Treibhauseffekt Quelle: WDR Wissen
Zusammensetzung der ausgestoßenen Klimagase Quelle: Umweltbundesamt
Der Streit, welche Gase (
Klimagase) in der Atmosphäre naturgegeben (
atmosphärisch) oder von Menschen verursacht (
anthropogen) sind, wird wohl ständig weitergeführt. Letztendlich sind viele verschiedene Gase für den
Klimawandel (
Erderwärmung) verantwortlich. Alle diese Gase kommen in einem mehr oder weniger großen Anteil in der Natur vor.
Die wichtigsten Klimagase sind
Welches der Gase den Hauptanteil am
Treibhauseffekt hat, ist auch unter den Fachleuten umstritten.
Wasserdampf wird als Hauptursache vor dem
Kohlendioxid angesehen. Wobei der
Wasserdampf aber nur indirekt und die anderen Gase direkt wirken. Aber auch diese These ist umstritten, da eine verstärkte Wolkenbildung weniger
Sonneneinstrahlung durch die Reflektion zulässt.
Wasserdampf (H2O)
Da durch die zunehmende
Erderwärmung die
Luft mehr
Wasserdampf aufnehmen kann, nimmt auch in der oberen Erdatmosphäre die
Wolkenbildung zu. Aber auch der steigende
Luftfahrtverkehr emittiert
Wasserdampf in die oberen
Luftschichten.
Der
Wasserdampf trägt aber nur
indirekt und die anderen Klimagase direkt zur
Erderwärmung bei. Diese These ist umstritten, da eine verstärkte Wolkenbildung weniger
Sonneneinstrahlung durch die Reflektion zulässt, das dann wieder zu einer Abkühlung der Atmosphäre führen könnte. Außerdem schwankt die Konzentration des
Dampfgehaltes in der Atmosphäre und ist wissenschaftlich schwer zu erfassen und zu beurteilen.
Auch
Aerosole, die z. B. durch Vulkanausbrüche, Brandrodungen oder die Industrie in großen Mengen in die Atmosphäre freigesetzt werden, haben einen Einfluss auf die Klimaveränderung, weil sich an ihnen
Wasserdampf anlagert und dieser zu Eiskristallen wird.
Kohlendioxid (CO2)
Das
Kohlendioxid (
Kohlenstoffdioxid) ist ein linear aufgebautes Molekül und entsteht durch das Verbrennen fossiler
Brennstoffe. Es ist gut in
Wasser löslich. Kohlendioxid ist ein Klimagas, dass durch die Anreicherung in der Atmosphäre die
Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche in das Weltall verhindert und so zu einer
Erderwärmung über den
Treibhauseffekt zum
Klimawandel beiträgt.
Bei der
Verbrennung von
fossilen Brennstoffen (ÖL, Gas,
Kohle) wird der
Kohlenstoff freigesetzt, der in den letzten Jahrmillionen gebunden wurde. Die Atmosphäre reichert sich mit diesem Gas an, weil es nicht in diesen Mengen von der Natur aufgenommen werden kann. Ein Teil dieses Gases wird auch in den Ozeanen gebunden und senkt den
pH-Wert des
Wassers.
Kohlenmonoxid (CO)
Bei einer unvollständigen
Verbrennung (Sauerstoffmangel) von
Brennstoffen, kann besonders bei Gas- und
Holzheizungen
Kohlenmonoxid entstehen. Aber es wird auch durch vulkanische Aktivitäten, Wald- und Buschbränden in die Atmosphäre freigesetzt. Es baut sich im Gegensatz zum
Kohlendioxid innerhalb von 1 bis 3 Monaten wieder ab.
Methan (CH4)
Methan ist ein brennbares Gas, das beim Faulprozess organischer Stoffe (Mülldeponien,
Kohlebergwerken,
Abwasserreinigung) entsteht und ist der Hauptbestandteil von
Erdgas,
Biogas, Sumpfgas und Holzgas. Auch beim Reisanbau und durch die Viehzucht (das Gas entweicht aus dem Verdauungssystem der Wiederkäuer) entsteht
Methan.
Auf dem
Grund der
Ozeane und in den riesigen
Permafrostböden befinden sich enorme Mengen von
Methanhydrat, das durch die Erhöhung der
Temperaturen und durch die Förderung und den Transport ausgast.
Nach
Kohlenstoffdioxid ist es das bedeutendste von Menschen indirekt freigesetzte Klimagas und ist
20 bis 30mal wirkungsvoller (schädlicher) gegenüber dem Kohlendioxid.
Ozon (O3)
Bei elektrischen Entladungen, Oxidations- und Verdunstungsvorgängen entsteht Ozon (O3). Es ist in sehr geringen Mengen (ca. 0,02 bis 0,1 mg/m3) auch in der Atmosphäre nachweisbar.
Ein erhöhter Ozonanteil in den unteren Schichten der Atmosphäre verhindert die Wärmeabstrahlung von der Erdoberfläche in das Weltall und trägt so zum Treibhauseffekt bei.
Der Ozonmangel in der Stratosphäre (Ozonloch, vor allem über der Antarktis und Arktis) ist auf den Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) aus Spraydosen und Kältemitteln zurückzuführen. An diesen Stellen kann die UV-Strahlung der Sonne verstärkt bis zur Erdoberfläche durchdringen. Das fehlende Ozon hat Auswirkungen auf das Klima und dem Wachstum der Pflanzen.
Distickstoffoxid (N2O)
Distickstoffoxid (
Lachgas) entsteht bei der
Verbrennung von Biomasse (Holz, Stroh,
Biogas), durch den Straßenverkehr und in der Landwirtschaft durch den Einsatz von Stickstoffdünger. Es reichert sich in der Atmosphäre an, da es eine
Lebensdauer von ca. 150 Jahren hat.
