Ozon

Mensch und Umwelt

OzOn

Mensch &Umwelt

Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Vorwort

Das Ozonloch über der Antarktis, als durch den Menschen verursachte Umweltzerstörung, gehört wohl zu den beunruhigendsten Ent­ deckungen der Moderne. Es ist bekanntlich nicht die einzige dieser Art. Aber die Vorstellung, der glühenden Sonne ohne den schützenden Ozonschild voll ausgesetzt zu sein, scheint doch sehr beängstigend.

Ein wenig früher als das Ozonloch ist eine andere Umweltver­ schmutzung festgestellt worden: Der Ozonsmog oder Sommersmog. In Los Angeles war er schon länger bekannt. Bald wurde jedoch erkannt, dass es sich nicht um ein lokales Phänomen handelt, sondern fast in al­ len Weltgegenden, sowohl in Städten als auch auf dem Land, auftritt.

Die Ursachen des Ozonsmog wären relativ einfach zu beseitigen, im Gegensatz dazu wird das Ozonloch auch bei einem sofortigen Verzicht auf die schädigenden Substanzen weiterwachsen, mindestens bis Mitte nächstes Jahrhundert.

Auch wenn neuere Erkenntnisse und Prognosen den Ozonabbau in der Stratosphäre nicht mehr ganz so dramatisch sehen wie noch vor 10 Jahren, bleibt die Tatsache bestehen, dass die Ozonkonzentration in der Stratosphäre wegen der FCKW abnimmt und weiter abnehmen wird. Wie schlimm die Folgen für die Menschheit und alle Lebewesen sein werden, darüber gehen die Meinungen der Experten weit aus­ einander. Es drängt sich die Frage auf: Wären diese Zerstörungen nicht vorhersehbar und damit vermeidbar gewesen?

Oft herrscht eine gewisse Unsicherheit, weil dem Laien nicht einleuch­ tet, dass Ozon hier am Boden dem Menschen schaden soll und in der Stratosphäre nützen. Und wenn es doch bei uns zuviel hat, wieso ist es nicht möglich, damit das Ozonloch zu stopfen!

Die vorliegenden Bausteine gehen diesen Fragen nach. Die chemischen Vorgänge im Ozonloch und bei Ozonsmog (Sommersmog) werden be­ leuchtet, die Ursachen der Phänomene und Gegenmassnahmen unter­ sucht, sowie die Schwierigkeit zuverlässige Prognosen zu stellen, aufge­ zeigt. Der Umgang der Politiker mit den Problemen und damit unser eigener wird beleuchtet und die ablaufenden Mechanismen aufgedeckt.

Mögliche Gegenmassnahmen werden gezeigt und es wird die Geschich­ te von der Entdeckung des Ozons bis zur Entdeckung des Ozonlochs aufgerollt.

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Raumfahrer über der Erdatmosphäre

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Das Ozonloch Die Erde aus dem Weltraum betrachtet Wenn man im Weltall nach drausen blickt, wird einem auf einmal das Ausmass der Dinge bewusst. Man fragt sich, warum wir nicht verstehen können, wie wichtig unser Heimatplanet ist und dass man sorgfälltig mit ihm umgehen muss, denn es gibt nirgends einen Ersatz dafür.

Rakesh Sharma (Raumfahrer)

– Ich erkenne, wie beschränkt die Erdatmosphäre ist.

– Ich weiss, was in den verschiedene Schichten passiert.

1. Vergleiche die Zeichnung «Die Erdatmosphäre» und den Text «Temperatur­ verlauf in den Schichten» mit dem Bild und beschreibe die einzelnen Schichten.

Welche Farben haben sie auf dem Bild? Was passiert in ihnen? Lies dazu den Text «Die Atmosphäre» und vergleiche ihn mit der Zeichnung.

2. Schreibe die Gedanken auf, die sich ein Raumfahrer machen könnte, wenn er die Erde so sieht, wie du sie auf den Bildern siehst. ✷ 3. Bildet Gruppen und tragt Gedanken, die euch beim Anschauen des Bildes und des Textes in den Sinn kommen zusammen und stellt sie in einer Pantomime dar oder einem «lebenden» Bild.

Die Atmosphäre Die Erde ist von einer zarten Hülle aus Dampf und Gas umgeben. Trotz ihrer scheinbaren Verletzlichkeit ist sie ein ausgezeichneter Schutzschild, ohne den wir nicht leben könnten. Wir nennen diese Hülle Atmosphäre. Das Wort ist aus den beiden griechischen Wörtern «atmos» = Dampf und «sphaira» = Kugel entstanden.

Die Atmosphäre schützt uns vor Strahlen von der Sonne und aus dem Weltraum, ebenso wie vor Meteoriten. Sie ist unsere «Sauerstoffflasche» aus der wir atmen. In ihr spielt sich unser Wetter ab, ihr Farbenspiel erheitert unser Gemüt.

Das Bild auf Seite 6 wurde 1993 aus dem Space Shuttle Endeavour aufgenommen. Hoch über dem Horizont steht die Mondsichel. Der helle Punkt zwischen Mond und Erde ist der Planet Jupiter. Die Sonne ist eben hinter dem Horizont verschwunden. Nur die Atmosphäre leuchtet noch in ihrem Licht.

Jede Farbe zeigt eine andere Schicht an (Die Farben sind echt!).

Gleich über dem Horizont sind die dunklen Silhouetten von Cirruswolken zu erkennen. Es sind Wolken aus Eiskristallen in rund 10 km Höhe. Sie bilden die obere Grenze der Troposphäre. Das ist die Schicht, inder sich unser Wetter abspielt. In der darüber liegenden orangeroten Schicht liegt die Ozonschicht.

Die gefährlichen UV-Strahlen werden hier herausgefiltert. In einer Höhe von mehr als 60 km ist eine andere dunkle Schicht auszumachen. Sie enthält unter anderem Staubteilchen von starken Vulkanausbrüchen, wie dem des Mount Pinatubo 1991. Den Abschluss unserer Atmosphäre bildet eine etwa 400 km dicke blaue Schicht. Dort oben entstehen Polarlichter und verglühen die meisten Meteoriten.

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Das Ozonloch Die Erde aus dem Weltraum betrachtet

– –

–

–

Temperaturverlauf in den Schichten der Erdatmosphäre: In der Troposphäre spielt sich unser Wetter ab. Die Temperatur nimmt konstant um 0.65°C pro 100 m ab bis auf – 55°C. In der Stratosphäre (lat. stratum = Decke) nimmt die Temperatur von ca. – 55°C auf über 0°C zu. Diese Temperaturzunahme hängt unter anderem mit der Bildung von Ozon zusammen. In diesem Teil der Atmosphäre liegt dann auch die Ozonschicht. Durch die Aufnahme (oder Absorbtion) von UV­Strahlen wird die­ se Schicht erwärmt.

In der Mesosphäre sinkt die Temperatur auf – 90°C. Gelegentlich bilden sich an ihrer Obergrenze zarte, dünne Eiswolken, die vom Licht der untergegangenen Sonne angestrahlt werden.

In mehr als 80 km Höhe liegt die Thermosphäre. Die Temperatur nimmt dort bis auf über 1000°C zu. Weil die Luft aber sehr dünn ist, sind diese Temperaturen nicht mehr mit den unsrigen vergleichbar. Wir würden dort oben trotz der hohen Temperatur erfrieren.

Erdatmosphäre bei Sonnen­ untergang aus dem Space Shutttle Endeavour aufge­ nommen.

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Das Ozonloch Die Erde aus dem Weltraum betrachtet

80

800

70

700

60

600

50

500

40

400

30

Meteore

Ozonschicht

900

Mesosphäre

90

Stratosphäre

km

Exosphäre

km 1000

Polarlichter

300

100 50

Überschallflugzeug

Militärflugzeug

Passagierflugzeug 10

0

Troposphäre

Thermosphäre

200

20

Cirrus-(Eis-)Wolken

Mt. Everest 8848 m

Meereshöhe –100

–90

–80

–70

–60

–50

–40

–30

–20

–10

0

Temperaturverlauf in den Schichten der Erdatmosphäre

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7

0

10

2

030 °C

Das Ozonloch

Die Ozonschicht, UV­Strahlen und FCKWs

Die Ozonschicht: Ein Schild gegen UV­Strahlen oder nur noch ein Schirm mit Löchern?

– Ich begreife, wieso die Ozonschicht für uns alle lebenswichtig ist.

– Ich lerne, was die FCKWs in der Ozonschicht bewirken.

– Ich erkenne die einzige Möglichkeit, wie wir uns und alle Lebewesen auch in zukunft vor UV-Strahlen schützen können.

Studiere die Zeichnung «Chlor zerstört Ozon» und lies den Text «Ozonschicht, UV­Strahlen und FCKWs».

1.

2.

3.

4.

5.

Welches sind die Hauptquellen von FCKW? Wovor schützt uns die Ozonschicht?

Wieso entsteht das Ozonloch?

Welche Folgen hat die Zerstörung der Ozonschicht für alle Lebewesen?

Wir Menschen können uns mit Sonnencrème einstreichen, um uns eine Zeit lang vor UV­Strahlen zu schützen. Tiere und Pflanzen können das nicht. Was müssen wir tun, damit sie auch in Zukunft vor UV­Strahlen geschützt sind? ✷ 6. Welcher Teil des FCKWs zerstört das Ozon? ✷ 7. Schreibe eine Kurzgeschichte oder zeichne einen kurzen Comic mit dem Titel «Mein Leben als FCKW»

Bei der korrekten Entsorgung von Kühlschränken wird das ozonschädigende Kühlmittel gesammelt und die einzelnen Materialien getrennt.

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Unkorrekte Entsorgung schädigt die Ozonschicht.

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Das Ozonloch Die Ozonschicht, UV­Strahlen und FCKWs

Ozonschicht, UV-Strahlen und FCKWs Beim Versprayen aus Dosen, beim Verschrotten von Kühlschränken, beim Vergammeln von Polstern, Isoliermaterialien und Verpackungen und beim Verdampfen aus Tauchbädern und chemischen Reinigungen steigen Tausende von Tonnen FCKW Tag für Tag in die Luft.

Jetzt erweist sich ihr Vorteil als Verhängnis. Da sie so ungeheuer stabil sind und mit keinem anderen Stoff reagieren, bleiben sie lange in der Luft erhalten. Sie verbinden sich mit anderen Gasen, werden nicht abgebaut und vom Regen nicht ausgewaschen. Mit Wind und Wetter verteilen sie sich in der Troposphäre um die ganze Erde. Im Laufe von zehn bis zwanzig Jahren können sie sogar die Grenzschicht zur Stratosphäre durchdringen und weiter aufsteigen. Dort wird mit zunehmender Höhe die UV-Strahlung immer intensiver. Dieser Starken Strahlung sind nun auch die FCKW nicht gewachsen. Von den Strahlen getroffen, brechen sie auf und geben dabei das vorher festgebundene Chlor frei.

Damit beginnt eine Kettenreaktion, die das Ozon zerstört. Die einzelnen Chlorteilchenentreissen dem Ozon ein Sauerstoffteilchen und verbinden sich damit. Treffen sie jetzt auf ein weiteres Sauerstoffteilchen, das sonst wieder hätte Ozon bilden können, entsteht jetzt ein Sauerstoffpärchen – und das Chloratom ist wieder frei. Es kann sein Zerstörungswerk von neuem beginnen.

Auf diese Weise kann ein einzelnes Chloratom mehr als 10’000 Ozonteilchen vernichten. Der Sauerstoff-Ozon-Kreislauf bricht zusammen, weil weit mehr Ozon zerstört wird, als sich neu bilden kann. Eine immer dünnere Ozonschicht in der Stratosphäre fängt aber immer weniger UV-Strahlung ab. Die Folge ist, dass mehr UV-Strahlung unten auf der Erde ankommt.

Wenn die Ozonschicht, also der Sonnenschutz, erst einmal zerstört ist, dann wird es nicht bei einem Sonnenbrand bleiben. Hautkrebs und Allergien werden häufiger als heute auftreten. Die UV-Strahlung kann die Netzhaut des Auges zerstören und damit zu bleibenden Sehschäden führen. Ausserdem ist zu erwarten, dass unser Immunsystem zur Abwehr von Krankheiten geschwächt wird.

Wird das Ozon zerstört, hilft nur eines: das Sonnenlicht meiden und im Schatten bleiben. Vielen Menschen, insbesondere jenen, die in warmen Zonen ihre Felder bestellen oder im freien arbeiten müssen, wird das kaum möglich sein. Auch die Pflanzen nehmen Schaden wenn die Strahlung zunimmt.

Legende UV­Strahlen

FCKW Ozon

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 Die Ozonschicht schützt die Lebewesen vor Ultraviolet­ ten­Strahlen.

 FCKW’s zerstören die

 Ultraviolette Strahlen durch­

Ozonschicht. Das Ozonloch entsteht.

dringen die zerstörte Ozon­ schicht fast ungehindert.

 In 10 – 20 Jahren steigen die FCKW’s in die Ozon­ schicht auf.

 Aus Spraydosen, alten Kühl­ schränken und Schaumstoffen entweichen FCKW’s in die Atmosphäre.

 Ultraviolette Strahlen schädigen alle Lebewesen.

Sie verursachen beim Men­ schen Hautkrebs.

Legende UV­Strahlen

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FCKW

Chlor zerstört Ozon

UV­Strahlen aus dem Sonnenlicht.

Ein Chloratom wird durch Einfluss von UV­ Strahlen von einem FCKW abgetrennt.

Ein Chloratom ist frei.

Ozon trifft auf ein Chloratom.

Chlor zerstört Ozon: Das Chlorteilchen entreisst dem Ozon ein Sauerstoffteilchen.

Ein Sauerstoffatom trifft auf eine Chlor­ Sauerstoff­Verbindung.

Es bildet sich ein Sauerstoffpärchen.

Ein Chloratom ist frei.

Legende Ozon trifft auf ein Chloratom.

Chlor zerstört Ozon: Das Chlorteilchen entreisst dem Ozon ein Sauerstoffteilchen. usw.

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Kohlenstoff C Fluor

F

Chlor

Cl

Sauerstoff

O

Das Ozonloch

Wie schütze ich mich vor UV­Strahlen

Es ist immer noch so, dass das Hautkrebsrisiko weit mehr durch unser Verhalten bestimmt wird, als durch die erhöht UV­B­Einstrahlung. Mit einem einzigen Tag Sommerurlaub, ungeschützt verbracht an südlichen Stränden, handelt man sich mehr zusätzliches Krebsrisiko ein, als wäh­ rend einem Jahr bei uns mit 1% weniger Ozon in der Ozonschicht. Die Haut ist wie ein Sparkonto. Was man da einmal eingezahlt hat, ver­ zinst sich unweigerlich. Irgendwann ist die Haut krebsreif.

R. Wagner (Arzt)

– – – –

Ich beschaffe mir selbständig Informationen.

Ich benütze das Internet um aktuelle Informationen zu erhalten.

Ich weiss, was der UV-Index ist und wo ich ihn erfahren kann.

Ich kenne meinen Hauttyp und weiss, wie ich mich vor UV-Strahlen schützen muss.

Um alle Ziele dieses Auftrages zu erreichen, brauchst Du einen Internet­Zugang.

Solltest Du nicht über einen solchen verfügen, so kannst Du Dir die Informa­ tionen auch in Drogerien und Apotheken holen.

✷ 1. a) b) c) d) e) f) 2.

– – – – – – –

Suche im Internet selbständig Antworten auf die folgenden Fragen: Wie schütze ich mich vor Sonnenbrand?

Welche vier Haut­Typen gibt es und welche Eigenschutzzeiten haben sie?

Was gibt der Lichtschutzfaktor auf Sonnencrèmes an?

Wie berechne ich die Zeit, die ich an der Sonne verbringen darf? Mache ein Beispiel dazu.

Was gibt der UV­Index (UVI) an? Was bedeuten die einzelnen Indexwerte?

Wo kann ich die aktuellen UVI­Werte erfahren?

Tip: Suche unter dem Stichwort UV­Strahlung.

Beantworte die Fragen aus Aufgabe 1. Wenn Du noch nicht so geübt bist in der Suche im Internet, so findest Du die Antworten unter folgenden Internet­ adressen: http://www.krankenversicherer.ch http://sud2.tuwien.ac.at http://www.hagen.de http://www.Swisscancer.ch http://www.drogerie2000.ch http://www. anzeiger­online.ch http://www.brueckenbauer.ch Das Material zur Beantwortung der Fragen findest Du im Internet. Benutze für Deine Suche ein Suchprogramm. z.B. the blue window search.

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Das Ozonloch

Versuch: UV­Licht «Das Licht neben dem Licht» In diesem Versuch wirst du erkennen, dass es neben dem sichtbaren Licht (von rot bis violett) noch andere Strahlen gibt: die Ultravioletten­ Strahlen (das heisst, die Strahlen jenseits der violetten).

Du brauchst für den Versuch Sonnenschein.

– – – – – – –

Du brauchst: Eine Kartonschachtel etwa 30 x 20 x 15 cm (mit Deckel).

Eine Rolle Klebband (schwarz oder einfach nicht durchsichtig) Ein Prisma (gleichseitig) Ein Dia schwarz mit Schlitz (wenn verfügbar) Ein scharfes Messer Ein weisses Blattpapier Einen gelben Leuchtstift (andere Farben eignen sich nicht so gut)

.2

2

ca

1

0c

m

ca. 15 cm

3

x

ca. 10 cm ca. 30 cm

1 Guckloch 2 Rechteck für Prisma und Dia mit Schlitz 3 Weisses Blatt mit Leuchtstiftstreifen

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x

1.

2.

3.

4.

5.

