臭氧層是大氣平流層中臭氧濃度最大處，是地球的一個保護層，太陽紫外線輻射大部被其吸收。臭氧層空洞是大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空域。

 臭氧層空洞概述

英文：ozonosphere hole

臭氧在大氣中從地面到70千米的高空都有分布，其最大濃度在中緯度24千米的高空，向極地緩慢降低，最小濃度在極地17千米的高空。20世紀50年代末到70年代就發(fā)現(xiàn)臭氧濃度有減少的趨勢。1985年英國南極考察隊在南緯60°地區(qū)觀測發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞，引起世界各國極大關注。臭氧層的臭氧濃度減少，使得太陽對地球表面的紫外輻射量增加，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用，影響人類和其他生物有機體的正常生存。關于臭氧層空洞的形成，在世界上占主導地位的是人類活動化學假說：人類大量使用的氯氟烷烴化學物質(如制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑等)在大氣對流層中不易分解，當其進入平流層后受到強烈紫外線照射，分解產(chǎn)生氯游離基，游離基同臭氧發(fā)生化學反應，使臭氧濃度減少，從而造成臭氧層的嚴重破壞。為此，于1987年在世界范圍內簽訂了限量生產(chǎn)和使用氯氟烷烴等物質的蒙特利爾協(xié)定。另外還有太陽活動說等說法，認為南極臭氧層空洞是一種自然現(xiàn)象。關于臭氧層空洞的成因，尚有待進一步研究。

2008年形成的南極臭氧空洞的面積到9月第二個星期就已達2700萬平方公里，而2007年的臭氧空洞面積只有2500萬平方公里。2000年，南極上空的臭氧空洞面積達創(chuàng)記錄的2800萬平方公里，相當于4個澳大利亞?？茖W家目前尚不清楚2008年的臭氧空洞面積是否會打破這個記錄。

科學家認為，去年臭氧空洞面積較小的主要原因在于氣候，而不是因為破壞臭氧層的化學氣體排放減少。英國南極考察科學家阿蘭·羅杰說，去年南極上空臭氧空洞縮小在歷史記錄上應被看作是個別現(xiàn)象。因此，臭氧層空洞面積有可能進一步擴大。

大氣圈的臭氧入不敷出，濃度降低?？茖W家在1985年首次發(fā)現(xiàn)： 1984年9、10月間，南極上空的臭氧層中，臭氧的濃度較20世紀70年代中期降低40%，已不能充分阻擋過量的紫外線，造成這個保護生命的特殊圈層出現(xiàn)“空洞”，威脅著南極海洋中浮游植物的生存。據(jù)世界氣象組織的報告：1994年發(fā)現(xiàn)北極地區(qū)上空平流層中的臭氧含量，也有減少，在某些月份比20世紀60年代減少了25-30%。而南極上空臭氧層的空洞還在擴大，1998年9月創(chuàng)下了面積最大達到2500萬Km2的歷史記錄。

臭氧層為什么會出現(xiàn)“空洞”?許多科學家認為，是使用氟利昂作制冷劑及在其他方面使用的結果。氟利昂由碳、氯、氟組成，其中的氯離子釋放出來進入大氣后，能反復破壞臭氧分子，自己仍保持原狀，因此盡管其量甚微，也能使臭氧分子減少到形成“空洞”。我國科學家新近提出，僅僅是氟利昂的作用還不夠，太陽風射來的粒子流在地磁場的作用下向地磁兩極集中，并破壞了那里的臭氧分子，這才是主要原因。(楊學祥，1999)而無論如何，人為地將氯離子送進大氣，終是一種有害行為。

本世紀70年代，當時英國的科學家通過觀測首先發(fā)現(xiàn)，在地球南極上空的大氣層中，臭氧的含量開始逐漸減少，尤其在每年的9-10月(這時相當于南半球的春季)減少更為明顯。美國的“云雨7號”衛(wèi)星進一步探測表明，臭氧減少的區(qū)域位于南極上空，呈橢圓形，1985年已和美國整個國土面積相似。這一切就好像天空塌陷了一塊似的，科學家把這個現(xiàn)象稱為南極臭氧洞。南極臭氧洞的發(fā)現(xiàn)使人們深感不安，它表明包圍在地球外的臭氧層已經(jīng)處于危機之中。于是科學家在南極設立了研究中心，進一步研究臭氧層的破壞情況。1989年，科學家又赴北極進行考察研究，結果發(fā)現(xiàn)北極上空的臭氧層也已遭到嚴重破壞，但程度比南極要輕一些。

