Um die Ozonschicht zu verstehen, wäre es hilfreich, die verschiedenen Schichten der Atmosphäre zu kennen. Die Erdatmosphäre besteht aus vielen Schichten, von denen jede eine bedeutende Rolle spielt. Die erste Schicht, die sich etwa 10 Kilometer von der Erdoberfläche nach oben erstreckt, wird als Troposphäre bezeichnet. In dieser Region finden viele menschliche Aktivitäten wie Gasballons, Bergsteigen und Flüge mit kleinen Flugzeugen statt.

Die Stratosphäre ist die nächste Schicht über der Troposphäre, die sich etwa 15 bis 60 Kilometer erstreckt. Die Ozonschicht befindet sich im unteren Bereich der Stratosphäre etwa 20 bis 30 Kilometer über der Erdoberfläche. Die Dicke der Ozonschicht beträgt etwa 3 bis 5 mm, schwankt jedoch je nach Jahreszeit und Geographie.

Die Ozonschicht ist eine tiefe Schicht in der Erdatmosphäre, die Ozon enthält, ein natürlich vorkommendes Molekül mit drei Sauerstoffatomen. Diese Ozonmoleküle bilden eine gasförmige Schicht in der oberen Erdatmosphäre, die als Stratosphäre bezeichnet wird.

Dieser untere Bereich der Stratosphäre mit einer relativ höheren Ozonkonzentration wird Ozonosphäre genannt. Die Ozonosphäre befindet sich 15-35 km (9 bis 22 Meilen) über der Erdoberfläche.

Die Ozonkonzentration in der Ozonschicht liegt normalerweise unter 10 ppm, während die durchschnittliche Ozonkonzentration in der Atmosphäre etwa 0,3 ppm beträgt. Die Dicke der Ozonschicht unterscheidet sich je nach Jahreszeit und Geographie. Die höchsten Ozonkonzentrationen treten in Höhen von 26 bis 28 km (16 bis 17 Meilen) in den Tropen und von 12 bis 20 km (7 bis 12 Meilen) in Richtung der Pole auf.

Die Ozonschicht bildet eine dicke Schicht in der Stratosphäre, die die Erde umgibt und eine große Menge Ozon enthält. Die Ozonschicht schützt das Leben auf der Erde vor starker ultravioletter Strahlung, die von der Sonne kommt.

Ultraviolette Strahlen sind schädliche Strahlen, die das Risiko tödlicher Erkrankungen wie Hautkrebs und Katarakte erhöhen und das Immunsystem schädigen können. Ultraviolette Strahlen können auch einzellige Organismen, Landpflanzen und aquatische Ökosysteme zerstören.Die Ozonschicht wurde 1913 von den französischen Physikern Charles Fabry und Henri Buisson entdeckt. Die Ozonschicht hat die Fähigkeit, fast 97-99% der schädlichen ultravioletten Strahlung zu absorbieren, die die Sonne aussendet und die langfristig verheerende Auswirkungen auf Menschen sowie Pflanzen und Tiere haben kann.

Zusammensetzung der Ozonschicht

Es kommt als eine Überraschung, dass die gleichen UV-Strahlen aus dem Großteil der Ozonschicht. Ozon ist eine außergewöhnliche Art von Sauerstoff, der aus 3 Sauerstoffatomen anstelle der normalen 2 Sauerstoffatome besteht. Die Ozonschicht entwickelt sich normalerweise, wenn einige Arten von elektrischer Entladung oder Strahlung die 2 Atome in einem Sauerstoffmolekül (O2) aufspalten, die sich dann unabhängig voneinander mit anderen Molekültypen wiedervereinigen, um Ozon zu bilden. Die Ozonschicht schützt das Leben auf dem Planeten Erde seit Milliarden von Jahren, aber jetzt wird sie durch menschliche Aktivitäten verschlissen.Die Menschen begannen, die Bedeutung der Ozonschicht zu schätzen, als Wissenschaftler ein Forschungsergebnis veröffentlichten, das darauf hindeutet, dass bestimmte vom Menschen hergestellte Chemikalien, die als Fluorchlorkohlenwasserstoffe bekannt sind, die Stratosphäre erreichten und das Ozon durch eine tiefgreifende Reihe chemischer Reaktionen abbauten.

Die Ergebnisse dieser Forschungsstudie führten 1973 zur Unterzeichnung eines globalen Vertrags, der als Montreal-Protokoll bekannt ist. Dieser Vertrag trug dazu bei, die Produktion dieser schädlichen, vom Menschen hergestellten Chemikalien zu reduzieren.