Vorgehen: Klebe das weisse Blatt innen an eine der 15 x 30 cm grossen Seiten. Male auf halber Höhe mit dem Leuchtstift einen Streifen auf das weisse Blatt.

Schneide in der gegenüberliegenden Seite ein Rechteck in den Karton, das etwas kleiner ist als eine Seitenfläche deines Prismas (Lage der Öffnung, siehe Skizze).

Auf der Innenseite der rechteckigen Öffnung kannst du das Prisma mit Klebband befestigen, so dass eine rechteckige Fläche flach auf dem Karton liegt und die dreieckigen Flächen oben und unten sind.

Auf der Aussenseite klebst du das schwarze Dia mit dem Schlitz hin, so dass er von oben nach unten läuft. Wenn du kein Dia hast, nimmst du schwarzes Klebband und klebst die Öffnung so zu, dass nur noch ein Schlitz von etwa 1 ⁄10 mm frei bleibt.

Jetzt fehlt nur noch das «Guckloch». Schneide dazu ein rundes Loch auf dersel­ ben Seite wie die Öffnung für das Prisma. Lage siehe Skizze.

Nun stehst du mit dem Rücken etwa 45° zur Sonne, hälst die Schachtel vor den Kopf und schaust durchs Guckloch. Achtung: Dein Kopf darf keinen Schatten auf den Lichtschlitz werfen.

Es braucht ein bisschen Geduld und Übung, bis du auf dem weissen Blatt in der Schachtel die Spektralfarben (von rot bis violett) sehen kannst. Du musst dich und die Schachtel in den richtigen Winkel zur Sonne bringen (siehe Skizze).

Wenn du die Spektralfarben siehst, versuche sie auf den Streifen aus Leucht­ stiftfarbe zu lenken. Was beobachtest du?

Erklärung: Die Ultravioletten­Strahlen werden ebenso gebrochen wie das sichtbare Licht.

Rechts vom violetten Licht bringen die UV­Strahlen den Leuchtstift zum Leuchten.

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1

1 Guckloch

2

2 Rechteck für Prisma und Dia mit Schlitz

45°

3 Weisses Blatt mit Leuchtstiftstreifen

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Das Ozonloch

Versuch: Teste deine Sonnenbrille

– – – –

Gehilfe Foto folgt

Du brauchst: Den Apparat aus dem Versuch «Neben dem Licht» Eine Sonnenbrille die UV­Strahlen abhält Eine ungetönte Brille Einen Gehilfen oder eine Gehilfin

Vorgehen: 1. Stelle dich mit der Schachtel so zur Sonne, dass in der Schachtel die Leucht­ stiftfarbe durch die UV­Strahlen zum Leuchten angeregt wird.

2. Nun hält dein Gehilfe die Sonnenbrille vor den Schlitz.

Was passiert?

3. Halte zum Ein Vergleich eine normale Brille vor den Schlitz.

Was passiert?

Erklärung: Wenn deine Sonnenbrille wirklich UV­Strahlen abhält, sollte das Leuchten ganz aufhören. Je nach Farbe deiner Sonnenbrille können sich auch die sichtbaren Farben verändern. Auch normale Brillen halten UV­Strahlen ein wenig ab. Das Leuchten wird schwächer.

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Das Ozonloch

Versuch: «UV­A­Strahlen bräunen nicht nur unsere Haut!»

– – – – – –

Du brauchst: Min. eine Sonnenbrille Eine ungetönte Brille (Du musst sie einen Tag lang entbehren können) oder Fensterglas (max. 15 x 15 cm) Lichtundurchlässiger Gegenstand (Gummi, Bleistift, etc.)

Klebband Eine neue Zeitung Einen sonnigen Tag

Vorgehen: 1. Breite die Zeitung an einem Ort aus, der den ganzen Tag lang von der Sonne beschienen ist. Lege die Brillen (oder die Sonnenbrillen und das Fensterglas) mit den Gläsern nach unten auf die Zeitung. Klebe sie mit etwas Klebband fest, damit sie nicht verrutschen. Verfahre ebenso mit den anderen Gegenständen.

2. Nun warte mindesten 6 Stunden. Was beobachtest Du? Wie könntest Du die Beobachtung erklären.

Erkärung: Wie Du sehen kannst, ist die Zeitung unter den Brillen und Gläser unterschied­ lich vergilbt. Am meisten ist das Papier dort vegilbt, wo es der Sonne unge­ schützt ausgesetzt gewesen ist. Fast genauso vergilbt ist es unter der normalen Brille (oder Fensterglas). Deutlich weniger vergilbt sollte es unter der Sonnen­ brille sein.

Das Vergilben bewirken die UV­A­Strahlen im Sonnenlicht. Sie reagieren mit den Holzfasern im Papier (je mehr Holzfasern, desto schneller vergilbt das Papier.

Billiges Papier hat viele Holzfasern). Glas schützt nicht sehr gut vor UV­Strahlen.

Deine Sonnenbrille hält diese Strahlen aber ab. Deswegen ist das Papier dahin­ ter weniger vergilbt.

Wie Du weisst, reagiert nicht nur Papier auf UV­Strahlen, auch unsere Augen reagieren empfindlich darauf. Es ist also sehr sinnvoll eine Sonnenbrille zu tra­ gen, wenn man an die Sonne geht.

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Beim Versuch mit einer Influenzmaschine …

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Das Ozonloch

Versuch: Entdeckung des Ozons

C.F. Schönbein hat 1840 das Ozon entdeckt. Die Entdeckung war mehr oder weniger zufällig. Schönbein fiel bei seinen Arbeiten im Labor ein eigenartiger Geruch auf. Er ging der Sachen nach und fandheraus, das es sich um ein Gas handelt. Er gab ihm den Namen Ozon nach dem griechischen Wort für Geruch.

In den Physiklabors der meisten Schulhäuser findest du eine Influenzmaschine.

Mit solchen und ähnlichen Maschinen hat Schönbein experimentiert, als er das Ozon entdeckte. Im fogenden Versuch kannst du die Entdeckung des Ozons nachvollziehen.

Du bauchst: – Eine Influenzmaschine (siehe Zeichnung) – Deine Nase Vorgehen: Drehe die Kurbel der Influenzmaschine. Den Abstand der beiden Kugeln musst du so einstellen, dass Blitze zwischen ihnen entstehen. Nun solltest du in der Nähe der Blitze einen eigenartigen Geruch wahrnehmen. Das ist der Geruch von Ozon, wie C.F. Schönbein ihn 1840 in seinem Labor geschmeckt hat.

Erklärung: Die Blitze, die die Influenzmaschine erzeugt sind so stark, dass sie die Sauer­ stoffmoleküle (O2) in der Luft spalten können. Die freien Sauerstoffatome (O) bilden dann mit Sauerstoff (O2) das Ozon.

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Das Ozonloch

Das Ozonloch über der Antarktis

Was hat das Ozonloch am anderen Ende der Welt mit mir zu tun?

– Ich erkenne, dass Umweltzerstörungen nicht immer dort sichtbar werden, wo sie verursacht werden.

– Ich lerne, wieso das Ozonloch gerade über der Antarktis zum ersten Mal aufgetreten ist.

– Ich gewinne durch Vergleiche einen Überblick.

– Ich kann eine Karte lesen und von ihr eine Kartenskizze anfertigen.

1. Lies den Text «Wieso entsteht das Ozonloch gerade über der Antarktis?» und beantworte die folgenden Fragen: a) Wo erwartete man am ehesten die Entstehung eines Ozonlochs und warum? b) Welches sind die zwei Ursachen, die das Ozonloch gerade über der Antarktis entstehen lassen? c) Besteht das Ozonloch das ganze Jahr hindurch? Wenn nein, wann entsteht es? d) Welche Jahreszeiten herrschen bei uns, wenn in der Antarktis Frühling oder Winter ist?

2. Zeichne zuerst den Kontinent Antarktis und dann den grössten Umriss des Ozonlochs auf dem Gradnetz von Arbeitsblatt  ein. Du brauchst dazu den Schweizer Weltatlas und die Bilder. Schätze wieviel Mal die Schweiz unter dem Ozonloch Platz hat? ✷ 3. Nimm den Schweizer Weltatlas und betrachte auf den Seiten 160 und 161 die beiden Karten mit den Temperaturen (Januar­Iostermen und Juli­Isotermen).

Welche Temperaturen herrschen im Südwinter und Südsommer am Boden in der Antarktis? ✷ 4. Studiere auf denselben Seiten die Karten mit der Luftdruckverteilung. Wann we­ hen die Winde über der Antarktis stärker, im Südwinter oder im Südsommer?

Wie wehen die Winde hauptsächlich, zur Antarktis oder weg von ihr? Gibt es über der Arktis ähnlich markante Wirbel? Welche Folgen hätte ein ähnlicher Wirbel über der Arktis? ✷ 5. Welche Konsequenzen sollte man Deiner Meinung nach aus dem unerwarteten Auftreten des Ozonlochs über der Antarktis ziehen? ✷ 6. Kennst du andere Umweltzerstörungen, die nicht nur dort bemerkbar sind, wo sie verursacht werden?

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Das Ozonloch (rote Linie) über der Antarktis (weisse Fläche)

Wieso entsteht das Ozonloch gerade über der Antarktis?

Niemand hat ein Ozonloch über der Antarktis erwartet! Die Wissenschafter vermuteten viel eher ein Aufreissen des Ozonschildes über der Nordhalbkugel der Erde. Denn in diesem Teil der Welt wird der grösste Teil der FCKWs freigesetzt.

Deshalb wäre es nur logisch gewesen, wenn die Ozonschicht über unseren Köpfen ein Loch bekommen hätte.

Dass das Ozonloch jedes Jahr über der Antarktis entsteht, hat vor allem zwei Gründe, die mit dem Klima und den Winden über der Antarktis zu tun haben.

Der erste Grund ist ein riesiger Luftwirbel, der jeden Winter über der Antarktis entsteht. Er bewirkt eine Isolation der antarktischen Luftmassen vom Rest der Atmosphäre. Ozonreiche Luft aus Gebieten hoch über dem Äquator kann sich deshalb nicht mehr mit der ozonarmen antarktischen Luft vermischen .

Der zweite Grund sind die extrem tiefen Temperaturen während der Polarnacht in der Antarktis (bis -80°C in 40 – 50 km Höhe). Sie bewirken eine Veränderung der chemischen Reaktionen in der Stratosphäre. Zuerst passiert fast nichts, weil es zu kalt ist. Sobald die Temperaturen im Frühling steigen, beginnt dafür sofort eine lawinenartige Zerstörung des Ozons. Das Ozonloch entsteht!

Erst wenn sich der Polwirbel im späten Frühling auflöst und wieder ozonreichere Luft ins Gebiet der Antarktis einfliessen kann, schliesst sich das Ozonloch.

Dieser an und für sich natürliche Prozess wird in jüngster Zeit durch die Anreicherung von FCKWs, die bei uns freigesetzt wurden, immer dramatischer.

Das heisst, das Ozonloch wird jedes Jahr grösser und tiefer und es bleibt länger bestehen. Obwohl über dem Nordpol keine so markanten Luftwirbel entstehen, hat man in neuester Zeit im Frühling auch hier eine Reduktion des Ozonschildes festgestellt. Das Ozonloch über der Antarktis ist also eine Warnung höchster Stufe.

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Das Ozonloch

Versuch: Wirbel

– – – – – –

Du brauchst: Eine kleine Pfanne oder eine hitzebeständige Schüssel Eine Herdplatte oder einen Gasbrenner mit Dreifuss und Drahtnetz Einen Löffel Einen Teelöffel Kaffeesatz (aus dem Lehrerzimmer) Kaltes Wasser ev. ein kleines Sieb

Durchführung: Fülle die Pfanne mit kaltem Wasser. Gib den Kaffeesatz dazu und mische ihn gut mit dem Wasser. Wenn du nur eine trübe Brühe bekommst, giesse das gan­ ze einmal durch ein Kaffeesieb und versuche es noch einmal.

Der Kaffeesatz sollte nun in der ganzen Pfanne gut verteilt und sichtbar sein.

Versuche jetzt einen regelmässigen Wirbel zu erzeugen. Am besten rührst du langsam und ganz aussen.

Was beobachtest du?

Schreib deine Beobachtung auf. Stelle die Pfanne nun auf die Herdplatte und heize auf der höchsten Stufe. Versuche weiter einen Wirbel zu bilden.

Was beobachtest du?

Erklärung Wie der Kaffeesatz ist die kalte Luft im Wirbel über der Antarktis gefangen und in ihr die FCKWs. Sie können ungestört das Ozon zerstören. Erst wenn von aussen Wärme dazu kommt löst sich der Wirbel auf und die Luft durchmischt sich wieder mit anderer Luft.

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Legende zum Bild Luftwirbel über der Antarktis Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Das Ozonloch

Ursachen und Wirkungen

– Ich prüfe meine Kenntnisse über die Wirkung der Ozonschicht und die Folgen des Ozonlochs.

– Ich vergleiche Sachverhalte und ordne sie logisch.

Studiere die Zeichnung «Chlor zerstört Ozon» (Seite 12). Verbinde auf dem Arbeitsblatt «FCKWs und ihre Wirkung» die einzelnen Sachverhalte mit Pfeilen, so dass eine logische Kette entsteht. Zum Beispiel enthalten Kühlschränke FCKWs, werden diese nicht umweltgerecht entsorgt, gelangen FCKWs in die Ozonschicht und so weiter.

Arbeitsblatt: «FCKWs und ihre Wirkung»

Wilde Deponie

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Das Ozonloch

Ein Modell der Ozonschicht

Bastle selber an der Ozonschicht herum. Stelle Vorgänge, die in der Ozonschicht blitzschnell ablaufen, in aller Ruhe nach. Erkenne, wie die FCKWs die Ozonschicht schädigen.

– – – –

Ich weiss, wie die Ozonschicht die UV-Strahlen herausfiltert.

Ich weiss, wie die FCKWs die Ozonschicht schädigen.

Ich kann Regeln verstehen und anwenden.

Ich plane verschiedene Versuche, führe sie durch und vergleiche die Ergebnisse.

– Ich übertrage die Ergebnisse in die Wirklichkeit.

1. Herstellung des Modells: – Übertrage die Zeichnung «SimOzonschicht» auf ein grosses Packpapier. Die Ozonschicht in der Zeichnung wird dein Spielfeld sein.

– Klebe die Seite «Die Modelle» auf einen Karton. Schneide nun die UV­Strahlen, Sauerstoffatome und FCKWs aus.

Variante: Übertrage die Zeichnung «SimOzonschicht» auf die Wandtafel und verwende Magnete mit verschiedenen Farben als Sauerstoffatome und FCKWs. Die Strahlen kannst du auch auf Magnete kleben.

2. Ein Probelauf: a) Lies die Seite «Erklärung der Zeichen», wenn du noch nichts von Sauerstoff, UV­ Strahlen und FCKWs weisst. b) Ordne die Sauerstoffatome, FCKWs und UV­Strahlen in Gruppen. c) Nimm dann die Spielregeln «Die Vorgänge in der Ozonschicht» zur Hand. Die Regeln simulieren die chemischen Vorgänge in der Ozonschicht. Du findest in der ersten Spalte die Regeln zur Bedienung des Modells. In der zweiten siehst du, was die Regeln im Modell bewirken. In der dritten ist die chemische Erklärung mit den Formeln festgehalten. d) Bilde die Anordnung der Atome wie in der Zeichnung unter Punkt  auf dem Modell (Zeichnung «SimOzonschicht») nach. (Sechs Dreiergruppen und acht Zweiergruppen und je vier UV­A, UV­B und UV­C Strahlen) e) Lies die Regel unter Punkt  und mache genau das, was beschrieben und abgebildet ist. f) Gehe zum nächsten Punkt und führe ihn wieder genau so aus, wie beschrieben und abgebildet. g) Wenn Du bei Punkt  angekommen bist, lege wie in der Zeichnug drei FCKWs dazu und führe ihn aus. Gehe dann weiter zu Punkt . Punkt  ist ein beso­ nderer Punkt. Er hat nichts mit Chemie zu tun. Im Punkt  wird ermittelt, wie schädlich die durchgedrungenen UV­Strahlen für die Lebewesen sind.

Jetzt hast du die Reaktionen simuliert, wie sie ablaufen, wenn UV­Strahlen in der Ozonschicht herausgefiltert werden. Im Moment scheint dir vielleicht alles einwenig unklar. Um die Regeln zu üben, kannst du nun weiterfahren bei Punkt . Nimm erneut je vier UV­Strahlen und gehe exakt so vor wie in den Regeln beschrieben. Übe den Ablauf solange, bis er dir vollkommen geläufig ist. Erst dann gehe weiter zu den Versuchen.

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Das Ozonloch Ein Modell der Ozonschicht

3. Verschiedene Versuche: a) Versuche in fünf Runden möglichst wenig Schadenspunkte zu erreichen. Nimm in jeder Runde je vier UV­Strahlen. In der zweiten Runde musst du zwei FCKWs in die Ozonschicht legen. Wieviel Schadenspunkte machst du? b) Genau wie a). Aber statt zwei FCKWs in der zweiten Runde, musst du in jeder Runde ein FCKW in die Ozonschicht legen (Beachte ein FCKW bleibt zwei Runden in der Ozonschicht). Wieviele Schadenspunkte machst du jetzt? ✷ c) Lege verschiedene Ziele und Abläufe selber fest. Beschreibe jeden Fall, den du simulierst und vergleiche sie. ✷ d) Simuliere in 10 Runden die Entwicklung der Ozonschicht ab 1940 bis ins Jahr 2040 (Jede Runde bist du 10 Jahre weiter). Du brauchst dazu den Text «Die Entdeckung des Ozonlochs» und die Grafiken aus «Das Ozonloch und die Politik der Schweiz». Wieviel Schadenspunkte bekommst du? Vergleiche deine Simulation mit denen deiner Mitschüler. Was habt ihr anders gemacht?

