第一篇第十六章臭氧层保护
一、什么是臭氧
太阳是一个巨大的热体，表面温度高达6 000℃，是地球取之不尽的能量来源。我们都知
道，人类肉眼可以看到的“赤橙黄绿青蓝紫”的七彩光是可见光范围的太阳辐射，实际上到
达地面的太阳光还有红外线和紫外线等。太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达
地球表面，就可能破坏生物分子的蛋白质和基因物质，即我们所熟知的DNA，造成细胞破坏
和死亡。然而，自然的力量改变了这一过程，地球的大气层就像一个过滤器，一把保护伞，
将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外，使地球成为人类可爱的家园。而完成这一工作
的，就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。
臭氧与我们熟知的氧气是“亲兄弟”，只是臭氧由三个氧原子构成，而氧气由两个氧原
子构成。由于臭氧和氧气之间的平衡，大气中形成了一个较为稳定的臭氧层，这个臭氧层的
大约在距离地面15～25千米处。臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用，
有效地阻挡了对地表生物有伤害的紫外线。因此，实际上可以说，臭氧层形成之后，才有了
生命在地球上的生存、延续和发展，臭氧层是地表生物系统的“保护伞”。
二、南极臭氧空洞
臭氧层在大气中是极其脆弱的一层气体，如果在零度的温度下，沿着垂直的方向将大气
中的臭氧全部压缩到一个大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。
科学家在南极地区最早发现了严重的臭氧层破坏情况。南极是一个非常寒冷的地区，终年被
冰雪覆盖，四周环绕着海洋。在过去１０～１５年间，每到春天南极上空平流层的臭氧都会
发生急剧的大规模耗损。极地上空臭氧层的中心地带，近９５％的臭氧被破坏。从地面向上
观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成了一个“洞”，直径上千千米，“臭
氧洞”就是因此而得名的。臭氧洞可以用一个三维的结构来描述，即臭氧洞的面积、深度及
延续时间。１９８７年１０月，南极上空的臭氧浓度下降到了１９５７～１９７８年间浓度
的一半，臭氧洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。从那以后，臭氧浓度下降的速度还在
加快，有时甚至减少到只剩30%，臭氧洞的面积也在不断扩大。1994年10月观测到臭氧洞曾
一度蔓延到了南美洲最南端的上空。近年臭氧洞的深度和面积等仍在继续扩展，1995年观测
到的臭氧洞的天数是77天，到1996年几乎南极平流层的臭氧全部被破坏，臭氧洞发生天数增
加到80天。1997年至今，科学家进一步观测到臭氧洞发生的时间也在提前，1998年臭氧洞的
持续时间超过100天，是南极臭氧洞发现以来的最长记录；而且臭氧洞的面积比1997年增大
约15%，几乎可以相当三个澳大利亚的面积。这一迹象表明，南极臭氧洞的损耗状况正在恶
化之中。
由于臭氧层空洞扩大，目前世界上每年每百万人中有2 000人患皮肤癌。如果臭氧层不能得
到恢复，空洞继续扩大，到2070年，全世界皮肤癌者人数将增加5％。
三、臭氧洞是怎样形成的
臭氧洞一经发现，立即引起科学界及整个国际社会的震动。最初对南极臭氧洞的出现有
三种不同的解释。一种认为是底层含臭氧少的空气被风吹到平流层的天然结果；另一种解释
认为，南极臭氧洞是由宇宙射线在高空生成氮氧化物的自然过程；但是，美国的两位科学家
Monila和Rowland指出，正是人为的活动造成了今天的臭氧洞。元凶就是我们现在所熟知的
氟利昂和哈龙。
越来越多的科学证据否定了前两种假说，而证实氟利昂和哈龙产生的氯和溴在平流层通
过化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧空洞的主要原因。那么氟利昂和哈龙是怎样进入平流层
，又
是如何引起臭氧层破坏的呢？我们知道就重量而言，人为释放的氟利昂和哈龙的分子虽然都
空气重，但它们在低层几乎不与任何分子发生反应，因此不能通过一般的大气化学过程去除
。经过一两年的时间，这些物质于全球范围内在对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空
被大气环流带入平流层，风又将它从高纬度地区向低纬度地区输送，在平流层内混合均匀。
在平流层内，强烈的紫外线照射使氟利昂和哈龙发生分子解离，释放出原子状态的高活性的
氯和溴，生成破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧层的破坏是以催化剂的方式进行的。
据估
算，一个氯原子可以破坏104～105个臭氧分子。而由哈龙释放的溴原子对它的破坏能力是
氯原子的３０～６０倍。而且，氯原子和溴原子还存在协同作用，即二者同时存在时，破坏
臭氧的能力要大于二者的简单加和。
南极臭氧空洞的形成是包含大气化学、气象学内容的三维复杂过程，但根源是地球表面人为
活动产生的氟利昂和哈龙，氟利昂和哈龙在大气中的寿命很长，一旦进入大气就较难去除，
这意味着它们对臭氧层的破坏会持续一个漫长的过程。
过去人们对臭氧层的注意力，大多集中于南极洲，后经许多科学家观测表明，北半球臭
氧层也遭到破坏。北纬32度～60度地区夏季，臭氧浓度减少0.5％～1％，冬季的臭氧浓度
减少
0.8％～2.0％。20世纪90年代北欧发现2 000平方千米的平流层中1月份臭氧层的厚度减少
了。1993年
2月设得兰群岛以北地区臭氧浓度减少了10％至40％。经许多国家科学家观测分析得出一致
结论，北半球臭氧层也出现一洞，臭氧浓度至少下降10％，目前还在继续扩大。尤其是北纬
30度～60度是地球上人口分布密集地区，这一纬度覆盖了北美、欧洲和亚洲大部分地区。此
地区正好是欧、美、日发达国家分布地区。这一现象引起发达国家的惊恐不安和高度重视。
四、臭氧层保护
氟利昂是美国杜邦公司20世纪３０年代开发的一个引以为骄傲的产品，被广泛用于制冷剂、
溶剂、
塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等，哈龙在消防等行业发挥着重要作用。当科学家
研究令人信服地揭示出人类活动已经造成臭氧层严重损耗的时候，“补天”行动非常迅速进
行了。