Treibhauseffekt und Ozonlöcher. Folgen für Menschen und Umwelt

Das Ozonloch

Inhaltsverzeichnis

1. Begriffsklärung

2. Auswirkungen

3. Ursachen

4. Mögliche Gegenmaßnahmen

5 Ausblick

1. Begriffsklärung Ozon

ist eigentlich Sauerstoff (O2), allerdings ist ein Ozonmolekül statt aus zwei, aus drei Atomen zusammengesetzt (O3). Diese Verbindung ist sehr unbeständig.

Ozon spaltet sich leicht auf, und die dabei frei werdenden, sehr aggressiven Sauerstoffatome reagieren leicht mit anderen Stoffen.

Es zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

- natürlicher, gasförmiger Bestandteil der Erdatmosphäre

- kommt in sehr unterschiedlichen und stets winzigen Konzentrationen vor hängt ab von geographischer Breite und Höhe; von der Jahreszeit; von Variationen der Sonnenaktivität; von der Änderung der stratosphärischen Winde; von unregelmäßigen Erscheinungen (z.B. Vulkanausbrüche) daher gab es lange keine feste Definition des "Normalzustandes"

- in Atemluft wirkt es wegen seiner Reaktionsfreudigkeit als Reizgas, doch in 10-15 km Höhe bildet es einen Schutzschild gegen die UV-Strahlung der Sonne (absorbiert die besonders energiereiche UV-C-Strahlung und schwächt die ebenfalls schädliche UV-B-Strahlung stark ab)

- normalerweise wenig Ozon in Bodennähe (Troposphäre); aber ständig neu produziertes in ca. 8-16 km Höhe (Stratosphäre)

- entsteht am Boden mit Hilfe von Bakterien durch Fäulnisprozesse, bei der elektrischen Entladung von Blitzen, sowie durch Luftverschiebung aus der Stratosphäre

Ozonloch:

- bereits 1971 gab es erste Hinweise, daß Stickoxide aus Flugzeugen die schützende Ozonschicht gefährden

- erst 1974 internationale Beachtung durch die US-Wissenschaftler Rowland/Molina

- 1979 durch britischen Forscher über der Antarktis registriert

- 1984 Bekanntwerden des "Ozonloches" über der Antarktis

- zeitweise in Größe der USA (1990) ; später Europa (1995)

- am stärksten über der Antarktis, aber auch über der Arktis (wegen ganz besonderer

klimatischer Bedingungen: Polarwirbel, tiefe Temperaturen, polarestratosphärische Wolken)

Treibhauseffekt:

Dieser mittlerweile sehr populäre Begriff bezeichnet die Temperaturerhöhung auf der Erde durch Konzentrationsanstieg bestimmter Spurengase. Diese Gase wirken ähnlich wie das Glasdach eines Treibhauses: sie lassen die Sonnenstrahlung nahezu ungehindert passieren, absorbieren aber einen großen Teil der von der Erde ausgesandten Wärmestrahlung und schicken ihn zur Erdoberfläche zurück.

Bis zu einem gewissen Grad ist das ein natürlicher Vorgang, da sonst die Durchschnittstemperatur auf der Erde -18 Grad betragen würde. Im folgenden wird allerdings im wesentlichen der von Menschen verursachte Treibhauseffekt behandelt.

2.Auswirkungen

Das Ozonloch zeitigt folgende bisher bekannte Auswirkungen.

Um seinen Wirkungsgrad zu verdeutlichen, sei eingangs erwähnt, daß eine nur einprozentige Abnahme der Ozonschicht eine um zwei Prozent effektivere UV-Bestrahlung zur Folge hat.

Demnach läßt sich unsere Erde bei einer fortdauernden Abnahme des stratosphärischen Ozons als ein globales Solarium skizzieren, aus dem man allerdings nicht einfach hinausgehen kann. Dieser Strahlung schutzlos ausgeliefert würden nicht nur Kunststoffe in ihre Bestandteile zerfallen, Sommersmog in vielen Gebieten auftreten, sondern wären auch sämtliche Lebewesen massiv beschädigt und in ihrer Existenz bedroht.

Beim Menschen führt ein Ozonmangel in der Stratosphäre zu

a) Sonnenbrand

b) Hautkrebs

c) Augenerkrankungen

d) allgemeine Schwächung des Immunsystems. In Australien ist die Lage besonders dramatisch.