Diese gezielten Bemühungen haben dazu geführt, dass sich die Ozonschicht in den letzten Jahren erholt hat. Die Dicke der Ozonschicht variiert immens an jedem Tag und an jedem Ort. Aufgrund der unerbittlichen vertikalen atmosphärischen Luftzirkulation sowohl in der Stratosphäre als auch in der Troposphäre kann die Ozonschicht, die den Menschen vor starken UV-Strahlen schützt, geringer oder größer sein. Darüber hinaus sind diejenigen, die in höheren Lagen leben, einem Risiko für UV-Strahlung ausgesetzt als diejenigen in niedrigeren Lagen.

Das stratosphärische Ozon spielt eine große Rolle beim Schutz des Menschen vor der Härte der Sonne. Es gibt jedoch auch eine Art Ozon, das sich direkt über dem Boden entwickelt, wenn Sonnenstrahlen mit Verschmutzungen in der Atmosphäre in Kontakt kommen, die für die menschliche Gesundheit gefährlich sind.Bei manchen Menschen kann es zu Komplikationen beim Atmen kommen und findet oft im Sommer statt, wenn die Verschmutzung in Städten, in denen die Luft statisch ist, weit verbreitet ist.

Warum ist die Ozonschicht notwendig?

Eine wesentliche Eigenschaft des Ozonmoleküls ist seine Fähigkeit, Sonnenstrahlen mit Wellenlängen von weniger als 290 Nanometern daran zu hindern, die Erdoberfläche zu erreichen. Dabei absorbiert es auch ultraviolette Strahlung, die für die meisten Lebewesen gefährlich ist. UV-Strahlung könnte das Leben auf der Erde verletzen oder töten.

Obwohl die Absorption von UV-Strahlung die Stratosphäre erwärmt, ist es wichtig, dass das Leben auf dem Planeten Erde gedeiht. Forscher haben die Störung empfindlicher terrestrischer und aquatischer Ökosysteme aufgrund des Abbaus der Ozonschicht erwartet.

Ultraviolette Strahlung könnte die organische Substanz zerstören. Pflanzen und Plankton können nicht gedeihen, beide dienen als Nahrung für Land- und Meerestiere. Für den Menschen führt eine übermäßige Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung zu einem höheren Krebsrisiko (insbesondere Hautkrebs) und Katarakten.

Es wird berechnet, dass jede 1-prozentige Abnahme der Ozonschicht zu einer 2-5-prozentigen Zunahme des Auftretens von Hautkrebs führt. Andere negative Auswirkungen der Verringerung der schützenden Ozonschicht sind – Zunahme der Inzidenz von Katarakten, Sonnenbrand und Unterdrückung des Immunsystems.

Ursachen für den Abbau der Ozonschicht

Glaubwürdige wissenschaftliche Studien haben belegt, dass die Ursache für den Abbau der Ozonschicht menschliche Aktivitäten sind, insbesondere von Menschen hergestellte Chemikalien, die Chlor oder Brom enthalten. Diese Chemikalien sind weithin als ODS bekannt, ein Akronym für ozonabbauende Substanzen. Wissenschaftler haben seit den frühen 1970er Jahren eine Verringerung des stratosphärischen Ozons beobachtet. Es wird festgestellt, dass es in Polarregionen stärker ausgeprägt ist.

Ozonabbauende Substanzen haben sich in der darunter liegenden Atmosphäre als umweltfreundlich, sehr stabil und ungiftig erwiesen. Deshalb haben sie im Laufe der Jahre an Popularität gewonnen. Ihre Stabilität hat jedoch ihren Preis: Sie können hoch oben in der Stratosphäre schweben und statisch bleiben.

Dort oben werden ODS bequem durch das starke UV-Licht abgebaut und die resultierende Chemikalie ist Chlor und Brom. Es ist bekannt, dass Chlor und Brom die Ozonschicht mit Überschallgeschwindigkeit abbauen. Sie tun dies, indem sie einfach ein Atom aus dem Ozonmolekül abziehen. Ein Chlormolekül hat die Fähigkeit, Tausende von Ozonmolekülen abzubauen.

Ozonschädigende Stoffe sind und bleiben noch viele Jahre in der Atmosphäre. Dies impliziert im Wesentlichen, dass viele der ozonabbauenden Substanzen, die der Mensch in den letzten 90 Jahren in die Atmosphäre gelangen ließ, immer noch auf dem Weg in die Atmosphäre sind, weshalb sie zum Ozonabbau beitragen werden.

Die wichtigsten ozonabbauenden Substanzen sind Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Tetrachlorkohlenstoff, Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HFCKW) und Methylchloroform. Halone, manchmal auch als bromierte Fluorkohlenwasserstoffe bekannt, tragen ebenfalls stark zum Ozonabbau bei.

