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臭氧和臭氧层空洞

地球周围的大气，按其高度可分为对流层、平流层、中间层和散逸层。臭氧（03）是氧气（O2）的一种同素异形体，在大气中含量甚微。其浓度因海拔高度而异。臭氧分子是平流层大气的最关键的组成成分，其厚度约为10～15公里，浓度峰值在离地面20～25公里高度处。一般就把平流层的这一部分成为臭氧层。近年来，科学观测发现臭氧层遭受破坏，在南极甚至出现臭氧层消失的现象，即所谓的臭氧层空洞。
平流层中臭氧的存在对于地球生物至关重要，因为它阻挡了高能量的紫外辐射到达地面。因此，有人形象地把臭氧层比喻为地球的“保护伞”，而把臭氧耗损比喻为“保护伞穿了孔”。

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穿孔的保护伞

据美国字航局观测的资料表明，自1969年以来，全球除赤道以外，所有地区臭氧层中臭氧的含量减少了3%～5%，全球臭氧层都已受到损害。1985年英国科学家首先发现南极臭氧层己出现空洞。人们对南极臭氧层的考察证实，南极上空周期性地出现臭氧层空洞，南极中心地区上空臭氧含量比正常含量减少了65%，南极边缘地区减少了30%～40%。1989年，由美、英、挪和德的200名科学家组成的北极臭氧层考察队，进行为期6周的考察证实：北极虽尚未发现臭氧空洞，但臭氧层破坏严重，在北极上空造成臭氧损耗的高活性化学粒子氧化氯和氧化溴浓度比原先估计的高出50倍。美国宇航局的资料还表明，自1969年以来，横跨美国、加拿大、日本、中国、前苏联、西欧等国广阔地带的臭氧层已减少了3%。世界气象组织1995年在一份声明中说：“南极目前臭氧损耗严重的范围达1000万平方公里，与欧洲面积差不多，是1993年和1994年同时期臭氧空洞面积的2倍”。联合国世界气象组织说，南极上空臭氧变薄的速度是有记载以来最快的，达到每天损失1%，空洞的范围有如欧洲一样大小。

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伞破屋漏

阳光中的紫外辐射虽然只占太阳总发射能量的5%左右、但是它对于地球生命系统具有很大的伤害能力，并且能量越高，伤害越大。阳光紫外线辐射能量被平流层臭氧分子全部吸收，从而大大减弱了到达地面的强度。如果平流层中臭氧的含量减少，则地面受到辐射量增大，能破坏生物蛋白质和基因物质脱氧核糖核酸（DNA），造成细胞死亡，还可使人类皮肤癌发病率增高，伤害眼睛导致白内障和失明。臭氧层对太阳光中的紫外线有极强的吸收作用，能吸收高强度紫外线的99%，从而挡住了太阳紫外线对地球上人类和生物的伤害。臭氧层像一个巨大的过滤网，为地球上的生命提供了天然的保护屏障。如果没有臭氧层存在，所有紫外线全部到达地球表面的话，太阳光晒焦的速度将比夏季烈日下的晒焦速度快50倍。
臭氧层耗竭，太阳光中紫外线大量辐射地面。紫外辐射增强，对人类及其生存环境会造成极为不利的后果。有人估计，如果臭氧层中臭氧含量减少10%，地面不同地区的紫外线辐射将增加19%～22%，由此皮肤癌发病率将增加15%～25%。另据美国环境保护局估计，大气圈中臭氧含量每减少1%，皮肤癌患者增加10万人，患白内障和呼吸道疾病的人也将增多。紫外线辐射增强，对生物产生的影响和危害更令人不安。有人认为，它将打乱生态系统中复杂的食物链和食物网，导致一些主要生物物种灭绝。有人估计，它将使地球上2/3的农作物减产、导致粮食危机。紫外线辐射增强，还将导致全球气候变暖。

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空洞成因

臭氧层破坏的主要原因是人造化工制品氯氟烃和哈龙污染大气的结果。氯氟烃，即氟里昂（CFC）。应用于泡沫塑料、护发摩丝、灭火剂、杀虫剂、致冷剂的生产中。氯氟烃气体一经释放，就会慢慢上升到地球大气圈的臭氧层顶部。在那里，紫外线会把氯氟烃气体中的氯原子分解出来，氯原子再把臭氧中的一个氧分子夺去，使臭氧变成氧，从而使其丧失吸收紫外线的能力。在对流层顶部飞行的民航和军用飞机排出的氧化氮气体，也是破坏臭氧层的催化剂。农业无控制地使用化肥，会产生大量氧化氮，各种燃料的燃烧也会产生大量氧化氮，这些物质都是破坏臭氧层的因素，将对地球上的生物生存产生潜在的威胁。另一种用于灭火的化工制品叫溴氟烷烃（Halons，哈龙）。这种化学物质排入大气，进入平流层，也会使平流层的臭氧浓度减少，导致透过平流层的紫外线辐射量增加，危及人类与生态环境。
研究表明，哈龙在大气对流层中化学性质稳定不易分解，寿命可达几十年甚至上百年。但它进入平流层后，受到强烈的紫外线的照射，会分解产生氯原子。氯原子可与臭氧分子作用生成氯氧基和氧分子，从而消耗掉臭氧。氯氧基能和大气中游离的氧原子作用，重又生成氯原子和氧分子，这样循环反应产生的氯原子，不断与臭氧分子作用。一个哈龙分子可以消耗成千上万个臭氧分子，从而使臭氧层受到耗损。

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保护臭氧层

如何保护臭氧层，最方便有效的方法就是尽快停止生产和使用氯氟烃和哈龙。目前此类物质在全世界的消耗量，美国占28.6%，欧洲共同体占30.6%，日本占7%，前苏联和东欧占14%，发展中国家总量占14%，其中我国消费量尚不足2%。因此，保护臭氧层使人类健康免受危害，发达国家应尽更多义务。从人口意义上讲，臭氧层破坏，受害最多的是发展中国家，尤其是我国。1985年8月，美国、前苏联、日本、加拿大等20多个国家签署了《保护臭氧层国际公约》，并且目前有30多个国家批准了该公约的《关于臭氧层物质的蒙特利尔协议书》。该协议书规定签字国在本世纪末把氯氟烃使用量减少到1986年的一半。欧洲共同体12国已同意本世纪末完全停止使用氯氟烃。比利时、葡萄牙则宣布禁止生产。然而，在当今世界上，从冷冻机、冰箱、汽车到硬质薄膜、软垫家具，从计算机到灭火器，都离不开氯氟烃。因此，必须研究新的代用品和技术。这不仅是资金问题，而且涉及到有关工业结构的改变。第三世界国家对停止生产和使用氯氟烃仍持冷淡态度，人类对臭氧层的保护还将是一项十分艰巨的任务。当代的地球人为保护臭氧层而联合行动的时候到了！