Ozon

Ozon O₃ (griechisch "das Riechende") ist ein aus drei Sauerstoffatomen bestehendes, instabiles Molekül, das innerhalb kurzer Zeit zu dimerem Sauerstoff O₂ zerfällt. Es ist ein starkes Oxidationsmittel.

Eigenschaften

Ozon ist bei Zimmertemperatur und normalem Luftdruck gasförmig. Aufgrund seiner oxidierenden Wirkung ist es für den Menschen giftig. Bei Ozonaufnahme treten beim Betroffenen häufig heftige Kopfschmerzen auf. In hohen Konzentrationen riecht das Gas aufgrund der oxidierenden Wirkung auf die Nasenschleimhaut charakteristisch stechend-scharf bis chlorähnlich, während es in geringen Konzentrationen geruchlos ist. Die Geruchsschwelle liegt bei 40 µg/m³, allerdings gewöhnt man sich schnell an den Geruch und nimmt ihn dann nicht mehr wahr.

Bildung

Ozon entsteht aus gewöhnlichem Sauerstoff gemäß der Grundgleichung

wobei ΔH die molare Reaktionsenthalpie bezeichnet.

Ozon bildet sich in der Atmosphäre vor allem auf drei Arten:

• Energiereiche Sonnenstrahlung spaltet Sauerstoff-Moleküle in der Stratosphäre in zwei einzelne Atome, die sich jeweils mit einem weiteren Sauerstoff-Molekül zu Ozon vereinigen. Dieser Vorgang der Spaltung von Sauerstoff-Molekülen durch energiereiche UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von < 0,242 µm wird als Photodissoziation bezeichnet:

O₂ + hv -> O + O

O + O₂ -> O₃ (2x)

• In Erdnähe bildet sich Ozon aus einer Reaktion zwischen Stickstoffdioxid NO₂ und Sauerstoff O₂ unter dem Einfluss von UV-Strahlung:

NO₂ + hv -> NO + O

O + O₂ -> O₃

• Durch ein Gewitter: Durch den elektrischen Stromfluss zwischen Wolke und Erdboden bei der Blitzentladung entsteht Ozon (aber auch Salpetersäure und andere Stoffe).

Vorkommen und Entstehung von Ozon

Troposphärisches Ozon

• Hauptartikel: Troposphärisches Ozon

In der Atemluft ist Ozon jedoch bereits in weit geringeren Konzentrationen gesundheitsschädlich, insbesondere bewirkt die lokal sehr unterschiedliche Ozonbelastung Reizungen der Atemwege.

Stratosphärisches Ozon

• Hauptartikel: Stratosphärisches Ozon

Die Menge an Ozon in der Atmosphäre wird in Dobson-Einheiten (also pro Erdoberfläche) oder in Parts per million (ppm,also pro Stoffmenge Luft) angegeben. Die höchste Konzentration mit einigen ppm weist Ozon in der Stratosphäre auf. Für seine Entstehung ist dort der Ozon-Sauerstoff-Zyklus verantwortlich. Ozon ist in der Stratosphäre unschädlich und absorbiert teilweise die Ultraviolettstrahlung der Sonne.

Ozonabbau

Abbau von stratosphärischem Ozon

• Hauptartikel: Ozonabbau in der Stratosphäre

Seit Ende der 1970er Jahre wird das Gleichgewicht zwischen Ozonbildung und Ozonabbau zunehmend durch menschliche Einflüsse gestört. Ursache ist die anthropogene Emission von halogenierten Kohlenwasserstoffen (FCKW), die Chlor und Brom enthalten. FCKW-Moleküle gelangen erst nach mehreren Jahren bis in die Stratosphäre. Sie werden dort durch die starke UV-Strahlung der Sonne zerstört, wobei Chlor (bzw. Brom) frei wird, das dann die Ozonmoleküle angreift. Die Ozonabnahme ist in der gesamten Stratosphäre nachweisbar.

Abbau von Ozon über den Polen

• Hauptartikel: Ozonloch über der Antarktis
• Hauptartikel: Ozonabbau über der Arktis

Über den Polen ist die Ozonabnahme am ausgeprägtesten. Die besonders starke Abnahme der Ozonkonzentration im Süd-Frühjahr über dem Südpol wird als Ozonloch bezeichnet.

Literatur

• Katrin Palitzsch, Sabine Göllner, Kristina Lupa, Jörg Matschullat, Corinna Messal, Kirsten Pleßow, Mandy Schipek, Ivonne Schnabel, Christian Weller, Frank Zimmermann: Ozon in Waldökosystemen aus atmosphärenchemischer und pflanzenphysiologischer Sicht. Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung 17(4), S. 231 - 241 (2005), ISSN 0934-3504

Weblinks

• Ozon (O₃) Grundinformationen zum troposphärischen Ozon vom Umweltbundesamt (UBA)

Lizenzhinweise

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