ozonloch:

In den 50er Jahren wurde zum ersten Mal eine Differenz der Ozonwerte zwischen der Antarktis und der Arktis beobachtet, wobei die Ozonwerte über der Antarktis 30% - 40% geringer waren als über der Arktis. Diese natürliche Differenz, also nicht von Menschen verursacht, ist zurückzuführen auf die niedrigen Temperaturen und die verschiedenen Windverhältnisse im Winter innerhalb der Stratosphäre im Vergleich zur arktischen. Diese natürliche Abnahme der Ozonwerte über der Antarktis treten im Frühling (September, Oktober)auf der Südhalbkugel auf, und verschwindet nach 2 Monaten wieder. In den 80er Jahren entdeckte man zum erstmals eine deutlich stärkere Abnahme der Ozonwerte als normal. Heute ist das Ozonloch zu bestimmten Jahreszeiten so groß wie der gesamte antarktische Kontinent, dass sind rund 14. Mill. qkm.



Wie entsteht das Ozonloch:

Anfang des 20. Jahrhunderts suchten Wissenschaftler nach einer Substanz, die zum Kühlen von Eisschränken geeignet war. Diese Substanz sollte stabil sein (sich also im Kühlkreislauf nicht zersetzen), ungiftig sein und sich vollkommen neutral anderen Substanzen gegenüber verhalten. Die Wissenschaftler waren erfolgreich und erfanden die FCKW, Flor-Chlor-Kohlenwasserstoff.
Leider hatten die Wissenschaftler nicht weit genug gedacht. Eine Substanz, die sehr stabil ist und mit nichts anderem reagiert, wird nichts tun außer auf der Erde \"herumzuhängen\". Und da wir alle gerne einen Kühlschrank im Haus, eine Klimaanlage im Büro oder im Auto haben wollen, hat die Industrie immer mehr FCKWs produziert. Da die FCKWs normalerweise gasförmig sind, stiegen sie mehr und mehr in die Erdatmosphäre auf. Und dort treffen sie auf die UV-Strahlung. Ultraviolettes Licht zerstört die FCKW-Moleküle und es entsteht Chlor, welches wiederum das Ozon zerstört: Ein einziges Chloratom ist in der Lage, etwa 100.000 Ozonmoleküle zu zerstören!



Auswirkungen des Ozonlochs

Wie bereits oben erwähnt ist die wichtigste Funktion der Ozonschicht die Abschirmung der Erde vor kurzwelliger, energiereicher UV-Strahlung. Durch die Ausdünnung der Ozonschicht wird der Abschirmungseffekt verringert und mehr Strahlung, insbesondere die gefährliche UV-B-Strahlung gelangt auf die Erdoberfläche.
Als erstes Anzeichen dieser intensiven Sonneneinstrahlung ist bei Menschen eine erhöhte Gefahr der Hautkrebserkrankung festzustellen. Dieses erhöhte Risiko beruht auf einer erhöhten Schädigungsrate der DNA in den Hautzellen. Der direkte Zusammenhang zwischen bestimmten, meist gutartigen Hautkrebsformen ist bereits lange bekannt. Man geht heute davon aus, dass sich mit der Verringerung der Ozonkonzentration um 1 % die Wahrscheinlichkeit, an diesen Hautkrebsformen zu erkranken, um 2 % - 3,5 % erhöht.

Intensive UV-B-Strahlung wird auch mit Schädigungen der Augen in Verbindung gebracht. Insbesondere die Trübung der Augenlinse, die auch als Grauer Star bekannt ist, scheint bei häufiger und intensiver Sonneneinstrahlung gehäuft aufzutreten. Auch diese Schädigung wird durch die energiereiche UV-B-Strahlung verursacht.

Auch das Immunsystem kann durch erhöhte UV-B-Strahlung geschwächt werden. Es konnte gezeigt werden, dass UV-B-Strahlung die Immunantwort auf Tumorzellen unterdrückt, so dass auch über diesen Pfad das Hautkrebsrisiko steigt.

5)Klimawandel


Unter dem Begriff \"Klima\" wird der langjährige Zustand der Atmosphäre einer Region verstanden. Man bezieht sich üblicherweise auf einen Zeitraum von 30 Jahren. Hierin unterscheidet es sich grundsätzlich vom \"Wetter\", das nur kurzfristige und lokale Erscheinungen wie ein Gewitter oder einen heißen Sommertag kennzeichnet. Wetter und Klima entstehen aus dem Zusammenspiel vieler Komponenten. Die größte Rolle als Ort des Geschehens spielt die Atmosphäre, jene die Erde umgebende Gashülle. Die Atmosphäre steht in direktem Kontakt mit den anderen Teilkomponenten des globalen Klimasystems, den Ozeanen und Eisflächen, der Landoberfläche sowie der Biosphäre. Zwischen diesen finden intensive Wechselwirkungen statt, Energie und stoffliche Bestandteile werden ausgetauscht.
Den Antrieb und damit die Energiezufuhr bekommt das System von der Sonne. Je nach Breitengrad und Jahreszeit erhält die Erdoberfläche unterschiedlich viel Energie, wodurch ein Temperaturgefälle und daraus ein Luftdruckgefälle vor allem vom Äquator zu den Polen entsteht. Globale Zirkulations- bzw. Austauschprozesse wirken hier entgegen und gleichen die Defizite ständig aus. Mit dieser Zirkulation werden große Luftmassen, die auch sehr viel Wasserdampf enthalten können, über teils lange Strecken verfrachtet.



