Stickstoff, N2, ist bei Zimmertemperatur ein farb- und geruchloses Gas, welches eine geringfügig kleinere Dichte als Luft besitzt. Es bildet zweiatomige Moleküle (N2). Diese Fähigkeit zur Molekülbildung kommt bei allen Elementen der V. Hauptgruppe vor. Bei Abkühlung auf -195°C kondensiert das Gas zu einer farblosen Flüssigkeit.

Werden Stoffe oder Gegenstände in flüssigen Stickstoff gehalten, ändern sie durch die Abkühlung ihre Eigenschaften. Eine gefrorene Rose lässt sich zerschlagen, ein Vollgummiball verliert seine Elastizität.

In der die Erde schützenden Lufthülle sind die Stickstoffatome von allen Atomsorten am häufigsten vertreten. Die chemischen Verbindungen des Stickstoffs (Eiweiße, Nucleinsäuren) spielen bei den Lebewesen eine bedeutende Rolle.

Bei der Verwesung von toten Lebewesen werden die organischen Stickstoffverbindungen wieder zu Ammoniak. In einem weiteren Prozess oxidieren Bodenbakterien diese Salze zu Nitraten, so dass sich der Stickstoffkreislauf wieder schließt.

Obwohl Stickstoff so häufig vorkommt, haben Pflanzen ein Problem: Sie können Luftstickstoff nicht binden, sind also auf Stickstoff im Boden angewiesen. Im Boden ist Stickstoff aber mangelware. Nur symbiotisch Knötchenbakterien in den Wurzeln mancher Pflanzen (z.B. Leguminosen wie Klee) verhelfen manchen Pflanzen, Luftstickstoff zu verwerten.

Um den Boden reichhaltiger zu machen und mit Stickstoff anzureichern, verwenden viele Landwirt/innen Kunstdünger: Alle stickstoffhaltigen Salze eignen sich zur Herstellung von Düngemitteln

Sauerstoff ist bei Zimmertemperatur ein farb- und geruchloses Gas, welches schwerer als Luft ist. Sauerstoff gehört zur Familie der Chalkogene und bildet zweiatomige Moleküle (O2). Bei -182°C kondensiert Sauerstoff zu einer hellblauen Flüssigkeit (flüssiger Sauerstoff).

In Wasser ist Sauerstoff schwach löslich. Sauerstoffatome kommen auch in zahlreichen anderen chemische Verbindungen vor.

Im Labor weisen Chemiker/innen gasförmigen Sauerstoff mit der Glimmspanprobe nach.

Für die Lebewesen ist er von großer Bedeutung: Die Pflanzen stellen aus Kohlenstoffdioxid mit Hilfe von Sonnenlicht Traubenzucker her (Fotosynthese), dabei wird auch Sauerstoff Freigesetzt.

Die Tiere und Mensch benötigen Sauerstoff zum Atmen. Über die Atmungsorgane gelangt er in die Blutbahnen und von dort zur Muskulatur und die Organen.

Im Gewebe findet mit Hilfe des O2 die eigentliche Zellatmung statt.

Sauerstoffatome kommen nach den Wasserstoff- und Heliumatomen am dritthäufigsten im Universum vor.

Viele Mineralien in der Erdkruste wie Eisenoxid oder Kalkstein enthalten Sauerstoffatome.

Der Sauerstoffanteil der Luft beträgt 21 Volumen-prozent. Elementarer Sauerstoff tritt in der Natur in zwei Formen auf:

„Gewöhnlicher“ Sauerstoff in Form zweiatomiger Moleküle (O2) und als Ozon in Form dreiatomiger Moleküle (O3).

Der Gehalt an Edelgase und auch an klimawirksamen Gasen wie Methan oder CO2 ist zwar relativ gering, dennoch genügen diese Konzentrantionen, um das „Treibhaus Erde“ zu verdichten und das globale immer Klima immer wärmer werden zu lassen, sprich den Klimawandel voranzutreiben.

uropaweit wird die Güte der Luft durch verschiedenste Maßnahmen besser. Aber noch in vielen Regionen der Welt ist die Luft- besonders in Städten so verdreckt, dass einem die Luft zum Atmen wegbleibt; Atemwegserkrankungen wie Asthma, aber auch Lungenkrebs können die Folgen sein.

Die wichtigsten Luftschadstoffe:

Luft-schadstoff	Ursprung	Folgen
CO2	Verkehr und Industrie- bei der Verbrennung (fossiler) Rohstoffe	CO2 ist nicht giftig. Leider heizt CO2 ist klimawirksam. CO2 und andere klimawirksame wie Methan wirken wie ein Treibhaus. Bei zu hohen CO2 Konzentrationen steigen die Temperaturen weltweit, was zu einem Klimawandel führt Mit Regen und Nebel kann CO2 zu Kohlensäure reagieren. (Sauer Regen, Verlagerung der Ozeane)
CO	Verkehr und Industrie- bei der Verbrennung (fossiler) Rohstoffe	Manchmal verbrennen Rohstoffe nicht vollständig und es entsteht CO (Kohlenstoffmonoxid. CO ist hochgiftig. Durch defekte Gasthermen etc. ereignen sich jedes Jahr Unfälle mit oft tödlichen CO-Vergiftungen.
NOx	Verkehr und Industrie- bei der Verbrennung (fossiler) Rohstoffe	Stickstoff ist Bestandteil aller lebender Zellen. Somit gelangen bei der Verbrennung (fossiler) Rohstoffe auch Stickstoff-Verbindungen in die Atmosphäre. Man findet Stickstoffdioxid, neben Stickstoffmonoxid. Beide sind giftig, wobei NO2 als problematische gilt als NO. Bei starker Sonneneinwirkung reagiert NO2 mit dem Luftsauerstoff: Ein Sauerstoffatom von NO2 verbindet sich mit einem Sauerstoff-Molekül. Es entstehen Ozon (O3) und NO. Ozon reizt die Atemwege und Augen und ist an heißen Sommertagen besonders für Kinder, alte Menschen und menschen mit Atemwegserkrankungen problematisch. An heißen Sommertagen spricht mn deshalb oft von „Sommersmog“ oder „Ozonalarm“. Man sollte dann um die Mittagszeit im Haus bleichen, Sport in die Abendstunden verlegen und das Auto stehen lassen Stickstoffoxide können mit Regenwasser und Nebel auch zu Salpetersäure reagieren (Sauer Regen, Versauerung der Ozeane).
SO2		Schwefel ist ein weiterer Bestandteil lebender Zellen. Bei der Verbrennung von Kohle oder Erdöl gelangen auch Schwefelverbindungen in die Luft. SO2 ist ein giftiges Reizgas und reizt die Atemwege. SO2 verbindet sich aber auch mit Wasser (Regen, Nebel) zu Schwefelsäure oder Schwefeliger Säure, was zu saurem Regen führt. Filter in Fabrikschloten bzw. die Entschwefelung von Trebstoffen hat das Problem der SO2 Belastung und letztlich aus das Problem „Saurer Regen“ deutlich minimiert
Fein-staub		Bei der Verbrennung von z.B. Diesel entstehen auch feinste Rußpartikel. in modern Autos werden diese Partikel zum Großteil von Feinstaubfiltern herausgefiltert. In vielen Großstädten dieser Erde (Peking, Mexiko City) stellt die Feinstaubbelastung ein immenses (Gesundheit)-Problem dar. Viele Menschen erkranken an Asthma und auch Lungenkrebs kann eine Folge sein.

 

Ozon ist ein aus drei Sauerstoffatomen bestehendes Molekül (O3). Einerseits ist es ein starkes Oxidationsmittel, wodurch es bei Menschen und Tieren zu Reizungen der Atemwege führen kann. (daher wird es auch anstelle von Chlor in Schwimmbädern zur Wasserreinigung verendet).  Es vermag sogar Silber bei Raumtemperatur zu oxidieren.

Andererseits schützt das Gas in der Ozonschicht die Lebewesen vor der Schädigung durch energiereiche ultraviolette Strahlungen der Sonne.

Eigenschaften

Bei normaler Zimmertemperatur ist Ozon gasförmig. Durch die Aufnahme von Ozon treten bei manchen Betroffenen oft Schläfen – Kopfscherzen auf. In hohen Konzentrationen riecht das Gas aufgrund der oxidierenden Wirkung auf die Nasenschleimhaut charakteristisch stechend-scharf bis Chlor ähnlich. (daher der Name Ozon- aus dem Griechischen für Riechen)

In geringen Konzentrationen ist es jedoch geruchlos. Man gewöhnt sich schnell an den Geruch und nimmt ihn dann nicht mehr wahr.

Bei -110,5°C wirkt Ozon bläulich und ist flüssig. Bei -192,5°C erstarrt es zu einem schwarz-violetten Feststoff.

OZONSCHICHT und OZONLOCH

In der unteren Stratosphäre, etwa in 60 km Höhe befindet sich eine Schicht, in der durch das starke UV Licht immer wieder Sauerstoffatome (O2) in zwei Einzelatome (Radikale) gespalten werden. Diese O-Radikale binden sich, so sie kein anderes Radikal finden, mit O2 -> Ozon, O3 entsteht. O3 ist recht instabil und zerfällt bald wieder, dafür entstehen neue Sauerstoffradikale…ein dauernder Umbauprozess.

Diese ozonhaltige Schicht heoßt Ozonschicht. Sie filtert UV-Licht und ist daher für das Leben auf der Erde sehr wichtig.

OZONLOCH

Das Ozonloch ist eine starke Ausdünnung der Ozonschicht insbesondere über der Antarktis. Chloratome aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), sind die Hauptursachen für die Ozonzerstörung. Die geschwächte Ozonschicht lässt mehr von der Sonnenstrahlung zum Erdboden durch. Dies hat negative Folgen für Lebewesen.

Das Ozonloch tritt seit Anfang der 1980er Jahre jährlich auf.

1987 wurde das weltweite Verbot von FCKW (Treibgas, Kühlmittel,…) im Montrealer Protokoll vereinbart!

Folgen des Ozonlochs sind:

• Schädigung der Bodenmikroben durch die höhere UV Belastung (Folgen für die Landwirtschaft)
• Schädliche Einflüsse für Meeresbewohner, besonders Korallen werden geschädigt
• Häufigeres Auftreten von Hautkrebs als Folge zu intensiver UV-Bestrahlung beim Menschen

SOMMERSMOG

Sommersmog ist nicht  zu verwechseln mit „Smog“ (nebelig, rauchige Luftverschmutzung, vor allem in Städten).

Sommersmog ist die Bildung von Ozon in bodennahen Schichten. Das passiert oft im Sommer. UV-Licht spaltet Stickoxid Abgase, etwa NO2 in NO und in O. Das frei werdende einzelne O-Atom (Sauerstoffradikal) verbindet sich mit einem Sauerstoffmolekül zu Ozon, wenn es kein zweites O-Radikal finden kann.

Folge: hochsommerlicher Ozonalarm!

Die EU hat schon seit längerer Zeit Richtwerte für die Ozonkonzentration festgelegt. Keine Gefahr für die Gesundheit besteht laut EU-Richtlinie durch Ozon unter einem Gehalt von 110 µg/m3. Ab einem Ein-Stunden-Mittelwert von 180 µg/m3 erfolgt die Information der Bevölkerung, da bei dieser Konzentration die Leistungsfähigkeit empfindlicher Menschen bereits beeinträchtigt werden kann. Ab den Ozon – wert von ca 200 µg/m3 können Symptome wie Tränenreiz, Husten, etc. auftreten. Ab einem Warnungen werden erst ab einem Wert von 360 µg/m3 ausgesprochen, da ab dieser Konzentration Gefahr für die menschliche Gesundheit bestehen kann.

Da das Ozonmolekül sehr instabil ist, zerfällt es bald wieder. Höchste Ozonwerte werden daher immer um die Mittagszeit gemessen.

Empfindliche Personen (Asthmatiker/innen, Kleinkinder, alte und kranke Menschen) sollen daher die Mittagssonne meiden und erst abends ins Freie gehen. Sport (Laufen,…) sollte in die Abend- oder besser Morgenstunden verlegt werden.

Folgen eines Ozonalarms für die Menschen können ein quälender Hustenreiz und tränende Augen sein.

Wenn die Ozonkonzentration dauerhaft stark bleibt, ist das Risiko für Atemwegserkrankungen sehr hoch.

Quellen:

http://www.lenntech.de/bibliothek/ozon/eigenschaften/ozon-eigenschaften.htmhttp://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/18804/http://de.wikipedia.org/wiki/Ozonhttp://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/antarktis-ozonloch-in-diesem-jahr-kleiner-als-im-durchschnitt-a-930194.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Ozonloch 

http://de.wikipedia.org/wiki/Ozon

http://www.youtube.com/watch?v=gpu8dI94bfI

Text: Christine Eria und Sofia Seraglio, 1FGA, HLTW21, 2014

Klima & Klimawandel

Klimawandel- wenn die Erde „Fieber“ hat

Klimawirksame Abgase wie CO2 oder Methan heizen die Temperaturen auf der Erde immer weiter auf.

Dabei ist der sogenannte Treibhauseffekt für das Leben auf der Erde notwendig. Die klimawirksamen Gasen wirken so wie das Glasdach eines Treibhauses: UV-Licht kann passieren, abgestrahlte Wärme wird aber zum Teil wieder zurückreflektiert, so heizt sich die Temperatur im Gewächshaus auf- aber auch auf der Erde. Bis zu einem gewissen Grad ist das (über)lebenswichtig auf der Erde- ohne Treibhauseffekt lägen die Temperaturen auf der Erde bei etwa -18°C.

Durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe (Erdgas, Erdöl, Kohle) gelangt immer mehr CO2 in die Atmosphäre. Neben CO2 wirken auch Wasserdampf, Methan und andere Treibhausgase. Das Treibhaus wird immer „dichter“, die globalen Temperaturen steigen. Die Folge ist der sogenannte Klimawandel mit all seinen Problemen wie Abschmelzen der Polkappen und Ansteigen der Meere.

Folgen des Klimawandels sind:

1. Inselstaaten wie die Malediven oder Palau sind akut in ihrer Existenz bedroht, da die flachen Inseln im Meer verschwinden werden
2. Korallenriffe schützen viele Küsten vor der Brandung. Korallenriffe beherbergen unzählige Fischarten. Durch die Erwärmung der Meere sterben viele Korallenriffe ab.
3. Wetterkapriolen und Extremwetter-Ereignisse: Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass der Klimawandel Extremwetter-Ereignisse begünstigt. Hurrikans, Starkregen mit Überschwemmungen oder Dürre-Kastrophen häufigen sich in den letzten Jahren und künden den kommenden Klimawandel an. Es ist zu befürchten, dass diese Ereignisse immer häufiger werden. Missernten, Wasserknappheit  und Hungerkatastrophen könnten zumindest regional weitere Folgen sein.
4. ganz besonders betroffen vom Klimawandel sind schon jetzt ärmeren Regionen dieser Welt. Diese Regionen tragen am wenigsten zum Klimawandel bei, können aber durch katrophale Ereignisse ihre Lebensgrundlage verlieren- ein Folge könnten Kriege um verbleibende Ressourcen und Flüchtlingsströme in klimabegünstigte Regionen und Länder sein.

Hier noch der Artikel über Global Warming von Laura Slamanig, Alexandra Boruch und Catharina Kuglinger:

Globale Erwärmung: der beobachtete Anstieg der Durchschnittstemperatur der erdnahen Atomsphäre und der Meere.

Begriffe:

Global bedeutet überall auf der Welt

Klima  Gesamtheit aller an einem Ort möglichen Wetterzustände (Temperatur, Regen,…), auch der Durchschnittswert der Temperatur auf der Welt gehört hierzu.

Wandel  ist die Veränderung der Erde. Der Wandel beschreibt den aktuellen Anstieg der Durchschnittstemperatur. Klimawandel hat es schon immer gegeben, z.B. durch Kontinentalverschiebungen durch die Plattentektonik, Vulkanausbrüche usw.

Klimawandel bedeutet die  Erwärmung der Erde durch natürliche Klimaschwankungen (ist nicht gleichzusetzten mit der Globalen Erwärmung)

Globale Erwärmung = der seit den 1950er Jahren beobachteten Anstieg der Durchschnittstemperatur der  Atmosphäre und der Meere. Diese beobachtete globale Erwärmung verläuft viel schneller, als alle bekannten Erwärmungsphasen seit dem Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren.

Ursachen

• Klima wandelt sich ständig (Vulkanausbrüche, Verschiebung von Erdteilen durch die Plattentektonik, Warmwasserströmungen entstehen oder versiegen,…)
• Eis- und Warmzeiten wechseln (Gründe siehe oben)
• Klimazonen verschieben sich (vor allem durch die Plattentektonik)

Natürliche Ursachen

• Vulkanausbrüche (Ausstoß von Treibhausgasen und die Sonne verdunkelnden Staub)
• dunkle Stellen auf der Sonnenoberfläche (veränderte Intensität der Sonneneinstrahlung)
• Veränderungen der Meeresströmung (Abkühlung oder Erwärmung von Regionen, z.B. würde Europa abkühlen, wenn der Golfstrom versiegt)
• Verschiebung der Erdteile durch die Plattentektonik

Menschliche Ursachen

• Landwirtschaft (Rinder produzieren sehr viel Methan, Ausstoß von Kohlenstoffdioxid,..
• Chemische Industrie (Abgase)
• Holzindustrie (Abholzung trägt wesentlich zum Klimawandel bei)
• Energieerzeuger und Stromerzeuger (CO₂-Emission kalorischer Kraftwerke,…)

Sonstige Ursachen

• Treibhausgase (vor allem CO₂, CH₄, Wasserdampf,…)
• Treibhauseffekt („Glashauseffekt“ durch die Atmosphäre, ermöglicht erst das Leben auf der Erde)

Folgen

• Verschiebung der Klimazonen
• Verschiebung der Vegetationszonen
• Verlagerung der Trockenzonen (-> Dürrekatastrophen, Hungersnöte, Bürgerkriege und Flüchtlingsströme)
• steigende Häufigkeit der Naturkatastrophen (Hochwasser, Hurricans und Wirbelstürme,…)
• Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen
• Abschmelzen der Gletscher
• Anstieg des Meeresspiegels (Verschwinden mancher Inseln, Atolle und Küstenregionen, z.B. Palau, Malediven, Teile Hollands, Venedig)
• Abkühlung mancher Regionen und als Spätfolge möglicherweise Abkühlen der Erde
• Zunahme der Bodenerosion

Erdbeben sind keine Folge des Global Warmings, wie oft falsch in Medien berichtet wird. Sie sind Folge der Plattentektonik

Gegenmaßnahmen

• Energie sparen
  • Niedrigerer Benzinverbrauch- Kauf kleiner Autos, sparsamer Geräte,…
  • Mehr öffentliche Verkehrsmittel
  • Bessere Wärmedämmung
• Erneuerbare Energie- keine fossilen Rohstoffe verbrennen; dafür Ökostrom aus Solarenergie und Windkraft
• Aufforstung
• Umstieg auf vegetarische Ernährung oder weniger Fleisch essen (einmal pro Woche)

Strom aus Atomkraftwerken gehört nicht zu den erneubaren Energien; einerseits ist Uran nicht erneuerbar und die globalen Vorräte neigen sich dem Ende zu, auch ist die Produktion der AKWs und der Transport der Brennstäbe keineswegs CO2-neutral!

Etwa die Hälfte der an der Oberfläche absorbierten Sonnenenergie führt zum Verdampfen von Wasser. Wasserdampf ist neben CO₂(Kohlenstoffdioxid) und CH₄(Methan) eines der wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre. Wenn dieses Wasser in der Atmosphäre kondensiert, gibt das die Energie, die Stürme produziert. Regen oder Schnee fällt.

Etwa 30% der einfallenden Sonnenenergie wird von der Oberfläche und der Atmosphäre reflektiert.

Nur eine kleine Menge der von der Oberfläche ausgehenden Wärmeenergie gelangt durch die Atmosphäre direkt auf die Erde. Die Moleküle der Treibhausgase absorbieren die meiste Energie und tragen zur Erwärmung der unteren Atmosphäre bei.

Die Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase erhöht die Erwärmung der Oberfläche und bremst gleichzeitig den Energieverlust zum Weltraum.

Oder anders gesagt: Je mehr treibhauswirksame Gase in die Atmosphäre gelangen, umso schneller und stärker erwärmt sich die Erde!

 

Text und Grafik: Laura Slamanig, Alexandra Boruch, Catharina Kuglinger, 2HGA, HLTW21, 2014