臭氧是大氣中的微量氣體之一，其主要濃集在平流層中20-25km的高空，即大氣的臭氧層。臭氧層對保護地球上的生命界以及調節(jié)地球的氣候都具有極為重要的作用。然而，近些年來，由于在平流層內運行的飛行器日益增多，人類活動產(chǎn)生的一些痕量氣體如NO。和氯氟烴等進入平流層，使臭氧層遭到破壞，以致于在南極上空出現(xiàn)了“臭氧空洞”。

導致大氣中臭氧減少和耗竭的物質，主要是平流層內超音速飛機排放的大量NO。以及人類大量生產(chǎn)與使用的氯氟烴化合物(氟利昂)，如CFCl3(氟利昂-11)、CF2Cl2(氟利昂-12)等。1973年，全球這兩種氟利昂的產(chǎn)量達480萬、，其大部分進入低層大氣，再進入臭氧層。氟利昂在對流層內性質穩(wěn)定，但進入臭氧層后，易與臭氧發(fā)生反應而消耗臭氧，以致降低臭氧層中O3濃度。

臭氧層空洞成因

對南極臭氧洞形成原因的解釋有三種，即大氣化學過程解釋，太陽活動影響和大氣動力學解釋。其一，大氣化學過程解釋，認為臭氧層中可以產(chǎn)生某種大氣化學反應，將3個氧原子含量的臭氧(O3)分解為分子氧(O2)和原子氧(O)，從而破壞了臭氧層;其二，太陽活動影響解釋，認為當太陽活動峰年(即太陽活動強烈的時期)前后，宇宙射線明顯增強，促使雙電子氮化物(如NO2)與O3發(fā)生化學反應，使得奇電子氮化物(如NO3)增加，O3轉換為O2;其三，大氣動力學解釋認為，初春，極夜結束，太陽輻射加熱空氣，產(chǎn)生上升運動，將對流層臭氧濃度低的空氣輸入平流層，使得平流層臭氧含量減小，容易出現(xiàn)臭氧洞。一般認為，在人為因素中，工業(yè)上大量使用氟里昂氣體是破壞臭氧層的主要原因之一。通常，氟里昂是比較穩(wěn)定的物質，然而，當它被大氣環(huán)流帶到平流層(16公里～30公里)時，由于受太陽紫外線的照射，容易形成游離的氯離子。這些氯離子非常活潑，容易與臭氧起化學反應，把臭氧(O3)變成氧分子(O2)和氧原子(O)，從而使臭氧總量減少，形成了臭氧洞。本來，在離地20公里～30公里的大氣層內，是臭氧集中分布的地帶，稱作臭氧層，太陽輻射透過這層大氣時，大量的臭氧吸收了波長較短的紫外線輻射(0.20微米～0.30微米波段)，大大減弱了到達地面太陽輻射中的紫外線強度。然而，若臭氧層的臭氧含量大大減少，則吸收太陽紫外線輻射的能力減弱，到達地面的太陽輻射強度會增大。從醫(yī)學上來說，較短波的紫外線輻射殺傷能力最大，能殺死細胞，破壞生物細胞內的遺傳物質，如染色體、脫氧核糖核酸等，嚴重時會導致生物的遺傳病，產(chǎn)生突變體，導致人類的皮膚癌。強烈的紫外線還可以穿透海洋10米～30米，使海洋浮游植物的初級生產(chǎn)力降低四分之三左右，抑制浮游動物生長。人們一旦了解了臭氧洞的危害和形成原因，相信會對臭氧洞演變的預測和防止提出新的理論和方法。在臭氧層內各地分布不均勻，世界三極地區(qū)即南極、北極和青藏高原氣候寒冷，臭氧層微薄。某處臭氧層中臭氧含量的減少等于在屋頂上開了天窗，如果減少到正常值的50%以上，人們形象地說這是個臭氧洞。臭氧洞可以用一個三維的結構來描述，即臭氧洞的面積、深度及延續(xù)時間。 南極臭氧洞2000年9月3日南極上空的臭氧層空洞面積達到2830平方公里，超出中國面積兩倍以上，相當于美國領土面積的3倍。這是迄今觀測到的最大的臭氧層洞。圖中覆蓋在南極上空如同蘭色水滴的就是就是衛(wèi)星觀測到的臭氧洞.南極是一個非常寒冷的地區(qū)，終年被冰雪覆蓋，四周環(huán)繞著海洋。1985 年，英國科學家法爾曼等人在南極哈雷灣觀測站發(fā)現(xiàn)：1977-1984年每到春天南極上空的臭氧濃度就會減少約 30%，有近 95% 的臭氧被破壞。1985年前南極臭氧洞大小和深度，大約以兩年為消長周期。近年臭氧洞的深度和面積等仍在繼續(xù)擴展。

