@Marco
Also mit derart ungenauen Angaben geben wir uns hier nicht zufrieden!
Die Erdatmosphäre und somit auch das Zeugs in meinen Reifen, besteht aus folgenden Stoffen (wenn trocken):
- Stickstoff (N2) - 78,084%
- Sauerstoff (O2) - 20,948%
- Argon (Ar) - 0,934%
- Kohlendioxyd (CO2) - 0,03% (variabel)
- Neon (Ne) - 0,001818%
- Wasserstoff (H2) - 0,001-0,00005%
- Methan (CH4) - 0,0002%
- Helium (He) - 0,00052%
- Krypton (Kr) - 0,000114%
- Schwefeldioxyd (SO2) - bis 0,0001% (variabel)
- Distickstoffoxyd (N2O) - 0,00005%
- Xenon (Xe) - 0,0000087%
- Ammoniak (NH3) - 0,0000026%
- Ozon (O3) - 0,000002% (variabel)
- Stickstoffdioxyd (NO2) - bis 0,000002%
- Wasserstoffperoxyd (H2O2) - 0,00000004%
- Jod (J2) - 0,0000000035%
- Radon (Rn) - 0,000000000000000007% (variabel)
In meinen Reifen lassen sich dann sicher auch noch einige andere Chemische Verbindungen finden, aber es geht ja nur im die Befüllung selbiger.
Zur Erklärung:
Stickstoff (N2)
Der Stickstoff bildet mit 78,084 Vol.-% den größten Anteil der atmosphärischen Gase. Im gesamten System Erde (Summe aus Geosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre) kommt er hauptsächlich in der Atmosphäre vor. Von hier aus steht er den anderen Sphären, vor allem der Biosphäre, zum Gebrauch zur Verfügung. Umgesetzt wird er vor allem von Bakterien, die Stickstoff verbrauchen oder freisetzen können. Teilweise wird er auch durch elektrochemische Prozesse bei Blitzeinschlägen sowie in jüngerer Zeit auch durch die Düngemittelanwendung in die Atmosphäre freigesetzt.
Sauerstoff (O2)
Der atmosphärische Sauerstoff ist nur ein Bruchteil der Sauerstoffmenge des Systems Erde. Dennoch stellt er mit einem Anteil von 20,948 Vol.-% die zweitgrößte Fraktion der Bestandteile der Erdatmosphäre. Stärker noch als der Stickstoff befindet sich auch der Sauerstoff in einem Fließgleichgewicht. Er wird im Rahmen der Photosynthese von Pflanzen produziert und von Menschen und Tieren sowie bei Verbrennungsprozessen verbraucht, d. h. mit anderen Stoffen zu weiteren Ausgangsprodukten umgesetzt, z. B. zu CO2.
Wie er nun überhaupt in so großen Mengen in die Atmosphäre kommt, ist noch nicht endgültig geklärt. Das Vorhandensein von Sauerstoff ist in Planetenatmosphären nach heutigen Kenntnissen allgemein recht ungewöhnlich. Sicherlich haben hier pflanzliche Umwandlungsprozesse eine gewisse Bedeutung. Doch in den späten 40er Jahren dieses Jahrhunderts entdeckte man, daß in rund 80 km Höhe die harte Sonnenstrahlung am dortigen Wasserdampf eine Photodissoziation vorgenommen haben kann, einen Prozeß, in dem Wasserdampf in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Dieser Sauerstoff - spezifisch relativ schwer - soll nach dieser Theorie dann zum Erdboden gesunken sein.
Welche Gewichtung die genannten Prozesse hatten und ob weitere Prozesse zur Bildung des Sauerstoffes führten, ist bis heute ungeklärt.
Edelgase
Die Gruppe der Edelgase ist mit Argon, Neon, Helium, Krypton und Xenon in der Atmosphäre vertreten, wobei das Argon bereits einen Anteil von 0,934 Vol.-% an der Atmosphäre ausmacht und somit die drittgrößte Anteilsfraktion in der Atmosphäre stellt. Sie stammen aus radioaktiven Zerfallsprozessen in der Erdkruste und sind chemisch inaktiv, gehen also keine Verbindungen ein.
Kohlendioxyd (CO2)
Einen im Vergleich zu seiner Bedeutung sehr geringen Prozentanteil an der Zusammensetzung der Erdatmosphäre hat das Kohlendioxyd. Sein Anteil liegt bei 0.03 Vol.-%. Natürlicherweise entsteht es bei Atmungsprozessen von Tier und Mensch sowie vielen pflanzlichen Zellen, bei Verwesungsprozessen, Vulkanausbrüchen und bei den in der Natur vorkommenden Brandgeschehen. Gebunden wird es bei der Photosynthese sowie zu einem geringen Teil durch die Ablagerung am Grunde von Ozeanen.