– – – – – – – –

26

Schere Karton Packpapier Leim Blatt «Die Modelle» Blatt «Erklärung der Zeichen» Blatt «Spielregel: Vorgänge in der Ozonschicht» Notizpapier

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Das Ozonloch

Spiel: Modell der Ozonschicht

Spielplan

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Das Ozonloch Ein Modell der Ozonschicht

Erklärung der zeichen Ultraviolettes Licht besteht wie unser sichtbares Licht aus verschiedenen «Farben».

Es werden drei verschiedene Arten unterschieden: UV-A, UV-B und UV-C (so wie zum Beispiel Grün, Blau, und Rot) Die verschieden Arten werden von der Ozonschicht unterschiedlich gefiltert und haben auf Lebewesen nicht die gleichen Wirkungen. UV­A­Strahlen bräu­ nen die Haut und bewirken die Bildung von Vitamin D. Für Lebewesen sind diese schwächsten UV­ Strahlen ungefährlich, in geringer Dosis sogar nützlich. UV­B­Strahlen bewirken den Sonnenbrand und in höherer Dosis Hautkrebs.

UV­C­Strahlen sind äusserst gefährlich. Sie werden aber nicht von Ozon sondern auch von Sauerstoff O2 aufgehalten.

Sauerstoff kommt in drei unterschiedlichen Formen vor.

Ein einzelnes Sauerstoffatom (O) kann nicht lange für sich alleine bestehen. Es sucht sich immer gleich einen Partner und bildet mit ihm eine Zweiergruppe, oder mit einer Zweiergruppe eine Dreiergruppe. Deswegen kommt ein einzelnes Sauerstoffatom in der Natur nicht vor.

Die häufigste Form sind Sauerstoffmoleküle aus zwei Sauerstoffatomen. Man schreibt dafür O2. In dieser Form atmen wir den Sauerstoff aus der Luft ein. Wenn im weitern von Sauerstoff die Rede ist, ist diese Form gemeint!

Die dritte Form, in der Sauerstoff in der Natur vor­ kommt, ist ein Sauerstoffmolekül aus drei Sauerstoffatomen. Es wird Ozon genannt und mit O3 bezeichnet.

Formeln: O, O2, O3 FCKWs gibt es ganz verschiedene. In diesem Modell wird nicht zwischen verschiedenen Arten unterschieden, da sie alle dieselbe Wirkung auf die Ozonschicht haben.

Formeln: Zum Beispiel CFCI3, CCI4, CF2CI3, etc.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

UV­A Strahlen

UV­B Strahlen

UV­C Strahlen

Das Ozonloch Ein Modell der Ozonschicht

Spielregeln

Ozonschicht im Modell

Erklärung

 Die UV­Strahlen treffen auf die Ozonschicht.

Zuerst wird mit den Dreiergruppen möglichst viel UV­B und dann UV­A herausgefiltert.

Nimm für jeden UV­A oder UV­B Strahl, der an­ kommt, einer Dreier­ gruppe ein Atom weg.

Lasse sie aber im Spielfeld liegen. Hat es mehr UV­A und UV­B Strahlen als Dreiergrup­ pen, so lege die über­ zähligen Strahlen auf die Erde. Die anderen zurück auf die Haufen.

UV­B und UV­A Strahlen werden nur von Ozon herausgefiltert. Dem Ozon wird dabei ein Sauerstoffatom abge­ spalten. Es entsteht Sauerstoff O2. Strahlen, die nicht herausgefiltert wurden, gelangen durch die Ozonschicht bis zur Erdoberfläche.

 Nun filtere noch die UV­C Strahlen heraus.

Nimm für jeden UV­C Strahl, der ankommt, einer Dreiergruppe oder einer Zweiergruppe ein Sauerstoffatom weg.

Lass auch diese im Spielfeld liegen. Hat es mehr UV­C Strahlen als Zweier­ oder Dreier­ gruppen, so leg die überzähligen Strahlen auf die Erde, die ande­ ren zurück auf den Haufen.

UV­C wird von Ozon und von Sauerstoff (O2) herausgefiltert. Dem Ozon und dem Sauerstoff O2 wird da­ bei ein Sauerstoffatom abgespalten.

Formel: UV­A + O3 = O2 + O UV­B + O3 = O2 + O

Formel: UV­C + O3 = O2 + O UV­C + O 2 = O + O

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Das Ozonloch Ein Modell der Ozonschicht

Spielregeln

Ozonschicht im Modell

 Mit den abgespaltenen Atomen kannst du ent­ weder eine Zweier­ gruppe zu einer Dreier­ gruppe ergänzen, oder eine neue Zweiergruppe bilden. Aus drei einzel­ nen Atomen darfst du nicht direkt eine Dreier­ gruppe machen!

Erklärung Ein einzelnes Sauer­ stoffatom schliesst sich immer sofort an ein Sauerstoff O2 und bildet Ozon. Oder es bildet mit einem andern Sauerstoffatom selber Sauerstoff O2. Drei Sauerstoffatome tun sich aber nie direkt zu Ozon zusammen.

Formel: O + O = O2 O2 + O = O3

Ozonschicht wieder auf­ gebaut (Beispiel)

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Das Ozonloch Ein Modell der Ozonschicht

Spielregeln

Ozonschicht im Modell

Erklärung

 Die Ozonschicht ist nun wieder bereit für die nächste Runde. Wenn keine FCKWs in der Ozonschicht sind, kannst du bei Punkt 5 weiterfahren. Sind FCKWs in der Ozon­ schicht, so musst du für jedes FCKW einer Dreiergruppe ein Atom abspalten. Füge die ab­ gespaltenen Atome zu Zweiergruppen zusam­ men. Sollte es ein über­ zähliges Atom haben, so nimm es für diese Rund aus dem Spiel.

Ein FCKW bleibt zwei Runden im Spiel, bevor es seine Wirkung ver­ liert.

 Die Abrechnung Für jeden durchgekommenen UV­Strahl gibt es Schadenspunkte.

Ein UV­A­Strahl = 1Schadenspunkt Ein UV­B­Strahl = 3 Schadenspunkte Ein UV­C­Strahl = 6 Schadenspunkte Schreibe die Summe aller Schadenspunkte auf.

FCKWs zerstören Ozon FCKWs spalten das Ozon in Sauerstoff O2 und ein Sauerstoffatom.

Die Sauerstoffatome bil­ den gleich wieder Sauerstoff O2. Das pas­ siert bis zu 10’000 Mal. Formel: oberes Bild FCKW + O3 = FCKW + O2 + O

Formel: O + O = O2

Durchgekommen: 2 UV­A Strahl = 2 Schadenspunkt 2 Schadenspunkte Die Anzahl Schadenspunkte je Strahl entspricht etwa der Gefährlichkeit der Strahlen.

 Fahre bei Punkt 1 fort!

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Ozon liegt in der Luft

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

2

Sommersmog (Ozonsmog) Ozon liegt in der Luft Luft: Ein Gasgemisch, das alles enthält, was wir brauchen – und manchmal ein bisschen mehr!

– Ich kenne die zusammensetzung der Luft.

– Ich erkenne, dass schon sehr geringe Verunreinigungen der Luft für alle Lebewesen gefährlich sind.

1. Studiere die Tabelle – Was fällt dir auf?

– Welchen Anteil haben die Schadstoffe?

Schreibe einen kurzen Text, der die Fragen beantwortet. ✷ 2. Versuche die Zahlen aus der Tabelle in einer Zeichnung zu veranschaulichen. Du kannst dazu auch den Computer benützen.

3. Wenn es mehr als 40 – 50 (g/m3 Ozon in der Luft hat, kannst du es riechen.

(Vergleiche Versuch «Entdeckung des Ozons») Bei Sommersmog riechst Du das Ozon in der Luft nicht. Warum könnte das sein?

4. Suche dir eine/n oder zwei Partner/innen und führe den Versuch «Zusammen­ setzung der Luft» durch.

Die zusammensetzung der Luft Die Zusammensetzung der Luft ist bis in etwa 100 km Höhe sehr ähnlich wie am Boden.

Stoff

%

Stickstoff Sauerstoff Argon Kohlendioxid Spurengase – Neon, Helium, Methan, Wasserstoff und andere Stickoxide (Schadstoffe) – NO Morgenverkehr in der Stadt – NO2 Morgenverkehr in der Stadt Ozon (Schadstoffe) – in sauberer Luft – in verschmutzter Luft (120g/m3) – in der Ozonschicht

78 ,08 20 ,95 0 ,93 0 ,0347 0 ,0027

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

< 0 ,000003 < 0 ,000004 > 0 ,000004 < 0 ,000009 0 ,0005 – 0,001

33

34

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Sommersmog (Ozonsmog)

Versuch: Die Zusammensetzung der Luft

Der Versuch soll dir veranschaulichen, wie klein der Anteil von Ozon in der sauberen Luft und selbst noch in der verschmutzten Luft ist.

–

– – –

Du brauchst: Je nach dem entweder: 1 kg Dinkelkörner oder 2 kg trocken Reis oder 6 kg Hirsekörner 1 Präzisionswaage 3 Schalen zum Einfärben der Körner und Wasserfarben 1 Gefäss mit etwa 3 l Inhalt

Vorgehen: Zähle ab: Stickstoffteilchen Sauerstoffteilchen Argonteilchen Kohlendioxidteilchen Ozonteilchen in verschmutzter Luft und 1/2 oder weniger in sauberer Luft Total Teilchen

Dinkelkörner

oder Reiskörner

oder Hirsekörner

7’808 2’095 93 3,5 0,001

78’080 20’950 930 35 0,01

780’800 209’500 9300 347 0,1

ca.10’000

ca.100’000

ca.1’000’000

Damit du nicht den Rest Deiner Schulzeit am zählen bist, lohnt es sich 100 Körner abzuzählen und dann auszurechnen, wie schwer die gesuchte Anzahl Körner ist!

Zur Verdeutlichung können die Körner mit verschieden Wasserfarben eingefärbt werden. Dazu brauchst Du 3 – 4 Bechergläser und 3 – 4 verschiedene Gouach Farben. Gib in jedes Becherglas einwenig unverdünnte Farbe aus der Tube, schütte die Körner dazu und mische alles mit einem Pinsel. Lass die Körner anschliessend auf einer Zeitung trocknen.

Nun fülle die Körner in ein Gefäss und staune!

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Sommersmog (Ozonsmog)

Achtung: Sommersmog entsteht

Die einen behaupten: «Wenn wir bei Sommersmog nicht Auto fahren würden, wäre die Ozonkonzentration noch höher!»

Die anderen halten dem entgegen: «Der Verkehr ist am Sommersmog schuld!»

– Ich weiss, wie der Sommersmog entsteht.

– Ich weiss, was Vorläuferschadstoffe sind, wieso sie so heissen und von wo sie stammen.

– Ich erkenne, wieso Ozon in der Atemluft ein zeichen für eine hohe Luftverschmutzung ist.

– Ich weiss, warum die Ozonkonzentration auf dem Land oft höher ist als in der Stadt.

Lies die Texte «Smog – auch im Sommer?» und «Wie der Sommersmog ent­ steht», studiere die Zeichnung und die Diagramme. Bearbeite anschliessend die folgenden Fragen und Aufträge.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7. ✷ 8.

Warum heisst der Sommersmog so?

Was braucht es, damit ein Sommersmog entsteht?

Warum heissen die Vorläuferschadstoffe so?

Wofür ist die Ozonkonzentration ein Anzeichen?

Nenne zwei Quellen von Vorläuferschadstoffen, die du selber brauchst.

Warum ist die Ozonkonzentration auf dem Land oft höher als in der Stadt?

Fülle das Arbeitsblatt  aus. Überlege dir, wie die Ozonkonzentration in der Stadt sich ändern würde, wenn bei Sommersmog ein allgemeines Autofahrverbot erlassen würde. Beachte das Arbeitsblatt  «Die Vorläuferschadstoffe bauen auch Ozon ab!». ✷ 9. Erstelle mit dem Computer ein Diagramm, das die Zahlen der Grafik «Ozonbe­ lastung» Seite 39 veranschaulicht. Was stellst du fest? ✷ 10. Führe den Versuch «Eine fotochemische Reaktion» durch. Lass dir die notwendigen Chemikalien von deiner Lehrperson geben. Halte deine Beobachtung fest.

Smog – auch im Sommer?

Klarer, blauer Himmel, ein schöner Sonnentag! Vielleicht schon ein bisschen zu warm, ein frischer Wind täte jetzt gut. In der Stadt herrscht sommerliches Treiben. Die Autos stauen sich in den Strassen, Parkplätze sind absolute Mangelware. Die Lokale und Cafés haben Tische und Stühle herausgestellt. Eisbecher und kühle Getränke sind die Renner des Tages.

Wer die Gelegenheit hat, von oben auf die Stadt zu blicken, zum Beispiel von einem Berg oder einem Fernsehturm aus, entdeckt etwas Seltsames. Eine leicht bräunliche Dunstschicht liegt über der Stadt und grenzt sich scharf und deutlich vom blauen Himmel ab. Unter dieser Schicht braut sich etwas zusammen. Auch unten auf den Strassen bekommt man es allmählich zu spüren. Die Augen beginnen zu brennen und zu tränen, beim Atmen kitzelt es im Hals, man muss sich öfter räuspern oder auch husten. Benommenheit und Kopfschmerzen stellen sich ein. Die Dunstschicht bekommt zunehmend eine braunviolette Färbung.

Eine Glocke aus feinem Dunst stülpt sich über die Stadt. Und die Menschen stecken mittendrin. Smog bei Sonnenschein – Sommersmog.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Wie der Sommersmog entsteht Der Sommersmog ist eines der grössten Luftverschmutzungs-Probleme in der Schweiz (Siehe Diagramme). Er heisst so, weil er im Sommer und vor allem bei längerdauerndem, schönem Wetter und Temperaturen über 24 °C entsteht.

Die Luft im Smoggebiet liegt bei diesem Wetter ruhig über dem Mittelland (oder im Tessin in den zur Poebene hin offenen Tälern). Es wehen nur lokale Winde.

Ein grossräumiger Luftaustausch findet nicht statt. Man spricht von einer austauscharmen Wetterlage. In der Luft können sich Schadstoffe ansammeln. In dieser Situation setzt eine verhängnisvolle Kettenreaktion ein.

Das Sonnenlicht wandelt an diesen Tagen, die in der Luft vorhandenen Schadstoffe in Ozon um. Diese Schadstoffe werden Vorläuferschadstoffe genannt, weil aus ihnen der eigentliche Schadstoff, das Ozon, entsteht.

Man kann sagen: «Je mehr Ozon in der Luft, desto dreckiger die Luft!»

Ein leichter Wind trägt die Vorläuferschadstoffe und das Ozon vielfach von den Quellen fort, so dass auch weit von den Städten entfernt Sommersmog entsteht.

Oft ist es sogar so, dass die Ozonkonzentration in der Stadt tiefer ist als auf dem Land. Das bedeutet aber nicht, das die Luft in der Stadt bei Sommersmog gesünder ist. Im Gegenteil, anstatt unter einer hohen Ozonbelastung leiden die Bewohner der Stadt unter den Vorläuferschadstoffen.

Der Grund für die tiefere Ozonkonzentration liegt in einer Eigenschaft der Vorläuferschadstoffe. Sie können bei fehlendem Sonnenlicht (vor allem in der Nacht) das Ozon auch wieder «auffressen», das heisst abbauen. Da die Luft auf dem Land weniger mit Schadstoffen belastet ist als in der Stadt, wird in der Nacht weniger Ozon abgebaut. Die Ozonkonzentration kann deswegen auf dem Land höher werden als in der Stadt.

Sommersmog reizt bei Menschen und Tieren zuerst die Augen und die Atmungsorgane. Bei Pflanzen werden die Nadeln und Blätter angegriffen und zerstört.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Sommersmog (Ozonsmog) Achtung: Sommersmog entsteht

Die wichtigsten Vorläuferschadstoffe Vorläuferschadstoffe

Wichtigste Quellen

Stickoxide (nOx)

Autoverkehr (auch Autos mit Kat) Zement­, Papier­ und Chemieindustrie Kehrrichtverbrennungsanlagen

Flüchtige organische Verbindungen (VOC) z.B. Lösungsmittel aus Farben und Reinigungsmitteln oder Filzstiften und Korrekturlacken.

Industrie Gewerbe Verkehr Haushalte

Der Hauptschadstoff ist: Ozon Smog London ist für seinen dichten Nebel berühmt und berüchtigt. Der Nebel wird durch Rauch aus Millionen von Schornsteinen und den Abgasen von ebensovielen Autos verstärkt und verunreinigt. Diesem rauchig, dicken Nebel gaben die Londoner den Namen Smog. Das ist ein Kunstwort, gebildet aus den beiden englischen Worten smoke = Rauch und fog = Nebel. Heute steht der Name für alle dichten und schmutzigen Nebel oder Dünste über Industriestädten.

Manchmal wird der Wintersmog auch London-Smog genannt, denn der LondonSmog ist ein typischer Wintersmog. Im Gegensatz dazu steht der Los-AngelesSmog als Beispiel für den Sommersmog, Gleichbedeutend mit dem Sommersmog ist die Bezeichnung Ozonsmog.

Herkunft der wichtgsten Vorläuferschadstoffe von Ozon

Stickoxide (nO X )

27% Industrie und Gewerbe

5%

Haushalte

68% Motorfahrzeuge

27% Motorfahrzeuge Flüchtige organische Verbindungen (VOC)

15% Verbrennung/ übrige 12% Lösungsmittel aus Haushalten 46% Lösungsmittel aus Industrie/Gewerbe

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Sommersmog (Ozonsmog) Achtung: Sommersmog entsteht

Laut Luftreinhalteverordnung darf der Grenzwert von 120 Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter Luft (Stundenmittelwert) nur während einer Stunde pro Jahr über­ schritten werden. An den NABEL­Stationen wird diese gesetzliche Limite in typischen Sommern je nach Standort an bis zu 800 Stunden überschritten.

