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Das Ozon wurde 1839 von Christian Friedrich Schönbein entdeckt und hat das Formelzeichen O3.
Eigenschaften:
Ozon ist bei Zimmertemperatur und normalem Luftdruck gasförmig. Es ist brandfördernd und kann zudem nicht gelagert werden, da es innerhalb von 20 min zu Sauerstoff zerfällt.
Aufgrund seiner oxidierenden Wirkung ist es für den Menschen giftig.
Bodennahes Ozon:
Das Ozon ist also in Bodennähe unerwünscht, da es ein starkes Atemgift ist. Schon eine Erhöhung der Ozonwerte auf über 100µg pro Kubikmeter Luft kann bei ozonempfindlichen Personen (10-30% der Bevölkerung) zu Schleimhautreizungen, Kopfschmerzen, Atembeschwerden und Hustenreiz führen. Ab Werten über 180µg pro Kubikmeter wird die Öffentlichkeit informiert, anstrengende Tätigkeiten im Freien sind zu vermeiden. Bei Werten über 360µg pro Kubikmeter ist die Lungenfunktion bereits um 50% vermindert, dann besteht akute Ozongefahr.
Entstehung des Ozons
Unter normalen Umständen ist Sauerstoff ein Molekül, in welchem zwei Sauerstoffatome miteinander chemisch gebunden sind. Unter der Einwirkung des UV-Lichts der Sonne, aber auch bei elektrischen Entladungen, zum Beispiel bei Gewittern, wird das Sauerstoffmolekül aufgebrochen, dabei entstehen zwei einzelne Sauerstoffatome:
O2 ---- UV-Licht, elektr. Entladungen ----> 2 O-Atome
Eine weitere Möglichkeit ist die erhöhten Ozonkonzentrationen im Sommer, die vor allem auf die Abgasemissionen des Straßenverkehrs zurückzuführen sind. Bei der Verbrennung von Benzin im Automotor entstehen immer in größeren Mengen Stickstoffoxide (NO, NO2). Die Stickstoffdioxidmoleküle zerfallen unter dem Einfluss von UV-Licht in Stickstoffoxid und ein Sauerstoffatom:
Stickstoffdioxid (NO2) --UV-Licht----> Stickstoffoxid (NO) + O-Atom
Diese einzelnen Sauerstoffatome sind extrem reaktionsfreudig und verbinden sich mit einem verbleibenden Sauerstoffmolekül zu einem Molekül Ozon:
O-Atom + Sauerstoffmolekül (O2) -----> Ozonmolekül (O3)
Die Ozonbildung unter Mitwirkung von Stickstoffoxiden wird als Photosmog bezeichnet.
90% des weltweiten Ozons befinden sich in der Stratosphäre mit einem Konzentrationsmaximum in 15 - 30 km Höhe, wo es die Ozonschicht bildet. Die Stratosphäre umfasst insgesamt die Luftschichten zwischen 15 und 50 km über dem Erdboden. Während das Ozon in Bodennähe unerwünscht ist, wirkt es in der Stratosphäre lebenserhaltend. Sie absorbiert (schirmt ab) die kurzwellige, sehr energiereiche UV-B-Strahlung der Sonne zu 95 - 97 %.
Entstehung des Ozonlochs
FCKW heißt Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Es sind organische Verbindungen, welche aus Kohlenstoff und Wasserstoffatomen zusammengesetzt sind. Z.B. Methan/Ethan/Propan/Butan usw. . Greifen wir uns einmal das einfachste heraus also Methan:
Werden diese Wasserstoffatome durch Halogenatome z.B. Fluor oder Chloratome ersetzt, erhält man Halogenkohlenwasserstoffe, z.B. Frigen (Dichlordifluormethan):
Frigen wurde in großem Umfang als Treibgas in Spraydosen und als Kältemittel in Kühlschränken eingesetzt.
FCKW sind also Treibgase, die bis in die Ozonschicht steigen und dort unter UV-Strahlung Chloratome abspalten. Diese wieder rum entreißen dem Ozonmolekül ein Sauerstoffatom und oxidieren dann zu einem Chloroxid.
Cl + O3 ---------> ClO + O2
Das entstehende Chloroxid zerfällt danach wieder in ein Chloratom und Sauerstoff.
ClO --------> Cl + O
Da das Chlor nach dieser Reaktion wieder unverändert vorliegt, kann es erneut ein Ozonmolekül angreifen. Auf diese Weise kann ein einziges Chloratom bis zu 100 000 Ozonmoleküle zerstören!
Auswirkungen des Ozonlochs:
Durch die Ausdünnung der Ozonschicht gelangt vor allem mehr UV-B-Strahlung auf die Erde.
Es bewirkt krankhafte Veränderungen der Zellen bei allen Lebewesen:
-Sie verursacht stärkere Sonnenbrände und Hautkrebs,
-Sie schädigt die Augen, fördert den Grauen Star und kann bis zur Erblindung führen, -Sie schwächt das Immunsystem,
-Sie schädigt die Erbsubstanz, es wäre denkbar, dass die Menschen unfruchtbar werden, dass die Krebsrate ansteigt oder dass vermehrt Missbildungen vorkommen.
Eine weitere Gefahr besteht darin, dass die UV-B-Strahlung die Bodenbakterien abtötet. Der Boden wird unfruchtbar, es folgen Ernteausfälle und ruft auch Waldsterben hervor. Diese Eigenschaft machen sich die Menschen in der Wasseraufbereitung zum Nutzen, denn dort dient das Ozon zur Entkeimung.
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