Wie beeinflusst Chlor die Ozonschicht?

Ozon, eine Form von Sauerstoff, ist in der Erdatmosphäre nicht reichlich vorhanden, aber wichtig. Es bildet eine Schicht in der Stratosphäre, die schädliche ultraviolette Sonnenstrahlung blockiert, und ohne diese Schicht wären die Bedingungen an der Oberfläche für Lebewesen weniger günstig. Die Freisetzung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen in die Atmosphäre schädigt diese Ozonschicht, weil Chlor -- a Bestandteil von FCKW - ist hochreaktiv und interagiert mit Ozon, um es in gewöhnlichen Sauerstoff umzuwandeln Moleküle.

Ozon ist eine Verbindung aus drei Sauerstoffatomen und existiert in zwei getrennten Schichten in der Atmosphäre. In der Troposphäre, in Bodennähe, gilt es als Schadstoff. Es schädigt Pflanzen und verursacht Atemwegserkrankungen beim Menschen. In der oberen Stratosphäre bildet es jedoch eine Schicht, die ultraviolettes Sonnenlicht absorbiert. Wissenschaftler messen die Dicke dieser "guten" Ozonschicht in Dobson-Einheiten, benannt nach dem britischen Physiker Gordon Miller Bourne Dobson, einem Pionier der Ozonforschung. Eine Dobson-Einheit ist definiert als eine Dicke von 0,01 Millimeter (0,0004 Zoll) bei Standardtemperatur und -druck, was 0 Grad Celsius (32 Grad Fahrenheit) und 1 Atmosphäre entspricht.

Chlor wirkt als Katalysator bei der Umwandlung von Ozon in Sauerstoff in einer Reaktion, die bis 1973 nicht verstanden wurde. Wenn ein freies Chloratom und ein Ozonmolekül interagieren, entfernt das Chloratom das dritte Sauerstoffmolekül, um Chlormonoxid, eine instabile Verbindung, zu bilden und ein stabiles Sauerstoffmolekül zu hinterlassen. Da das Chlormonoxid-Molekül instabil ist, kann es mit einem freien Sauerstoffatom interagieren, um ein weiteres zu erzeugen Molekül bestehend aus zwei Sauerstoffatomen und – wichtig – das Chloratom frei lassen, um den Prozess zu starten nochmal. Dieser Zyklus kann tausende Male wiederholt werden, wodurch die Ozonmenge stetig verringert wird.

Da Chlor instabil ist, würde es, wenn es in seiner elementaren Form freigesetzt wird, mit einem anderen Element oder einer anderen Verbindung reagieren, bevor es jemals die Stratosphäre erreicht. Chlor ist jedoch ein Schlüsselelement in einer Klasse von Substanzen, die als Fluorchlorkohlenwasserstoffe bezeichnet werden und eine Reihe von Anwendungen in der Industrie haben, einschließlich der Kältetechnik. Im Gegensatz zu reinem Chlor sind FCKW inert und behalten, wenn sie am Boden freigesetzt werden, ihre Struktur auf unbestimmte Zeit. Sie wandern jedoch schließlich in die obere Atmosphäre, wo das Sonnenlicht intensiv genug ist, um sie auseinander zu brechen und Chlor freizusetzen. Chlor ist nicht unbedingt das einzige Element, das Ozon abbaut. Brom, Wasserstoff und Stickstoff tun dies auch.

Die Dicke der Ozonschicht beträgt im Durchschnitt etwa 300 bis 500 Dobson-Einheiten, was in etwa der Dicke von zwei gestapelten Pfennigen entspricht. 1984 berichteten britische Wissenschaftler in der Antarktis von einer wiederkehrenden Verdünnung dieser Schicht auf 180 Dobson-Einheiten oder etwas mehr als die Dicke eines Pennys. Diese Ausdünnung tritt während des antarktischen Winters und Frühlings auf, wenn stratosphärische Wolken aus Eispartikeln die Zerstörung von Ozon beschleunigen. Das Loch wächst jedes Jahr und umfasst den größten Teil des antarktischen Kontinents und darüber hinaus, und die Schicht ist in einigen Jahren auf 73 Dobson-Einheiten dünn geworden, was weniger als die Dicke eines Cents ist.