Ein Ozonüberschuß am Boden (Troposphäre) hat aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsweise andere Leiden zur Folge:

e) Erkrankungen der Atemwege (z.B. Asthma) , besonders Kinder sowie bei körperlicher Anstrengung

f) Entzündungen

g) Übelkeit

h) Veränderungen im Blutbild

i) Effekte auf das Nervensystem (Müdigkeit, Leistungsabnahme, Kopfweh)

j) Verstärkung der Wirkung anderer Luftschadstoffe wie Ruß und Feinstaub (durch Autoverkehr)

Eine nachhaltige Schädigung der Pflanzen hinterläßt ebenso deutliche Merkmale:

a) Einschränkungen der Photosynthese

b) Verkürzungen der Sproßlängen

c) Verminderung der durchschnittlichen Blattfläche

d) Veränderung innerhalb der Pflanzengemeinschaft

Diese Veränderungen können aus volkswirtschaftlicher Sicht zu Ernteverlusten in hohem Ausmaße und zu Veränderungen in der Nahrungskette führen und nicht zuletzt zum Waldsterben beitragen.

In den Meeren geht das nährstoffreiche Phytoplankton (Algen usw.) zurück (Nahrungsmangel für Fische und Veränderung der Artenzusammensetzung, Wegfall des größten Sauerstoffproduzenten sowie weniger Umsetzung von CO2, was wiederum eine Zunahme des Treibhauseffektes bedingt) während das nichtverwertbare bzw. giftige zunimmt (Sauerstoffmangel im Wasser)

Die Schadenserfassung beim Treibhauseffekt gestaltet sich schwieriger.

Generell läßt der steigende Temperaturanstieg (auf Kontinenten mehr als auf Ozeanen; polare Regionen mehr als tropische) einen Zusammenhang mit der Umverteilung von Niederschlägen, dem vermehrten Auftreten von Naturkatastrophen (Überschwemmungen, Wirbelstürme, Dürren, Hitzewellen) , der Verwüstung sowie dem Auftauen von Eisflächen (Gletschern, Dauerfrostböden) mit teilweise ungeahnten Folgen sehr wahrscheinlich werden.

Ein weiteres Indiz für die Erwärmung des Planeten liefern Gewitterdaten.

Einst galten Blitze als Zeichen göttlichen Zorns, heute sind sie für Meteorologen ebenfalls ein Zeichen - das eine drohende globale Klima-Erwärmung erkennen helfen könnte. Denn zwischen der Entstehung von Gewittern und der Temperatur über der Erdoberfläche besteht ein enger Zusammenhang.

Für die Zukunft lassen sich noch einige Folgen des Treibhauseffektes aufzeichnen:

- zusätzliche Bedrohung der Artenvielfalt
- Umweltverschmutzung
- Verschiebung der landwirtschaftlichen Anbaugebiete
- Ausbreitung von Krankheitserregern
- Gesundheitsschäden und verminderte Lebensqualität
- veränderter Energiebedarf
- Ansteigen des Meeresspiegels um bis zu 1,5 Meter; evtl. mehr
- insgesamt mehr Niederschlag, aber regional verteilt, so daß es mancherorts zu längeren Dürreperioden käme
- Trinkwasserknappheit
- Verschiebung der Klima- und Vegetationszonen
- Veränderung von Meeresströmen (z.B. Golfstrom)
- große Flüchtlingsströme

Übertragen auf die Landwirtschaft bedeutete die zusätzliche CO2-Düngung eine zusätzliche Veränderung der Pflanzen. Dürren und Überflutungen führen zu Ernteausfällen. Es herrschte Wasserknappheit und Unkraut wie Schädlinge breiteten sich vermehrt aus.

Gegenseitige Auswirkungen von Ozonloch und Treibhauseffekt

Wirkt sich die Ozonausdünnung auf den Treibhauseffekt aus?

Bekannt ist die UV-bedingte Abtötung von Plankton, das als bedeutende CO2 -Senke wirkt. Am Südpol wurden bereits jetzt (trotz der dort viel schwächeren globalen Sonneneinstrahlung) höhere, DNA-gewichtete UV-B-Werte als in Pasadena, Californien, gemessen. Darauf ist die Natur nicht vorbereitet.