臭氧層空洞的危害

臭氧層空洞威脅人類生存 :

10多年來，經(jīng)科學家研究;大氣中的臭氧每減少1%。照射到地面的紫外線就增加2%，人的皮膚癌就增加3%，還受到白內障、免疫系統(tǒng)缺陷和發(fā)育停滯等疾病的襲擊?，F(xiàn)在居住在距南極洲較近的智利南端海倫娜岬角的居民，已嘗到苦頭，只要走出家門，就要在衣服遮不住的膚面，涂上防曬油，戴上太陽眼鏡，否則半小時后，皮膚就曬成鮮艷的粉紅色，并伴有癢痛;羊群則多患白內障，幾乎全盲。據(jù)說那里的兔子眼睛全瞎，獵人可以輕易地拎起兔子耳朵帶回家去，河里捕到的鮮魚也都是盲魚。 推而廣之，若臭氧層全部遭到破壞，太陽紫外線就會殺死所有陸地生命，人類也遭到“滅頂之災”，地球將會成為無任何生命的不毛之地?？梢姡粞鯇涌斩匆淹{到人類的生存了。臭氧層破壞對植物產(chǎn)生難以確定的影響。近十幾年來，人們對200多個品種的植物進行了增加紫外照射的實驗，其中三分之二的植物顯示出敏感性。一般說來，紫外輻射增加使植物的葉片變小，因而減少俘獲陽光的有效面積，對光合作用產(chǎn)生影響。對大豆的研究初步結果表明，紫外輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害。臭氧層厚度減少25%，可使大豆減產(chǎn)20~25%。紫外輻射的增加對水生生態(tài)系統(tǒng)也有潛在的危險。紫外線的增強還會使城市內的煙霧加劇，使橡膠、塑料等有機材料加速老化，使油漆褪色等。

國際保護臭氧層日

1995年1月23日，聯(lián)合國大會通過決議，確定從1995年開始，每年的9月16日為“國際保護臭氧層日”。聯(lián)合國大會確立“國際保護臭氧層日”的目的是紀念1987年9月16日簽署的《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，要求所有締約的國家根據(jù)“議定書”及其修正案的目標，采取具體行動紀念這一特殊日子。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署自1976年起陸續(xù)召開了各種國際會議，通過了一系列保護臭氧層的決議。尤其在1985年發(fā)現(xiàn)了在南極周圍臭氧層明顯變薄，即所謂的“南極臭氧洞”問題之后，國際上保護臭氧層以及保護人類子孫后代的呼聲更加高漲。

大事記

1977年4月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署理事會在美國華盛頓哥倫比亞特區(qū)召開了有32個國家參加的“評價整個臭氧層”國際會議。

會議通過了第一個“關于臭氧層行動的世界計劃”。這個計劃包括監(jiān)測臭氧和太陽輻射、評價臭氧耗損對人類健康影響、對生態(tài)系統(tǒng)和氣候影響等，并要求聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署建立一個臭氧層問題協(xié)調委員會。

1980年，協(xié)調委員會提出了臭氧耗損嚴重威脅著人類和地球的生態(tài)系統(tǒng)這一評價結論。

1981年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署理事會建立了一個工作小組起草保護臭氧層的全球性公約。

經(jīng)過4年的艱苦工作，1985年4月，在奧地利首都維也納通過了有關保護臭氧層的國際公約——《保護臭氧層維也納公約》。該公約從1988年9月生效。

這個公約只規(guī)定了交換有關臭氧層信息和數(shù)據(jù)的條款，但是對控制消耗臭氧層物質的條款卻沒有約束力。以后在《保護臭氧層維也納公約》基礎上，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署為了進一步對氯氟烴類物質進行控制，在審查世界各國氯氟烴類物質生產(chǎn)、使用、貿(mào)易的統(tǒng)計情況后，通過多次國際會議協(xié)商和討論，于1987年9月16日在加拿大的蒙特利爾會議上，通過了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》，并于1989年1月1日起生效。蒙特利爾議定書規(guī)定，參與條約的每個成員組織，將凍結并依照縮減時間表來減少5種氟利昂的生產(chǎn)和消耗，凍結并減少3種溴化物的生產(chǎn)和消耗。5種氟利昂的大部分消耗量，從1989年7月1日起凍結在1986年使用量的水平上;從1993年7月1日起，其消耗量不得超過1986年使用量的80%;從1998年7月1日起，減少到1986年使用量的50%。