Der Treibhauseffekt

In der Atmosphäre befindet sich eine Vielzahl an unterschiedlichen Gasen, von denen einige als \"Treibhausgase\" wirken. Sie lassen die von der Sonne einfallende Strahlung ungehindert passieren, vermindern jedoch die Wärmeabstrahlung der Erde ins Weltall. Dadurch kommt es zur Aufheizung der Erdoberfläche bis ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht ist. Momentan hat sich dieser Gleichgewichtszustand bei 15° C als globale Mitteltemperatur der Erde eingespielt. Hätte die Erde keine Lufthülle, so läge die globale Mitteltemperatur um 33° C niedriger, also bei ca. - 18°C. Leben, wie wir es kennen, wäre unter diesen Bedingungen nicht möglich. Zu den \"klimawirksamen\" Gasen der Atmosphäre gehören im wesentlichen Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2), Distickstoffoxid (N2O), Methan (CH4) und Ozon (O3). Diese Gase sind alle auch ohne menschliches Zutun in der Atmosphäre enthalten und sind somit für den natürlichen Treibhauseffekt verantwortlich.




6)Folgen des Klimwandel

Während des letzten Jahrhunderts stieg die globale mittlere Temperatur um 0,6° C. Dieser scheinbar geringe Anstieg ist jedoch größer als alle Temperaturschwankungen der letzten 1000 Jahre und hat global gesehen drastische Auswirkungen. Diese Erhöhung tritt zudem nicht gleichmäßig auf allen Teilen der Erdoberfläche auf. Manche Regionen erwärmen sich stark, andere kühlen sogar etwas ab. Die 1990er Jahre gelten als das wärmste Jahrzehnt und 1998 als das wärmste Jahr seitdem systematische Temperaturmessungen existieren. Das Klima ist auch natürlichen Änderungen und Zyklen unterworfen. Allein vom Übergang der letzten Eiszeit vor ca. 11.000 Jahren zur heutigen Warmzeit fanden in wenigen Jahrhunderten extreme Temperaturschwankungen von fast 10° C statt. Auch die jetzige Warmzeit ist von einem ständigen auf und ab der globalen Temperaturen gekennzeichnet, wie man aus Klimaarchiven wie Eisbohrkernen, Pollen oder Baumringen ermittelt hat. Die Ursachen hierfür können vielfältig sein. Änderungen der Erdbahnparameter und unterschiedlich starke Sonnenaktivität lassen die Einstrahlung an Sonnenenergie schwanken, die auf die Erdoberfläche trifft. Auch können Vulkanausbrüche große Mengen an Asche in die obere Atmosphäre schleudern und dadurch eine Abkühlung bewirken. Diese großen natürlichen Schwankungen machen es besonders schwierig, eine anthropogen verursachte Klimaänderung mit Sicherheit nachzuweisen.
Der Temperaturanstieg von 0,4° C der Jahre 1966 - 1998 lässt sich aufwändigen Berechnungen zur Folge mit 95 % Wahrscheinlichkeit nicht allein durch die natürliche Variabilität erklären. Es gilt als wahrscheinlich, dass der Großteil dieser ungewöhnlichen Erwärmung auf die verstärkten Treibhausgasemissionen zurückzuführen ist.



Welche Maßnamen kann man dagegen ergreifen

Im Kyoto-Protokoll von 1997 ist es erstmals gelungen, für die Industrienationen Emissionsminderungen für die sechs wichtigsten Treibhausgase zu definieren. Mit dem Inkrafttreten des Protokolls werden die Emmisionsminderungen rechtlich verbindlich für die Staaten, die das Protokoll bis dahin unterschrieben haben. Die Industrienationen sollen ihre Emissionen im Zeitraum 2008 - 2012 durchschnittlich um 5,2 % senken, bezogen auf das Basisjahr 1990 für die Gase Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O) bzw. bezogen auf 1995 für wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFC), Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC) und Schwefelhexafluorid (SF6). Die HFCs, PFCs und SF6 sind zu 100% künstliche Gase und stammen aus industriellen Prozessen. Die Quellen von Schwefelhexafluorid sind die Elektronikindustrie, die Schallschutzherstellung und die Magnesiumproduktion. Die PU-Schaumanwendung und diverse Kältemittel sind die Hauptemittenten der wasserstoffhaltigen Fluorkohlenwasserstoffe. PFCs entstehen in Aluminiumhütten und in der Elektronikindustrie.

 
 




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