Wie ist es umgekehrt?

Welchen Einfluß hat der Treibhauseffekt auf die Ozonausdünnung?

Zunächst läßt sich festhalten, daß sich die Stratosphäre abkühlt. Durch die UV-B-bedingte Ozonspaltung wird Energie freigesetzt, die sich als Erwärmung der Stratosphäre von der Tropopause aufwärts an äußert. Mit der globalen Ausdünnung der stratosphärischen Ozonschicht um 5% (in den mittleren Breiten; in hohen Breiten mehr, in den Tropen fast nicht) hat sich die Stratosphäre abgekühlt. Je kühler die Stratosphäre bereits ist, desto eher bilden sich über den winterlichen Polen die stratosphärischen Wolken aus Eiskristallen, die nicht nur der Stratosphäre das Chlor-bindende Nitrat entziehen, sondern deren Oberflächen auch katalytisch den nachwinterlichen Ozonabbau durch aus ihnen freigesetztes Chlor beschleunigen. Dies besonders in den ozonreichen Schichten bis zu 25 km Höhe.

3. Ursachen

In den letzten 100 Jahren vermehrten sich die "Ausdünstungen" der Menschheit um den Faktor 1000.

Der enorm gestiegene Verbrauch von Kohlenwasserstoff (22 Gigatonnen jährlich durch die Verbrennung von 5,9 Gigatonnen Kohlenstoff) Das Ozonloch in der Stratosphäre wird ermöglicht durch besondere meteorologische Bedingungen über der Antarktis: der Südpolarwirbel unterbindet zeitweise den Luftaustausch mit anderen Gebieten, gleichzeitig erfolgt eine spezielle Wolkenbildung, welche den chemischen Abbau von Ozon besonders begünstigt.

Hauptverantwortlich sind aber die Spurengase:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Sie werden nach ihrer Freisetzung über die Erdkugel verteilt und steigen in die Stratosphäre auf. Einige (z.B.FCKW) werden auf ihrem Weg praktisch nicht abgebaut, andere zumindest teilweise.

Einmal oben angekommen, können sie nicht mehr zurücksinken, weil die Temperaturen in der Stratosphäre höher sind als in der darunterliegenden Troposphäre. Abgebaut werden können sie aber nur durch die UV-Strahlung der Sonne. Dabei entstehen wiederum Radikale, welche Ozonmoleküle massenhaft zerstören können.

Ein Beispiel für die exzessive Belastung der Erdatmosphäre ist der Luftverkehr.

Seit längerem warnen Atmosphärenforscher, daß die Verbrennungsrückstände aus FlugzeugTurbinen den Treibhauseffekt anheizen. Jetzt fanden deutsche und US-amerikanische Wissenschaftler heraus, daß Jets wahrscheinlich auch viel stärker zum Abbau der Ozonschicht beitragen, als bislang bekannt war.

Vor allem das aus verbranntem Kerosin entstehende Schwefeltrioxid (SO3) rückt ins Blickfeld der Ozonforscher. Aus SO3 entsteht in der Stratosphäre sehr schnell Schwefelsäure.

Auch die heutigen Langstreckenflugzeuge gelangen - vor allem auf Routen über den Polargebieten - in die Stratosphäre und tragen dort zum Ozon-Abbau bei. Bislang galten nicht die Schwefeloxide, sondern die Stickstoffe als die wichtigsten Schadstoffe im Abgas von Flugzeugen. Die Flugzeuge wurden deshalb in den letzten zwanzig Jahren so konstruiert, daß sie möglichst wenig Stickstoff ausstießen.

Auf die Spur der gefährlichen Schwefeltrioxide kamen neuseeländische Forscher, als sie mit einem Forschungsflugzeug in großen Höhen Luftproben aus dem Abgasstrahl einer zehn Minuten zuvor durchgeflogenen Concorde entnahmen und dort unerwartet hohe Konzentrationen von vernebeltem Schwefel fanden. Überschallflugzeuge wie die Concorde gelten als besonders ozonschädigend.

Das Hauptproblem stellt aber nach wie vor das Chlor dar. Es entsteht u.a. durch chemische Reaktionen mit Salpetersäure über der Antarktis.

Am Boden entsteht das Ozon aus der Verbindung mit Licht.

