Ozon in der Stratosphäre

Ozon ist im eigentlichen Sinne kein Luftschadstoff, da es in der Stratosphäre auf natürlichem Wege durch die energiereiche UV-Strahlung der Sonne direkt aus Sauerstoff entsteht.

Auf diese Weise entstehen über 90% des Ozons. Dieser Anteil verbleibt wegen der Sperrschicht zwischen Stratosphäre und Troposphäre weitgehend im oberen Stockwerk der Atmosphäre. Dennoch sorgt ein begrenzter Stoffaustausch zwischen der ozonreichen oberen und der ozonarmen unteren Luftschicht dafür, dass unsere Atemluft immer etwas Ozon enthält.

Das entstandene Ozon kann durch das Sonnenlicht auch wieder in Sauerstoff zerlegt werden, so dass sich in der Stratosphäre ein Konzentrations-Gleichgewicht einstellt.

Allerdings gefährden Emissionen unserer Industriegesellschaft dieses natürliche Gleichgewicht. Jährlich wiederkehrend wird über den Polen eine Ausdünnung des stratosphärischen Ozons beobachtet. In manchen Frühjahrswochen tritt sogar ein ausgedehntes Ozonloch auf, das sich erst mit der jahreszeitlich ansteigenden Sonnenscheindauer wieder schließt.

Hervorgerufen wird diese Erscheinung durch bestimmte langlebige und stabile Chlor- und Bromverbindungen, die sich lange genug in der Troposphäre aufhalten, um die Sperrschicht zum oberen Stockwerk der Atmosphäre, der Stratosphäre, allmählich überwinden zu können. Hierzu zählen die in der Vergangenheit wegen ihrer Ungiftigkeit und Unbrennbarkeit als Treibgase, Kühl- und Schäummittel weit verbreiteten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und die als Feuerlöschmittel eingesetzten Halone, die sich trotz Produktionsverbots noch viele Jahre in der Atmosphäre werden nachweisen lassen.

Da mit dem Abbau der schützenden Ozonschicht die ultraviolette Strahlung zunimmt, werden Auswirkungen auf Menschen, Tiere und Pflanzen befürchtet. Es besteht die Gefahr, dass Hautkrebs- und Augenerkrankungen zunehmen. Um dies zu verhindern, haben die Vereinten Nationen im sogenannten Montrealer Protokoll den weltweiten Ausstieg aus der Produktion der FCKW und anderer ozonschädigender Halogenverbindungen beschlossen.

So entsteht das Ozonloch

In der Stratosphäre werden Chlorverbindungen durch die in dieser Höhe ungefilterte energiereiche Sonnenstrahlung gespalten.

Die entstehenden Chlor-Radikale greifen in die Spurengaskreisläufe der Atmosphäre ein. Dabei entstehen zum Teil stabilere Verbindungen, wie Chlornitrat oder Chlorwasserstoff, die z. B. in sehr kalten polaren stratosphärischen Wolken über der Antarktis zu labilen Zwischenstufen umgewandelt werden, die den antarktischen Winter überdauern. Wenn im Frühjahr die Sonne wieder über den Horizont tritt, werden aus diesen angereicherten Chlorverbindungen die Chlor-Radikale durch die Einwirkung des Sonnenlichts in großer Menge freigesetzt und können ihre Ozon abbauende Wirkung schlagartig entfalten.

Die Chlor-Radikale sind dazu imstande, viele Ozonmoleküle zu spalten, ehe sie selbst durch andere Prozesse umgewandelt werden oder die Stratosphäre verlassen.