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Die Ozonschicht ist ein Teil der Stratosphäre in 15-50 km Höhe, in der unter Einwirkung der energiereichen ultravioletten Strahlung der Sonne Sauerstoff (O₂) in Ozon (O₃) umgewandelt wird. Die vergleichsweise hohe Konzentration von Ozon (bis ca. 8 ml/m³) absorbiert gefährliche UV-Strahlung (insbesondere UV-B), indem das Ozon von dieser Strahlung wieder in Sauerstoff zerlegt wird, so dass sich ein chemisches Gleichgewicht, der sogenannte Ozon-Sauerstoff-Zyklus ausbildet, bei dem die Menge von Ozon annähernd konstant bleibt.

Ozonbildung:

3 O₂ → 2 O₃

Ozonzerfall:

2 O₃ → 3 O₂

Beide Prozesse werden durch die Energie der UV-Strahlung aktiviert, wobei unterschiedliche Wellenlängen absorbiert werden. Die einzelnen Reaktionsschritte verlaufen über die Bildung von freien Sauerstoffradikalen.

Die Ozonschicht wurde vor etwa 3,5 Milliarden Jahren durch die photosynthetische Aktivität der Cyanobakterien und anderer Photosynthese betreibender Einzeller gebildet. Diese erzeugten freien Sauerstoff (O₂), der zunächst die freiliegenden unedlen Metalle oxidierte, nach Abschluss dieser Oxidation aber in die Atmosphäre entwich. Auch in der Stratosphäre sammelte sich Sauerstoff an.

Die höchste Dichte von Ozon befindet sich in gut 20 km Höhe, der höchste Volumenanteil in ca. 40 km Höhe. Würde man alles Ozon, das sich in der Atmosphäre befindet, extrahieren und auf Normaldruck komprimieren, ergäbe das eine 3 mm hohe Schicht auf der Erdoberfläche. Zum Vergleich: Die Luftsäule mit den anderen Gasen (vor allem Stickstoff und Sauerstoff) wäre 8 km hoch.

Als Entdecker der Ozonschicht gelten die französischen Physiker Charles Fabry und Henri Buisson. Sie konnten 1913 durch UV-spektroskopische Messungen erstmals Ozon in höheren Atmosphärenschichten nachweisen.

Ozonloch

Hauptartikel: Ozonloch

Bestimmte Gase, insbesondere FCKW, können durch katalytische Effekte einen beschleunigten Abbau des Ozons bewirken, so dass das Gleichgewicht in Richtung auf Sauerstoff O₂ verschoben wird. Dieses führt zum Ozonloch.

Nimmt die UV-B-Exposition zu, so ist mit einem deutlichen Anstieg von Hautkrebsfällen und schweren Augenerkrankungen zu rechnen. Auch das Immunsystem wird gestört. Bei Pflanzen wird die Photosynthese im Blattgrün beeinträchtigt - mit der Folge starker Ernterückgänge. In den Meeren geht die Entstehung der Kleinstlebewesen (Phytoplankton) zurück - mit spürbaren Folgen für die gesamte Nahrungskette.

Die stratosphärische Ozonschicht ist nicht zu verwechseln mit dem bodennahen Ozon. Dieses bildet sich aus verschiedenen Vorläufersubstanzen (Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid) unter Sonneneinstrahlung (Sommersmog). Es ist in höheren Konzentrationen gesundheitsschädlich.

Weblinks

• www.espere.net – Die natürliche Ozonschicht
• www.wissenschaft.de – "Ozonschicht hat sich stabilisiert"
• www.wissenschaft.de – "Geringe Sonnenaktivität bremst Erholung der Ozonhülle"

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