Die klimaschädliche Wirkung dieses Gases ist ca.
300mal größer gegenüber dem
Kohlendioxid und trägt dadurch extrem zum
Treibhauseffekt bei.
Teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW)
Die FCKW’s (Kältemittel) in Kälte- und Klimaanlagen sind durch teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe ersetzt worden. Sie haben nur einen geringeren direkten Treibhauseffekt und eine geringere Lebensdauer.
Aber auch in Hartschäumen und PU–Montageschäumen (in Spraydosen) befinden sich diese Gase.
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW)
Diese klimaschädlichen Gase (CF4, C2F6, C3F8, C4F8) sind hauptsächlich für den Abbau der Ozonschicht über der Antarktis und Arktis verantwortlich. Die klimaschädliche Wirkung ist ca. 15.000mal größer gegenüber dem Kohlendioxid (CO2).
In vielen alten Kälte- und Klimaanlagen befinden sich noch FCKW’s (Kältemittel) und auch in Spraydosen und Aufschäummittel wurde es als Treibmittel verwendet. Sie wurden durch H-FKW’s und FKW’s ersetzt. Diese sind im Vergleich mit FCKW nicht als so klimaschädlich angesehen.
Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC)
Perfluorierte (vollfluorierte)
Kohlenwasserstoffe (CF
4, C
2F
6, C
3F
8, C
4F
8)
absorbieren die
Infrarotstrahlung und tragen deswegen zum
Treibhauseffekt bei, zumal einige Gase eine Verweilzeit bis zu 50 000 Jahren in der Atmosphäre haben.
Die klimaschädlichen Wirkungen z. B. von CF
4 ist ca. 6.500mal, C
2F
6 ca. 9.200mal und C
3F
8 ca. 7.000mal größer gegenüber dem
Kohlendioxid (CO
2).
Der Einsatz dieser Gase ist
seit einigen Jahren verboten und dürfen nur mit einer
Ausnahmegenehmigung verwendet werden, so z. B. in der Halbleiter- und Aluminiumherstellung.
Schwefelhexafluorid.(SF6)
Das Schwefelhexafluorid (SF
6)
wird als das
schädlichste Klimagas bezeichnet. Die schädliche Wirkung ist ca.
22.800mal größer gegenüber dem
Kohlendioxid (CO
2) und zerstört die Ozonschicht. Der Abbau durch die UV-Strahlung der Sonne dauert ca. 3.200 Jahre. Da aber der Anteil unter den klimarelevanten Gasen sehr gering ist und aufgrund der Schwere der Gasse, wird die Wirkung auf den
Treibhauseffekt als wenig relevant angesehen.
Dieses Gas wird hauptsächlich in elektronischen Anlagen, als Stabilisator in der Reifenindustrie und als Schaummittel verwendet.
Nichtmethanhaltige flüchtige organische Verbindungen (NMVOC)
Diese
Wasserstoff-Kohlenstoff-Verbindungen sind schwierig zu erfassen. Die klimarelevanten Wirkungen sind noch nicht vollständig erforscht.
Diese NMVOC’s entstehen durch unvollständige Verbrennungen Kfz-Motoren und der Verdunstung von Kraftstoffen (Tankbelüftung und Undichtigkeiten an Fahrzeugen, Betankung, Umschlag und Lagerung). Auch bei der Verwendung von Lösemitteln und im Bereich der chemischen Industrie, Mineralölindustrie und Nahrungsmittelindustrie.
Ammoniak (NH3)
Ammoniak (NH
3) ist eine gasförmige Verbindung des
Stickstoffs (N). Der
Luftschadstoff entsteht hauptsächlich durch
landwirtschaftliche Prozesse (z. B. Tierhaltung). Es reagiert in der Atmosphäre mit anderen Gasen zu
gesundheitswirksamen Partikeln (sekundär gebildeter
Feinstaub) oder lagert sich in
Ökosystemen ab, wo es auf Pflanzen bzw. das Nährstoffgefüge des Bodens
negative Wirkungen ausüben kann oder in die
Stickstoffkaskade (Sequenz von Wirkungen des reaktiven [anthropogen verursachten] Stickstoffs im biogeochemischen Kreislauf) eintritt.
Hydroxylradikale (OH)
Die Hydroxylradikale sind keine klimaschädlichen Gase, aber das wichtigste freie Radikal in der Atmosphäre. Der Abbau der meisten oxidierbaren Spurenstoffe in der Atmosphäre wird durch Reaktion mit OH-Radikalen eingeleitet. Die OH-Radikale werden auch als das "Waschmittel" der Atmosphäre bezeichnet.
OH-Produktion:
• Die wichtigste Quelle der OH-Radikale ist die Photolyse von Ozon durch Licht.
• Eine wesentliche
Quelle für OH-Radikale ist auch die
Reaktion von
HO2-Radikalen mit
NO. Allerdings entstehen HO
2-Radikale (zumindest in
Reinluft) zu einem großen Teil durch Reaktionen von OH-Radikalen.
• Eine weitere OH-Quelle ist die Photolyse von HONO (Salpetrige Säure): Diese OH-Quelle ist aber nur in verschmutzter Luft von Bedeutung wo sich HONO durch heterogene Reaktionen (d.h. Reaktionen an Oberflächen, z.B. von Aerosolteilchen) bildet.
• Auch die Photolyse von Wasserstoffperoxyd kann eine nennenswerte Quelle von OH – Radikale darstellen.
quelle: Dr. R. Tuckermann, Atmosphärenchemie