在我們蔚藍(lán)的地球家園之外，包裹著一層大氣，這層大氣主要成分是氮和氧，約占99%以上。此外，還有少量的二氧化碳、水汽和臭氧等等。雖然二氧化碳、水汽和臭氧的含量很小，但是，對(duì)氣候變化的影響很大。

大氣中的臭氧絕大部分集中在距離地面25-30千米的平流層內(nèi)，稱為臭氧層。實(shí)際上，在臭氧層內(nèi)各地分布不均勻，而且大氣中的臭氧總量非常少，不到大氣整體的百萬(wàn)分之一。如果在0℃把它們放在海平面氣壓下，它們就會(huì)變成薄薄一層，其厚度相當(dāng)于二十多頁(yè)紙，大約是0.3-0.5厘米厚。正是這個(gè)薄薄的臭氧層，阻止了太陽(yáng)光中99%的紫外線，為地球生物撐起了一把生命之傘。

臭氧從哪兒來(lái)？

臭氧與氧分子是親兄弟，臭氧由三個(gè)氧原子組成。在高層大氣中太陽(yáng)的各種射線撞擊氧分子，在紫外線撞擊下氧分子分解成兩個(gè)氧原子，一個(gè)氧原子和其余的氧分子化合成一個(gè)臭氧分子，這就是臭氧的光化學(xué)生成過(guò)程。臭氧吸收太陽(yáng)紫外輻射加熱平流層大氣，形成平流層環(huán)流特征。紫外線又擊碎了臭氧分子，分解成氧分子和一個(gè)氧原子，成為臭氧的光化學(xué)分解過(guò)程。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

在這個(gè)光化學(xué)分解過(guò)程中，生成速率與分解速率相等就能維持臭氧總量的動(dòng)態(tài)平衡，也就是說(shuō)能維持地球生命保護(hù)傘的存在。如果失去了動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)生成速率大于分解速率時(shí)，臭氧總量就會(huì)增加，例如，有些科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)活動(dòng)變大時(shí)，臭氧增加了3%。而分解速率大于生成速率時(shí)，臭氧總量就會(huì)減少。如果減少到正常值50%以上，人們形象地說(shuō)這是個(gè)洞。

警報(bào)！臭氧洞出現(xiàn)！

1985年，英國(guó)科學(xué)家法爾曼等人在南極哈雷灣觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)：1977-1984年，每到春天，南極上空的臭氧濃度就會(huì)減少約30%，有近95%的臭氧被破壞。從地面上觀測(cè)，高空的臭氧層已極其稀薄，與周圍相比像是形成一個(gè)“洞”，直徑達(dá)上千公里，“臭氧洞”由此而得名。此后，全世界都在密切注視著臭氧層的變化。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

全球臭氧層遭受破壞，臭氧含量的減少，愈是高緯度地區(qū)愈明顯，兩極上空則是集中反映。臭氧層低值區(qū)的出現(xiàn)具有季節(jié)性，與氣溫變化有關(guān)：南極地區(qū)上空是在7-9月份，而北極地區(qū)上空則是在1-3月份。到了夏季，這些低值區(qū)又會(huì)自行恢復(fù)常態(tài)。但如果臭氧損耗嚴(yán)重，恢復(fù)就會(huì)遲緩。研究人員認(rèn)為，兩極地區(qū)臭氧損耗特別嚴(yán)重，與冬季格外寒冷、平流層氣溫過(guò)低有關(guān)，還可能導(dǎo)致臭氧層恢復(fù)速度放慢。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

有人估計(jì)，如果臭氧層中臭氧層含量減少10%，地球的紫外線輻射將增加19%-22%，皮膚癌發(fā)病率將增加15%-25%，僅美國(guó)死于皮膚癌的人將增加150萬(wàn)人，白內(nèi)障患者將達(dá)到500萬(wàn)人，患呼吸道疾病的人也將增多。

不僅如此，紫外輻射增強(qiáng)，將打亂生態(tài)系統(tǒng)中復(fù)雜的食物鏈，導(dǎo)致一些主要生物物種滅絕。大量紫外線輻射還可能降低海洋生物的繁殖能力，擾亂昆蟲(chóng)的交配習(xí)慣，并能毀壞植物，特別是農(nóng)作物，使地球的農(nóng)作物減產(chǎn)2/3，導(dǎo)致糧食危機(jī)。

修補(bǔ)“生命保護(hù)傘”，我們?cè)谛袆?dòng)！

科學(xué)家指出，完全由人工合成的氟利昂是破壞臭氧層的“罪魁禍?zhǔn)住?，它可以存在長(zhǎng)達(dá)40-150年，因此會(huì)在大氣中不斷積累，最后將上升至平流層，在這里因受紫外線照射而分解產(chǎn)生氯原子，活潑的氯原子會(huì)與臭氧反應(yīng)，使臭氧分解消失。而且平流層所能接納的氯有限，即使大幅降低氟利昂的使用量，大氣也需要一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能減緩臭氧的分解。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

為了推動(dòng)氟里昂替代物質(zhì)和技術(shù)的開(kāi)發(fā)和使用，逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)，1985年，在聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的推動(dòng)下，制定了保護(hù)臭氧層的《維也納公約》。1987年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署組織制定了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》，對(duì)8種破壞臭氧層的物質(zhì)（簡(jiǎn)稱受控物質(zhì)）提出了削減使用的時(shí)間要求。這項(xiàng)議定書(shū)得到了163個(gè)國(guó)家的批準(zhǔn)。

從各項(xiàng)國(guó)際環(huán)境條約執(zhí)行情況而言，這項(xiàng)議定書(shū)執(zhí)行的是最好的。目前，向大氣層排放的消耗臭氧物質(zhì)已經(jīng)逐年減少，從1994年起，對(duì)流層中消耗臭氧層物質(zhì)濃度開(kāi)始下降。但是，由于氟利昂相當(dāng)穩(wěn)定，即使議定書(shū)完全得到履行，臭氧層的耗損起碼也需要幾十年的時(shí)間才能完全復(fù)原。

結(jié)語(yǔ)

早在2020年，《自然》刊物中便有研究證實(shí)，在共同努力數(shù)十年后，南極臭氧層空洞已經(jīng)出現(xiàn)了修復(fù)的跡象，我們切實(shí)地感受到，人類有能力通過(guò)溝通和協(xié)作來(lái)共同保衛(wèi)我們的地球家園。但比起“亡羊補(bǔ)牢”，我們更應(yīng)該從源頭出發(fā)，堅(jiān)持綠色生活，提高環(huán)保意識(shí)，減少對(duì)環(huán)境的破壞。

（編輯：孫晨宇）

出品：科普中國(guó)

作者：地球故事團(tuán)隊(duì)

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