Kantonale Messstellen registrieren zum Teil noch häufigere Überschreitungen.

Ozonbelastung Grenzwertüberschreitung gemessen in Stunden Stadtzentrum (zürich)

Ländliche Ostschweiz (Tänikon)

Anzahl Stunden

Anzahl Stunden

1000

1000

800

800

600

600

400 200

400 268

239

383

288 194

327

382 281

260

92

93

200

97 0

90

91

92

93

94

0

90

91

Stadtzentrum Südschweiz (Lugano)

Ländliche Südschweiz (Magadino)

Anzahl Stunden

Anzahl Stunden

1000

1000 822

800 600

727 551

558

600 501 400

200

200

90

91

92

784

800

400

0

94

93

94

0

* 90

91

445

430

92

93

* keine Angabe

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

39

492

94

Sommersmog (Ozonsmog)

Versuch: Licht löst eine chemische Reaktion aus – – – – – – – –

Du brauchst : 2 Reagenzgläser mit Zapfen zum Verschliessen 2 Reagenzgläserständer 1 Messer 1 Glasstab 1 Pipette 1 Schachtel oder ein Schrankfach zum Abdunkeln Chemikalien: wässrige Silbernitratlösung, AgNO3, 10% Natriumchloridlösung, NaCl, 2 x 10 ml Durchführung: Zur Herstellung der Natriumchloridlösung gibst du je eine Messerspitze Natrium­ chlorid in je ein Reagenzglas. Dann füllst du etwa 10 ml Leitungswasser dazu.

Die 10% Silbernitratlösung bekommst du, indem du 1g Silbernitrat (AgNO3) in 9 ml Wasser löst.

Vorsicht: Sibernitrat ist ätzend. Nicht mit Haut oder Augen in Kontakt bringen.

Trage deshalb eine Schutzbrille.

Nun stellst Du in jeden Reagenzglashalter ein Reagenzglas mit Natriumchlorid.

Dann wird in jedes der Reagenzgläser mit der Pipette Silbernitratlösung ge­ tropft. Es bildet sich ein weisslicher Niederschlag. Tropfe soviel Silbernitrat­ lösung dazu, bis die ganze Flüssigkeit mit einem weissen Niederschlag durch­ zogen ist Verschliesse anschliessend die Reagenzgläser mit den Zapfen. Der eine Reagenzglashalter wird jetzt im Dunkeln abgestellt (Im Schrank oder unter der Schachtel). Der andere wird dem Sonnenlicht ausgesetzt. Warte ungefähr eine 1⁄4 Stunde. Schüttle in dieser Zeit ab und zu die Reagenzgläser, so dass sich der Niederschlag vom Boden löst.

Was beobachtest du?

Erklärung: Der Niederschlag im Reagenzglas, das der Sonne ausgesetzt gewesen ist, hat sich grau verfärbt (Es ist elementares Silber entstanden). Der ander Nieder­ schlag ist weiss geblieben.

Genau wie in diesem Versuch reagieren die Vorläuferschadstoffe mit Licht und werden so zu Ozon umgewandelt. Im Gegensatz zum Versuch geschieht dies ohne Farbveränderung.

Entsorgung: Die Niederschläge kannst du in einem Kunststoffbehälter sammeln. Die Flüssig­ keit kommt in den Ausguss.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Sommersmog (Ozonsmog)

Diagramme zeigen den Sommersmog

Ein Diagramm zeigt Zahlenwert auf einfache und übersichtliche Art. Es zu lesen braucht aber Übung. In diesem Auftrag kannst Du gleich an drei verschiedenen Diagrammen üben.

– Ich lerne, Diagramme lesen, verstehen und die zusammenhänge in eigenen Worten festhalten.

Schaffe Dir eine Übersicht über den Inhalt. Löse dazu die folgenden Aufgaben.

1. Welche Einheiten findest du in den drei Diagrammen auf den horizontalen und den vertikalen Achsen? Notiere sie und bestimme, welche Grösse (Nieder­ schlag, Temperatur, etc.) damit gemessen wird.

2. (Diag. 1) An welchem Tag im Juni 95 hat es am meisten geregnet? Wieviel?

3. (Diag. 1) An welchem Tag schien die Sonne am längsten? Wie lange?

4. (Diag. 1) Wie heiss war es an diesem Tag im Minimum und im Maximum?

5. (Diag. 1) Gibt es einen Tag, an dem es heisser war als am obigen? Regnete es an diesem Tag? 6. (Diag. 2) An welchem Tag im Juni 95 war die Ozonkonzentration in Zürich und am Bachtel am höchsten? Wie hoch? Wieviel lag sie über dem Grenzwert? Wieviele Male lag die Ozonkonzentration im Juni 95 über dem Grenzwert?

7. (Diag. 2) Wie verlaufen die Kurven der Ozonkonzentration am Bachtel und in Zürich? Welche ist höher?

8. (Diag. 3) Zu welcher Tageszeit im Juli 94 sind die Werte für Ozon und NO in Zürich am höchsten und wann am tiefsten? ✷ 9. (Diag. 1) Obwohl es vom 24. bis 30. Juni nicht regnete, wurde die mögliche Sonnenscheindauer nicht erreicht. Was für Gründe könnte es dafür geben? ✷ 10. (Diag. 1) Du hast herausgefunden, dass es am 20. Juni am meisten geregnet hat.

Versuche nun mit Hilfe der anderen Daten im Diagramm 1 (Temperatur, Sonnen­ schein) das Wetter an diesem Tag zu rekonstruieren. ✷ 11. (Diag. 1+2) Vergleiche die Ozonkonzentration mit den drei Teildiagrammen (Temperatur, Sonnenschein und Niederschlagsmengen) im Diagramm 1. Welche der drei Kurven stimmt mit der Ozonkurve am besten überein? Wie könntest Du diese Übereinstimmung erklären? ✷ 12. (Diag. 3) Du siehst, dass die NO–Werte am Morgen zwischen 6 und 8 Uhr stark ansteigen. Was könnte die Ursache für diesen Anstieg sein (NO entsteht wenn Benzin in Automotoren verbrannt wird) ✷ 13. (Diag. 3) Vergleiche die Kurven der Ozonkonzentration an der Stampfen­ bachstrasse (in Zürich) mit der Kurve der NO– Konzentration. Was stellst du fest und was könnte man daraus schliessen? ✷ 14. (Diag. 3) Warum nimmt die Ozonkonzentration auf dem Bachtel am Morgen ver­ mutlich nicht ab? ✷ 15. Können wir unsere Erkenntnisse in der Aussage «Die Ozonkonzentration hängt vor allem vom Wetter und vom Verkehrsaufkommen ab» zusammenfassen (Ja/ Nein)? Warum?

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Sommersmog (Ozonsmog) Diagramme zeigen den Sommersmog

Begriffe: – Sonnenschein Ist die Zeit, die die Sonne auf die Messstelle scheint (ohne Verdeckung durch Wolken) – Mögliche Sonnenscheindauer Entspricht der Zeit von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang.

– g/m3 = 0,000’001 g/m3 = 10­6 g/m3, sprich: «Mikrogramm pro Kubikmeter», gemeint ist damit das Gewicht des Stoffes (z.B. Ozon) in einem Kubikmeter Luft.

Zum Vergleich: – Wasser hat ein Gewicht von 1’000’000 g pro m3 = 106 g/m3 – Saubere Luft hat ein Gewicht von 1’293 g pro m3 = 1,293 x 103 g/m3 Anteil Ozon in: – sauberer Luft ca. 45 mm3 – verschmutzter Luft 93 mm3 1m3 Luft

Anteil Ozon

Diagramm 1: Wetterdiagramm von zürich, Juni 1995 Temperaturen in °C Temperatur­ maximum Temperatur­ minimum

30 25 20 15 10 5 0 mögliche Sonnensch eindauer

Sonnenschein in Std.

14 12 10 8 6 4 2

Niederschlagsmenge in mm

40 30 20 15 10 5 5. Juni Temperaturmittel: 14,3 °C Sonnenschein: 156 Std. Niederschläge: 163 mm

42

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

10. Juni

15. Juni

normal 15 °C normal 181 Std. normal 138 mm

20. Juni

25. Juni

30. Juni Datum

Sommersmog (Ozonsmog) Diagramme zeigen den Sommersmog

Diagramm 2: Schadstoffdaten von zürich, Juni 1995 µg/m3 240 220 200 180 160 140 Grenzwert Ozon 120 Grenzwert SO2

100

Grenzwert NO2

80 60 40 20 0

5. Juni

10. Juni

15. Juni

20. Juni

25. Juni

30. Juni Datum

Ozon (O 3) auf dem Bachtel Ozon (O 3) in der Stadt Stickstoffdioxid (NO 2) in der Stadt

Diagramm 3: Mittelwerte für den Juli 1994 µg/m 3

150 140 130 120 110

Diese Abbildung zeigt den durchschnittlichen Tagesgang im Juli (an­ hand gemittelter Halbstundenmessungen) von Ozon und NO an der Stampfembachstrasse in Zürich (Messstelle der Stadt) und des Ozons auf dem Bachtel (Mess­ stelle des Kantons). Die Messwerte sind pro Kubikmeter (/m3) ange­ geben, die Uhr zeigt die Sommerzeit.

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24 Uhr

Stickoxid Ozon Ozon

Stampfenbachstrasse (Stadt Zürich) Stampfenbachstrasse (Stadt Zürich) Bachtel (Land)

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Sommersmog (Ozonsmog)

Wer ist schuld am Sommersmog?

Verzichten?! – Wieso soll ich? – Die anderen sollen doch! – Müssen wir?

– Ich übe mich im Vortragen.

– Ich erkenne, warum es schwer ist, Umweltprobleme zu lösen.

– Ich werde mir bewusst, wie verschiedene Typen verschieden auf Umweltprobleme reagieren.

1. Lies den Dialog still für Dich durch.

2. Bildet Vierer­Gruppen, die den Dialog zusammen vorspielen können. Übt ihn und führt das Rollenspiel vor der Klasse auf.

✷ 3. ✷ 4.

5. ✷ 6. ✷ 7. ✷ 8.

✷ 9. ✷ 10.

44

Diskutiert anschliessend folgende Fragen: Michael bekommt auf seine Frage, «Warum machen die Leute die Luft kaputt?», keine Antwort. Könnt ihr ihm eine geben?

Sonja sagt: « ... Sie fahren Auto und verbrennen die Wälder.» Das Abbrennen der Urwälder hat auf den Sommersmog keinen Einfluss. Auf welches Umweltproblem hat es aber einen grossen Einfluss?

Unter welchen Umständen wärt ihr bereit, auf das Auto zu verzichten, wenn Ihr an der Stelle Eures Vaters wärt?

Wäre es gerecht, wenn jeder für die Luft, die er verschmutzt, bezahlen müsste?

Wie müsen wir unser Verhalten ändern, damit die Luft wieder sauberer wird?

Warum ist es schwer sein Verhalten zu ändern?

Im Dialog kommen vier verschiedene Haltungen und unterschiedliches Wissen zum Ausdruck. Versuche sie zu beschreiben. Welche Haltung entspricht am ehesten deiner eigenen.

Schreibt selber einen ähnlichen Dialog oder setzt den vorgegeben fort.

Versucht die Frage aus dem Titel zu beantworten. Wenn dir die Antwort zu einfach erscheint, untersuche aus welchen Gründen die Schuldigen schuldig geworden sind.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Sommersmog (Ozonsmog) Wer ist schuld am Sommersmog?

Gespräch an einem schönen Sommerabend Die Familie Stein sitzt gemütlich vor dem Fernsehen. Gerade wurde berichtet, dass der Ozongrenzwert wegen dem vielen Verkehr und dem schönen Wetter in der ganzen Schweiz erneut massiv überschritten wurde. Bilder, die eine Dunstglocke über dem Mittelland zeigten, flimmerten über den Bildschirm.

Michael: Vater: Michael: Vater: Mutter: Sonja: Vater: Michael: Sonja: Michael zum Vater: Vater: Sonja: Vater: Mutter: Sonja: Michael: Sonja zu den Eltern: Mutter:

Sonja zum Vater: Vater: Sonja: Vater:

Warum machen die Leute die Luft kaputt?

Die Leute machen die Luft nicht kaputt.

Doch, die Luft ist dreckig. Man kann fast nicht mehr atmen.

So schlimm ist es nicht. Ich habe noch nichts bemerkt.

Aber am Radio habe ich gehört, dass kleine Kinder an schönen Sommertagen nicht im Freien spielen sollten, weil dann die Ozonkonzentration zu hoch ist.

Das stimmt, aber man kann trotzdem im Freien spielen. Nur wenn jemand ganz sensibel ist, muss er aufpassen.

Eben, sag ich’s doch!

Aber warum machen die Leute die Luft dreckig?

Es sind die Erwachsenen, die die Luft verschmutzen. Sie fahren doch Auto und verbrennen die Wälder.

Warum fährst Du Auto?

Ich brauche das Auto um zur Arbeit zu fahren, und heute haben wir ja alle zusam­ men einen Ausflug gemacht.

Könntest Du nicht auch mit dem Zug zur Arbeit fahren?

Ja schon, aber ich brauche viel mehr Zeit mit dem Zug. Und ausserdem, warum sollte gerade ich auf mein Auto verzichten?

Am nächsten Wochenende wird darüber abgestimmt, ob Autos in Zukunft für die Luftverschmutzung, die sie verursachen, bezahlen müssen.

Das wäre nur richtig, denn schliesslich verschmutzen sie auch meine Luft.

Und meine auch!

Wofür werdet ihr stimmen?

Ich werde auf jeden Fall dafür stimmen. Denn nur wenn Autofahren teurer wird, werden die Leute endlich weniger fahren. Und am Wochenende könnten wir auch mit dem Velo einen Ausflug machen Und Du? Wenn diese Steuer angenommen wird, ist es für mich zu teuer mit dem Auto zur Arbeit zu fahren.

Würdest Du dann mit dem Zug fahren?

Ja, ich und viele andere würden dann vermutlich auf die öffentlichen Verkehrs­ mittel umsteigen. Gibt das ein Gedränge am Morgen und Abend in der S­Bahn!

Wir müssten uns grundlegend ändern. (Der Vater schaut nachdenklich auf seine beiden Kinder.) Aber vielleicht ist das wirklich der einzige Ausweg aus dem Problem und ganz müssten wir ja nicht auf unser Auto verzichten.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

45

Du bist nicht alleine! Auch du kannst etwas bewirken, jetzt und in naher Zukunft.

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Mensch & Umwelt Ozon â&#x20AC;&#x201C; Ozonloch â&#x20AC;&#x201C; Ozonsmog

Ozon: Was tun?

Das Ozonloch und die Politik der Schweiz

3

Gibt es eine Möglichkeit das Ozonloch zu stopfen?

Ist der Sommersmog vermeidbar?

Die Geschichte der Verträge zum Schutze der Ozonschicht und die Politik der Schweiz: Am Anfang war es eine Vogelstrauss­Politik, dann verlieh die Angst plötzlich Flügel! Zum Schluss wurde das scheinbar Unmögliche möglich.

– Ich vergleiche die unterschiedlichen Konsequenzen, die Regierungen aus den Erkenntnissen der Forschung ziehen.

– Ich werde mir der zeit bewusst, die es braucht, bis Entscheide in Parlamenten und Regierungen gefällt und durchgesetzt werden.

– Ich erkenne, dass Umweltprobleme gelöst werden können, wenn der Wille dazu da ist.

– Ich stelle eine Geschichte in lebenden Bilder oder Pantomimen dar.

1.

2.

3.

4.

– – 5. ✷ 6.

–

– –

✷ 7.

– – – –

Studiere die Chronik des Verbotes von FCKWs und die Diagramme. Beantworte anschliessend die folgenden Fragen: Welche unterschiedlichen Haltungen nahmen die USA und die Schweiz zum Problem der FCKW in den Spraydosen ein?

Wie begründete der Bundesrat seinen Entscheid von 1980?

Wann würden FCKWs verboten, wenn erst heute mit der Diskussion über ihre Schädlichkeit begonnen würde?

Die Schweiz unterzeichnete das «Wiener Übereinkommen zum Schutze der Ozonschicht» im März 1985.

Wie lange dauerte es bis die Uno­Konvention ratifiziert (= bestätigte) wurde und sie damit Gültigkeit bekam?

Wie lange dauerte es, bis das Montrealer­Protokoll ratifiziert wurde? Was mag den Unterschied bewirkt haben?

Welchen Eindruck hast Du vom Vorgehen der Schweiz?

Studiere das Diagramm «FCKW­Emissionen 1900 – 2010» Warum gelangen erst seit ungefähr 1950 FCKWs in die Umwelt? Lies dazu den Text «Entdeckung des Ozonlochs» auf Seite 67, wenn du ihn noch nicht gelesen hast.

Warum sanken die Emissionen von FCKW zwischen 1985 und 1990 stark ab?

Warum sinkt die Kurve seit 1990 langsamer? Hinweis: Die Kurve zeigt die Menge der FCKWs die in die Umwelt gelangen, nicht die produzierte Menge. Überlege dir deshalb, wo überall FCKWs enthalten sind («Ozonschicht, UV­Strahlen und FCKWs» auf Seite 10).

Lies den Artikel «Uno­Konvention zum Schutz der Ozonschicht».

Welches war der Hauptstreitpunkt an der Konferenz in Wien?

Wie einigte man sich schliesslich?

