Es heißt, Ozon sei gesundheitsschädlich. Warum müssen wir also trotzdem die Ozonschicht schützen?

Der 16. September ist der Internationale Tag zur Erhaltung der Ozonschicht. Die Ozonschicht gilt als Schutzschirm für das Überleben und die Fortpflanzung des Lebens auf der Erde. Doch mit dem Klimawandel und der Intensivierung menschlicher Produktionsaktivitäten ist dieses scheinbar weit entfernte Klima- und Umweltproblem allmählich in einen engen Zusammenhang mit unserem täglichen Leben gerückt.

Welche Beziehung besteht zwischen Ozon und der Ozonschicht? Warum wird oft behauptet, Ozon sei gesundheitsschädlich, obwohl man gleichzeitig aktiv zum Schutz der Ozonschicht beiträgt? Heute werde ich Ihnen ausführlich über die Bedeutung des Ozonschutzes berichten.

01 Ozon, ist das „gute Luft“ oder „schlechte Luft“?

Ozon ist eigentlich ein „Allotrop“ des Sauerstoffs (ein einzelnes chemisches Element mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgrund unterschiedlicher Anordnungen). Die chemische Formel von Sauerstoff ist O₂, während die chemische Formel von Ozon O₃ ist. Der Name leitet sich von seinem fischartigen Geruch ab und davon, dass es bei Zimmertemperatur zu Sauerstoff reduziert werden kann.

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Da Ozon in Sauerstoff zerfällt und während des Umwandlungsprozesses keine sekundären Schadstoffe entstehen, bietet es einzigartige Vorteile in der chemischen Produktion, der medizinischen Versorgung, der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen. Aber Ozon ist schädlich für den menschlichen Körper. Nach einer Stunde Aufenthalt in einer Umgebung mit hoher Ozonkonzentration leiden die Menschen unter Husten, Atembeschwerden und einer verminderten Lungenfunktion. Es kann sogar zu einer Schwächung der Lungenfunktion, einem Emphysem und Lungengewebeschäden kommen, die oft irreparabel sind. Ozon kann auch die Immunfunktion des Körpers zerstören. Wenn schwangere Frauen während der Schwangerschaft übermäßigem Ozon ausgesetzt sind, wird auch der Fötus beeinträchtigt.

02 Der „Erdschild“ – die Ozonschicht – ist für die Menschheit von großer Bedeutung

In der Stratosphäre in einer Höhe von 15 bis 50 Kilometern über dem Boden sind etwa 90 % des Ozons der Erde konzentriert. In der Stratosphäre in 20–30 Kilometern Höhe ist die Konzentration relativ hoch, die durchschnittliche Dicke beträgt nur etwa 3 mm. Unterschätzen Sie nicht die Ozonschicht, die weniger als 3 mm dick ist. Es spielt eine sehr wichtige Rolle. Es ist wie ein „Schutzschirm“ für das Leben auf der Erde. Es lässt sichtbares Licht des Sonnenlichts durch und absorbiert mehr als 99 % der schädlichen ultravioletten Strahlung und wandelt sie in Wärmeenergie um, die eine erwärmende Wirkung auf die Atmosphäre hat und einen wichtigen Einfluss auf die Luftzirkulation hat.

Infografiken zur mehrschichtigen Atmosphäre. Das Bild stammt aus der Copyright-Bibliothek und ist nicht zur Reproduktion berechtigt

Dies erklärt das oben erwähnte Problem. Ob Ozon „gut“ oder „schlecht“ ist, hängt tatsächlich von seinem Standort ab. Sobald es in Bodennähe eindringt, wird Ozon sofort vom „Wächter der Erde“ zum „Gesundheitskiller“. Gemäß den von unserem Land herausgegebenen „Umweltluftqualitätsstandards“ entsteht Ozonverschmutzung, wenn die maximale 8-Stunden-Durchschnittskonzentration an Ozon 160 Mikrogramm pro Kubikmeter überschreitet; Übersteigt der Wert 215 Mikrogramm pro Kubikmeter, handelt es sich um eine mäßige Verschmutzung.

03 Wie füllt man die „Löcher“ auf der Erde?

(1) Beginnen wir mit dem Ozonloch in der Antarktis

Zunächst einmal ist festzuhalten, dass es sich bei dem Ozonloch nicht um ein „Loch“, sondern um ein Gebiet mit geringem Ozongehalt handelt. Mitte der 1980er Jahre beobachteten Wissenschaftler der British Antarctic Expedition erstmals das Ozonloch über der Antarktis – ein Phänomen der Ausdünnung der Ozonschicht. Diese Nachricht löste damals weltweit Panik aus und wurde zu einem der globalen Umweltprobleme, mit denen die Menschheit konfrontiert war.

