Ozonloch: Entstehung und Gefahren

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Ozonloch: Entstehung und Gefahren
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Was ist Ozon
Ursachen
Lage des
Ozonlochs
Klimabeguenstigungen
Gefahren
Massnahmen
Glossar
In Australien gilt: SLIP,
SLOP, SLAP. Klingt
lustig? Ist es aber nicht.
Weil Australien so nah
am Ozonloch liegt,
gelten dort strenge
Vorsichtsmassnahmen.
Der Spruch 'SLIP,
SLOP, SLAP and save
your skin' ruft dazu auf
sich gruendlich vor der
Sonne zu schuetzen.
SLIP steht fuer ein TShirt, SLOP fuer
Sonnenschutzkreme
und SLAP fuer einen
Hut.
Referenzen und
Links
Doch auch in Europa
redet man ueber die
Abnahme der
schuetzenden
Ozonschicht.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/index.html30.09.2003 15:35:12
Was ist Ozon
Was ist Ozon?
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Was ist Ozon
Ursachen
Ozon ist eine besondere Form von Sauerstoff. In einem Molekuel Ozon sind drei Sauerstoffatome miteinander verbunden,
deshalb besitzt es die Formel O3.
Sauerstoff: O2 Ozon: O3
Lage des
Ozonlochs
Auf- und Abbau von Ozon
Klimabeguenstigungen
90 bis 95 % des in der Atmosphaere
vorkommenden Ozons befinden sich in der
Stratosphaere in 15 bis 35 km Hoehe. Die
stratosphaerische Ozonschicht wird oft das
Schutzschild der Erde genannt: Sie filtert die harte
solare UV-C-Strahlung fast vollstaedig aus und
schwaecht die weniger gefaehrliche UV-BStrahlung deutlich ab. Die Ausbildung dieser
schmalen Schicht haengt von verschiedenen
Faktoren ab.
Gefahren
Massnahmen
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Bildung von Ozon
Die Bildung der Ozonschicht haengt zum einen von der Anwesenheit
von molekularem Sauerstoff (O2) ab: O2 wird durch gruene Pflanzen
im Meer (Phytoplankton) und auf dem Land gebildet, sein Anteil liegt
bis in die Mesosphaere bei etwa 21%. Mit zunehmender Hoehe
nimmt der Luftdruck und mit ihm auch die Anwesenheit von O2 ab.
Der zweite wichtige Faktor fuer die Bildung der Ozonschicht ist die
Einwirkung energiereicher UV-Strahlung, die mit dem Eindringen in
die Atmosphaere abnimmt. Diese beiden Trends sind gegenlaeufig.
Die Ozonproduktion erreicht bei etwa 30 km ein Maximum.
Unter normalen Umstaenden ist Sauerstoff ein Molekuel, in welchem
zwei Sauerstoffatome miteinander chemisch gebunden sind. Unter
der Einwirkung der energiereichen UV-C-Strahlung der Sonne, aber
auch bei elektrischen Entladungen, zum Beispiel bei Gewittern, wird
das Sauerstoffmolekuel aufgebrochen, dabei entstehen zwei
einzelne Sauerstoffatome:
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Was ist Ozon
O2 ---- UV-Licht, elektr. Entladungen ----> 2 O-Atome
Bei dieser Reaktion wird die UV- C- Strahlung (fast) vollstaendig
absorbiert. Sauerstoffatome sind extrem reaktionsfreudig und
verbinden sich mit einem verbleibenden Sauerstoffmolekuel zu
einem Molekuel Ozon:
O-Atom + Sauerstoffmolekuel (O2) -----> Ozonmolekuel (O3)
Abbau von Ozon
Der Ozonabbau erfolgt in Umkehrung dieses Prozesses: Durch
energieaermere UV-B-Strahlung wird Ozon in ein Sauerstoff-Radikal
und molekularen Sauerstoff gespalten (O3 -> O + O2). Aber auch
andere Spurengase werden durch die UV-Strahlung gespalten,
wobei haeufig die sogenannten freien Radikale entstehen, z.B. Cl, H,
OH, NO und Br. Diese freien Radikale katalysieren den Ozonabbau,
d.h., sie werden bei dieser Reaktion selbst nicht veraendert und
koennen ein Vielfaches an Ozonmolekuelen spalten. Die
Vorlaeufersubstanzen fuer die freien Radikale sind u.a. Lachgas,
Wasserdampf, Methan, Methylchlorid, Methylbromid. Diese
Vorlaeufersubstanzen sind teilweise natuerlichen Ursprungs, werden
aber auch durch menschliche Aktivitaeten emittiert: Bei der
Entstehung von Lachgas und Methan spielt die Landwirtschaft eine
wichtige Rolle, Chlor- und Bromradikale stammen zum
ueberwiegenden Anteil aus industriell hergestellten FCKW und
Halonen.