Enthielt die Einigung ein Verbot von FCKW (= FKW)?

Hätten die Meldungen über die Entdeckung des Ozonlochs wohl eine Einfluss auf die Ergebnisse der Konferenz gehabt? Stelle Vermutungen an. Die weitere Entwicklung gibt Hinweise.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Ozon: Was tun?

Das Ozonloch und die Politik der Schweiz

✷ 8. Was wäre ohne die Schutzmassnahmen in der Ozonschicht passiert? Studiere dazu das Diagramm «FCKW­Konzentration in der Ozonschicht» ✷ 9. Für die ganze Klasse. Bildet Gruppen und versucht die Haltung der Schweiz im Bezug auf den Schutz der Ozonschicht in einem oder mehreren lebendigen Bildern darzustellen (oder in einer Pantomime). Den Rahmen könnt ihr selber festlegen. Die Figuren des Bildes seid ihr selbst.

Dez. 1978 März 1980

Juli 1981

März 1985

Mai 1985 Jan. 1987 Sept. 1987

Dez. 1987 Dez. 1988

Juni 1990

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Chronik des Verbotes von FCKWs Die USA verbieten FCKWs als Treibmittel in Spraydosen. Sie sind damit das erste Land der Welt, das ein solches Verbot einführt.

Der Bundesrat kann auf Grund der aktuellen wissenschaftlichen Kenntnissen ein Verkaufsverbot von FCKW­haltigen Spraydosen nicht befürworten. Er wartet auf neue Erkenntnisse aus den USA. Der Bundesrat gibt bekannt, dass er für die umstrittenen Spraydosen­Treibgase ein Verbot plane. Die Industrie meldet, dass sie im Zeitraum von 1977 – 79 den Verbrauch von FCKW freiwillig um rund 23% senken konnte.

Die Schweiz unterzeichnet in Wien eine UNO­Konvention zum Schutze der Ozonschicht. Die Konvention enthält jedoch keine konkreten Massnahmen ge­ gen den Verkauf und Einsatz von FCKW. Der Grund dafür ist eine Meinungsver­ schiedenheit zwischen den USA und Kanada auf der einen Seite und der EG auf der anderen Seite. Die USA und Kanada befürworten ein rigoroseres Verbot der Verwendung von FCKWs in Spraydosen. Die EG erachten das Problem als we­ niger dringlich. (Siehe dazu auch den Artikel «Uno­Konvention zum Schutz der Ozonschicht, Seite ??»)

Der erste Bericht über die Entdeckung des Ozonlochs über der Antarktis er­ scheint.

Der Bundesrat beantragt beim Parlament die Ratifizierung der im März 1985 unterzeichneten UNO­Konvention zum Schutze der Ozonschicht.

In Montreal fand eine weitere Konferenz zum Schutze der Ozonschicht statt. Es wurde eine stufenweise Verringerung der Produktion von FCKWs um 20% 1993 und um weitere 30% 1998 beschlossen. Das Protokoll wurde von 36 Staaten unterzeichnet. Darunter befanden sich alle Länder mit einer bedeutenden FCKW­Produktion.

Die Uno­Konvention von Wien wird durch das Parlament ratifiziert.

Das Montrealer­Protokoll wird durch das Parlament ratifiziert. Das Protokoll tritt erst in Kraft, wenn es von mindestens 20 Staaten ratifiziert wird. Deswegen beeilte sich die Schweiz mit der Ratifizierung.

Die Schweiz unterzeichnete in London eine Deklaration, in der sich die Unter­ zeichnenden verpflichten so schnell als möglich, jedoch nicht später als 2000, die Produktion von FCKWs einzustellen. Die Deklaration wird von 91 weiteren Ländern unterschrieben.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Ozon: Was tun?

Das Ozonloch und die Politik der Schweiz

Aug. 1991 nov. 1992

Ab 1996

Sept.1996 Bis 2002

Verbot von FCKWs in der Schweiz. Sie ist damit zur Vorreiterin in Sachen Schutz der Ozonschicht geworden.

An der Ozonkonferenz von Kopenhagen wird eine weitere Verschärfung der gel­ tenden Vorschriften beschlossen. Unter anderem ein weltweites Verbot von FCKWs. Auch ein Teil der Ersatzstoffe für die FCKWs in Kühlschränken, Autoklimaanlagen und Lösungsmitteln ist nun verboten, da auch sie sich als umweltschädlich erwiesen (Teibhausgase) haben.

Am 16. September 1996, dem Welt Ozontag hinterlegt die Schweiz die Ratifizie­ rungsurkunde des Kopenhagener Abkommens bei der UNO. Ab dann sollen alle (neben FCKWs gibt es noch ein paar andere) Ozonkiller ver­ boten sein. Die Schweiz würde dieses Ziel damit rund 13 Jahren vor der EU erreichen.

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Ozon: Was tun?

Das Ozonloch und die Politik der Schweiz

Uno-Konvention zum Schutz der Ozonschicht Unterzeichnung durch die Schweiz In Wien ist eine vom Uno-Programm für Umweltschutz (Nairobi) organisierte diplomatische Konferenz mit der Unterzeichnung eines «Wiener Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht» abgeschlossen worden. Diese Schicht schützt das irdische Leben gegen die ultraviolette Strahlung aus dem Weltraum; durch Fluor kohlenwasserstoffe (FKW), beispielsweise aus den Treibgasen von Spraydosen, kann diese Schicht beeinträchtigt werden.

An der Konferenz war die Eidge nossenschaft durch eine Delegation unter der Leitung ihres Wiener Botschafters, Jürg Iselin, und des Vizedirektors im Bundesamt für Umweltschutz (EDI), Peter Dürst, vertreten.

Die neue «Wiener Vereinbarung» verpflichtet die Unterzeichnerstaaten zur Zusammenarbeit bei der Sammlung und Auswertung von Erkenntnissen und zu geeigneten Massnahmen für den Schutz der Ozonschicht. Die Teilnehmerländer sollen auch bei der Entwicklung von Schutzmassnahmen zusammenarbeiten. Ursprünglich war beabsichtigt, der Vereinbarung ein Protokoll mit konkreten Massnahmen anzufügen. Meinungsverschiedenheiten zwischen einer Gruppe von Ländern mit den USA und Kanada an der Spitze, die ein rigoroses Verbot der Verwendung von FKW in Spraydosen befürworteten, und der Vertetern der EG, die ein solches Vorgehen als zu einseitig und das Problem vielleicht auch weniger dringlich erachten, haben das verunmöglicht.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Man einigte sich statt dessen auf eine Resolution, die allen Teilnehmern die Kontrolle der Verwendung von FKW, unter anderem in Aerosolen, und die Einschränkung des Gebrauchs nach ihren Möglichkeiten empfiehlt. Dabei wird den besonderen Bedürfnissen der Entwicklungsländer, in denen Erzeugung und Gebrauch von Aerosolen noch am Anfang stehen, Rechnung zu tragen sein. Eine Arbeitsgruppe soll bis 1987 die praktischen Grundlagen für die Schutzmassnahmen erarbeiten, die in das hängige Protokoll augenommen werden sollen.

Die Schweiz zählt zu den Erstunterzeichnern der «Wiener Vereinbarung».

Diese soll zum erstenmal in der Geschichte der Uno-Konventionen ausser von einzelnen Mitgliedern der EG auch von einem Bevollmächtigten namens der Gemeinschaft selbst unterzeichnet werden.

Artikel aus der NZZ vom 23. März 1985

Ozon: Was tun?

Das Ozonloch und die Politik der Schweiz

Stratosphärische FCKW-Konzentration

ohne Massnahmen

nach Protokoll von Montreal

nach Vereinbarung von London

1950

2000

2050

2100 Jahr

Ozon O3 Schwefeldioxid SO 2 Stickstoffdioxid NO 2

FCKW-Emissioinen 1900 – 2010 FCKW (Tonnen/Jahr) 6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

1920

1940

1960

1980

2000 Jahr

Total Emission Haushalte Industrie/Gewerbe

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Ozon: Was tun?

Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

Es gibt nicht nur schlechte Nachrichten von der Luft.

Manches ist getan worden, vieles bleibt zu tun.

– Ich kenne die Erfolge und Misserfolge im Kampf gegen die Luftverschmutzung.

– Ich weiss, welche Massnahmen die Erfolge ermöglichten und welche noch nötig sind, um Misserfolge zukünftig zu verhindern.

– Ich erkenne, welche Entwicklung die erzielten Erfolge in Frage stellen könnte.

– Ich kenne die Wörter «Emission» und «Immission» und kann sie anwenden.

– Ich übe mich im Lesen von Diagrammen – Ich erkenne, dass nur durch eine Änderung unseres (meines) Verhaltens die Luft sauberer wird und bleibt.

Lies die entsprechenden Texte und studiere die Diagramme und Grafiken.

Bearbeite anschliessend die Fragen und Aufträge.

1. Lies den Text «Der Bund ergreift Massnahmen» und bearbeite die folgenden Fragen: Was bedeuten Emission und Immission im Zusammenhang mit Um­ weltverschmutzung?

2. Entscheide, wo Emissionen entstehen und was Immissionen sind? a) Ein Raucher bläst den Rauch einer Zigarette in die Luft. b) Rauch reizt jemanden zum Husten. c) Ein Moped stösst durch den Auspuff Abgase aus. d) Ein Flugzeug verbrennt Kerosin (Flugzeug­Benzin) beim Fliegen. e) Ozon in der Luft verursacht Augenbrennen.

3. Studiere die Diagramme Seite 57. a) Welche Einheiten findest Du auf den Achsen? b) In welchen Jahren beginnen die Kurven markant zu steigen, wann sind sie am höchsten und wann beginnen sie wieder zu fallen? c) Formuliere in eigenen Worten, was auf den Diagrammen dargestellt ist. d) Frage deine Eltern und Grosseltern, wie sie diese Zeit erlebt haben. Stellen sie in Bezug auf das Lebensgefühl und Konsumverhalten einen Unterschied zur heu­ tigen Zeit fest? e) Wieso legt das Luftreinhalte­Konzept (LRK) keine Grenzwerte für Ozon fest?

4. Studiere Diagramm Seite 56. a) Für welche Schadstoffe und an welchen Orten werden die «Immissionsgrenzwerte praktisch überall eingehalten»? b) Welche Schadstoffe überschreiten die Immissionsgrenzwerte «teilweise» und «häufig/stark». c) Stickstoffdioxid ist ein Vorläuferschadstoff, wie zeigt sich das im Diagramm?

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Ozon: Was tun?

Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

✷ 5. Finde eine Situation, in der die zulässigen Emissionen überschritten werden, aber die Grenzwerte der Immissionen eingehalten werden. Stelle Dir dazu zum Beispiel einen Fabrikschornstein vor, der qualmt. ✷ 6. Studiere die Grafik «LKV und LRV». Wie muss der Bund reagieren, wenn die Immisionsgrenzwerte überschritten werden? Wie können wir persönlich reagie­ ren?

7. Lies den Text «Erfolge und Gefahren». a) Mit welchen Massnahmen wurden die bisherigen Erfolge erzielt? b) Welche Entwicklung bedroht die gemachten Erfolge? c) Warum wird es immer schwieriger, die Luft sauberer zu machen? d) Was wäre der einzige Ausweg aus dieser Situation? e) Wie könntest du dein Verhalten ändern, damit die Luft in Zukunft sauberer wird?

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Ozon: Was tun?

Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

Der Bund ergreift Massnahmen Um die Ziele des Umweltschutzgesetzes zu erreichen, verabschiedete der Bundesrat 1986 das Luftreinhalte-Konzept (LRK) und die Luftreinhalte-Verordnung (LRV).

Das Luftreinhalte-Konzept legt die zulässigen Emissionen fest. Das heisst, den zulässigen Ausstoss von Schadstoffen in die Luft (Tonnen/Jahr = t/J). Zum Beispiel, wieviel Tonnen Stickoxide alle Autos der Schweiz pro Jahr höchstens ausstossen dürfen.

Die Luftreinhalte-Verordnung dagegen legt die Grenzwerte für die Immissionen fest. Das heisst, die maximal zulässige Schadstoffkonzentration in der Luft (Mikrogramm/Kubikmeter = g/m3). Zum Beispiel, wieviel Mikrogramm Stickoxide in einem Kubikmeter Luft vorhanden sein dürfen. Beide Erlasse enthalten Ziele (Siehe Diagramme), die bis 1995 hätten erreicht werden sollen.

Das zusammenspiel von Luftreinhalte-Konzept (LRK) und Luftreinhalte-Verordnung (LRV) Das LRK legt die Emissionsgrenz­ werte fest, damit die Immissionen nicht zu hoch sind.

((Das ist eine Skizze. Def. Zeichnung wird noch nachgereicht))

Werden die Grenzwerte für die Immis­ sionen (LRV) nicht eingehalten, sollen die Emissionen gesenkt werden.

Die gute Nachricht lautet: Die Emissionen der Schadstoffe SO2 , NOx und VOC konnten gegenüber 1986 bereits erheblich gesenkt werden. Beim Schwefeldioxid (SO2 ) ist das Ziel sogar erreicht worden.

Die schlechte Nachricht lautet: Beim Stickoxid (NOx ) und den flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sind die Ziele des LRK nicht erreicht worden und werden es mit den geltenden Gesetzen auch in Zukunft nicht. Ähnlich sieht die Situation bei den Immissionen (LRV) aus. Die Grenzwerte für die Konzentration von Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Schwebestaub in der Luft werden (fast) überall eingehalten. Dagegen werden die Grenzwerte beim Ozon und den Stickstoffdioxiden häufig und stark überschritten.

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Ozon: Was tun?

Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

Emissionsentwicklung von 1900 bis 2010 (in t/J) SO2 Die Abnahme der SO2­Emissionen seit 1980 hat verschiedene Ursachen. Stark schwefelhaltige Brennstoffe (Kohle,schwere und mittlere Heizöle) wurden durch schwefelarme (Erdgas, Heizöl extra leicht) ersetzt. Und in Industriebetrieben mit grossen Schwefelemissionen wurden Filteranlagen eingebaut.

Tonnen/Jahr 150 000

100 000

50 000

ziel LRK

0

1900

1920

1940

1950

1960

1980

2000

nOx Die Abnahme der NOx­Emissionen seit 1985 wurde durch die Einführung des Katalysators bei Motorfahrzeugen insbesondere bei Pws) erreicht. Durch die erwartete Zunahme des Verkehrs könnten die Erfolge wieder zunichte gemacht werden.

Tonnen/Jahr 200 000

150 000

100 000

ziel LRK 50 000

0

56

1900

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1920

1940

1960

1980

2000

Ozon: Was tun?

Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

VOC Dank den Abgasvorschriften für Motorfahrzeuge konnten die Gesamtemissio­ nen ab 1985 massiv gesenkt werden. Seit Mitte der 90er Jahre sind Industrie und Gewerbe nun die Hauptverursacher von VOC­Emissionen.

Tonnen/Jahr 400 000

300 000

200 000

ziel LRK 100 000

0

1900

Emittierte Substanzen

1920

1940

Stadt

1960

Agglomeration

1980

Land

Schwefeldioxid (SO2) Schwebestaub Kohlenmonoxid (CO) Stickstoffdioxid (NO2) Ozon (O3)

Immissionsgrenzwerte praktisch überall eingehalten Immissionsgrenzwerte teilweise überschritten Immissionsgrenzwerte häufig/stark überschritten

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2

Ozon: Was tun?

Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

Erfolge und Gefahren Eine vom Bundesrat eingesetzte Arbeitsgruppe hält fest: «Die bisher erzielten Erfolge sind weitgehend auf technische Massnahmen zurückzuführen. Diese effizienten und im grossen und ganzen gut akzeptierten Massnahmen wurden weitreichend und intensiv genutzt. Ihre positive Wirkung wird jedoch teilweise aufgehoben durch die weitere Zunahme des motorisierten Verkehrs, der Produktion und des Konsums. Es geht also nicht nur darum, die gegenwärtige Situation zu verbessern, sondern auch zukünftige Verschlechterungen zu verhindern. (...) Jede Massnahme zur Luftreinhaltung, die von den politischen Behörden (und vom Volk (der Autor)) abgelehnt wird, lässt die Erreichung der Ziele von LRK und LRV in weite Ferne rücken. Dabei wird es immer schwieriger, neue Ersatzmassnahmen zu finden. Nachdem die technischen Massnahmen heute weitgehend ausgeschöpft sind, sind in Zukunft vermehrt Verhaltensänderungen notwendig. Solche Änderungen stossen jedoch auf beträchtlichen individuellen und politischen Widerstand.»

Legende und Legende und Legende und Legende, Legende und Legende und Legende und Legende.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Ozon: Was tun?

Was kann ich tun?

Ich kann ja doch nichts tun!

Ich kann ja doch nichts!

Ich kann ja doch!

Wir können doch!

– Ich erkennen, dass jeder und jede persönlich etwas gegen Umweltverschmutzung tun könnte und ich handle entsprechend.

– Ich kenne Massnahmen gegen den Sommersmog, die ich persönlich verwirklichen könnte.

– Ich weiss, wieso ich mein Verhalten ändere, oder wieso nicht.

– Ich erkenne, dass bereits wenig viel bewirkt.

1. Unten sind 10 Massnahmen aufgelistet, die ergriffen werden könnten, um den Sommersmog vermeiden zu helfen. Suche mindestens vier heraus, die du sel­ ber verwirklichen könntest.

2. Notiere dir in Stichworten, wieso du dich umweltgerecht verhalten möchtest oder warum du es eventuell nicht tust. Tragt mit der Klasse eine Liste von Gründen zusammen.

3. Wenn du die Aufträge zu «Ozon: Was tun?» bearbeitet hast, kannst du erkennen, dass es grundsätzlich zwei Wege gibt, um den Sommersmog oder das Ozonloch in Zukunft zu vermeiden. Findest du sie heraus?