Verantwortlich für die Ozonbildung hier sind Stickoxide (aus der Verbrennung) und Kohlenwasserstoffe. Die bodennahen Ozonwerte sind unterschiedlich verteilt zwischen Stadt (niedrig) -und Landregionen (hoch) was am Stickstoffmonoxid NO liegt. Es stammt aus Kraftfahrzeugen und baut Ozon ab. Am Boden verfügt Ozon nur über eine kurze Lebensdauer, da es "aggressiv" ist, sich aufspaltet und schnell mit anderen Stoffen verbindet. Daher ist der von manchen erhoffte "Ausgleich" in der Stratosphäre nicht möglich.

Der Treibhauseffekt ergibt sich durch die folgenden Treibhausgase:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Effekt der einzelnen Gase hängt von ihrer atmosphärischen Konzentration und ihrer unterschiedlichen spezifischen Wirksamkeit ab.

Sie stammen hauptsächlich aus Kraftwerken, aus den Verkehrsabgasen (Flugzeug, Fahrzeuge, Bahn) , aus der Industrie, aus den Haushalten und Kleinverbrauchern sowie aus Raffinerien und Hochöfen.

Geographisch liegt ihre hauptsächliche Herkunft in den Industrieländern (besonders USA, Kanada) , in der nördlichen Halbkugel sowie in Asien.

Allein der Autoverkehr (dessen weitere Zunahme angesichts bevorstehender Verbreitung in bisher weniger industrialisierten Ländern angenommen werden muß) belastet die Atmosphäre durch 550 Millionen Fahrzeuge weltweit.

5. Mögliche Gegenmaßnahmen

Wenn man das Ozonloch wieder "stopfen" möchte, würde selbst bei sofortigem Herstellungs- und Freisetzungsstopp ozonzerstörender Gase eine Wiederherstellung des vorindustriellen Zustandes sehr lange dauern, da diese Gase erst nach ungefähr zehn bis zwanzig Jahren aus der Bodenluft in die Stratosphäre aufsteigen und dort wenigstens Jahrzehnte bis Jahrhunderte verweilen.

Außerdem steckt noch immer eine ungeheure Altlast der betroffenen Gase in verschiedenen Produkten, die dadurch erst verzögert freigesetzt werden (sogenanntes "Banking" ) Teilweise gibt es Vorschläge aus der Chemischen Industrie, das Ozonloch mit "Ersatzstoffen" zu beseitigen. Aber auch die Idee eines Luftschiffes, welches das Chlor in der Stratosphäre aufsammelt, wurde schon andiskutiert.

Bis auf weiteres muß man wohl nur neue Marktlücken (besonders starke Sonnencremes, Gasmasken, Kleidung mit UV-Filter) zur Kenntnis nehmen.

Auch hinsichtlich des Treibhauseffektes ist ein grundsätzliches Umdenken erforderlich, statt bisheriger "kleiner Reparaturen". Aber selbst bei völliger Umkehr der Industrieländer wäre kein Fortschritt zu erwarten, wenn gleichzeitig die sog. Entwicklungsländer "nachrüsteten". Die Ozeane nehmen zwar einen Großteil der zurückgeworfenen Spurengase wieder auf, es herrscht allerdings erhebliche Ungewißheit über deren Fortbestand da die "Seekolosse" über eine sehr lange Reaktionszeit verfügen.

Staudämme wirken der menschengemachten Klimaveränderung entgegen - und verschleiern sie einstweilen. Mögliche Maßnahmen gegen den Treibhauseffekt können sein:

- Herausfiltern von Treibhausgasen an der Quelle (kostspielig und ungewisse Lagerung)

- Substitution durch weniger CO2-emittierende fossile Energieträger (Gas statt Braunkohle)

- Emissionszurückhaltung (Stickoxide, bei CO2 nicht günstig erreichbar)

- Fixierung von CO2 durch zusätzliche Biomasse (z.B. Wiederaufforstung-im Anfangsstadium der Bäume wird besonders viel gebunden-oder verminderte Rodung)

- Emissionsbeschränkung in der Landwirtschaft (Methan, Dünger)

- Emissionsbeschränkung in der Industrie (Ausschluß von Wegwerfprodukten, weniger Energieverbrauch und Schadstoffausstoß)

- Atomenergie?