Insgesamt stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem
Auf- und Abbau von Ozon ein, das Tag-Nacht- und jahreszeitlichen
Rhythmen unterliegt. Allerdings verschieben die vom Menschen
emittierten Substanzen dieses natuerliche Gleichgewicht immer
staerker und tragen so zu einem uebermaessigen Abbau der
Ozonschicht bei.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom.html (2 of 2)30.09.2003 15:35:33
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Ursachen fuer den verstaerkten Ozonabbau
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Was ist Ozon
Ursachen
Bereits 1974 brachten amerikanische Wissenschaftler die Abnahme der
Ozonkonzentration in der Stratosphaere mit dem Gehalt an chlor- und
bromhaltigen Verbindungen in der Atmosphaere in Zusammenhang.
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Ozonlochs
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Ozonabbauende
Substanzen Die Hauptrolle
beim Ozonabbau spielen
Chlor- und Bromradikale. Z.B.
erhoehen Vulkanausbrueche
den Ozonabbau: Am
Vulkanstaub haften Chlorund Bromteilchen, die direkt
in die Stratosphaere
verfrachtet werden und dort
ozonzerstoerend wirken.
Anthropogene Quelle dieser
Radikale sind
Halogenverbindungen, deren
bekannteste Vertreter die
Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKW) und die Halone sind.
Dank ihrer chemischen
Stabilitaet gelangen diese
Verbindungen unzersetzt bis
in die Stratosphaere, wo sie
unter dem Einfluss harter UVC-Strahlung gespalten
werden und Chlor- oder
Bromradikale freisetzen.
Rund 80% der
Halogenverbindungen in der
Atmosphaere sind
anthropogenen Ursprungs.
Der Mensch zerstoert durch
sein ruecksichtsloses
Verhalten zur Umwelt die
Ozonschicht der
Stratosphaere. Wie schon
erwaehnt sind die
Hauptverursacher fuer den
Abbau der
lebensnotwendigen
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom2.html (1 of 2)30.09.2003 15:35:43
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Ozonschicht die FCKW, die
Fluorchlorkohlenwasserstoffe.
Kohlenwasserstoffe sind
organische Verbindungen,
welche sich aus Kohlenstoffund Wasserstoffatomen
zusammensetzen.
Frigen wurde in grossem
Umfang als Treibgas in
Spraydosen und als
Kaeltemittel in
Kuehlschraenken eingesetzt.
Das Treibgas steigt bis in die
Ozonschicht und spaltet dort
durch die starke UVStrahlung Chloratome ab.
Diese entreissen dem
Ozonmolekuel ein
Sauerstoffatom und oxidieren
zu Chloroxid:
Cl + O3 ---------> ClO + O2 ,
Chloratom + Ozon -->
--> Chloroxid + Sauerstoff
Das entstehende Chloroxid
zerfaellt danach wieder in ein
Chloratom und Sauerstoff. Da
das Chlor nach dieser
Reaktion wieder
unveraendert vorliegt, kann
es erneut ein Ozonmolekuel
angreifen. Auf diese Weise
kann ein einziges Chloratom
bis zu 100 000
Ozonmolekuele zerstoeren!
