20 Jahre Montreal Protokoll zum Schutz der Ozonschicht

• Am 16. September 2007 jährt sich zum 20. Mal die Verabschiedung des „Montrealer Protokolls", eines internationalen Abkommens, mit dem sich die Vertragsparteien zu einer stufenweisen Reduzierung der Produktion derjenigen chemischen Verbindungen einigten, die wesentlich zum Abbau der Ozonschicht beitragen. Anlässlich dieses Jubiläums sind auf dieser Seite einige der wichtigsten wissenschaftlichen Beiträge aus der Beobachtung des Ozons und anderer relevanter Spurengase aus dem All zusammengefasst, die die Überprüfung der erfolgreichen Umsetzung des Montrealer Protokolls ermöglichen.

Stratosphärisches Ozon und FCKWs

Ozon (O3) ist einer der wichtigsten chemischen Bestandteile der Erdatmosphäre. Das aus drei Sauerstoffatomen bestehende Molekül kommt zwar nur in kleinsten Mengen in der Atmosphäre vor (einige Ozonmoleküle pro Million Luftmoleküle), besitzt aber die Eigenschaft Sonnenstrahlung in den Spektralbereichen UV-B (280 nm – 320 nm) und UV-C (unterhalb von 280 nm) zu absorbieren. Während die Strahlung im UV-C Spektralbereich auch ohne Ozon fast vollständig in der Atmosphäre absorbiert wird, hängt die Menge der solaren UV-B Strahlung am Boden stark vom stratosphärischen Ozongehalt ab. Da die DNA aller Organismen durch UV-B Strahlung der Sonne geschädigt werden kann, ist die Ozonschicht ein wichtiger Schutz für das Leben auf der Erde. Etwa 80–90% des gesamten atmosphärischen Ozons befindet sich in der Stratosphäre, der Atmosphärenschicht, die sich von ca. 10 km bis in 50 km Höhe erstreckt.

Im Jahre 1973 entdeckten die Wissenschaftler Sherwood Rowland und Mario Molina, dass eine Reihe in großem Umfang industriell hergestellter Chlorverbindungen (FCKW oder Fluorchlorkohlenwasserstoffe) in der Lage sind die stratosphärische Ozonschicht empfindlich zu schädigen. Für diese Entdeckung erhielten sie im Jahr 1995 den Nobelpreis für Chemie. FCKWs wurden beispielsweise als Kühlmittel in Kühlschränken und Klimaanlagen oder als Treibmittel in Sprühdosen verwendet und galten aufgrund ihrer Reaktionsträgheit als ungefährliche Substanzen, die bedenkenlos in die Atmosphäre entweichen konnten. Tatsächlich stellen die FCKWs in der bodennahen Atmosphärenschicht – der Troposphäre – keine Bedrohung dar, können aber aufgrund ihrer langen Lebensdauer langsam in die darüber liegende Stratosphäre gelangen. In der Stratosphäre ist die Intensität energiereicher Sonnenstrahlung höher als am Boden, so dass die FCKWs durch die Sonnenstrahlung in ihre Bestandteile aufgespalten werden. Das freigesetzte Chlor wirkt nun als Katalysator bei der Vernichtung der Ozonmoleküle, d.h. sie werden durch Reaktionen mit Chlor vernichtet, während das Chlor erhalten bleibt:

Cl + O3 ---> ClO + O2
ClO + O ---> Cl + O2
Netto: O3 + O ---> O2 + O2

Da der Transport und die Verbreitung der langlebigen chemischen Verbindungen in der Stratosphäre sehr langsam sind, stammt der heute beobachtete stratosphärische Chlorgehalt aus den FCKW Emissionen der vergangenen vier bis sieben Jahre. Mit der langsamen Abnahme des Chlorgehalts im Zusammenhang mit dem Montrealer Protokoll wird eine Erholung der Ozonschicht in den nächsten Jahrzehnten erwartet. Beobachtungen scheinen bereits jetzt auf eine langsame Zunahme des Ozons hinzudeuten, jedoch tragen auch natürliche Schwankungen durch andere Prozesse, u.a. die Sonnenvariabilität im 12-Jahreszyklus und grosse Vulkanausbrüche zu Änderungen im Ozon bei. (Weiter: Das Antarktische Ozonloch)

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