Im Abkommen von Montreal verpflichteten sich 1987 die Staaten, dass sie geeignete Maßnahmen treffen, damit die menschliche Gesundheit und die Umwelt vor schädlichen Auswirkungen geschützt sind, die durch die menschlich verursachte Veränderung der Ozonschicht entstehen oder entstehen könnten. (Präambel des Abkommens) Das Abkommen trat 1989 in Kraft, es führte zum Verbot der Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW), die maßgeblich zum Abbau der Ozonschicht beitragen.
Ein kleiner Exkurs (siehe auch Elemente Chemie Oberstufe 756830, Kap. 14.24)
In einem Bereich der Atmosphäre, etwa 12 bis 15 km über der Erdoberfläche, beginnt die Stratosphäre, ein Bereich, in dem die von der Sonne kommende Strahlung Sauerstoffmoleküle zu Reaktionen anregt. Ein Teil der UV-Strahlen, die sehr energiereiche UV-B-Strahlung, bewirkt eine Spaltung der Sauerstoffmoleküle. Die entstehenden Sauerstoff-Atome reagieren mit Sauerstoff-Molekülen zu Ozon (O + O2 -> O3). Dieser Teil der UV-Strahlung, der gefährlich für Lebewesen ist, wird durch diese Reaktionen verbraucht, absorbiert.
FCKW-Moleküle gehen auf der Erde praktisch keine Reaktionen ein, sie sind sehr langlebig. Sie können bis in die Ozonschicht vordringen und dort mit den Ozon-Molekülen reagieren, deren Konzentration dann abnimmt. Die Ozonschicht wird allmählich zerstört. Über der Antarktis werden die zerstörerischen Chlorverbindungen im Südpolarwinter gespeichert. Mit zunehmender Sonnenstrahlung wird aus ihnen Chlor freigesetzt, das dann lawinenartig Ozon zerstört. So entsteht über der Antarktis ein Bereich geringerer Ozonkonzentration, das Ozonloch.
Gründe für die Ausdehnung
Das Ozonloch erstreckte sich in diesem Jahr über eine Fläche von 26 Millionen km2, der dreifachen Größe von Brasilien. Eine ähnlich große Ausdehnung konnte man 2006 ermitteln, damals war das Ozonloch 26,9 Millionen km2 groß. Das war die größte Ausdehnung, die man aus Satellitendaten gewonnen hatte.
Was könnte die Ursache für das beobachtete Phänomen sein?
Man vermutet, dass u. a. der Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eine Rolle spielt. Zudem sind durch die Buschbrände in Australien gewaltige Mengen von Salzsäure in die Stratosphäre gebracht haben. Aus Salzsäure können unter den Bedingungen der Stratosphäre ebenfalls Chor-Atome gebildet werden, die Ozon-Moleküle zerstören.
Ein weiterer Grund könnte in einem besonderen Wetterphänomen liegen. In diesem Jahr kam es zu einer Ausbildung eines polaren Wirbels auf der Südhalbkugel, der bis in große Höhen reichte. Ein möglicher Grund dafür ist, dass die Luftmassewellen zwischen den Polargebieten und den mittleren Breiten zu schwach sind. Die Ursache dafür könnte die momentan besonders kalte Pazifikoberfläche sein.
Zudem muss man feststellen, dass sich nicht alle Nationen immer an das beschlossene Verbot der FCKW halten. Es gibt Einsatzgebiete, für die diese reaktionsträgen Verbindungen unerlässlich scheinen. Die ungiftigen, nicht brennbaren Verbindungen galten einmal als hervorragend geeignet als Treibmittel in Druckgasflaschen, z. B. Sprayflaschen. Sie wurden als Kältemittel in Kühlschränken und Wärmetauschern verwendet. Bei der Herstellung von Flachbildschirmen, Solarzellen und Mikroschaltkreisen wurden sie (und werden offensichtlich immer noch) in der Elektronikindustrie eingesetzt. Seit dem Verbot wurde intensiv nach Alternativen gesucht. In Sprayflaschen werden z. B. jetzt Butan oder Propan eingesetzt, die aber den Nachteil haben, dass sie brennbar sind. Viele Ersatzstoffe sind außerdem klimaschädlich, sie können wie Kohlenstoffdioxid den Treibhauseffekt verstärken.
Das Thema im Unterricht
Im Unterricht beider Sekundarstufen wird in vielen Fächern im Rahmen eines Umweltthemas z. B. in Erdkunde oder Chemie auf die Ozonproblematik eingegangen. Für das Entstehen des Ozonlochs werden dann fast immer die FCKW (oder richtiger CFKW) genannt, die die Chlor-Atome liefern, die zur Zerstörung der Ozonschicht führen. Die erstaunlich große Veränderung der Größe des Ozonlochs zeigt aber, dass auch andere Phänomene die „bösen“ Chlor-Atome liefern können. Bei Buschbränden oder Vulkanausbrüchen denkt man nicht unbedingt immer gleich an die Ozonschicht. Die genannten Umweltkatastrophen fanden auf der Südhalbkugel statt, konnten sich also auf die Stratosphäre über der Antarktis auswirken.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Themas bietet sich demnach im Erdkundeunterricht bei der Behandlung der Vulkane und den Auswirkungen von Wald- und Buschbränden.
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