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Lage des Ozonlochs
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Was ist Ozon
Ursachen
Lage des
Ozonlochs
Klimabeguenstigungen
Gefahren
Massnahmen
Glossar
Die Ausdaennung der Ozonschicht - das "Ozonloch" -wurde
erstmals im Jahre 1985 ueber der Antarktis beobachtet. Seit
dieser Zeit folgen immer neue Meldungen ueber abnehmende
Ozonkonzentrationen. Zuerst betrafen diese Meldungen nur die
Suedhalbkugel der Erde, aber in juengster Zeit verringerten sich
die Ozonkonzentrationen auch ueber der Nordhalbkugel.
Entdeckt wurde das Ozonloch ueber der Antarktis (Suedpol):
1985 schlugen die Forscher Alarm, weil dort die Ozonmenge
seit 1977 um ueber 40% abgenommen hatte. Seither nehmen
die Tiefstwerte immer mehr ab. Dabei unterliegen die
Ozonverluste einem deutlichen Jahresrhythmus: In den Winterund Fruehjahrsmonaten ist die Ozonkonzentration am
geringsten. Nach dem Ende der Polarnacht (September/
Oktober) liegen die Ozonwerte unter 100 DU und damit um bis
zu 70% unter den vergleichbaren Werten aus dem 70er Jahren.
Das Ozon in der unteren Stratosphaere ist dann praktisch
vollstaendig zerstoert.
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Ab Ende November steigt die Ozonkonzentration wieder an,
weil ozonreiche Luft aus mittleren Breiten zufliesst. Neuere
Daten deuten darauf hin, dass das Ozonloch in den letzten
Jahren eher laenger angedauert hat. Das Ozonloch ueberdeckt
etwa 7% der Oberflaeche der suedlichen Halbkugel.
Auch ueber der Nordhalbkugel wird seit Jahren eine
zunehmende Ausdaennung der Ozonschicht beobachtet. Im
Mittel hat die Ozonkonzentration ueber den mittleren
noerdlichen Breiten in den letzten 30 Jahren um 10%
abgenommen.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom3.html (2 of 2)30.09.2003 15:35:51
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Klimatologische Beguenstigungen
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Was ist Ozon
Ursachen
Lage des
Ozonlochs
Klimabeguenstigungen
Gefahren
Massnahmen
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Klimatologische Gegebenheiten ueber der Antarktis
Erstmals wurde das Ozonloch ueber der Antarktis entdeckt,
doch auch ueber der Arktis (Nordpol) beobachtet man
Ozonabnahme. Generell ist der Ozonverlust ueber der Arktis
geringer als ueber der Antarktis. Wovon kommt das?
Der Ozonabbau in der Antarktis wird durch das Zusammenspiel
mehrer Faktoren verursacht, wie sie in dieser Form nur dort
anzutreffen sind:
Der erste Faktor ist die Kaelte ueber der Antarktis, die zur
Bildung stratosphaerischer Wolken (polar stratospheric clouds,
PSC) fuehrt. Diese Wolken bestehen aus einzelnen Partikeln,
an deren Oberflaeche heterogene chemische Reaktionen
ablaufen. Dabei werden Chlormolekuele (Cl2, als Molekuel
inaktiv) freigesetzt. Gleichzeitig werden Stickoxide (NOx) in
Salpetersaeure (HNO3) uebergefaehrt, die aber in den Partikeln
gebunden bleibt. Das verhindert, dass die Salpetersaeure ueber
verschiedene chemische Prozesse die Reservoirgase ClONO2
und HCl bilden und damit der Atmosphaere reaktives Chlor
entziehen kann. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Polarwirbel
oder antarktische Vortex, ein abgeschlossenes Windsystem,
das sich in der Polarnacht aufbaut. Er entsteht durch die
spezielle Kontinentalverteilung der Antarktis: ueber der fast
kreisfoermigen Landflaeche bestehen relativ konstante
Luftdruckverhaeltnisse, so dass kein Austausch mit
benachbarten Luftschichten entsteht. In diesem Polarwirbel
zirkulieren die Wolken waehrend des gesamten polaren Winters
und durch die oben beschriebenen Prozesse kann sich sehr viel
Chlor anreichern. Wenn im Fruehjahr die Sonne zurueckkommt,
wird das Cl2 in das ozonzerstoerende ClO umgewandelt. Die
Folge ist ein lawinenartiger Abbau des Ozons. Mit zunehmender
Sonneneinstrahlung kommt dann der Polarwirbel zum Erliegen,
so dass waermere und ozonreichere Luftmassen einstroemen
koennen. Ausserdem kann nun wieder verstaerkt Ozon gebildet
werden.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom4.html (1 of 4)30.09.2003 15:35:59
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Klimatologische
Gegebenheiten
ueber der Arktis
Generell ist der
Ozonverlust ueber
der Arktis geringer
als ueber der
Antarktis, weil die
Bedingungen fuer
den Ozonabbau
am Nordpol
unguenstiger sind:
Die Temperaturen
in der Arktis sind
um rund 10 Р’В°
C hoeher als in
der Antarktis.