蒙特利爾議定書實施后的調查表明，根據(jù)議定書規(guī)定的控制進程及效果并不理想。1989年3月～5月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署連續(xù)召開了保護臭氧層倫敦會議與《公約》和《議定書》締約國第一次會議——赫爾辛基會議，進一步強調保護臭氧層的緊迫性，并于1989年5月2日通過了《保護臭氧層赫爾辛基宣言》，鼓勵所有尚未參加《保護臭氧層維也納公約》及《蒙特利爾議定書》的國家盡早參加;同意在適當考慮發(fā)展中國家特別情況下，盡可能地但不遲于2000年取消受控制氯氟烴類物質的生產(chǎn)和使用;盡可能早地控制和削減其它消耗臭氧層的物質;加速替代產(chǎn)品和技術的研究開發(fā);促進發(fā)展中國家獲得有關科學情報、研究成果和培訓，并尋求發(fā)展適當資金機制促進以最低價格向發(fā)展中國家轉讓技術和替換設備。1990年6月20～29日，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在倫敦召開了關于控制消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書締約國第二次會議。57個締約國中的53個國家的環(huán)境部長或高級官員及參加議定書的歐洲共同體的代表參加了會議。此外，還有49個非締約國的代表出席了會議。這次會議又通過了若干補充條款，修正和擴大了對有害臭氧層物質的控制范圍，受控物質從原來的2類8種擴大到7類上百種。規(guī)定締約國在2000年或更早的時間里淘汰氟利昂和哈龍;四氯化碳到1995年將減少85%，到2000年將全部被淘汰;到2000年，三氯乙烷將減少70%，2005年以前全部被淘汰。這次會議對第一次會議通過的議定書中未涉及到“過渡物質”——氫氟氯烴(HCFCs)(這種物質對臭氧層的潛在危險遠小于氟利昂)，也提出了反對無節(jié)制地使用的要求。蒙特利爾議定書締約國第二次會議建立了國際臭氧層保護基金會，最初3年的金額為2.4億美元。這筆錢將主要用于發(fā)展中國家氟里昂替代物的研究、人員培訓和進行區(qū)域研究，并要面向發(fā)展中國家發(fā)展的整體需求。

到目前為止，已有150多個政府批準了這項條約。生產(chǎn)和消費氯氟烴(CFCs)和其它消耗臭氧層物質(ODS)已經(jīng)被奇跡般地減少了將近70%。氯氟烴的重復利用被廣泛地采用。而且，臭氧安全技術現(xiàn)在已經(jīng)可行并被廣泛采用。監(jiān)測表明，大氣中消耗臭氧層物質增長速度已經(jīng)逐漸減慢。大氣中甲基溴的含量也已經(jīng)減少。但是，臭氧層是脆弱的，只有社會各方面包括消費者不斷地支持，保護臭氧層的斗爭才能最終贏得勝利。9月16日“國際保護臭氧層日”的確定，進一步表明了國際社會對臭氧層耗損問題的關注和對保護臭氧層的共識。

為加強對保護臭氧層工作的領導，我國成立了由國家環(huán)保局等18個部委組成的國家保護臭氧層領導小組。在領導小組的組織協(xié)調下，編制了《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》，并于1993年得到國務院的批準，成為我國開展保護臭氧層工作的指導性文件。在此基礎上又制定了化工、家用制冷等8個行業(yè)的淘汰戰(zhàn)略，進一步明確了各行業(yè)淘汰消耗臭氧層物質的原則、政策、計劃和優(yōu)先項目，具有較強的可操作性。以上述兩個文件為依據(jù)，我國積極組織申報和實施蒙特利爾多邊基金項目。截止到1997年6月，多邊基金執(zhí)委會共批準了我國210個項目，獲得贈款總額1.5億美元。為配合履行保護臭氧層的國際公約，國家正在逐步制定并采取一定的法規(guī)和措施，對消耗臭氧層物質的生產(chǎn)和使用予以控制，對替代品和替代技術的生產(chǎn)和應用予以引導和鼓勵，如生產(chǎn)配額、環(huán)境標志、稅收價格調節(jié)、進出口控制、投資控制等政策。目前，已有一些規(guī)定出臺。除此之外，我國還開展了保護臭氧層的宣傳、國際合作和科研等方面的活動，提高了廣大人民群眾保護臭氧層的意識，并積極參與到這項保護地球環(huán)境的行動中。經(jīng)過這些努力，我國保護臭氧層工作取得了明顯的進展。許多企業(yè)或利用多邊基金，或利用自有資金進行了生產(chǎn)線的轉換。據(jù)不完全統(tǒng)計，已經(jīng)淘汰消耗臭氧層物質約2萬噸;一批替代產(chǎn)品已經(jīng)面市，為削減乃至淘汰消耗臭氧層物質創(chuàng)造了條件。