Ihre Anwendung ist jedoch stark eingeschränkt, da sie in bestimmten Feuerlöschern eingesetzt werden. Der Nachteil von Halonen ist, dass sie so stark sind, dass sie die Ozonschicht 10-mal stärker abbauen können als ozonabbauende Substanzen.

Wissenschaftler in diesem Zeitalter arbeiten rund um die Uhr daran, Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) an die Stelle von teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffen (HFCKW) und Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) für den Einsatz in der Fahrzeugklimatisierung zu entwickeln.

Teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe sind starke Treibhausgase, aber sie sind nicht in der Lage, Ozon abzubauen. Fluorchlorkohlenwasserstoffe hingegen tragen erheblich zum Klimawandel bei, was bedeutet, dass Fluorchlorkohlenwasserstoffe weiterhin die bessere Alternative sind, bis sicherere Alternativen verfügbar sind.

Es gibt zwei Regionen, in denen die Ozonschicht erschöpft ist.

• In den mittleren Breiten, zum Beispiel über Australien, wird die Ozonschicht ausgedünnt. Dies hat zu einer Zunahme der UV-Strahlung geführt, die die Erde erreicht. Es wird geschätzt, dass die Dicke der Ozonschicht um etwa 5-9% abgenommen hat, was das Risiko einer übermäßigen Exposition des Menschen gegenüber UV-Strahlung aufgrund des Lebensstils im Freien erhöht.

• In atmosphärischen Regionen über der Antarktis ist die Ozonschicht vor allem im Frühjahr deutlich dünner. Dies hat zur Bildung des sogenannten Ozonlochs geführt. Ozonlöcher beziehen sich auf die Regionen mit stark reduzierten Ozonschichten. Normalerweise bilden sich zu Beginn der Frühlingssaison Ozonlöcher über den Polen. Eines der größten derartigen Löcher erscheint jährlich zwischen September und November über der Antarktis.

Natürliche Ursachen für den Abbau der Ozonschicht

Es wurde festgestellt, dass die Ozonschicht durch bestimmte natürliche Phänomene wie Sonnenflecken und stratosphärische Winde beeinflusst wird. Es wurde jedoch festgestellt, dass dies nicht mehr als 1-2% zum Abbau der Ozonschicht führt, und es wird auch angenommen, dass die Auswirkungen nur vorübergehend sind.

Es wird auch angenommen, dass die großen Vulkanausbrüche (vor allem El Chichon im Jahr 1983 und Mt. Pinatubo im Jahr 1991) hat ebenfalls zum Abbau der Ozonschicht beigetragen.

Vom Menschen verursachte Ursachen für den Abbau der Ozonschicht

Die Hauptursache für den Abbau von Ozon wird als übermäßige Freisetzung von Chlor und Brom aus künstlichen Verbindungen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) bestimmt. Es wurde festgestellt, dass FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe), Halone, CH3CCl3 (Methylchloroform), CCl4 (Tetrachlorkohlenstoff), HFCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoffe), Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Methylbromid einen direkten Einfluss auf den Abbau der Ozonschicht haben. Diese werden als ozonabbauende Stoffe (ODS) eingestuft.

Das Problem mit den ozonabbauenden Stoffen (ODS) ist, dass sie nicht in Form von Regen auf die Erde zurückgespült werden und tatsächlich ziemlich lange in der Atmosphäre verbleiben. Mit so viel Stabilität werden sie in die Stratosphäre transportiert.

Die Emission von ODS macht etwa 90% des gesamten Abbaus der Ozonschicht in der Stratosphäre aus. Diese Gase werden in die Stratosphärenschicht der Atmosphäre transportiert, wo ultraviolette Strahlung der Sonne sie bricht, um Chlor (aus FCKW) und Brom (aus Methylbromid und Halonen) freizusetzen.

Die freien Chlor- und Bromradikale reagieren mit den Ozonmolekülen und zerstören deren Molekülstruktur, wodurch die Ozonschicht abgebaut wird. Ein Chloratom kann mehr als 1.00.000 Ozonmoleküle abbauen. Es wird angenommen, dass das Bromatom 40-mal zerstörerischer ist als Chlormoleküle.

Wichtigste ozonabbauende Substanzen (ODS)

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW)

Es wird als die am häufigsten verwendete ozonabbauende Substanz in Rechnung gestellt, da es mehr als 80% des gesamten Ozonabbaus ausmacht. Es wurde als Kühlmittel in Haushaltsgeräten wie Gefrierschränken, Kühlschränken und Klimaanlagen in Gebäuden und Autos verwendet, die vor 1995 hergestellt wurden. Diese Substanz ist normalerweise in chemischen Reinigungsmitteln, Krankenhaussterilisatoren und industriellen Lösungsmitteln enthalten. Die Substanz wird auch in Schaumprodukten wie Matratzen und Kissen sowie in der Hausisolierung verwendet.