Daher bilden sich
weniger Wolken
mit kleineren
Partikeln, die im
Spaetwinter und
Fruehjahr
schneller
verdampfen.
Dadurch wird die
in den Partikeln
gebundene
Salpetersaeure
freigesetzt, die
dann ueber
verschiedene
chemische
Prozesse das
Reservoirgas
ClONO2 bildet
und so der
Atmosphaere
reaktives Chlor
entzieht.
Quer liegende
hohe Gebirge
verhindern einen
ortsfesten und
stabilen
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom4.html (2 of 4)30.09.2003 15:35:59
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Polarwirbel
(Vortex).
In diesem
instabilen Wirbel
wird waehrend der
Polarnacht
deutlich weniger
Chlor
angereichert, und
die
Ozonzerstoerung
im Fruehjahr ist
merklich geringer
als in der Antarktis.
Allerdings konnte
sich in den
vergangenen 10
Jahren - entgegen
den Erfahrungen
aus den Vorjahren
- auch am Nordpol
ein stabiler
Kaltluftwirbel
bilden, der haeufig
Richtung
Nordeuropa
verschoben ist.
Als Ursache
vermuten
Wissenschaftler
einen
Zusammenhang
mit der
zunehmenden
Erderwaermung,
die zu einer
Abkuehlung der
Stratosphaere
faehrt und so die
Bildung
stratosphaerischer
Wolken
beguenstigt.
Infolgedessen
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom4.html (3 of 4)30.09.2003 15:35:59
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konnte der
Ozonabbau in den
vergangenen
Jahren wie ueber
dem Suedpol
ueber lange Zeit
ablaufen und
damit gravierende
Ausmasse
annehmen.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/custom4.html (4 of 4)30.09.2003 15:35:59
Gefahren
Gefahren durch den Verlust der Schutzschicht
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Was ist Ozon
Ursachen
Lage des
Ozonlochs
Klimabeguenstigungen
Gefahren
Massnahmen
Ohne die Ozonschicht waere ein Leben auf
der Erde, wie wir es kennen, gar nicht
moeglich.
Durch die Ausdaehnung der Ozonschicht
gelangt vor allem mehr UV-B-Strahlung auf die
Erde. Als Faustregel gilt: Bei wolkenfreiem
Himmel fuehrt die Verminderung des Ozons
um 1% zu einer Zunahme der UV-B-Strahlung
um etwa 1,1%. Der sogenannte
Strahlungsvervielfachungsfaktor RAF
(radiation amplification factor) betraegt also
etwa 1,1. Allerdings steigt die UV-B-Belastung
bei sehr starkem Ozonverlust
ueberproportional an und der RAF liegt
deutlich hoeher als 1,1.