Klimatologisch ist es deshalb interessant, weil es die Strahlungsströme beeinflußt und in den Austausch von Strahlung zwischen Erde und Kosmos eingreift. Es läßt die kurzwellige Strahlung der Sonne ungehindert passieren, reflektiert aber die langwellige Gegenstrahlung der Erde diffus und schleudert so einen Teil dieser Strahlung zurück zur Erde, deren Oberfläche wiederum einen Teil dieser Strahlung in Wärme umsetzt und diese Wärme an die Bodenluft weitergibt. Eine Erhöhung des CO2-Anteils in der Atmosphäre hätte verstärkte Rückstrahlung und somit eine verstärkte Wärmeabgabe der Erdoberfläche an die Atmosphäre zur Folge. Analog zu den Prozessen in landwirtschaftlichen Glashäusern wird dieser Vorgang allgemein als ,,Treibhauseffekt" bezeichnet.
Die Auswirkungen eines solchen Prozesses auf den globalen Meereswasserspiegel (Abschmelzen der polaren Eismassen), auf die Niederschlagsverteilung und Wüstenbildung sowie auf die Pflanzengeographie sind nicht absolut absehbar und werden derzeit umfassend diskutiert.
Tatsächlich ist es so, daß durch menschliche Aktivitäten der Anteil des CO2 in der Atmosphäre steigt. Durch Verbrennungen aller Art, insbesondere in Motoren, Kraftwerken und Industrien, wird verstärkt CO2 freigesetzt - mehr, als gleichzeitig von natürlichen Prozessen gebunden werden kann. Um die letzte Jahrhundertwende lag der Anteil von CO2 in der Luft bei rund 290 ppm, bis 1972 war er bereits auf 324 ppm gewachsen, was einer Zunahme von 11% entspricht. Blüthgen und Weischet erwarten, beruhend auf Berechnungen von Mitchell (1975), für das Jahr 2000 einen Wert von 385 ppm, 32% über dem Wert vom Beginn dieses Jahrhunderts. Dieser Anstieg ist definitiv auf anthropogene Aktivitäten zurückzuführen.
Abgesehen von der langfristigen Zunahme weist die CO2-Konzentration eindeutig regional einen Jahresgang auf: Im Frühjahr und Sommer der jeweiligen Halbkugel nehmen die Pflanzen am meisten CO2 auf. Im Herbst und Winter erreicht dagegen die Freisetzung des CO2 ein Maximum, da zu diesen Zeiten verstärkt Zerfallsprozesse im Boden stattfinden und auch die anthropogene Produktion durch Feuerung und Energiegewinnung am größten ist. Aufgrund der unterschiedlichen Land-Wasser-Verteilungen auf den unterschiedlichen Halbkugeln kommt dieser Schwankungseffekt vor allem auf der Nordhalbkugel zum Tragen.
Ozon (O3)
Ozon ist die dreiatomige Variante des Sauerstoffes. In der Atemluft ein starkes Nervengift, ist es doch in der höheren Atmosphäre die Grundbedingung dafür, daß überhaupt Leben auf der Erde existieren kann. Es ist in der gesamten Atmosphäre nur peripher vorhanden. Konzentriert auf einen Ring an der Erdoberfläche ergäbe das Ozon der gesamten Atmosphäre eine Schichtdicke von nur 2 mm. Diese Menge ist jedoch nicht gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilt, sondern konzentriert sich in etwa 25 - 50 km Höhe.
Trotz des geringen Vorkommens hat das Ozon eine lebensnotwendige Fähigkeit: es ist in der Lage, durch photochemische Prozesse den harten, ultravioletten (UV) Teil der Sonnenstrahlung aus dieser herauszufiltern. Diese Strahlung würde, wenn sie die Erdoberfläche erreichen könnte, zu Verbrennungen von Gewebe und zu Erbgutveränderungen führen. Der spärliche noch durchkommende Rest genügt bereits, um uns bei zu langem ungeschütztem Aufenthalt in der Sonnenstrahlung einen Sonnenbrand oder gar Hautkrebs zuzufügen.
