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       臭氧（O3）廣泛存在于大氣之中，從地面到70千米的高空都有分布，在大約20千米高的大氣中最為密集。這一區(qū)城的臭氧幾乎環(huán)繞整個地球，因此這一區(qū)城被稱做臭氧層。

       由于污染嚴重，臭氧層出現(xiàn)了許多空洞，不過臭氧層空洞并不是一個真實的洞，而是在一層濃密的臭氧層上出現(xiàn)了一處極為稀薄，甚至無法構(gòu)成臭氧層的區(qū)城。在這一區(qū)城仍有臭氧分子存在，只是密度很小。臭氧層空洞嚴重影響著對應(yīng)區(qū)域地面和水下的生物，包括人類的健康和繁衍，這一現(xiàn)象目前以南極洲地區(qū)最為嚴重。如今這一問題已受到世界各國的普遍關(guān)注，人們正在研究和采取各種方式彌補和改善臭氧層空洞現(xiàn)象。那么臭氧層空洞是如何形成的呢？

       在高層大氣中（高度范圍約離地面15～24千米），由氧吸收太陽紫外線輻射而生成數(shù)量可觀的臭氧（O3）。光子首先將氧分子分解成氧原子，氧原子與氧分子反應(yīng)生成臭氧：

O2 → 2O

O＋O2 → O3

       O3和O2屬于同素異形體，在通常的溫度和壓力條件下，兩者都是氣體。

       當O3的濃度在大氣中達到最大值時，就形成厚度約20千米的臭氧層。臭氧能吸收波長在220～330納米范圍內(nèi)的紫外光，從而防止這種高能紫外線對地球上生物的傷害。

       過去人類的活動尚未達到平流層（海拔約30千米）的高度，而臭氧層主要分布在距地面20～25千米的大氣層中，所以未受到重視。近年來不斷測量的結(jié)果證實臭氧層已經(jīng)開始變薄，乃至出現(xiàn)空洞。1985年，發(fā)現(xiàn)南極上方出現(xiàn)了面積與美國大陸相近的臭氧層空洞，1989年又發(fā)現(xiàn)北極上空正在形成的另一個臭氧層空洞。此后發(fā)現(xiàn)空洞并非固定在一個區(qū)域內(nèi)，而是每年在移動，且面積不斷擴大。臭氧層變薄和出現(xiàn)空洞，就意味著有更多的紫外線輻射到達地面。紫外線對生物具有破壞性，對人的皮膚、眼晴，甚至免疫系統(tǒng)都會造成傷害，強烈的紫外線還會影響魚蝦類和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物滅絕，會嚴重阻礙各種農(nóng)作物和樹木的正常生長，又會使由CO2量增加而導(dǎo)致的溫室效應(yīng)加劇。

       人類活動產(chǎn)生的微量氣體，如氮氧化物和氟氯烷等，對大氣中臭氧的含量有很大的影響。引起臭氧層被破壞的原因有多種解釋，其中公認的原因之一是氟利昂（氟氯甲烷類化合物）的大量使用。氟利昂被廣泛應(yīng)用于制冷系統(tǒng)、發(fā)泡劑、洗凈劑、殺蟲劑、除臭劑、頭發(fā)噴霧劑等。氟利昂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易揮發(fā)，不溶于水。但進入大氣平流層后，受紫外線輻射而分解產(chǎn)生Cl原子，Cl原子則可引發(fā)破壞O3循環(huán)的反應(yīng)：

Cl+O3 → ClO+O2

ClO+O → ClO2

       由第一個反應(yīng)消耗掉的Cl原子，在第二個反應(yīng)中又重新產(chǎn)生，又可以和另外一個O3起反應(yīng)，因此每一個Cl原子能參與大量的破壞O3的反應(yīng)，這兩個反應(yīng)加起來的總反應(yīng)是：

O3+O → 2O2

       反應(yīng)的最后結(jié)果是將O3轉(zhuǎn)變?yōu)镺2，而Cl原子本身只作為催化劑，反復(fù)起分解O3的作用。O3就被來自氟利昂分子釋放出的Cl原子引發(fā)的反應(yīng)而破壞。

       另外，大型噴氣機的尾氣和核爆炸煙塵的釋放高度均能達到平流層，其中含有各種可與O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。人口的增長和氮肥的大量生產(chǎn)等也可以危害到臭氧層。在氮肥的生產(chǎn)中向大氣釋放出各種氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亞氮（N2O），它會引發(fā)下列反應(yīng)：

N2O+O → N2＋O2

N2＋O2 → 2NO

NO＋O3 → NO2＋O2

NO2＋O → NO＋O2

O3＋O → 2O2

       NO按后兩個反應(yīng)式循環(huán)反應(yīng)，使O3分解。

       臭氧層的破壞造成的危害主要表現(xiàn)在下列幾個方面：

       1．對人類健康的影響

       紫外線促進在皮膚上合成維生素D，對骨組織的生成、保護均起有益作用。但紫外線（λ＝200～400納米）中的紫外線B（λ＝280～320納米）過量照射人體可以引起皮膚癌和免疫系統(tǒng)受損及白內(nèi)障等眼疾病。據(jù)估計，平流層O3減少1％（即紫外線B增加2％），皮膚癌的發(fā)病率將增加4％－6％。按現(xiàn)在全世界每年大約有10萬人死于皮膚癌計，死于皮膚癌的人每年大約要增加5000人。在長期受太陽照射地區(qū)的淺色皮膚人群中，50％以上的皮膚病是陽光誘發(fā)的，即膚色淺的人比其他種族的人更容易患各種由陽光誘發(fā)的皮膚癌。此外，紫外線還會使皮膚過早老化。

       2．對植物的影響

       近10多年來，科學(xué)家對200多個品種的植物進行了增加紫外線照射的實驗，發(fā)現(xiàn)其中2／3的植物顯示出敏感性。試驗中有90％的植物是農(nóng)作物品種，其中豌豆、大豆等豆類，南瓜等瓜類，西紅柿以及白菜科等農(nóng)作物對紫外線特別敏感（花生和小麥等植物有較好的抵御能力）。一般說來，秧苗比有營養(yǎng)機能的組織（如葉片）更敏感。紫外輻射會使植物葉片變小，因而減少捕獲陽光進行光合作用的有效面積，生成率下降。對大豆的初步研究表明，紫外輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害，產(chǎn)量降低。同時紫外線B可改變某些植物的再生能力及收獲產(chǎn)物的質(zhì)量，這種變化的長期生物學(xué)意義（尤其是遺傳基因的變化）是相當深遠的。

       3．對水生系統(tǒng)的影響

       紫外線B的增加，對水生系統(tǒng)也有潛在的危險。水生植物大多貼近水面生長，這些處于海洋生態(tài)食物鏈最底部的小型浮游植物的光合作用最容易被削弱（約60％），從而危及整個生態(tài)系統(tǒng)。增強的紫外線B還可通過消滅水中微生物而導(dǎo)致淡水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，并因此而減弱水體的自然凈化作用。增強的紫外線B還可殺死幼魚、小蝦和蟹。研究表明，在O3量減少9％的情況下，約有8％的幼魚死亡。

       4．對其他方面的影響

       過多的紫外線會加速塑料老化，增加城市光化學(xué)煙霧。另外，氟利昂、CH4、N2O等引起臭氧層破壞的痕量氣體的增加，也會引起溫室效應(yīng)。