4. Wenn du die beiden Wege gefunden hast, diskutiere mit deinen Klassen­ kameraden, welcher der bessere ist, oder ob eventuell auch ein Mittelweg sinnvoll wäre.

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Ozon: Was tun?

Was kann ich tun?

– – –

– – – – – – –

Was du gegen Sommersmog schon heute tun kannst Auto, Motorrad und Mofa wann immer möglich stehenlassen.

Velo und Tram, Zug und Bus benützen oder zu Fuss gehen.

Wenn Autofahrten unumgänglich sind, freiwillig die Tempolimiten unter­schreiten, niedrigtourig fahren und sanierte Tankstellen mit Gaspendelleitung bevorzu­ gen.

Auf Flüge verzichten: Geschäftsreisen und Ferien mit dem Zug planen.

Kaufen Sie Waren aus einheimischer Produktion. Diese müssen nicht so weit transportiert werden.

Berücksichtigen Sie für Ihre täglichen Einkäufe Geschäfte, die zu Fuss, mit dem Velo oder dem öffentlichen Verkehrsmittel erreichbar sind.

Für Warentransporte (Harassen, Möbel usw.) Veloanhänger oder Hausliefer­ dienste benützen.

Verwenden Sie lösungsmittelfreie Farben und Lacke, Reinigungsmittel, Kleber, Holzschutzmittel, Korrekturlacke, Filzstifte und Leime.

Verlangen Sie auch bei der Erteilung von Aufträgen in Ihrem Betrieb lösungsmit­ telarme Produkte. Übernehmen Sie Umweltverantwortung, sowohl in Ihrem privaten Bereich, zum Beispiel als Konsumentin/Konsument wie auch als Bürgerin/Bürger.

Du bist nicht alleine!

In der Schweiz gibt es neben dir noch fast 300’000 Schülerinnen und Schüler in der Oberstufe.

Auch ihr könnt etwas bewirken, jetzt und in naher zukunft, wenn ihr stimm- und wahlberechtigt seid.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Bildlegende xxffoolltoo xxf­ foolltoo xxffoolltoo xxffoolltoo xxffoolltoo

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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1840 entdeckte der Forscher C.F. Schönbein ein Gas, das er Ozon nannte.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

4

Die Entdeckung des Ozonlochs Die Entdeckung des Ozonlochs Von der Entdeckung des Ozons bis zum Ozonloch. Eine Geschichte aus Optimismus und Forscherdrang auf der einen und Zukunftsangst auf der anderen Seite.

– Ich kann aus einem Text die wichtigsten Informationen herauslesen.

– Ich lerne, Fragen zu stellen.

1. Lies den Text langsam durch und unterstreiche jedes Wort, das du nicht kennst.

– Schaue im Lexikon, im Lehrmittel oder in einem Wörterbuch nach.

– Wenn du alle Wörter verstanden hast, lies den Text nachmals langsam durch.

– Lies nun auch den Lückentext durch und fülle ihn aus. Lies dazu den ganzen Text ein drittes Mal durch. ✷ 2. Lies den Text «Die Entdeckung des Ozonlochs» und fülle anschliessend den Lückentext aus.

3. Schreibe 5 Fragen auf, die Dein Nachbar mit Hilfe des Textes beantworten kann.

Frage höchstens ein Mal nach einer Jahreszahl oder einem Namen. Stellt Euch Eure Fragen gegenseitig.

Die Entdeckung des Ozonlochs Noch vor rund 20 Jahren wusste nur ein kleiner Kreis von Leuten um die Bedeutung der Ozonschicht für das Leben auf der Erde. Das änderte sich spätestens mit der Entdeckung des Ozonlochs und der damit verbundenen, möglicherweise katastrophalen Folgen für den Menschen. Hätte man das alles nicht früher erkennen können?

Die Zusammensetzung der Luft am Boden war zum Beispiel schon seit 1771 in groben Zügen bekannt. Man hatte erkannt, dass sie zu rund 4⁄5 aus Stickstoff und 1⁄5 aus Sauerstoff besteht. Später wurden weitere Gase entdeckt, die jeweils nur in sehr geringen Mengen (Spuren) vorkommen.

Im Jahre 1840 fiel dem Forscher C. F. Schönbein bei der Arbeit im schlecht belüfteten Laboratorium in der Nähe von elektrischen Geräten ein eigenartiger Geruch auf (siehe Versuch «Entdeckung des Ozons»). Er ging der Sache nach und fand ein Gas, dem er den Namen Ozon (nach dem griechischen Wort für Geruch) gab. Ein neues Spurengas war damit entdeckt. Es dauerte jedoch weitere 25 Jahre, bis J. L. Soret in Basel herausfand, dass Ozon ein Molekül aus drei Sauerstoffatomen, also O3, ist.

Damit hätte das Ozonloch aber immer noch nicht entdeckt werden können, selbst wenn es damals schon bestanden hätte. Die Menschen wussten noch nichts von einer Ozonschicht. Zur Erforschung der Ozonverteilung in der Atmosphäre mussten weitere Messinstrumente entwickelt werden. Es brauchte Ballone, Raketen und Satelliten um die Messinstrumente in die nötige Höhe zu bringen.

Schon früh hatten die Wissenschafter erkannt, dass die durchschnittliche Ozonverteilung der Atmosphäre beachtlichen Schwankungen unterworfen ist.

Um diese Schwankungen zu messen, wurde ein Netz von Messstationen aufgebaut. Es ist über die ganze Welt gespannt. In der Schweiz ist seit 1926 eine Messstation in Arosa in Betrieb.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Die Entdeckung des Ozonlochs Die Entdeckung des Ozonlochs

Das Messnetz lieferte genügend Messungen, damit die Wissenschafter nach Erklärungen für die vorgefundenen Ozonkonzentrationen suchen konnten. Sie stellten Theorien (Erklärungen) auf, verwarfen diese wieder, erweiterten oder verfeinerten sie.

1930 entwarf Chapman eine Theorie über die Entstehung von atmosphärischen Schichten, insbesondere der Ozonschicht. Im Jahre 1934 wurde die Ozonschicht in 12 – 50 km Höhe (in der Stratosphäre) entdeckt. Dass die Ozonschicht ultraviolette Strahlen (UV-Strahlen) absorbiert und uns dadurch vor diesen gefährlichen Strahlen schützt, wurde eher nebenbei erkannt. Wichtig war damals, dass die Lage der Ozonschicht richtig bestimmt worden war.

Aber immer noch wäre man nicht in der Lage gewesen, das Ozonloch zu entdecken. Dazu brauchte es eine noch bessere Messtechnik.

Auch in andern Gebieten der Forschung wurden damals Riesenfortschritte gemacht. So wurde ein Stoff aus den Elementen Fluor, Chlor, Kohlenstoff und Wasserstoff entwickelt, den wir heute Fluorchlorkohlenwasserstoff oder kurz FCKW nennen. Ein Stoff wie man sich ihn nur wünschen konnte. Seine Eigenschaften können beinahen beliebig verändert werden und er bleibt dabei für den Menschen absolut ungefährlich.

Mitte der 40er Jahre begann der Einsatz von FCKWs als Kühlmittel in Kühlschränken und Treibgasen in Spraydosen. Mit dem wirtschaftlichen Aufschwung nach dem 2. Weltkrieg hielt der Kühlschrank Einzug in alle Haushalte und die Spraydose wurde zum alltäglichen Verbrauchsartikel. Über allfällige schädliche Folgen machte sich damals niemand Gedanken. (Sie hätten auch noch nicht erkannt werden können) Die Leute schauten optimistisch in die Zukunft.

Der Start des Satelliten NIMBUS 4 im Jahr 1970 verhalf der Ozonforschung zu einem weiteren Durchbruch. Es wurde damit möglich, die jahreszeitliche Ozonverteilung über der ganzen Erde zu messen.

Ein Jahr später zeigten sich die ersten Vorboten des kommmenden Unheils. Der Wissenschafter P. Crutzen warnte zum ersten Mal davor, dass der Mensch durch sein Handeln die Ozonkonzentration in der Ozonschicht beeinflussen könnte. Er war der Meinung, dass der geplante Einsatz von Überschallflugzeugen in der Stratosphäre die Ozonschicht schädige. Vier Jahre später machten M. Molina und F.Sherwood Rowland auf die zerstörerische Wirkung der FCKW in der Ozonschicht aufmerksam. 1978 verbot Amerika den Einsatz von FCKW in Spraydosen. Die drei Forscher P. Crutzen, M. Molina und F. Sherwood Rowland wurden für ihre Arbeiten im Jahre 1995 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Die Entdeckung des Ozonlochs Die Entdeckung des Ozonlochs

Die eigentliche Entdeckung und erste Erklärung des Ozonlochs über der Antarktis wird J.C. Farman und seinen Mitarbeitern zugeschrieben. Er veröffentlichte 1985 einen Artikel im Wissenschaftsjournal «nature», in dem er die Ursachen des beobachteten Ozonlochs unter anderem auf menschliches Handeln zurückführte. Die Diskussion um die FCKW und weitere ozonschädigende Stoffe wurde dadurch weiter angefacht. Die Menschen waren aufgeschreckt und verängstigt.

In der Folge fanden verschiedene internationale Konferenzen zum Schutze der Ozonschicht statt (Siehe Auftrag Seite 55). Die Ergebnisse dieser Konferenzen stellen einen Anfang im Schutze der Ozonschicht dar. Optimistische Prognosen gehen davon aus, dass sich das Ozonloch bei strikter Einhaltung der getroffenen Vereinbarungen in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts wieder schliessen könnte.

Durch die Fortschritte in der Weltraumfahrt wurde es mög­ lich, die Veränderung des Ozonlochs genauer zu beob­ achten. Im Bild die russische Weltraumstation MIR.

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Die Entdeckung des Ozonlochs

Vom Platz des Ozons in der Weltgeschichte

Wussten die Franzosen, was sie einatmeten, als sie die Bastille stürmten?

Was hat FCKW mit Fernsehen zu tun?

Was hat grössere Auswirkungen, das Ende des Kalten Krieges oder das Ozonloch?

– Ich gewinne Einblick in die Geschichte der Erforschung der Atmosphäre.

– Ich schaffe Querverbindungen zwischen den einzelnen Entdeckungen und wichtigen Ereignissen der Weltgeschichte (bis in die Gegenwart).

– Ich weiss, wieso zu Beginn des Einsatzes von FCKWs niemand abschätzen konnte, welche Folgen er für die Ozonschicht hat.

1. a) Bringe Ordnung in die durcheinander gewirbelten Kästchen. Schneide sie aus und klebe sie in drei Kolonnen auf. Eine Kolonne mit runden, eine mit rechtecki­ gen und eine mit abgerundeten Kästchen. Ordne die drei Kolonnen so, dass immer Kästchen mit gleichen oder ähnlichen Jahreszahlen auf der gleichen Höhe sind.

In den runden Kästchen stehen Stichworte zur Geschichte der Entdeckung des Ozonloches. In den abgerundeten Kästchen findest du Ereignisse aus der Welt­ geschichte und die rechteckigen enthalten andere Erfindungen und Ent­ deckungen.

Beispiel: Geschichte des Ozons

Weitere Erfindungen und Entdeckungen

Ereignisse der Weltgeschichte

1771

1769

1789

zusammensetzung

Der schottische Ingenieur

Französische Revolution

der Luft

James Watt erfand die Dampfmaschine

b) c) d) e)

66

Beantworte zum Schluss folgende Fragen: Wieviel Zeit verging vom Beginn des FCKW­Einsatzes bis zur Entdeckung des Ozonlochs?

Wie lange dauerte es von der Entdeckung des Ozons bis zur Entdeckung des Ozonlochs?

Wusste jemand, der 1940 einen Kühlschrank kaufte, dass die FCKWs, die als Kühlmittel dienten, für die Ozonschicht schädlich sind? Warum?

Ab wann konnten die Käufer von Spraydosen sicher wissen, dass FCKWs als Treibmittel gefährlich sind für die Ozonschicht? Wie lange ist das her?

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Die Entdeckung des Ozonlochs Vom Platz des Ozons in der Weltgeschichte

2. Auf dem Arbeitsblatt … hast Du eine Zeitleiste. Ergänze stichwortartig die mitt­ lere Kolonne mit den Entdeckungen und Ereignissen der Ozonforschung. Du musst dazu den Text «Entdeckung des Ozonlochs» genau studieren. Zum Vergleich hast Du links Ereignisse aus der Weltgeschichte und rechts andere Erfindungen und Entdeckungen.

Beantworte zum Schluss folgende Fragen: a) Wusste jemand, der 1940 einen Kühlschrank kaufte, dass die FCKWs, die als Kühlmittel dienten, für die Ozonschicht schädlich sind? b) Ab wann konnten die Käufer von Spraydosen sicher wissen, dass FCKWs als Treibmittel gefährlich sind für die Ozonschicht? Wie lange ist das her? c) Wie änderte sich die Einstellung der Leute zur Umwelt in den 45 Jahren vom Beginn des Einsatzes von FCKWs bis zur Entdeckung des Ozonlochs?

3. Bildet Gruppen und gestalte selber eine Zeitleiste mit Bildern , Zeichnungen und Texten. Sie soll auch die drei Rubriken (Geschichte des Ozons, Weitere Erfin­ dungen und Entdeckungen, Ereignisse der Weltgeschichte) wie sie in Aufgabe 1 dargestellt sind enthalten. Beantworte die Fragen aus Aufgabe 2.

4. Beantworte die Fragen aus dem Trailer – Arbeitsblatt … oder …

– Text «Entdeckung des Ozonlochs»

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Lernkontrolle

1 Das Ozonloch Seite 5 Die Erde aus dem Weltall betrachtet

1. Bis zu den Cirruswolken reicht die Troposphäre. Etwa bis zur unteren Grenze der nächsten dunklen Schicht reicht die Stratosphäre und mit ihr die Ozonschicht.

Die Obergrenze der Mesosphäre entspricht der Obergrenze der dunklen Schicht.

Die darüberliegende blaue Schicht ist die Thermossphäre.

Beispiele: 2. Du kommst Dir sehr klein vor.

3. Du empfindest eine grosse Ruhe. u.s.w.

Seite 8 Die Ozonschicht, UV­Strahlen und FCKWs

Seite 13 Wie schütze ich mich vor UV­Strahlen

1.

– – – – – 2.

3.

Die Hauptquellen sind: alte kaputte Kühlschränke, die nicht richtig entsorgt werden vergammelnde Polster alte Verpackungsmaterialien aus Schaumstoffen Spraydosen (in der Schweiz nicht mehr) chemische Reinigungen (in der Schweiz nicht mehr) Die Ozonschicht schützt uns vor UV­Strahlen.

Das Ozonloch entsteht, weil die FCKWS das Ozon in der Ozonschicht zerstö­ ren.

4. Die hohe UV­Strahlung schädigt alle Lebewesen (Menschen, Tier und Pflanzen).

Beim Menschen treten häufiger Hautkrebs und Allergien auf. Das Immunsystem wird geschwächt. Es können vermehrt Sehschäden auftreten.

5. Wir müssen dafür sorgen, das weltweit auf FCKWs verzichtet und dadurch die Ozonschicht geschützt wird.

6. Das Chloratom 1. a) Beachte folgende Punkte: – Zwischen 11 und 15 Uhr im Schatten bleiben.

– Sonnenschutzprodukte bereits eine halbe Stunde vor der «Sonnenexposion» auftragen.

– Wasserfest heisst, dass nach dem Bade noch 50 Prozent des Lichtschutzfaktors wirksam bleiben.

In einer Wassertiefe von 50 Zentimeter dringen immer noch 60 Prozent der UVA­ Strahlen durch.

– Wolken reduzieren die Strahlung nur um rund einen Viertel.

– Lichtschutzfaktor des Sonnenschutzproduktes dem Hauttyp und dem Bräunungs­ grad anpassen.

– Kopfbedeckung, Sonnenbrille und Baumwoll­T­Shirt tragen (auch beim Planschen).

– Neugeborene immer in den Schatten legen.

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Lernkontrolle

Forts. Seite 13 Wie schütze ich mich vor UV­Strahlen

b) Die Eigenschutzzeit ist die Zeitspanne, während der die ungeschützte Haut oh­ ne Schaden zu nehmen die direkte Sonnenbestahlung verträgt.

Es gibt 4 Haut­Typen: – Typ l: Wer rötlich, blond und hellhäutig ist und schnell einen Sonnenbrand be­ kommt, dessen Eigenschutzzeit liegt bei nur 5 bis 10 Minuten (Alterungsschutz­ zeit 2 bis 7 Minuten) – Typ II: Wer hellhäutig und blond ist, blaue, grüne oder graue Augen hat und auf Sonne schnell empfindlich reagiert, dessen Eigenschutzzeit liegt bei 10 bis 20 Minuten (Alterungsschutzzeit: 7 bis 14 Minuten) – Typ III: Wer ein Mischtyp ist, nicht so schnell einen Sonnenbrand bekommt und rasch braun wird, dessen Eigenschutzzeit liegt zwischen 20 und 30 Minuten (Alterungsschutzzeit: 14 bis 20 Minuten) – Typ IV: Wer dunkelhaarig und dunkelhäutig ist, kaum je einen Sonnenbrand be­ kommt und schnell und tief bräunt, dessen Eigenschutzzeit liegt zwischen 30 und 45 Minuten (Alterungsschutzzeit: 20 bis 30 Minuten) c) Der Lichtschutzfaktor gibt an wieviel mal länger man an der Sonne bleiben kann, ohne das die Haut Schaden nimmt. d) Lichtschutzfaktor (LSF) der Sonnencrème mal Eigenschutzzeit (ESZ) der Haut.