Veränderungen im Ausmaß des Ozonlochs von 1979 bis 2012

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Faktoren wie Änderungen der Sonnenstrahlungsintensität durch Sonnenaktivität, atmosphärische Bewegungen und Lufttemperatur wirken sich auf die Ozonkonzentration und -verteilung aus. Gleichzeitig wurden seit der industriellen Revolution im Zuge einer rasanten Entwicklung Stoffe erfunden, produziert, angewendet, verbraucht und ausgestoßen, die die Ozonschicht zerstören... Das Ozon in der Atmosphäre kann mit vielen Stoffen reagieren und verbraucht und zerstört werden. Am häufigsten sind verschiedene Chemikalien, die Kohlenstoff, Wasserstoff, Chlor und Stickstoff enthalten. Diese Reaktion verbraucht Ozon in der Stratosphäre, stört das Ozongleichgewicht und führt zu einer Zunahme der ultravioletten Strahlung am Boden, was eine Reihe von Problemen für die Ökologie der Erde und die Menschheit mit sich bringt. Wissenschaftler haben außerdem herausgefunden, dass die Verringerung der Ozonschicht mit einer Klasse künstlicher Verbindungen namens Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zusammenhängt, die hauptsächlich in Sprays und Kühlgeräten verwendet werden.

(2) Kältemittel, ein ewiges Thema des Umweltschutzes

Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die wir allgemein Freon nennen. Wenn es in die Atmosphäre abgegeben wird, setzt es unter der starken ultravioletten Strahlung in großen Höhen Chloridionen frei. Die freien Chloridionen und das äußerst instabile Ozon zerfallen in Sauerstoff und Hypochloritionen. Zwei Hypochloritionen zersetzen sich bei Lichteinwirkung in freie Chloridionen und Sauerstoff. Dieser Zyklus wird sich fortsetzen. Ein Chloridion kann Tausende von Ozon in Sauerstoff zersetzen und so zur Zerstörung der Ozonschicht führen.

Schon 1974 sagten Wissenschaftler voraus, dass der globale Ozongehalt bis 1995 um 5 % sinken würde, wenn die Produktion von Fluorchlorkohlenwasserstoffen weiterhin jährlich um 22 % ansteige und diese schließlich in die Atmosphäre freigesetzt würden. Spätere Satelliten- und Bodenbeobachtungsdaten bestätigten diese Vorhersage.

Im Jahr 1921 erfand Willis Carrier, der „Vater der Klimaanlage“, den ersten kommerziellen Zentrifugalkühlschrank und läutete damit eine neue Ära der Kühlung und Klimatisierung für die Menschheit ein. In den 1930er Jahren tauchten nach und nach mehrere halogenierte Kohlenwasserstoff-Kältemittel auf. Diese Kältemittel übertrafen die bisherigen Kältemittel hinsichtlich Sicherheit und Leistung bei weitem. DuPont aus den USA nannte sie Freon. In den darauffolgenden Jahrzehnten, als die Kälte- und Klimaanlagenindustrie zu einer Multimilliarden-Dollar-Industrie heranwuchs, machten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW) als Kältemittel einen sehr großen Anteil aus.

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Um eine Schädigung der Ozonschicht durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe in der industriellen Produktion zu verhindern, luden die Vereinten Nationen am 16. September 1987 26 Mitgliedsstaaten ein, in Montreal (Kanada) das Montrealer Protokoll über Stoffe, die zu einem Abbau der Ozonschicht führen (im Folgenden „Montrealer Protokoll“ genannt) zu unterzeichnen, das auf dem Wiener Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht von 1985 basiert. Das Protokoll schreibt strenge Kontrollvorschriften für die Produktion von fünf Fluorchlorkohlenwasserstoffen vor, nämlich FCKW-11, FCKW-12, FCKW-113, FCKW-114, FCKW-115 und drei Halonen (Feuerlöschmittel). Dies war der erste allgemein angenommene Vertrag in der Geschichte der Vereinten Nationen und der Tag wurde weltweit als Internationaler Tag zur Erhaltung der Ozonschicht begangen.

Kältemittel sind nach Methan und Lachgas die drittgrößte Quelle von Treibhausgasemissionen außer CO2 in meinem Land. Auch in China wird das Recycling und die Aufbereitung von Kältemitteln künftig eine wichtige Aufgabe zum Schutz der Ozonschicht und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen sein.

