Ozonloch: Problem noch nicht gelöst

Ozon hat in der Erdatmosphäre verschiedene Funktionen. Seine Hauptrolle spielt das Ozon in der Stratosphäre. Das ist die Schicht der Atmosphäre, die sich zwischen ca. 15 und 50 Kilometern Höhe befindet. Dort bildet Ozon die Ozonschicht, in der Teile der ultravioletten Strahlung, die von der Sonne kommt, absorbiert werden (vor allem die UV-B-Strahlung).

So wirkt die Ozonschicht als Schutzschicht vor allem vor UV-Strahlung. UV-B Strahlung kann bei Menschen Hautkrebs verursachen. Es kann aber auch die Zellen von Pflanzen und Tieren zerstören.
In Bodennähe (also in der unteren Troposphäre) wirkt Ozon als Reizgas. Es entsteht vor allem durch Verbrennungsprozesse im Verkehr und in der Industrie. Als Sommersmog kann das Ozon in besonders hoher Konzentration die Atemwege reizen und kann krank machen.

Ozon auch Treibhausgas

In der Troposphäre wirkt Ozon aber auch als Treibhausgas wirksam und verstärkt die Erderwärmung und den Klimawandel. Ozon entsteht auch aus Stickoxiden und Kohlenmonoxid, die ebenfalls bei Verbrennungsprozessen entstehen.

Ozon in der Troposphäre (Atmosphären-Schicht vom Erdboden bis zur Stratosphäre) ist also zunehmend ein Problem, weil zu viel davon vorhanden ist – es schädigt die Gesundheit von Menschen und trägt als Treibhausgas zum Klimawandel bei.

In der Stratosphäre ist es ein Problem, weil zu wenig davon vorhanden ist und Chlormoleküle Teile der Ozonschicht angreifen und zerstören.

Am 16. September 1987 unterschrieben 29 Staaten das so genannte Montreal-Protokoll, mit dem das Verbot der wichtigsten Ozonschicht-schädlichen Substanzen (maßgeblich FCKW) beschlossen wurde. Das Verbot trat 1989 in Kraft. Das Abkommen gilt als großer Erfolg internationaler Bemühungen zum Schutz der Erdatmosphäre.

Weil es lange dauert, bis die schädlichen Chlor-Atome in die Stratosphäre gelangen, dauert es auch lange, bis ein solches Verbot wirkt. So kam es erst Anfang dieses Jahrtausends zur stärksten Ausprägung des Ozonlochs – obwohl die FCKW da schon mehrere Jahre verboten waren.

Ozonloch bildet sich zurück

Inzwischen befindet sich die Ozonschicht auf dem Weg der Besserung: "Es gibt erste Anzeichen für die Rückbildung des Ozonlochs", sagt Jens-Uwe Grooß, Physiker am Institut für Energie- und Klimaforschung am Forschungszentrum Jülich.

Seit dem Jahr 2000 sei vor allem das Chlor zurückgegangen. Das Protokoll war "ein großer Erfolg der Staatengemeinschaft, um schädliches Verhalten einzudämmen", betont auch Hauke Schmidt vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg. "Das Montreal-Protokoll hat das Schlimmste verhindert", sagt Christoph Bruehl vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz.

Aber das Ozonloch baue sich immer noch jedes Jahr auf. Mit dem Abkommen wurde "in letzter Sekunde die Katastrophe verhindert", erinnert Christoph Bruehl. "Es hat Studien der NASA gegeben, die haben prognostiziert, dass es ein weltweites Ozonloch geben könnte – wenn es das Protokoll nicht gegeben hätte."

Ja, denn noch ist die Ozonschicht nicht komplett intakt. Eine Studie aus dem Jahr 2018 hat gezeigt, dass es – vermutlich in China – Fabriken gibt, die in größerem Umfang illegal FCKW emittieren. Angeblich, hieß es seitens der chinesischen Zentralregierung, seien diese Löcher gestopft. Allerdings gibt es Zweifel daran, ob das wirklich stimmt. "Ob das Problem gelöst ist, können wir nicht sagen", betont Jens-Uwe Grooß vom Forschungszentrum Jülich.

Im Jahr 2018 erschien eine Studie (Ball et al.), in der auf die Ausdünnung der Ozonschicht in der unteren Stratosphäre in den mittleren Breiten beschrieben wurde. Dies sei zwar kein Hinweis auf "die nächste Umweltkatastrophe", meint Jens-Uwe Grooß und ordnet das Ausmaß ein: Dies sei längst nicht so problematisch wie das Ozonloch über der Antarktis.

Die Ergebnisse zeigen aber, "dass es Prozesse gibt, die wir noch nicht richtig verstanden haben". Auch Christoph Bruehl ist noch nicht komplett beruhigt. Die Konzentration bestimmter FCKW-Verbindungen sinke eben nicht mehr. "Es gibt also Leute, die gegen das Protokoll verstoßen." Ob diese Stoffe aus illegaler Produktion stammen oder aus unsachgemäßer Entsorgung von Altlasten sei schwer zu sagen, meint Bruehl.

Auch andere Stoffe sind Gefahr für Ozonschicht

Auch wenn das Verbot von FCKW als großer Erfolg gilt, gibt es weitere Stoffe, die die Ozonschicht schädigen. Beispielsweise Dichlormethan, eine Substanz, die auch natürlich vorkommt und in der Industrie vor allem als Lösungsmittel zum Einsatz kommt. Dichlormethan ist längst nicht so langlebig wie FCKW und die industrielle Verwendung ist (noch) nicht verboten.

Lange Zeit hatten Wissenschaftler das Dichlormethan nicht auf dem Schirm im Zusammenhang mit der Schädigung der Ozonschicht. Eine Studie aus dem Jahr 2017 (Hossaini et al.) änderte dies. Wissenschaftler vermuten, dass Dichlormethan in die Liste der verbotenen Substanzen aus dem Montreal-Protokoll mit aufgenommen werden könnte.

Grundsätzlich verstehen Wissenschaftler die Vorgänge in der Atmosphäre recht gut. "Wir können noch nicht alles vorhersagen", betont Hauke Schmidt. Es gibt unterschiedliche Modelle, die mit unterschiedlichen Annahmen gefüttert werden und entsprechend unterschiedliche Ergebnisse liefern, was die Zukunft der Ozonschicht angeht.

Schmidt hebt hervor: Die Geschichte des Ozonlochs zeige aber auch, dass gutes Wissen hilft. Die Entdeckung des Ozonlochs kam für die Wissenschaft unerwartet. Das recht umfangreiche Wissen um die Chemie der Atmosphäre habe aber dazu geführt, dass schnell Maßnahmen ergriffen werden konnten und FCKW verboten wurden.

Nobelpreis für Forschung zur Ozonchemie

1995 erhielten drei Wissenschaftler, die sich mit der Chemie der Atmosphäre und insbesondere mit dem Abbau von Ozon beschäftigen, den Nobelpreis für Chemie: Das Nobel-Komitee würdigte Paul Crutzen, Mario Molina und Sherwood Rowland für ihre Leistungen der Erforschung der "Achillesverse der Biosphäre".

In der Begründung heißt es: "Ihr allerwichtigster Beitrag besteht darin, dass sie nachgewiesen haben, wie empfindlich die Ozonschicht auf die Emission gewisser durch die Menschheit verursachter Luftverunreinigungen reagiert." Damit hätten die drei Wissenschaftler "dazu beigetragen, uns alle vor einem globalen Umweltproblem zu bewahren, das katastrophale Konsequenzen bekommen könnte".