Z.B. LSF = 15, ESZ = 10 Min., 15 x 10 Min. = 150 Min. e) Der UV­Index gibt die erwartete Belastung durch UV­B­Einstrahlung an. Die Skala geht von 0 bis 15. 0 ist die gringste und 15 die höchste Belastung. Folgendes Verhalten wird empfohlen – UV­Index 0 – 2: minimale Belastung, wenige Schutzmassnahmen, Sonnenhut tragen – UV­Index 3 – 4: gringe Belastung, Kopfbedeckung tragen, Sonnencreme mit Schutzfaktor 15 benützen – UV­Index 5 – 6: moderate Belastung, zusätzlich die Aufenthaltsdauer im direkten Sonnenlicht einschränken – UV­Index 7 – 9: hohe Belastung, Aufenthalt an der Sonne auch mit starkem Sonnenschutz auf unter eine Stunde begrenzen.

– UV­Index 10 und mehr: nur noch in Gebäuden aufhalten. f) Die Meteo Schweiz informiert in den Sommermonaten täglich über die Stärke der Sonneneinstrahlung. Der UV­Index bezeichnet die maximale Bestrahlungs­ stärke in der Zeit zwischen 11 und 15 Uhr auf einer Skala von 0 bis 12. Hierbei handelt es sich um eine Präventionskampagne gegen Hautkrebs des Bundes­ amtes für Gesundheitswesen (BAG). Ein Merkblatt ist über Telefon 031– 324 80 34 erhältlich. Der UV­Index kann über Telefon 157 126 212 oder Fax 157 326 212 abgerufen werden.

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Seite 20 Das Ozonloch über der Antarktis

1. a) Über der Nordhalbkugel, weil dort die meisten FCKWs freigesetzt werden. b) In der Antarktis entsteht jeden Winter ein riesiger Luftwirbel, der die Luft vom Rest der Atmosphäre isoliert. Gleichzeitig bewirkt die extreme Kälte eine Veränderung der chemischen Reaktionen und dadurch eine lawinenartigen Abbau des Ozons im Frühling. c) Das Ozonloch entsteht im Südfrühling und ist etwa 1– 2 Monate offen. d) Wenn in der Antarktis Frühling ist, ist bei uns Herbst. Und während dem ant­ arktischen Winter ist bei uns Sommer.

2. Vergleiche mit Bildern.

Die Antarktis hat eine Fläche von 13’300’000 km2. Die Schweiz ist rund 40’000 km2 gross. Das Ozonloch ist fast so gross wie die Antarktis. Die Schweiz hat also rund 300 Mal darunter Platz!

3. Im Südwinter (Nordsommer = Juli­Isothermen) herrschen Temperaturen von –10°C bis –50°C am Boden und im Südsommer (= Januar­Isothermen) sind es auch nur 0°C bis –30°C. 4. Die Winde wehen im Südsommer stärker. Die Winde wehen vor allem gegen die Antarktis. Über der Arktis gibt es keine so markanten Wirbel.

5. Mögliche Antwort: Da man nie weiss, wo Umweltschäden sichtbar werden, ist eine um so grössere Vorsicht im Umgang mit der Natur angebracht.

6. Beispiele: Abbrennen der Regenwälder, Verschmutzung der Weltmeere, Unfälle in Atomkraftwerken, Verschmutzungen des Grundwassers, Luftverschmutz­ ungen, etc..

Seite 24 Ursachen und Wirkungen Arbeitsblatt 

Kühlschränke und Schaumstoffe enthalten FCKW

Sofortiger totaler Verzicht auf FCKW

Kühlschränke und Schaumstoffe werden nicht umweltgerecht entsorgt

Kühlschränke und Schaumstoffe werden umweltgerecht entsorgt

FCKW steigen in die Ozonschicht

Immer weniger FCKWs steigen in die Stratosphäre

Das Ozonloch entsteht

Das Ozonloch schliesst sich für im­ mer

UV­Strahlen gelangen vermehrt bis zum Boden

Die Ozonschicht schützt vor UV­Strahlung

Erhöhtes Hautkrebsrisiko Geringes Hautkrebsrisiko Seite 25 Ein Modell der Ozonschicht

1.

2.

3. a) – c) 3. d)

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Keine Lösungen Keine Lösungen Vergleicht eure Ergebnisse mit den anderen.

In dieser Simulation musst du am Anfang keine und dann immer mehr FCKWs in die Ozonschicht bringen. Ab dem Jahr 2000, also in der viertletzten Runde, kannst du damit aufhören wenn du ein Optimist bist. Pessimisten bringen bis zum Schluss FCKWs in die Ozonschicht.

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2 Sommersmog Seite 33 Ozon liegt in der Luft

1. Rund 4⁄5 der Luft bestehen aus Stickstoff (N2) und 1⁄5 aus Sauerstoff O2. Die Schadstoffe sind im Kuchendiagramm fast nicht darstellbar. Sowenig braucht es, damit die Luft verschmutzt ist!

2. Zusammensetzung der Luft:

Argon Kohlendioxid Spurengase Stickoxide (Schadstoffe) Ozon (Schadstoff) Zusammen 0,97% Sauerstoff 20,95%

Stickstoff

78,08%

3. Bei Sommersmog hat es mehr als 120 (g/m3 Ozon in der Luft. Man riecht es nicht, weil sich die Nase daran gewöhnt hat. Es ist wie mit einem Eau de toilette, der­ jenige oder diejenige die es auftägt, riecht es selber nicht mehr, weil sich die Nase daran gewöhnt hat. Im Gegensatz zum Eau de toilette spürt man das Ozon dann in der Nase und den Augen.

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Seite 36 Achtung: Sommersmog entsteht

1. Der Sommersmog heisst so, weil er nur im Sommer bei schönem Wetter und hohen Temperaturen entsteht. Im Gegensatz zum Wintersmog (Vergl. «Winter­ smog» und «Smog oder Smog») 2. Damit ein Sommersmog entsteht, braucht es eine austauscharme Wetterlage, hohe Schadstoffkonzentrationen und viel Sonnenlicht (Vergl. «Diagramme zei­ gen den Sommersmog») 3. Die Vorläuferschadstoffe werden bei Sonnenschein in den Hauptschadstoff Ozon umgewandelt.

4. Die Ozonkonzentration ist ein Anzeichen für eine hohe Luftverschmutzung. Je mehr Ozn in der Luft, desto drecker ist sie.

5. Vermutlich verwendst du Filzstifte und Korrekturlacke, die eventuell schädliche Lösungsmittel enthalten.

6. Weil es auf dem Land weniger Vorläuferschadstoffe hat, die das Ozon wieder abbauen könnten (auffressen).

7. Über dem Mittelland herrscht seit Tagen schönes Wetter. Da die Luft ruhig liegt, können sich Schadstoffe ansammeln.

Das Sonnenlicht wandelt sie in Ozon um. Man nennt sie deswegen auch Vor­ läuferschadstoffe.

Auf dem Land ist die Ozonkonzentration häufig höher als in der Stadt, weil das Ozon von den Vorläuferschadstoffen auch wieder abgebaut wird.

8. Zuerst würde die Ozonkonzentration noch ansteigen, weil es weniger Vorläufer­ schadstoffe hat, die das Ozon am Abend abbauen. Erst nach ein paar Tagen würde sich die Situation wirklich verbessern. Ein Autofahrverbot müsste darum erlassen werden, bevor es zum Sommersmog kommt. Was fast nicht durchführ­ bar wäre.

9. Zum Beispiel: Std. 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1990

1991

Stadtzentrum Zürich ländliche Ostschweiz (Tänikon) Stadtzentrum Südschweiz (Lugano) ländliche Südschweiz (Magadino)

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1992

1993

1994

Lernkontrolle

Seite 41 Diagramme zeigen den Sommersmog

1. Diag. 1

Diag. 2 Diag. 3

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

30 Tage mm Std. °C Luft 30 Tage g/m3 24 Std. g/m3

Zeit (1 Monat) Niederschlagsmengen Sonnenscheindauer Temperatur Zeit (1 Monat) Schadstoffkonzentration Zeit (1 Tag) Schadstoffkonzentration

Am 20 Juni 95 hat es mit 32 mm am meisten geregnet.

Die Sonne schien am 30 Juni mit 14 Std. am längsten.

Am 30 Juni betrug das Temperaturmaximum 27 °C und das Minimum 13 °C. Am 20 Juni war es heisser als am 30 Juni (28 °C). An diesem Tag regnete es 32 mm.

Am 30 Juni war die Ozonkonzentration in Zürich und am Bachtel am höchsten.

Sie betrug ca. 153 g/m3 in der Stadt und 166 g/m3 am Bachtel. Der Grenz­ wert der Luftreinhalteverordnung (LRV) wurde also um 33 g/m3 bzw. 46 g/ m3 überschritten. Im ganzen Monat wurde er 9 Mal überschritten.

Die beiden Kurven verlaufen parallel, wobei die Ozonkonzentration am Bachtel immer höher ist als diejenige in Zürich.

Die tiefste Ozonkonzentration wurde um 7 Uhr morgens gemessen und die höchste um 16 Uhr nachmittags.

Der tiefste NO­Wert wurde um 5 Uhr morgens gemessen und der höchste um 8 Uhr morgens.

Vermutlich war es bewölkt.

Die Sonne schien fast 12 Stunden von 14,3 möglichen Stunden, und die Temperatur erreichte einen maximalen Wert von 29 °C. Das heisst, es war ein sehr warmer und sonniger Tag, die Niederschläge können also nicht über den ganzen Tag verteilt gefallen sein. Trotzdem ist die Niederschlagsmenge an diesem Tag sehr gross. Die Vermutung liegt deshalb nahe, dass es sich um ein abendliches Sommergewitter handelte, das innert kurzer Zeit sehr viel Regen brachte.

Die Extremwerte der Sonnenscheindauer stimmen am besten mit den Extrem­ werten der Ozonkonzentration überein. Eine Erkärung im Sinne von «Die Ozon­ konzentration hängt von der Sonnenscheindauer ab», ist deshalb richtig.

Da NO vor allem von Automotoren produziert wird, dürfte es der morgendliche Arbeitsverkehr sein, der den Anstieg der NO­Werte verursacht.

Die Ozonkonzentration sinkt fast im gleichen Masse wie die NO­Werte ansteigen.

Man könnte deshalb sagen, die Ozonkonzentration hängt von der NO­ Konzentration ab. Steigen die Stickoxidwerte an, so sinken die Ozonwerte und umgekehrt.

Die Ozonkonzentration nimmt auf dem Bachtel nicht ab, weil es dort keinen aus­ geprägten Morgenverkehr hat. Es fehlt, so komisch es scheinen mag, die Verschmutzung mit NO. Das heisst, die Ozonkonzentration wird am Morgen nicht reduziert. Die Vorläuferschadstoffe werden aber mit dem Wind aufs Land verfrachtet und dort unter dem Einfluss der Sonne zu Ozon umgebaut. Die Ozonkonzentration steigt deshalb am Bachtel immer weiter an.

Wenn du die letzte Frage mit «Ja» beantwortet hast, hast du zwei wesentliche Ursachen für den sommerlichen Ozonsmog entdeckt. Warum: siehe Auftrag «Achtung Sommersmog entsteht».

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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1.+ 2. Keine Lösungen. Deine Mitschüler sagen dir, wie gut du warst.

Seite 44 3. Es gibt viele mögliche Antworten. Zum Beispiel: Wer ist schuld am – aus Unwissen – aus Unbelehrbarkeit Sommersmog – aus Nachlässigkeit – aus Bequemlichkeit – aus Unachtsamkeit – aus Egoismus – aus Profitgier – aus Mangel an Solidarität – aus ...

4. Das Abbrennen der Urwälder verstärkt den Treibhauseffekt.

5. – 7. Findet selber Antworten.

8. – Michael ist der neugierige Frager. Er weiss noch nicht viel, spürt aber, dass etwas nicht stimmt. Er stellt scheinbar einfache Fragen, die die andern nicht beantworten können oder wollen.

– Sonja scheint schon einiges zu wissen. Sie stellt gezielt Fragen, die auf Lösungen hinweisen. Das Verhalten ihres Vater ist ihr unverständlich. Sie macht sich Sorgen um die Zukunft.

– Die Mutter hat sich entschieden. Sie wäre vermutlich bereit, auch grössere Einschränkungen in Kauf zu nehmen, damit die Luft wieder sauberer würde.

– Der Vater zögert. Er ist nicht ohne weiteres bereit, freiwillig auf den gewohnten Komfort zu verzichten. Er spielt das Problem bewusst herunter.

9. Dazu gibt es keine eindeutigen Lösungen.

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3 Ozon: Was tun?

Seite 47 Das Ozonloch und die Politik der Schweiz

1. Die USA handelten schnell und verboten 1978 FCKWs in Spraydosen. Die Schweiz erliess erst 1991 ein Verbot von FCKWs. 2. Dem schweizerischen Bundesrat lagen noch zuwenig gesicherte Erkenntnisse vor, um damit eine Entscheidung zu treffen.

3. Wenn man davon ausgeht, das ungefähr seit 1978 diskutiert wurde und die FCKWs 1991 verboten wurden, dauerte es 13 Jahre. Rechne nun selber?

4. – Es dauerte 33 Monate bis das Parlament das Wiener Übereinkommen ratifizierte.

– Es dauerte 15 Monate bis das Parlament das Montrealer­Protokoll ratifizierte.

Der Bundesrat und das Parlament hatten die Dringlichkeit erkannt, dewegen beeilten sie sich.

5. Die Schweiz zögerte lange bis sie Massnahmen zum Schutze der Ozonschicht ergriff. Als sie sich aber dazu entschloss, wurden sie rasch und wirkungsvoll durchgeführt. Entsprechend schnell gingen die Emissionen von FCKW zu­ rück.

6. – Weil die FCKWs erst Mitte der 40er Jahre erfunden wurden. Bis zur Produktion und zum Einsatz im grossen Stil dauerte es nochmal etwa 5 Jahre.

– In der Zeit zwischen 1985 und 1990 wurden verschiedene Abkommen zu Schutze der Ozonschicht unterzeichnet. Die Produktion und Verwendung von FCKW in Industrie und Gewerbe (Schaumstoffe, Kühlmittel und Reinigungs­ mittel), sowie in Haushalten (Spraydosen) wurde drastisch vermindert und ab 1991 ganz verboten.

– Auch weiterhin werden aus Schaumstoffisolationen von Häusern und Kälte­, Klima­, und Wärmepumpenanlagen noch während Jahrzehnten FCKWs in die Umwelt gelangen. Immerhin kommen aber keine neuen dazu.

7 – Der Hauptstreitpunkt war das Verbot von FCKW (=FKW) in Spraydosen. Die USA und Kanada waren dafür, die EU dagegen.

– Es wurde eine Resolution vereinbart, die eine Kontrolle der Verwendung von FCKW und Einschränkungen in Gebrauch empfiehlt.

– Die Einigung enthielt kein Verbot von FCKW. – Die Konferenzen von Montreal und London standen stark unter dem Eindruck der Entdeckung des Ozonlochs. Unteranderem deshalb wurden an diesen Konferenzen so weitgehende Vereinbarungen erzielt. Es ist deshalb zu vermu­ ten, das die Meldungen auch auf die Wiener Konferenz einen Einfluss gehabt hätte.

8. Wenn die Produktion und der Einsatz der FCKW weiter so verlaufen wären wie noch 1986, so hätte dies zu einer Erhöhung der FCKW­Konzentration der Stratosphäre auf das 60fache bis 2100 geführt. Im Protokoll von Montreal wur­ den zwar geringere Emissionssraten festgeschrieben, die aber denoch zu ei­ nem fast doppelt so hohen FCKW­Gehalt wie 1980 geführt hätten. Nach der Übereinkunft von London soll die Nutzung der FCKW ganz eingestellt werden.

Um das Jahr 2005 könnte dann der Rückgang des FCKW­Gehaltes einsetzen.

(Quelle: «Neue Grenzen des Wachstums», S. 192)

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Seite 52 Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

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1. Emission (nach Duden): Abblasen von Gasen, Russen u.ä. in die Luft Immision (nach Duden): Einwirkung von Verunreinigungen, Lärm o.ä. auf Lebewesen 2. a) Emission, b) Immission, c) Emission, d) Emission, e) Immission 3. a) horizintale Achse «Zeit» in Jahren vertikale Achse «Menge des Ausgestossen Schadstoffs» in Tonnen b) SO2 1950–1965 markanter Anstieg, auf mehr als das Doppelte 1965–1980 verharren auf hohem Niveau 1980–1995 steiler Abfall der Kurve unter den geforderten Grenz­ wert NOx 1950–1984 markanter Anstieg auf mehr als das Sechsfache 1984–1995 Abfall um einen Drittel (Grenzwert nicht erreicht) VOC 1950–1980 markanter Anstieg auf über das Vierfache 1980–1995 Rückgang um fast die Hälfte c) Beispiel: In den Diagrammen ist der Austoss von Schadstoffen seit 1900 darge­ stellt. Die Kurve geht bis 2010, die letzten Jahre sind also Prognosen über die künftige Entwicklung. Weiter sind die Ziele des Luftreinhalte­Konzeptes einge­ zeichnet. Die Emissionen von Schwefeldioxid soll auf den Stand von 1950 ge­ bracht werden. Die Emissionen von Stickoxiden und VOC auf den Stand von 1960. d) Dazu gibt es keine richtige oder falsche Antwort. Du kannst höchsten die Antworten vergleichen. e) Ozon wird nicht von Menschen direkt freigesetzt (ausser in ganz kleine Mengen).