Wie wir alle wissen, sind Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel ozonschädigende Substanzen und wichtige Treibhausgase außer CO2, die im Rahmen des aktuellen Montrealer Protokolls und der darauffolgenden Kigali-Änderung kontrolliert werden müssen. Diese Kühlmittel sollten recycelt und unschädlich entsorgt werden. Statistiken und Schätzungen zufolge beträgt der aktuelle Bestand an Fluorchlorkohlenwasserstoffen und Fluorkohlenwasserstoff-Kältemitteln in allen Kühlgeräten meines Landes mehr als 2 Millionen Tonnen. Wenn ihre Emissionen nicht kontrolliert werden können, werden diese Mengen an Kältemitteln im Wesentlichen im nächsten Jahrzehnt in die Atmosphäre abgegeben. Dabei ist die Zahl der Neuzugänge, die im Laufe des nächsten Jahrzehnts auf den Markt kommen, noch nicht eingerechnet.

Darüber hinaus ist das Austreten von Kältemittel noch schädlicher für die Umwelt. Wenn Sie bei der Reparatur einer vorhandenen Haushaltsklimaanlage vom Wartungstechniker aufgefordert werden, Kältemittel (Fluor oder Freon) hinzuzufügen, erinnern Sie den Meister unbedingt daran, die Quelle des Kältemittellecks zu finden und das Leck vom Meister reparieren zu lassen, bevor Sie Fluor (Kältemittel) hinzufügen. Andernfalls kommt es weiterhin zu Leckagen und nicht nur wird der Wartungseffekt nicht erreicht, sondern das austretende Kältemittel trägt auch zum Klimawandel bei.

Das konforme Recycling von Kältemitteln bietet zwei Vorteile. Das erste Ziel besteht darin, den Ausstoß von Luftschadstoffen (ozonschädigende Stoffe, Treibhausgase außer CO2, flüchtige organische Verbindungen) durch Recycling zu verringern. Das zweite Ziel besteht darin, den wirtschaftlichen Nutzen durch die umfassende Nutzung der Recyclingbehandlung zu steigern.

Nach zehn Jahren umfassender Öffentlichkeitsarbeit und unermüdlicher Bemühungen ist die Menge an Kältemittelrecycling und -aufbereitung in meinem Land von anfänglich mehr als zehn Tonnen pro Jahr auf etwa 1.800 Tonnen im Jahr 2022 gestiegen. Allerdings befinden sich die Arbeiten zum Kältemittelrecycling und zur Kältemittelaufbereitung in meinem Land noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Der nächste Schritt besteht darin, Vorschriften und Systeme zu erarbeiten und umzusetzen, um das konforme Recycling und die Behandlung von Kältemitteln sicherzustellen und zu fördern. Diese Aufgaben sind heikel und komplex und erfordern Zeit und Übung.

04 Globales Handeln für eine gemeinsame Zukunft der Menschheit

Im Bemühen, den „Erdschild“ zu schützen, hat sich die Welt zusammengeschlossen, um ozonschädigende Substanzen systematisch aus dem Verkehr zu ziehen. Im Januar 2023 gaben die Weltorganisation für Meteorologie und das Umweltprogramm der Vereinten Nationen bekannt, dass das Ozonloch über der Antarktis bis 2066 wieder das Niveau von 1980 erreichen werde, wenn die derzeitigen Maßnahmen beibehalten würden. Dann werde die Menschheit durch enge internationale Zusammenarbeit erstmals ein großes Umweltproblem lösen, das für das Überleben der Zivilisation von entscheidender Bedeutung sei.

In den 30 Jahren seit seinem Beitritt zum Montrealer Protokoll im Jahr 1991 bis 2020 hat China im Zuge der schrittweisen Abschaffung ozonschädigender Substanzen Treibhausgasemissionen in Höhe von etwa 26 Milliarden Tonnen Kohlendioxidäquivalent vermieden und damit wichtige Beiträge zur Eindämmung des Klimawandels und zum Schutz der Ozonschicht geleistet. „Alle Dinge leben in Harmonie und wachsen in der Nahrung.“ Wissenschaftliche Erkenntnisse und technologische Entwicklungen haben die Grundlage für menschliches Handeln zum Schutz der Ozonschicht gelegt. Der Respekt vor der Natur und das Verständnis für die Beziehung zwischen Mensch und Natur sind Themen, über die jeder nachdenken sollte.

Autor:

Li Jinhao, Direktor der Abteilung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Gesellschaft für Kältetechnik, leitender Ingenieur

Wang Haitao, Mitglied des Arbeitsausschusses für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Gesellschaft für Kältetechnik, leitender Ingenieur bei Tianjin Aohong Environmental Protection Materials Co., Ltd., der Bildungseinrichtung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Gesellschaft für Kältetechnik

Prüfung:

Chang Lin, leitender Ingenieur, Generalsekretär des Wissenschaftspopularisierungsausschusses der Chinesischen Gesellschaft für Kältetechnik

Produziert von: Science Popularization China

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