Die UV- Strahlung stellt fuer alle Lebewesen
eine grosse Bedrohung dar:
Glossar
Referenzen und
Links
-Sie verursacht staerkere Sonnenbraende und Hautkrebs,
-sie schaedigt die Augen, foerdert den Grauen Star und kann bis zur
Erblindung fuehren,
sie schwaecht das Immunsystem,
-sie schaedigt die Erbsubstanz, es waere denkbar, dass die Menschen
unfruchtbar werden, dass die Krebsrate ansteigt oder dass vermehrt
Missbildungen vorkommen.
Aufgrund der erhoehten UV-B-Strahlung ist es dringend ratsam, das
Sonnenbaden vernuenftig zu gestalten. Im Hochsommer sollten Sonnencremes
mit hohem Lichtschutzfaktor und hochwertige Sonnenbrillen verwendet werden.
Auf der schaedlichen Erdhalbkugel haben die Hautkrebserkrankungen und die
Augenleiden aufgrund des Ozonlochs bereits dramatisch zugenommen. Eine
weitere Gefahr besteht darin, dass die UV-B-Strahlung die Bodenbakterien
abtoetet. Der Boden wird unfruchtbar, es folgen Ernteausfaelle.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/about.html30.09.2003 15:36:10
Massnahmen
Massnahmen zum Schutz der
Ozonschicht
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Was ist Ozon
Ursachen
Nationale und internationale Vereinbarungen
- 1985 wurde von den Vereinten Nationen in Wien ein
Uebereinkommen zum Schutz der Ozonschicht unterzeichnet.
Lage des
Ozonlochs
Klimabeguenstigungen
Gefahren
Massnahmen
Glossar
.
- 1987 vereinbarte ein Teil der Mitgliedsstaaten im Montrealer
"Protokoll ueber Stoffe, die zu einem Abbau der Ozonschicht
fuehren" erste konkrete Massnahmen. Bis zum Jahr 2000 sollten
Produktion und Verbrauch von FCKW um 50% reduziert
werden. Diese Beschluesse wurden auf den Folgekonferenzen
1990 (London), 1992 (Kopenhagen), 1995 (Wien), 1997 (Kioto)
und 1999 (Peking) immer mehr verschaerft.
Referenzen und
Links
.
- 2000 trat in der EU die ueberarbeitete "Verordnung ueber
Stoffe, die zum Abbau der Ozonschicht fuehren" in Kraft. Die
Verwendung von vollhalogenierten FCKW und Halonen wird
endgueltig untersagt. Einige Ausnahmen fuer "wesentliche
Verwendungszwecke" gelten jedoch weiterhin. Methylbromid
darf ab 2004 nicht mehr produziert werden.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/catalog.html (1 of 2)30.09.2003 15:36:23
Massnahmen
-In Deutschland wurden Produktion und Gebrauch mit der
FCKW-Halon-Verbotsverordnung vom 6.5.1991 geregelt. Diese
Verordnung sieht die stufenweise Einfuehrung von weniger
schaedlichen Ersatzstoffen vor. So hat Deutschland bereits
1992 die Produktion von Halonen und 1995 die Produktion von
FCKW nahezu vollstaendig eingestellt.
Die Abnahmerate der ozonschichtschaedigenden Substanzen
betraegt allerdings (nur) ca. 1% pro Jahr.
