自1985年英国的南极考察人员首次报道了南极上空存在“臭氧洞”以来，大气臭氧的衰竭问题进一步引起全世界的关注。大气臭氧衰竭的原因、后果及对策，以及在最大限度内控制这个人类有史以来极为严重的全球性问题，已成为世界气象学、大气学、环境保护学和生态学界研究的一个重大课题。
这个问题为何如此重要？让我们先了解一下大气层的结构及臭氧在大气层中的功能。
地球大气层按其高度和性质分为对流层、同温层及散逸层。在离地面10～50 km高的同温层中，分布着地球臭氧总量的90％。臭氧是一种具有强烈嗅昧的淡蓝色气体，大气中的臭氧是由氧受太阳紫外光照射后产生的。
于此同时，还存在着臭氧分解的反应：
o+o3→2o2
可见，同温层中臭氧的浓度是处于一个动态的平衡中。
在正常情况下，均匀分布在同温层中的臭氧，能全部吸收太阳紫外辐射中波长低于295 nm的c段紫外线（uv-c），吸收90％左右的波长在295～320nm间的b段紫外线（uv-b）。这样，太阳光在通过大气同温层时，有99％的对地球生命系统有极大伤害作用的高能紫外射线被臭氧吸收了。因此，臭氧实际上成为地球和地球生命系统的一个保护罩。
南极“臭氧洞”的出现，促使科学家们对以前所获得的大气臭氧浓度数据进行了重新考察，结果发现，早春季节南极“臭氧洞”早在1976年就已经出现，而且面积逐年扩大，到1985年其大小已接近美国大陆的面积。据最近观测表明，此类现象在北极上空也有出现，所不同的只是其影响范围略小于南极而已。监测结果还表明，1978～1987年全球大气臭氧浓度平均已降低了3.4～3.6%.
解释大气中臭氧衰竭原因的理论很多，包括太阳黑子、宇宙风及地球磁场的影响等。但目前为越来越多的人所接受的，是美国加州大学的舍伍德·罗兰德和马里奥·莫林那于1974年提出的观点，即大气中臭氧的衰竭是被人类排放到大气中的氟氯烃所破坏的结果。
由于氟氯烃具有化学性能稳定、无毒、无臭、不可燃等特性，为此被广泛作为致冷剂、喷雾剂、泡沫塑料发泡剂、电子器件清洁剂、气溶胶推进剂、有机溶剂和灭火剂而大量使用。1974年，罗兰德等人的实验研究指出，经过对流层扩散到平流层的氟氯烃，在紫外光作用下发生光解产生氯原子：
ccl3f在太阳紫外线作用下变成ccl2f+cl（紫外光波长小于230 urn）
ccl2f在太阳紫外线作用下变成2cclf2+cl
氯原子迅速与臭氧发生链式反应：
cl+o3→clo+o2 clo+o→cl+o2
而且，这一反应的速度是一氧化氮与臭氧发生反应速度的5.6倍。可见，氟氯烃所产生的氯原子是破坏大气臭氧最主要的物质。最近，美国科学家在18km高空进行航测时发现，高空中clo浓度与o3浓度之间存在对应关系，即clo浓度越高的地方，o3浓度越低。这就进一步证实了舍伍德·罗兰德等人观点的正确性。氟氯烃对大气臭氧的破坏力极大，据计算，在同温层中每生成一个氯原子，就有10万个臭氧分子被破坏。随着大气臭氧层的破坏到达地球表面的太阳紫外线特别是uv-b会迅速增加，这将对地球生命系统及人类生态环境造成一系列灾难性的影响。
研究表明，经uv－b作用的脱氧核糖核酸（dna）会形成腺嘧啶二聚物，从而阻止dna双螺体分离，引起细胞死亡，由此会给生命系统带来极其严重的后果。uv－b的增强还会导致皮癌患者的增加。据美国科学院估计，臭氧浓度每降低1％，皮癌息者将增加2％。紫外辐射的增加还会伤害眼睛，并导致白内障而使人失明。据报道，紫外辐射还直接伤害人体免疫系统，紫外辐射确实降低了人体对单纯性疱疹和热带寄生虫的抵抗力。
紫外辐射的增加对植物同样也造成严重伤害。美国科学家经过近10年的研究，测定了200种植物在紫外辐射增强后的反应，结果表明，在所测定的200种植物中有2/3以上受到不同程度的伤害，其中对uv－b最为敏感的有豌豆、大豆、瓜类、卷心菜等。紫外福射还使植物的抗病能力急剧下降，并影响果实的质量。例如，当臭氧减少25％所引起的紫外辐射，能直接使大豆产量下降20～25％（加上植物抗病能力的下降，实际减产的幅度更大）而大豆种子中蛋白质和植物油的含量则分别下降了5％和2％。由此可见，由于大气臭氧被破坏，世界粮食的产量和质量都会受到严重影响。
臭氧衰竭对水生生态系统的影响也是巨大的。增强的紫外辐射会大量杀死海洋中的微生物，同时造成抗紫外光生物如蓝—绿藻的恶性增殖，使作为鱼类食物的浮游生物无法生存，从而中断海洋食物链。另一方面，紫外辐射将杀死许多生活在海水表层的经济鱼类幼体。最近研究表明，在高于日常紫外辐射20％的情况下，即使是生活在水深为10m处的鱼幼体也全部死亡。由于食物链的中断和幼体的死亡，海洋生态将发生不可逆转的变化，从而给人类对动物蛋白的需求造成难以估量的影响。
由于大气臭氧的衰竭，引起进入对流层紫外辐射的增加，使地面大气中各类污染物相互间的反应加剧，从而加速光化学烟雾的形成。还应指出，氟氯烃是一种很重要的“温室效应”气体，其热容量为co2的1万倍，它在大气中的大量存在，势必加剧温室效应，使地球气候变暖，从而可导致海平面上升。
应该着重指出，氟氯烃在低层大气中不会分解，只是在同温层中光解。而排放至大气中的氟氯烃虽然在对流层中会很快扩散，但进入同温层却需要很长时间。自1928年氟里昂问市以来，随着各种氟氯烃的开发应用，人类所使用的氟氯烃几乎全部进入了大气。据计算，到1982年，大气中已存在1200万吨氟氯烃。还有人估计，1955～1975年间释入大气的氟氯烃有90％尚未进入同温层。尽管如此，地球两极巳经出现臭氧洞，而且全球大气臭氧浓度均有不同程度的降低。
臭氧在地球大气层中的总量是很小的，即使在其密度最大的区域（离地面20～25km的地方），十万个气体分子中也只有一个臭氧分子。若将地球上全部臭氧集中到地球表面，这个臭氧层也仅有3mm厚。正因为臭氧的量很小，但它的作用很大，所以臭氧层中一点微小的变化都会对地球生命系统产生巨大的影响。
因此，若再不加节制地生产、使用氟氯烃，将必然给人类带来灾难性的后果。
因此，保护臭氧层，保护人类自身的生存环境已迫在眉睫。
来源：江西教师网