Die Atmosphäre der Erde besteht zu 78 Prozent aus Stickstoff und zu 21 Prozent aus Sauerstoff. Kohlendioxid und Argon kommen ebenfalls in geringen Konzentrationen vor. Ozon macht nur einen ganz geringen Bruchteil der Atmosphäre aus. Das meiste Ozon befindet sich in den obersten Schichten der Atmosphäre.

In der Ozonschicht, die sich ca. 15 bis 30 km Höhe befindet, spielt das Ozon eine wichtige Rolle für das Leben auf der Erde. Ozon absorbiert dort fast 99 Prozent der UV-Strahlung, die auf die Atmosphäre trifft. Dadurch werden alle Lebewesen vor dieser energiereichen Strahlung, die die Zellen schädigen kann, geschützt.

Praktisch völlig absorbiert wird der Bereich der sehr kurzwelligen UV-C-Strahlung. Diese kurzwellige UV-Strahlung ist auch gleichzeitig an der Bildung von Ozon aus Sauerstoff beteiligt. Die energiereiche UV-Strahlung spaltet ein Sauerstoffmolekül (O2) in zwei so genannte Sauerstoffradikale. Die Radikale reagieren mit anderen Sauerstoffmolekülen und verbinden sich zu Ozon (O3). Genau dieser Prozess absorbiert die UV-Strahlung.

Auch die langwelligere UV-B-Strahlung wird vom Ozon zu einem Teil absorbiert, Lediglich die sehr langwellige UV-A-Strahlung wird durch die Ozonschicht kaum gefiltert und gelangt bis zur Erdoberfläche.

Die Ozonschicht spielt eine wichtige Rolle als Schutzschild für die UV-B-Strahlung. In den letzten Jahrzehnten ist eine deutliche Abnahme der Dicke der Ozonschicht, insbesondere auf der Südhalbkugel festgestellt worden. Diese Abnahme führt zu einr Erhöhung der UV-B-Strahlung am Boden - Das Sonnenbrandrisiko steigt.

In Bodennähe ist das Ozon dagegen höchst unerwünscht. Denn es wirkt als Atemgift und kann in hohen Konzentrationen Schäden an Schleimhäuten und vor allem der Lunge auslösen. Das Ozon in Bodennähe entsteht an schönen Sommertagen, wenn die Konzentration von Schadstoffen aus Verbrennung von fossilen Brennstoffen (Stickoxide) hoch ist.

Im Sommer wird das Ozon in Bodennähe mehr und mehr zum Problem.
Bei starker Sonnenstrahlung und hohen Schadstoffwerten wird es vermehrt gebildet. © dpa

Ozonloch

Mitte der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts stellte man fest, dass die Ozonschicht über der Antarktis im Sommer regelmäßig um bis zu 50 Prozent abnimmt. Das ist ein natürlicher Prozess, doch ist er durch bestimmte vom Menschen freigesetzte Stoffe wie Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) deutlich verstärkt worden.

Die FCKW kamen seit den 50er-Jahren des 20. Jahrhunderts vor allem als Kühlmittel in Klimaanlagen und Kühlschränken sowie als Treibgas in Sprühdosen zum Einsatz. Sie galten als chemisch inert, das heißt, als ausgesprochen reaktionsträge. Sie brennen nicht und sind kaum zu chemischen Umwandlungen zu bewegen. Genau diese Reaktionsträgheit macht uns heute Probleme. Denn die FCKW steigen in der Atmosphäre sehr langsam auf und bleiben dort lange erhalten. Erst nach Jahrzehnten gelangen sie in die höheren Schichten der Stratosphäre. Erst unter den dort herrschenden extremen Bedingungen werden sie durch die UV-Strahlung gespalten. Dabei bilden sie Radikale, die extrem reaktionsfreudig sind. Die Radikale spalten wiederum das Ozon und zerstören damit die schützende Ozonschicht.

In den 80er-Jahren wurde daher der Einsatz solcher FCKW als Kühlmittel für Kühlschränke und Klimaanlagen sowie als Treibmittel für Sprühdosen gesetzlich stark eingeschränkt.

Doch noch immer nimmt die Ozonschicht regelmäßig ab, eben weil die FCKW so lange in der Atmosphäre verbleiben. Das ist vor allem ein Problem auf der Südhalbkugel. In Ländern wie Australien und Neuseeland beispielsweise trifft im Sommer erheblich mehr UV-Strahlung auf die Erde als früher. Die Gefahr eines Sonnenbrands und UV-Schäden ist daher deutlich gestiegen. Zunehmend ist davon auch die Nordhalbkugel betroffen. Auch hier wird eine Abnahme der Ozonschicht beobachtet.