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/catalog.html (2 of 2)30.09.2003 15:36:23
Glossar
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Gefahren
Massnahmen
Glossar
Referenzen und
Links
Die Einheit, in denen die Menge des in der
Atmosphaere vorhandenen Ozons angegeben
wird, heisst Dobson Unit (DU). Sie wurde nach
dem Pionier der Messtechnik fuer
atmosphaerisches Ozon benannt. Die Ozonmenge
in Dobson Units ist die gesamte Menge an Ozon,
die man in einer Saeule vorfindet, die aus der
Atmosphaere "herausgeschnitten" wurde. Dabei
ist die Saeule so gedacht, als reiche sie vom
Erdboden bis zur Oberkante der Atmosphaere. Zur
Angabe der Ozonmenge in DU stellt man sich
weiter vor, dass das Ozon in der Saeule so weit
nach unten gedrueckt wuerde, bis es sich ueber
dem Erdboden in einer Schicht ansammeln
wuerde, in der es unter dem Druck von 1024 mbar,
also dem normalen Atmosphaerendruck, stehen
wuerde. Die Hoehe dieser Schicht liefert dann den
Zahlenwert fuer die Ozonmenge in DU. Um auf
bequeme Zahlen zu kommen, wurde willkuerlich
festgesetzt, dass einer Hoehe der imaginaeren
Schicht von einem Millimeter gerade 100 DU
entsprechen. Im Mittel kommt Ozon in einer
Konzentration von etwa 330 DU in der
Atmosphaere vor. Wuerde man also alles Ozon
ueber unseren Koepfen auf dem Erdboden
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/photo.html (1 of 2)30.09.2003 15:36:31
Glossar
ansammeln koennen, wuerde sich ein "OzonOzean" von nur (!) 3,3 mm Hoehe ergeben! Von
einem "Ozonloch" spricht man, wenn der Wert
unter 200 DU sinkt. Ab diesem
Konzentrationsbereich dringt schaedigende UVStrahlung in groesserem MassВё zur Erde.
Die Elemente der 7.Gruppe des Periodensystems:
Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), und das seltenere
Astat (At)
Sie bilden mit Metallen Salze, die Halogenide. Das
bekannteste Halogenid ist das Kochsalz
(Natriumchlorid, NaCl).
Sind kurzkettige Kohlenwasserstoffe, an welche
Halogene gebunden sind. (als Feuerloescher
verwendet).
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/photo.html (2 of 2)30.09.2003 15:36:31
Referenzen und Links
Referenzen und Links
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Klimabeguenstigungen
Gefahren
Massnahmen
Referenzen
Ozonloch und Saumagen : {Motivationsfragen der Umweltpolitik} /
Micha Hilgers. - Stuttgart ; Leipzig : Hirzel, 1997.
Herausforderung Weltklima : {Ozonloch, globale Erwaermung und
saurer Regen} / John Firor. Aus dem Engl. uebers. von Joachim
Straub. - Heidelberg : Spektrum, Akad. Verl., 1993.
Atmosphaere und Umwelt : {chemische Prozesse, menschliche
Eingriffe ; Ozon-Schicht, Luftverschmutzung, Smog, saurer Regen} /
Peter Fabian. - 4., erw. u. aktualisierte Aufl.. - Berlin ; Heidelberg :
Springer, 1992.
Treibhauseffekt der Atmosphaere : neue Fakten und Perspektiven /
Hermann Flohn . Die Chemie des antarktischen Ozonlochs / Dieter
Hans Ehhalt. [Gemeinsame Sitzung der Klasse fuer
Geisteswissenschaften und der Klasse fuer Natur-, Ingenieur- und
Wirtschaftswissenschaften - Leo-Brandt-Vortrag - am 27. September
1989 in Duesseldorf]. - Opladen : Westdt. Verl., 1990.
Weltklima, Videokassette, 2001.
Glossar
Referenzen und
Links
Suchmaschinen
AltaVista Internets originellste Suchmachine.
Lycos Der meistbesuchte Informationsanbieter.
Yahoo! Mit ueber eine halbe Million Sites in mehr 25,000 Kategorien,
Yahoo! ist als Browser und Suchmachine verfuegbar.
InfoSeek Neues, benuzerfreundliches GO Network.
Favorite Sites
http://science.orf.at/science
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/favorite_links.html (1 of 2)30.09.2003 15:36:42
Referenzen und Links
http://region.hagen.de/OZON/ozon_5.htm
http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/Ozon.htm
http://www.chemievorlesung.uni-kiel.de/1992_umweltbelastung/
http://www.wissenschaft.de/wissen
http://www.atm.ch.cam.ac.uk
http://www-pluto.informatik.uni-oldenburg.de
http://www.spiegel.de/wissenschaft/erde
http://www.der-gruene-faden.de
http://elenkhachatryan.freehomepage.com/favorite_links.html (2 of 2)30.09.2003 15:36:42