Fluorkohlenwasserstoffe (HFCKW)

Fluorkohlenwasserstoffe haben im Laufe der Jahre anstelle von Fluorchlorkohlenwasserstoffen gedient. Sie sind für die Ozonschicht nicht so schädlich wie FCKW.

Halone

Es wird besonders in ausgewählten Feuerlöschern in Szenarien verwendet, in denen die Ausrüstung oder das Material durch Wasser oder Löschmittelchemikalien zerstört werden könnte.

Tetrachlorkohlenstoff

Wird auch in ausgewählten Feuerlöschern und Lösungsmitteln verwendet.

Methylchloroform

Wird häufig in der Industrie zur Kaltreinigung, Dampfentfettung, chemischen Verarbeitung, Klebstoffen und einigen Aerosolen verwendet.

Schwerwiegende Auswirkungen des Ozonabbaus

Schädigung der menschlichen Gesundheit

Wenn die Ozonschicht erschöpft ist, bedeutet dies, dass der Mensch übermäßig starkem UV-Licht ausgesetzt ist. Überbelichtung mit starkem UV-Licht verursacht Hautkrebs, Katarakte, Sonnenbrand, Schwächung des Immunsystems und schnelles Altern.

Die Zerstörung der Umwelt

Viele Pflanzenarten sind anfällig für starkes UV-Licht und Überbelichtung kann zu minimalem Wachstum, Photosynthese und Blüte führen. Zu den Pflanzenarten, die für UV-Licht anfällig sind, gehören Gerste, Weizen, Mais, Hafer, Reis, Brokkoli, Tomaten, Blumenkohl, um nur einige zu nennen. Wälder tragen gleichermaßen die Hauptlast des Ozonabbaus.

Die Bedrohung für das Meeresleben

Bestimmte Meereslebewesen, insbesondere Planktone, werden durch die Einwirkung starker ultravioletter Strahlen stark beeinträchtigt. In der aquatischen Nahrungskette erscheinen Planktone hoch oben. Wenn die Anzahl der Planktone aufgrund der Zerstörung der Ozonschicht abnimmt, würde die marine Nahrungskette in vielerlei Hinsicht gestört.

Außerdem könnte eine Überbelichtung der Sonnenstrahlen das Schicksal der Fischer verringern. Darüber hinaus sind bestimmte Arten von Meereslebewesen in ihrem frühen Stadium stark von einer Überexposition gegenüber ultravioletter Strahlung betroffen.

Wirkung auf Tiere

Bei domestizierten Tieren kann zu viel ultraviolette Strahlung auch zu Haut- und Augenkrebs führen.

Wirkt sich auf bestimmte Materialien aus

Materialien wie Kunststoffe, Holz, Stoffe und Gummi werden durch zu viel ultraviolette Strahlung massiv abgebaut

Lösungen zum Ozonabbau

Verzichten Sie auf Pestizide

Pestizide sind großartige Chemikalien, um Ihren Betrieb von Schädlingen und Unkraut zu befreien, aber sie tragen enorm zum Abbau der Ozonschicht bei. Die todsichere Lösung, um Schädlinge und Unkraut loszuwerden, ist die Anwendung natürlicher Methoden. Jäten Sie Ihre Farm einfach manuell und verwenden Sie alternative umweltfreundliche Chemikalien, um Schädlinge zu lindern.

Entmutigen Sie das Fahren von Privatfahrzeugen

Die einfachste Technik, um den Ozonabbau zu minimieren, besteht darin, die Anzahl der Fahrzeuge auf der Straße zu begrenzen. Diese Fahrzeuge emittieren viele Treibhausgase, die schließlich Smog bilden, einen Katalysator für den Abbau der Ozonschicht.

Verwenden Sie umweltfreundliche Reinigungsprodukte

Die meisten Haushaltsreinigungsprodukte sind mit aggressiven Chemikalien beladen, die in die Atmosphäre gelangen und schließlich zum Abbau der Ozonschicht beitragen. Verwenden Sie natürliche und umweltfreundliche Reinigungsmittel, um diese Situation zu stoppen.

Verbot der Verwendung von schädlichem Lachgas

Das 1989 gegründete Montrealer Protokoll hat viel zur Begrenzung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) beigetragen. Das Protokoll umfasste jedoch nie Lachgas, eine bekannte schädliche Chemikalie, die die Ozonschicht zerstören kann. Lachgas wird heute noch verwendet. Die Regierungen müssen jetzt Maßnahmen ergreifen und die Verwendung von Lachgas verbieten, um die Geschwindigkeit des Ozonabbaus zu verringern.

National Geographic

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