Es ist also keine Emission der Menschen. Das Luftreinhalte­Konzept (LRK) legt aber nur Emissionsgrenzwerte fest. Die Grenzwerte für Ozon sind in der Luft­ reinhalte­Verordnung (LRV) festgelegt. Ozon entsteht aus den Vorläuferschad­ stoffen VOC und Stickoxiden (NOx).

4. a) Die Immissionsgrenzwerte für Schwefeldioxid, Schwebestaub und Kohlen­ monoxid werden an allen Orten (Stadt,Agglomeration und Land) «praktisch überall eingehalten». Die Ausnahme ist der Schwebestaub in der Stadt. Dort werden die Immissionsgrenzwerte «teilweise überschritten». b) Die Immissonssgrenzwerte für Stickoxide und Ozon werden dagegen an allen Orten «teilweise» oder «häufig/stark überschritten». c) Es zeigt sich, in dem beide Grenzwerte «teilweise» oder «häufig/stark überschrit­ ten» werden.

5. Ein Fabrikschornstein kann viel mehr qualmen als er dürfte. Wenn es genügend windet, werden die Abgase davon geblasen und in der Umgebung werden die Immissionsgrenzwerte eingehalten. Genau aus diesem Grund wurden die Fabrikkamine möglichst hochgebaut. Heute sind (wegen des LRK) alle mit Filteranlagen ausgerüstet, damit die Emissionsgrenzwerte eingehalten werden. Ähnliche Situationen sind natürlich auch mit dem Autoverkehr denkbar. Der Wind trägt die Abgase fort. Die Luft bleibt am Ort der Verschmutzung sauber.

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Forts. Seite 52 Gute und schlechte Nachrichten vom Smog!

Seite 59 Was kann ich tun?

6. Der Bund muss die Emissionsgrenzwerte senken, damit die Immissionen nicht zu gross sind.

Auch wir können natürlich unser Emissionen senken (Vergl. «Was kann ich tun?»).

7. a) Die bisher erzielten Erfolge sind weitgehend auf technische Massnahmen zurück­ zuführen. b) Die Erfolge werden durch die Zunahme des motorisierten Verkehrs, der Produktion und des Konsums bedroht. c) Die technischen Möglichkeiten zur Reinhaltung der Luft sind heute weitgehend ausgeschöpft. d) Wir müssen vermehrt unser Verhalten ändern. e) Vergleiche «Was kann ich tun?»

1. Entscheide selber!

2. Ihr findet sicher eine Menge guter und weniger guter Gründe.

3. Um den Sommersmog oder das Ozonloch zu vermeiden, müssen wir unser Verhalten ändern. Das kann jeder freiwillig für sich tun (so tun es auch alle), oder alle zusammen unter dem Druck von Gesetzen und Vorschriften. (Meinung nicht nur des Autors) 4. Zu welchem Ergebnis seid ihr gekommen?

4 Die Entdeckung des Ozonlochs

Seite 63 Die Entdeckung des Ozonlochs

2. Ozon ist ein Molekül aus drei Sauerstoffatomen. Es ist ein Spurengas, weil es nur in kleinen Mengen in der Atmosphäre vorkommt. Die Ozonverteilung in der Atmosphäre wird mit Hilfe von Messinstrumenten, die auf Ballonen, Raketen und Satelliten befestigt werden, erforscht.

Die Ozonschicht liegt in einer Höhe von 12 – 50 km in der Stratosphäre und schützt uns vor ultravioletten Strahlen (UV­Strahlen).

Die FCKW in der Ozonschicht zerstören das Ozon. FCKW heisst Fluorchlor­ kohlenwasserstoff und wurde unter anderem als Treibmittel in Spraydosen ein­ gesetzt.

3. Zum Beispiel: – Warum verbot nur die USA die FCKWs in den Spraydosen?

– Warum wurde nicht schneller auf die ersten Anzeichen der Ozonverringerung reagiert?

– Wieso entsteht das Ozonloch zuerst über der Antarktis?

– Was kann ich tun, damit sich das Ozonloch wieder schliesst?

– Was muss ich tun, um mich vor UV­Strahlen zu schützen?

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Lernkontrolle

1. b) 45 Jahre c) 145 Jahre d) Nein, weil erst 1975 zum ersten Mal die Vermutung geäussert wurde, dass FCKWs die Ozonschicht schädigen. Ausserdem war die Lage der Ozonschicht erst 1934 entdeckt worden. Über die Funktionsweise wusste man damals noch recht wenig. e) Die USA haben 1978 die FCKWs in Spraydosen verboten. So ungefähr ab dann hätte man auch in Europa wissen könne das FCKWs die Ozonschicht schädi­ gen. (Vergleiche mit «Kampf der Spraydose» und «Das Ozonloch und die Politik der Schweiz») 2. a) Nein, weil erst 1975 zum ersten Mal die Vermutung geäussert wurde, dass FCKWs die Ozonschicht schädigen. Ausserdem war die Lage der Ozonschicht erst 1934 entdeckt worden. Über die Funktionsweise wusste man damals noch recht wenig. b) Die USA haben 1978 die FCKWs in Spraydosen verboten. So ungefähr ab dann hätte man auch in Europa wissen könne das FCKWs die Ozonschicht schädi­ gen. (Vergleiche mit «Kampf der Spraydose» und «Das Ozonloch und die Politik der Schweiz») c) Nach Ansicht des Autors sind immer mehr Leute auf Umweltprobleme aufmerk­ sam geworden. Sie kaufen nicht mehr wahllos ein, ohne auf die Umwelt­ verträglichkeit zu achten.

3. Wenn Du Fragen hast, wende dich an die Lehrperson.

4. – Die Franzosen hätten wissen können, was sie einatmeten, als sie die Bastille stürmten. Aber sie hatten sicher andere Sorgen als die Zusammensetzung der Luft zu kennen.

– Das Fernsehen und die FCKWs setzten sich zur selben Zeit durch. Eine Zeit des wirtschaftlichen Aufschwungs und des allgemeinen Optimismus.

– Die Frage darf so natürlich nicht gestellt werden. Denn das Ende des Kalten Krieges und das Ozonloch haben ganz andere Auswirkungen. Es wurde aller­ dings schon die Hoffnung geäussert, das mit dem Wegfall der Bedrohung durch den Krieg, mehr Geld und Zeit in die Lösung von Umweltproblemen gesteckt würden.

Seite 66 Vom Platz des Ozons in der Weltgeschichte

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Lernkontrolle

Geschichte des Ozons

Seite 66 Die Entdeckung des Ozonlochs zum Arbeitsblatt 

Weitere Erfindungen und Entdeckungen

Ereignisse der Weltgeschichte

1700 1771 Zusammensetzung der Luft bekannt

1769 Der schottische Ingenieur James Watt erfand die Dampfmaschine

1789 Französische Revolution

1800

1840 Entdeckung des Ozons

1865 Aufbau von Ozon herausge­ funden

1839 Der Franzose L. Deruerre er­ fand die Fotografie 1858 Der Franzose F.Carre erfindet den Kühlschrank. Er wird mit Ammoniak betrieben und ist noch nicht für Haushalte ge­ eignet.

1815 Wiener Kongress

1848 Erste Schweizerische Bundesverfassung

1866 Der schwedische Erfinder Alfred B. Nobel entdeckt durch Zufall das Dynamit

1900 1934 Lage der Ozonschicht ent­ deckt um 1940 Beginn des Einsatzes von FCKW

1914­1918 I. Weltkrieg

um 1932 Das Fernsehen wird erfunden 1941 Flug des ersten Düsenflugzeugs

1975 Vermutung, dass FCKWs die Ozonschicht schädigen

1975 Der erste PC (Personal Computer) wird der Öffentlichkeit vorgestellt

1985 Entdeckung des Ozonlochs

1985

1939­1945 II. Weltkrieg

1989 Ende des Kalten Krieges

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Glossar

5

Stichwort absorbieren

Aerosoldosen Alternative Atmosphäre Atmosphärische Schicht Dosis Emission FCKW

Immission Kettenreaktion

Konvention lokalisieren Modifikation Molekül Nobelpreis

Ökologie ökologisch Ozonkonzentration Ozonloch

Ozonschicht

Protokoll

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Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Erklärungen Etwas aufsaugen, verschlucken; Die Ozonschicht schwächt die UV­Strahlung ab.

Wasser absorbiert Licht, deswegen wird es mit zu nehmender Tiefe dunkler.

Spraydose Wahl zwischen zwei Möglichkeiten Gashülle eines Planeten, Lufthülle der Erde Teil der Gashülle eines Planeten, z.B. Troposphäre = unterste Schicht der Atmosphäre der Erde Menge eines Stoffs oder einer Strahlung Aussstoss von Schadstoffen Fluorchlorkohlenwasserstoffe: chemische Ver­ bindung aus den Elementen Fluor, Chlor, Kohlen­ stoff und Wasserstoff Einwirkung von Schadstoffen chemischer Vorgang, der über mehrere Stufen selbständig abläuft. Ähnliche einer Reihe von Dominosteinen, die um­ kippt wenn einer angestossen wird Vereinbarung, Übereinkunft etwas örtlich festlegen; Die Ozonschicht in Höhe festlegen Veränderung, Umgestaltung kleine Gruppe von Atomen mit bestimmten typi­ schen Eigenschaften Preis für herausragende Leistungen in der Wissen­ schaft, Litheratur und Friedenssuche. Gestiftet von Alfred Nobel, dem Erfinder des Dynamits Lehre von den Beziehungen der Lebewesen zu ih­ rer Umwelt die Umwelt der Lebewesen betreffend Ozon Molekül aus drei Sauerstoffatomen Anteil von Ozon in einer bestimmten Menge Luft Gebiet in der Ozonschicht in dem das Ozon von FCKWs zerstört wurde.

Bis jetzt vorallem über der Antarktis aufgetreten.

Teil der Atmosphäre in etwa 15 – 50 km Höhe mit deutlich höherer Ozonkonzentration als an der Erdoberfläche. Sie schützt vor UV­Strahlen.

Niederschrift des Verlaufs oder der Ergebnisse ei­ ner Versammlung, Verhandlung o.ä.

Glossar

Stichwort Resolution sekundäre Bedeutung Spurengas Stickoxide

Stratosphäre

Substanz Theorie Treibgas/Treibmittel Troposphäre Ultraviolette Strahlung

VOC

Erklärungen Entschliessung, Beschluss zweitrangige Bedeutung Gas das nur in sehr geringen Mengen vorhanden ist NOx Stickstoffmonoxid oder –dioxid.

Quellen: Autoverkehr, Industrie, Kehricht­ verbrennungsanlagen Teil der Atmosphäre in 12 – 50 km Höhe; liegt über der Troposphäre; in ihr befindet sich die Ozon­ schicht Der Stoff aus dem ein Körper, eine Flüssigkeit oder ein Gas besteht wissenschaftliche Erklärung von Vorgängen in der Natur Gas, das dazu dient den Wirkstoff aus einer Spraydose zu pressen Teil der Atmosphäre in 0 – 12 km Höhe; in ihr spielt sich das Wetter ab unsichtbares «Licht», das in der Haut die Bildung von Vitamin D bewirkt, aber auch Sonnenbrand verursachen kann Flüchtige organische Verbindungen. Z.B. Lösungs­ mitel aus Farben und Reinigungsmittel oder Filz­ stiften und Korrekturlacken

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

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Quellen/Literaturverzeichnis

6

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Bücher Maduro, Roger und Schauerhammer, Ralf: Ozonloch. Das missbrauchte Naturwunder. Wiesbaden: Dr. Böttiger Verlags­GmbH 1991 Feister, Uwe: Ozon – Sonnenbrille der Erde. Leibzig: BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft 1990 Stohl, Anderas und Riha Andrea: Ozon. Segen oder Fluch. Wien: Verlag Carl Ueberreuter 1994 Sonnemann, Gerd: Ozon. Natürliche Schwankungen und antropogene Einflüsse. Berlin: Akademie Verlag GmbH 1992 Vockenhuber, Hans: Zeitbombe Ozon. Wien: Verlag Orac im Verlag Kremayer & Scheriau Asimov, Isaac: Das Wissen unserer Welt. München: C. Bertelsmann Verlag GmbH 1991 Röth, Ernst­Peter: Ozonloch–Ozonsmog: Grundlagen der Ozonchemie.

Mannheim: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG 1994 Meyers Lexikonredaktion: Wie funktioniert das? Wetter und Klima.

Mannheim: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG 1989 Wagner, Richard: Ozon. Krankheiten. Stuttgart: Urachhaus GmbH 1995 B. Mönter und R. Marel, Mittendrin. Geht der Luft die Puste aus, Berlin: Wolfgang Mann­Verlag GmbH, 1990 Ilona Geissbühler und Walter Gille: Dreimal tief Luft holen. Ozonloch Treibhaus­ effekt Sommersmog, Aarau: Verlag Sauerländer AG und Abteilung Berrufspädagogok im Amt für Berufsbildung des Kantons Zürich, 1995 BUWAL: Informationen zum Sommersmog. Bern: Bundesamt für Umwelt Wald und Landschaft, Mai 1995 Paul Kral, Werner Rentzsch und Helg Weissel: Einfache chemische Experimente für Schule und Ausbildung, Stuttgart: Ernst Klett Verlag für Wissen und Bildung GmbH, 1993 Meadows, Donella H.: Die neuen Grenzen des Wachstums, Stuttgart: Deutsche Verlags­Anstalt, 1992 BUWAL: Vom Menschen verursachte Luftschadstoffemissionen in der Schweiz von 1900­2010, Bern: Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, 1995 Erfolgskontrollbericht der IDA­Luft, Juni 1996

Mensch & Umwelt Ozon – Ozonloch – Ozonsmog

Quellen/Literaturverzeichnis

zeitungen Kommentar Seite 14: NZZ 6.12.95, Nr. 284, Seite 65: Abb.: NZZ Nr. 284 Abb.2 Themenheft Seite 30: Abb.: SLZ 13/93 Seite 31: Informationen zum Sommersmog Mai 1995, Seite 6 Diag.: Seite 43/44: NZZ 3.80; 7.81; 3.85; 29.11.95 Seite 12: Mittendrin, Geht der Luft die Puste aus», B. Mönter und R. Marel, Mann­Verlag GmbH, Berlin 1990, Seite 75 – 76 Seite 15: Ozon Krankheiten, R. Wagner, Verlag Urachhaus GmbH, Stuttgart, 1995, Seite 109 (Zitat) Seite 40: Einstiegstext aus «Mittendrin» Seite 44: «Einfache chemische Experimente für Schule und Ausbildung», Paul Kral und andere, Klett, Stuttgart 1993 Seite 52: – – –

(Autorentext) Artikel NZZ 3.80; 7.81; 3.85; 29.11.95 «Die neuen Grenzen des Wachstums», Seite 190 – 194 «Vom Menschen verursachte Luftschadstoffemissionen in der Schweiz von 1900 – 2010» Buwal, Seite 96­97

Seite 54: Artikel NZZ «Uno­Konvention zum Schutz der Ozonschicht» Seite 62: Erfolgskontrollbericht der IDA­Luft, Juni 1996 Seite 63: Trailer: Idee nach Werbung Seite 64: Massnahmen aus: Ozon liegt in der Luft

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Woflgang

Inhaltsverzeichnis

Symbolschlüssel Vorwort

2 3

1

Das Ozonloch Die Erde aus dem Weltall betrachtet – Die Atmosphäre – Temperaturverlauf in den Luftschichten Die Ozonschicht, UV-Strahlen und FCKWs – Die Ozonschicht, UV­Strahlen und FCKWs – FCKWs zerstören die Ozonschicht – Chlor zerstört Ozon Wie schütze ich mich vor UV-Strahlen Versuch: UV­Licht: Das Licht neben dem Licht Versuch: Teste deine Sonnenbrille Versuch: UVA­Strahlen bräunen nicht nur unsere Haut Versuch: Entdeckung des Ozons Das Ozonloch über der Antarktis – Wieso entsteht das Ozonloch gerade über der Antarktis?

Versuch: Wirbel Ursachen und Wirkungen Ein Modell der Ozonschicht – Spiel: Ein Modell der Ozonschicht

5 5 6 8 10 11 12 13 14 16 17 19 20 21 22 24 25 27

2

Sommersmog (Ozonsmog) Ozon liegt in der Luft – Die Zusammensetzung der Luft Versuch: Zusammensetzung der Luft Achtung: Sommersmog entsteht – Smog auch im Sommer?

– Wie der Sommersmog entsteht – Die wichtigsten Vorläuferschadstoffe – Smog Versuch: Licht löst eine chemische Reaktion aus Diagramme zeigen den Sommersmog – Diagramm: Wetter – Diagramm: Schadstoffdaten – Diagramm: Schadstoff­Mittelwerte Wer ist schuld am Sommersmog?

– Gespräch an einem schönen Sommerabend

33 33 35 36 36 37 38 38 40 41 42 43 43 44 45

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Inhaltsverzeichnis

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Ozon Was tun?

Das Ozonloch und die Politik der Schweiz – Chronik des Verbotes von FCKWs – Uno­Konvention zum Schutz der Ozonschicht – Stratosphärische FCKW­Konzentration – FCKW­Emissionen 1900 – 2010 Gute und schlechte nachrichten vom Smog – Der Bund ergreift Massnahmen – Luftreinhalte­Konzept und Luftreinhalte­Verordnung – Emissionsentwicklungen von 1900 bis 2010: SO2, NOx, VOC – Erfolge und Gefahren Was kann ich tun?

– Was Du gegen Sommersmog schon heute tun kannst

47 48 50 51 51 52 55 55 56 58 59 60

4

Die Entdeckung des Ozonlochs Die Entdeckung des Ozonlochs Vom Platz des Ozons in der Weltgeschichte

– 63 66

5

Lernkontrollen

68

6

Glossar

80

7

Quellen/Literaturverzeichnis

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nOzO

ISBN X足XXXXX足XX