Die Entstehung des Ozons beruht darauf, daß sehr harte Sonnenstrahlung im Wellenlängenbereich von 0,18 bis 0,24 _m in der Stratosphäre und in der Mesosphäre den dort vorhandenen Sauerstoff dissoziiert, also in einzelne Sauerstoffatome spaltet. Diese Strahlung wird dabei in Energie umgesetzt, so daß sie nicht bis zur Erdoberfläche durchdringen kann. Diese sehr reaktionsfreudigen O-Moleküle suchen sich nun passende Reaktionspartner - unter anderem weitere Sauerstoffmoleküle (O2), an die sie sich anlagern und so O3, Ozon, bilden. Dieses Ozon kann sich aber nicht unbegrenzt anreichern, sondern wird von einem anderen Strahlungsbereich, von 0,20 bis 0,32 _m wiederum dissoziiert in O2 und ein freies O-Atom, welches sich wiederum einen neuen Reaktionspartner sucht, der aber nicht unbedingt wieder O3 bildet. Auch dieser Wellenbereich wird dabei fast völlig absorbiert.
Das Ozon befindet sich also in einem ständigen Fließgleichgewicht mit dem umgebenden atmosphärischen Sauerstoff, wobei aber noch etliche weitere chemische Prozesse beteiligt sind. Problematisch kann es also genau dann werden, wenn sich die Zusammensetzung der Erdatmosphäre so verändert, daß die anderen beteiligten Stoffe auf die Reaktion Einfluß nehmen und das Fließgleichgewicht verändern. In diesem Zusammenhang sind seit einigen Jahren die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in der Diskussion. FCKW werden als Treibmittel in Spraydosen, als Schäummittel und Kühlflüssigkeit in Kühlschränken verwendet. Gelangen sie nach ihrer Freisetzung mit der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation in die Ozonanreicherungsgebiete, so beeinflussen sie das dortige Fließgleichgewicht bereits dann, wenn sie nur in sehr geringen Mengen vorkommen. Sie wirken ozonabbauend und haben dabei nur eine Katalysatorfunktion, das heißt, sie gehen unverändert wieder aus der Reaktion hervor und können so sehr viele Ozonmoleküle zerstören, bevor sie anderweitig gebunden werden.
Dieser erhöhte Abbau von Ozon macht sich bereits global bemerkbar. In einigen Gebieten vor allem im antarktischen Bereich (im Bereich der Ökumene ist vor allem Australien betroffen) ist die Mächtigkeit der Ozonschicht so weit reduziert, daß zunehmend ultraviolette Sonnenstrahlung die Erdoberfläche erreicht und hier verstärkt Mutationen wie z. B. Hautkrebs hervorruft.
Produktionsverbote von FCKW sind schon lange in der öffentlichen Diskussion; weniger schädliche Alternativen gibt es bereits in allen Bereichen. Dennoch ist bisher kein globaler Produktionsstop durchgesetzt worden.
Auch die Abgase von Ultraschallflugzeugen, die in der unteren Stratosphäre fliegen, sind mit am Ozonabbau beteiligt. Ihre Abgase enthalten Stickoxide (NOx), die ebenfalls wirksam Ozon zerstören. Allein durch die Wirkungen einer zu erwartenden Überschallflotte der Welt erwarten Schiff und McConnell2 einen Rückgang der Ozonkonzentration um 16% auf der Nord- und um rund 8% auf der Südhalbkugel. Bereits bei einem Rückgang von einem Prozent erwarten die Autoren biologisch negative Folgewirkungen.
Bei den verschiedenen Dissoziationsvorgängen im Zusammenhang mit Ozonbildung und -abbau tritt begleitend ein gewaltiger Energieumsatz auf. Die in der ultravioletten Strahlung enthaltene Energie wird zu großen Teilen in Wärme umgesetzt. Das Ozonanreicherungsgebiet ist daher als hochatmosphärische Heizfläche anzusehen.
Zunehmend tritt Ozon inzwischen aber auch in der bodennahen Atemluft auf. Grund dafür ist die Photodissoziation von Abgasen von Autos und Fabriken. Dem entsprechend liegen nach Presseberichten die Hautkrebsraten in den Städten am niedrigsten. Besonders in Zeiten hoher Einstrahlung an sonnigen Tagen im Sommer ist also mit der Bildung von Ozon in Erdbodennähe mit Maximum am Nachmittag zu rechnen. Ozon ist in der Atemluft aber ein starkes Nervengift. In den vergangenen Jahren begann aufgrund der zunehmenden Sensibilisierung der Bevölkerung für diese Problematik auch der Gesetzgeber mit der Einführung von gesetzlichen Maßnahmen. Ab einer Konzentration von 180 ppm in der Atemluft wird vor größerer Anstrengung im Freien gewarnt. Fahrverbote und Emissionsstop der Industrie sind ab 240 ppm vorgesehen, und auch dann erst, wenn mit einer anhaltenden Tendenz zur Ozonbildung gerechnet wird und einige andere Bedingungen erfüllt sind. Die Weltgesundheitsorganisation schlägt als akzeptablen Grenzwert 120 ppm vor; Umweltschützer kritisieren daher die gesetzlichen Maßnahmen als unzureichend.