Die Atomindustrie propagiert eine "Neubewertung der Atomenergie" gegen alte Bedenken und den angestrebten "Atomausstieg".

Dabei muß man jedoch bedenken, daß das Unfallrisiko niemals ganz ausgeschlossen werden kann und ein Ernstfall irreparable Folgen hätte. Desweiteren gibt es nach wie vor ein ungelöstes Endlagerproblem für Atommüll, die gefährlichen Transporte sowie die Tatsache, daß auch Atomkraftwerke CO2 verursacht, wenngleich auch weniger.

- Erneuerbare Energien (z.B. Biomasse -vor allem in südlichen Ländern; z.B. Biogas,-alkohol- ; Solartechnik welche derzeit oft noch sehr teuer ist; Wasserkraft welche allerdings auch sehr problematisch ist; eher noch kleine, dezentrale Anlagen; Wind; oder die Geothermie bei der die Wärme des Erdinneren ausgenutzt wird.

- Energieeinsparung (dabei sind die Möglichkeiten am besten erforscht; es gibt allerdings bestehende Markthindernisse z.B. im Vergleich teuerere Geräte und Energieunternehmen verdienen auch nicht an Einsparung; die Energiepreise entsprechen nicht den volkswirtschftlichen Kosten; durch eine effizientere Nutzung z.B. bei der Beleuchtung, Elektromotoren, Gebäudeisolation, Kraftwerken-Kraft-Wärme-Kopplung-, Kühlgeräten, Straßenverkehr ergäben sich gewaltige Einsparpotentiale.

- Regional arbeitende Stadtwerke Aber auch bei sich zu Hause kann jeder seinen Teil zur Entschärfung der Lage beitragen: Verbesserungsmöglichkeiten im Haushalt sind beispielsweise den Stromverbrauch reduzieren durch

- Elektroherde durch Gasherde ersetzen

- Beleuchtung durch Energiesparlampen

- Dauerläufer bei Nichtgebrauch ganz abschalten (z.B. Fernseher)

- Warmwasserbereiter (durch Heizung oder Solarstrom)

- Kühlschränke auf neuem Stand holen und ordnungsgemäß betreiben

- Gefrierschränke durch Gefriertruhen ersetzen

- Waschmaschinen auf neuem Stand holen und ordnungsgemäß betreiben

- Wäschetrockner möglichst abschaffen bzw. nicht anschaffen

- Geschirrspüler möglichst abschaffen bzw. nicht anschaffen

- Frische Luft

- wärmere Kleidung erspart Heizkosten

- Duschen statt Baden.

Um aber die unabdingbaren Richtlinien und Maßstäbe für alle Emmittenten festzulegen, sind internationale Abkommen notwendig. Mögliche internationale Vereinbarungen müssen:

- die unterschiedlichen Standpunkte zusammenführen

- möglichst alle relevanten Staaten einschließen

- eine Übereinkunft zur Einführung von Steuern gegen Emissionen beinhalten

- nationale und internationale Instrumente vereinbaren

- wirksame Kontrollen vorschreiben u. Sanktionen festsetzen.

Bisher fanden folgende Klimagipfel statt:

April 1977 Konferenz von Washington

22.3.1985 "Wiener Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht" September 1987 "Montreal-Protokoll"

1990 Konferenz von London (Ausstieg aus FCKW-Produktion bis 2000) 1992 Klimagipfel in Rio

1997 Klimakonferenz in New York

5.Ausblick

Äußerst düstere Bilder müssen gezeichnet werden, da selbst bei (unwahrscheinlicher) sofortiger Wende in der Umweltpolitik und unserem Umgang mit Emissionen und Rohstoffen nur eine sehr langsame Reaktion erfolgte.

Hoffnung liegt allein in unerwarteten, positiven Prozessen (z.B. neuer Technologien oder chemischer Reaktionen) sowie einer gewissen "Selbstheilungskraft" der Erde begründet.

Literatur:

Schönwiese, Chr.-D.: Der Treibhauseffekt: der Mensch ändert das Klima-Stuttgart:Deutsche Verlags-Anstalt, 1988

Wiedlich, Wolfgang: Kiwis aus Sibirien?: Treibhauseffekt, Ozonloch und UmweltpolitikBasel;Boston;Berlin: Birkhäuser, 1991

Internet