Ozon: unten zu viel und oben zu wenig

In allen Medien fanden die aktuellen Bilder aus dem australischen Sommer große Beachtung: im Freien spielende Kinder hatten ganz weiße Gesichter, alle Erwachsenen trugen breite Hüte, die meisten langärmlige Hemden und lange Hosen - und dies bei Temperaturen um 30 °C. Weiß waren die Gesichter der Kinder, weil die besorgten Eltern ihre Kleinen dick eingecremt hatten - aus Sorge vor der schädigenden Wirkung der Sonnenstrahlung. "Vom Himmel droht der Krebs " - auf diesen einfachen Nenner brachten die Medien die neue Gefahr. Und auch die Hauptschuldigen wurden ausgemacht: die als Treibmittel in Spraydosen bekannten Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFKW´s).

Nicht, daß man nun mit diesen Treibmitteln eine neue krebserregende Substanz gefunden hätte: Bei diesen CFKW's handelt es sich um völlig ungiftige, chemisch allerdings sehr beständige Verbindungen. Dennoch mehren sich derzeit die Berichte, die ein deutliches Ansteigen der Hautkrebserkrankungen vorhersagen, falls die CFKW-Abgaben in die Luft nicht drastisch verringert werden - wie ist dies zu verstehen?

In der Atmosphäre unseres Planeten laufen derzeit dramatische Veränderungen ab. Seit Jahrmillionen hat sich ein vielfältiges, kompliziertes Wechselspiel zwischen einer ganzen Reihe von chemischen Verbindungen eingependelt. Dieses Gasgemisch entscheidet darüber, welche Art und welche Menge der Sonnenstrahlung die Erdoberfläche erreicht und wieviel davon wieder in den Weltraum abgestrahlt wird. Einen Überblick über die Schichtung der Atmosphäre gibt Abbildung 4.

Abb. 4: Schichtung der Atmosphäre mit Temperaturprofil

Im oberen Teil unserer Lufthülle, der Stratosphäre, befindet sich in 20 bis 40 km Höhe eine Schicht, die das Gas Ozon (O₃) in größerer Konzentration enthält als die übrige Atmosphäre. Diese dreiatomige Sauerstoffvariante entsteht aus dem normalen Sauerstoff der Luft durch die Einwirkung der kurzwelligen und sehr energiereichen UV-Strahlung in dieser Höhe. Andererseits werden die Ozonmoleküle durch UV-Licht auch wieder zerstört, so daß sich durch Zerfall und Neubildung eine konstante Konzentration an Ozon bildete.

1966 entdeckten britische Wissenschaftler über der Antarktis ein "Loch" in dieser Ozonschicht, das immer größer wird. Es entsteht immer im Frühjahr und überschreitet zeitweise die Größe der Landfläche der USA. Man hat errechnet, daß dort über 40% des ursprünglich vorhandenen Ozons verschwunden sind. Je weniger Ozon vorhanden ist, desto geringer wird die harte UV-Strahlung der Sonne von der Erde zurückgehalten. Abbildung 5 zeigt den Vorgang schematisch. Ozon schirmt die UV-Strahlen ab. Über der Antarktis gelangt die Strahlung durch ein "Loch" in stärkerem Maße als bisher auf die Erde.

Abb. 5: Ozonloch

Ohne die schützende Ozonhülle trifft die "harte UV-Strahlung" mit einer solchen Wucht auf die Moleküle im tierischen oder pflanzlichen Körper, daß diese auseinanderbrechen - Leben in der uns vertrauten Form ist unter solchen Bedingungen nicht möglich.

Der Mensch hat nun begonnen, in diesen wichtigen Auf- und Abbauprozeß des Ozons einzugreifen: Es gilt als sicher, daß die flüchtigen Chlorfluorkohlenwasserstoffe zusammen mit Stickstoffoxiden in der Stratosphäre am Abbau des Ozons mitwirken. Die CFKW-Teilchen sind chemisch äußerst schwer zu knacken: Einmal freigesetzt, gelangen sie bis in Höhen über 20 km über der Erdoberfläche, ohne in nennenswertem Umfang zerstört zu werden. Dort erst kann sie das sehr reaktionsstarke Molekül Ozon angreifen und abbauen. Dabei wird aber das Ozon-Molekül selbst vernichtet.

Von den möglichen Auswirkungen auf die Erde scheinen nach dem heutigen Stand der Kenntnisse zwei von besonderer Bedeutung zu sein:

• Sobald die Stratosphäre weniger UV-Strahlung zurückhält, wird diese Strahlung ihre Energie an die darunter liegende Schicht unserer Lufthülle (Troposphäre), als Wärmeenergie abgeben. Die Abkühlung der Stratosphäre ginge einher mit einer Erwärmung der Troposphäre. Dieser Umstand könnte den befürchteten Treibhauseffekt beschleunigen, der bei einer Zunahme an Kohlenstoffdioxid in der Lufthülle droht, und zu Klimaveränderungen mit katastrophalen Folgen führen.
• Eine intensive UV-Strahlung würde auf der Erdoberfläche alle biologischen Systeme erheblich schädigen. Experimente haben gezeigt, daß bei Landpflanzen die Photosynthese gestört wird. Die Folge: Zwergwuchs und geringerer Fruchtansatz. Bei einer Erhöhung der harten UV-Strahlung um 20% ginge die Zahl der Fischlarven um etwa 10% zurück. Bei einem Anstieg um 50% - was einer Gesamtabnahme von 25% des Ozons in der Stratosphäre entspricht - wäre mit einem 35%igem Produktionsausfall der Meeresalgen zu rechen, die als wichtige Sauerstofflieferanten dienen.

Der Mensch wäre von einer Zunahme der UV-Strahlung auch direkt betroffen. Am augenfälligsten würde die Zunahme an Hautkrebs-Erkrankungen sein. Die Konsequenz dieser Erkenntnisse kann nur sein, den Einsatz der flüchtigen CFKW-Gase zu vermeiden.

Angesichts dieser "Aussichten" war die Entscheidung des Umweltausschusses der Vereinten Nationen überfällig, als sich im September 1987 im "Montrealer Protokoll" die beteiligten Staaten verpflichteten, bis 1999 Produktion und Verbrauch der vollhalogenierten CFKW's um 50% zu reduzieren. Glücklicherweise geht die Entwicklung in der Bundesrepublik über diesen halbherzigen Beschluß hinaus: in einer einstimmig angenommenen Empfehlung forderte am 9. März 1989 der Deutsche Bundestag, die deutsche CFKW-Produktion bis 1995 um 95% zu reduzieren. Erfreulicherweise hat die Chemische Industrie auf dieses Signal positiv reagiert und zugesagt, bis 1995 die Produktion der CFKW's ganz einzustellen. Sie arbeitet mit Hochdruck an der Entwicklung von Ersatzstoffen.

Tab. 5: Die zeitliche Staffelung der Produktions- und Verwendungsverbote fiir CFKW und Halone in Deutschland