Zusätzlich interessant ist das hochatmosphärische Ozon zur Erforschung der atmosphärischen Zirkulation, insbesondere in der Stratosphäre und der Mesosphäre sowie zur Erforschung des Austausches zwischen Tropo-, Strato- und Mesosphäre. Hierbei vergleicht man regional die jeweiligen theoretisch aufgrund von Neubildung und Abbau vorhandenen Mengen mit den tatsächlichen Verhältnissen. Hierbei zeigt sich, daß gerade die tropischen Gebiete, über denen aufgrund der starken Sonneneinstrahlung die Produktionsrate von Ozon am größten ist, deutlich weniger Ozon beinhalten als die polaren Regionen. Grund hierfür ist ein umfangreicher Meridionalaustausch. Durch die geringere Einstrahlung wird in den Polarregionen das Ozon der Zersetzung weitgehend entzogen; die Polarregionen sind also Ozonanreicherungsgebiete. Nur wenige Prozent des Gesamtumsatzes werden im Rahmen eines Vertikalaustausches in die Troposphäre eingeleitet. Dies geschieht durch direkten Transport an Brüchen oder durch jahreszeitlich bedingte Verlagerungen der Tropopause.
Sonstige
Ammoniak (NH3) wird vor allem von Bakterien bei der Zersetzung organischer Substanz freigesetzt. Abgebaut wird es in der Regel durch Lösung in Wasser oder durch chemische Reaktionen mit OH-Radikalen. Auch Distickstoffoxid (N2O) entsteht bei der Zersetzung, wird aber über den Weg der Photodissoziation wieder abgebaut. Diese Stoffe sowie das weiterhin vorkommende Wasserstoffperoxid (H2O2) haben keine klimatologische Bedeutung.
Zusätzlich finden sich in der Atmosphäre weitere Gase, vor allem solche, die durch anthropogene Eingriffe eingebracht wurden. Diese zählen nicht wirklich zur eigentlichen Zusammensetzung der Atmosphäre und werden von einigen Autoren daher zum Aerosol gerechnet (s. u.).
Wasserdampf
Das in seiner regionalen und temporären Verbreitung wohl wechselhafteste Gas in der Atmosphäre ist der Wasserdampf. Sein Anteil an der Luftmasse der untersten Atmosphärenschichten schwankt zwischen fast 0 und rund 4 Prozent, abhängig von Verdunstung, Niederschlag und Lufttemperatur. Übliche Werte sind 4 Vol.-% als Maximalwert in der bodennahen tropischen Troposphäre, 1,3% als Sommer- und 0,4% als Winterwert in den Mittelbreiten. Generell ist Luft in der Lage, eine bestimmte Menge Wasserdampf aufzunehmen. Der Maximalwert hierfür steigt mit zunehmender Temperatur logarithmisch an. Da mit der Höhe in der Troposphäre die Temperatur abnimmt, nimmt analog dazu auch der Wasserdampfgehalt mit der Höhe ab. In der unteren Stratosphäre ist Wasserdampf nur noch zu wenigen ppm25 zu finden.
In jüngerer Zeit gelangt aber gelegentlich neuer Wasserdampf in die untere Stratosphäre. Abgase der bereits erwähnten Ultraschallflugzeuge enthalten einen großen Anteil Wasserdampf, der zunächst sichtbar als Kondensstreifen ausfällt und sich danach verteilt. Durch diesen anthropogenen Eingriff wird durch Zunahme der Dissoziation des H2O das O3-Gleichgewicht negativ beeinflußt. Außerdem befürchten Umweltschutzinitiativen eine Verstärkung des Treibhauseffektes durch diesen Wasserdampf; nach ihren Angaben ist stratosphärischer Wasserdampf bereits heute zu rund 3% am Zustandekommen des Treibhauseffektes beteiligt. Wegen dieser Rolle und den negativen Auswirkungen auf die Ozonschicht (s. a. oben) fordern sie u. a. ein weltweites Verbot von Flügen oberhalb der Troposphäre.
So, nun sollte es jedem klar sein. :nana:
