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Obere Atmosphäre
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Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW
und
Hydrogen-Fluorchlorkohlen-
wasserstoffe H-FCKW
Die Erforschung des Ozonloches und die Maßnahmen zum weltweiten Verbot der Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW stellen möglicherweise die wichtigste Erfolgsgeschichte in der Umweltschutz-Politik dar. Welche Rolle spielten die berühmten FCKW, welche Rolle spielen sie jetzt noch und wie werden sie in Zukunft ersetzt?
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1. Langzeittrend von CFC11 (FREON 11) seit 1977: Mischungsverhältnisse in ppt (billionstel Anteile) an verschiedenen Messstationen sind gezeigt.
Quelle: NOAA/CMDL
Bitte zum Vergrößern anklicken! (15 K)
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Trends in der FCKW Konzentration
Wie in den Basistexten von Einheit zwei gezeigt, haben FCKW sehr nützliche Eigenschaften für viele Anwendungen. Sie sind in keiner Weise giftig und sehr stabile Gase. In der Atmosphäre sind sie in zweierlei Weise von Bedeutung. Zum einen sind sie Treibhausgase mit einem sehr hohen Erderwärmungspotential (global warming potential GWP) und sie haben eine sehr lange Lebenszeit. Letztere bedingt, dass sie in der Troposphäre nicht abgebaut werden und langsam in die Stratosphäre transportiert werden. Wenngleich ihre Produktion wenige Jahre nach dem Montreal Protokoll von 1987 verboten wurde, dauert es noch lange, bis sie abgebaut sind.
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2. Neuere Trends für CFC11 und CFC12: Mischungsverhältnisse in ppt
Quelle: NOAA/CMDL
Bitte zum Vergrößern anklicken! (50 K)
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Der Maximalwert für CFC11 (Lebensdauer 45 Jahre) an der Erdoberfläche wurde etwa 1994 erreicht, das Maximum für CFC12 (Lebenszeit 100 Jahre) wurde etwa 2003/2004 erreicht. Die Werte auf der nördlichen Halbkugel sind geringfügig höher, da die Durchmischung innerhalb einer Hemisphäre immer schneller erfolgt, als der Transport über den Äquator.
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Etwa seit Mitte der 1990er Jahre werden mehr und mehr teilhalogenierte FCKW und FKW produziert und gelangen auch in die Atmosphäre. Seitdem werden auch ihre Anteile in der Luft überwacht.
3. rechts: Mischungsverhältnisse halogenierter Verbindungen in der Luft. Quelle: IPCC AR4 2007 fig. 2.6
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Vergleich von FCKW und H-FCKW
Die Erderwärmungspotentiale GWP sind ein Maß dafür, welchen Wechselwirkungseffekt mit der Strahlung eine Substanz im Vergleich zu Kohlendioxid (CO2) hat, integriert über einen bestimmten Zeitraum. Einfacher gesagt: Der GWP Wert gibt an, um welchen Faktor der Treibhauseffekt eines Gases den von CO2 übersteigt.
Das Ozonabbaupotential (engl.: ozone depletion potential) ODP ist eine relative Größe, die vergleicht, wie gefährlich die Substanzen für die Ozonschicht sind.
FCKW haben einen zweifach negativen Effekt, als Ozonkiller in der Stratosphäre und als Treibhausgase in der Troposphäre. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht einiger FCKW im Vergleich zu H-FCKW, die erstere zunehmend ersetzen.
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Direkte Erderwärmungspotentiale GWP (auf Massenbasis) relativ zu Kohlendioxid für Gase deren Lebensdauer entsprechend bestimmt sind (Daten aus IPCC AR4 2007), sowie Ozonabbaupotentiale ODP. |
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Gas und Summenformel |
Lebenszeit (Jahre) |
Ozon
abbau
potential
(ODP) |
Erderwärmungs
potential
Zeitspanne |
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20 Jahre |
100 Jahre |
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Kohlendioxid |
CO2 |
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1 |
1 |
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Methan |
CH4 |
12* |
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72 |
25 |
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Lachgas |
N2O |
114* |
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289 |
298 |
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Fluorchlorkohlenwasserstoffe |
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CFC-11 |
CCl3F |
45 |
1,0 |
6730 |
4750 |
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CFC-12 |
CCl2F2 |
100 |
0,82 |
11000 |
10900 |
|
CFC-13 |
CClF3 |
640 |
|
10800 |
14400 |
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Hydrogen-Fluorchlorkohlenwasserstoffe H-FCKW |
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HCFC-21** |
CHCl2F |
2.0 |
|
700 |
210 |
|
HCFC-22 |
CHClF2 |
12 |
0,04 |
5160 |
1810 |
|
HCFC-123 |
CF3CHCl2 |
1.3 |
0,014 |
273 |
77 |
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Hydrogen-Fluorkohlenwasserstoffe H-FKW |
|
HFC-23 |
CHF3 |
270 |
<0,0004 |
12000 |
14800 |
|
HFC-32 |
CH2F2 |
4,9 |
|
2330 |
675 |
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HFC-41** |
CH3F |
2,6 |
|
330 |
97 |
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* Die Werte für Methan CH4 und Distickstoffmonoxid (Lachgas) N2O sind Angleichungen, die die Rückkopplung von Emissionen auf die Lebenszeit berücksichtigen.
** aus IPCC TAR
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Es ist offensichtlich, dass die Lebenszeit der H-FCKW deutlich kürzer ist. Sie werden überwiegend schon in der Troposphäre zersetzt und die Wahrscheinlichkeit, dass sie die Stratosphäre erreichen und zum Ozonabbau beitragen, ist sehr viel geringer. Dennoch ist das Erderwärmungpotential auch dieser Substanzen relativ hoch. Sie können als Kompromiss angesehen werden, aber nicht als optimale Lösung.
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About this page:
author: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz
scientific reviewer: Dr. Christoph Brühl - MPI Chemistry, Mainz
educational proofreading: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-08-07
Letzte Überarbeitung: 2007-08-23
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