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Atmosphärenchemie: Schlüsselstoff des Ozonabbaus nachgewiesen

Ozonloch im September 2009
Trotz des Verbots von FCKW seit 1997 und dem nachfolgenden Austausch des Kühl- und Treibmittels gegen harmlosere Chemikalien dünnt die Ozonschicht weiterhin jedes Jahr über dem Süd- und Nordpol markant aus: Die ursächlichen Substanzen haben eine lange Lebensdauer. Forschern vom Karlsruher Institut für Technologie ist es nun gelungen, einen der verantwortlichen Prozesse direkt in der Atmosphäre nachzuweisen [1]. Daran beteiligt ist die Chlorverbindung ClOOCl – das Chlormonoxid-Dimer –, dessen Aktivität und Mitwirkung amerikanische Wissenschaftler anhand von Laborstudien bezweifelt hatten.

Ozon über der Antarktis | Momentan (Juli 2010) wabern noch relativ hohe Ozonkonzentrationen durch die antarktische Stratosphäre. Meistens beginnt das so genannte erst ab September, kurz vor Ende des antarktischen Winters, aufzreißen.
Die Karlsruher Atmosphärenmessungen bestätigen nun aber die gängigen Modelle zur polaren Ozonchemie. Gerald Wetzel und seine Kollegen wiesen das sehr instabile Chlormonoxid-Dimer mit Hilfe von atmosphärischen Infrarotmessungen nach: Die Substanz hat eine zentrale Bedeutung in der stratosphärischen Ozonzerstörung am Ende des arktischen Winters. Aus ClOOCl bildet sich in der kalten Jahreszeit nach Sonnenaufgang sehr schnell atomares Chlor, welches Ozon wiederum katalytisch abbauen kann. Der Umfang des durch kurzwelliges Sonnenlicht ausgelösten Zerfalls bestimmt wiederum, wie viel O3 letztlich zerstört wird.

Francis Pope vom California Institute of Technology in Pasadena und seine Kollegen hatten diese dominierenden Prozesse der ozonzerstörenden Chlorchemie durch ihre Labormessungen bezweifelt [2]. Aus ihnen ging hervor, dass der durch Sonnenlicht hervorgerufene Zerfall von ClOOCl kleiner ist als der zuvor berechnete Umsatz: Entsprechend würde auch der Ozonabbau schwächer ausfallen. "Unsere Atmosphärenmessungen über Nordskandinavien mit einem ballongetragenen Infrarotspektrometer in mehr als 20 Kilometern Höhe widerlegen nun klar diese Zweifel und bestätigen die bestehenden Modelle der polaren Ozonchemie", betont deshalb Gerald Wetzel. (dl)
  • Quellen
[1] Wetzel, G. et al.: First remote sensing measurements of ClOOCl along with ClO and ClONO2 in activated and deactivated Arctic vortex conditions using new ClOOCl IR absorption cross sections. In: Atmospheric Chemistry and Physics 10, S. 931–945, 2010.
[2] Pope, F. et al.:Ultraviolet Absorption Spectrum of Chlorine Peroxide, ClOOCl. In: The Journal of Physical Chemistry A 111, S. 4322–4332, 2010.

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