本版采写/本报记者　刘佳

　　O₃，因为有特殊气味而得名“臭氧”，因为能大量吸收有害的紫外线辐射而得名“地球的保护伞”。

　　1994 年 12 月，联合国大会通过决议，确定每年 9 月 16 日为“国际保护臭氧层日”。

　　今年 9 月 8 日，美国宇航局（NASA）科学家发表报告称，南极上空的臭氧层空洞面积为 2830 万平方公里，相当于美国领土面积的 3 倍。这是迄今观测到的最大的臭氧层空洞。

　　“空洞”真的是一个“空空如也”的“洞”吗？

　　这个“空洞”会不会继续变空？

　　氟里昂为什么会破坏臭氧层？

　　为什么每到八九月份臭氧层便显著变稀薄？

　　本周三，也就是今年的“国际保护臭氧层日”，记者来到中科院大气物理研究所，大气环境与极地研究部的主任邹捍博士接受了记者的采访。

　　美宇航局公布的图片显示，这个臭氧层空洞似一个蓝色的球，完全覆盖了南极洲并延伸至南美洲南端。臭氧含量与发现空洞之前 1964 年至 1967 年的基准水平相比已经下降了 30%。

　　两个星期前，这个比例还仅为 15%，而两星期后，已达到 30%，而且较之往年出现臭氧高损耗量的日期早。位于俄罗斯、日本以及乌克兰的臭氧含量监测站表示，30% 的下降比例是历年来最高的。

夏末秋初，空洞更“空”

　　查阅往年的报刊杂志，记者发现每到下半年，关于南极上空又出现巨大的臭氧层空洞的消息会显著增多。

　　邹捍主任告诉记者，所谓“臭氧层空洞”实际上是臭氧密度不到正常密度一半的稀薄层，而并不是一点臭氧也没有。

　　邹捍为记者解释了臭氧的形成过程：在阳光作用下，一个氧分子由两个氧原子组成，在大气中，一个氧分子会同一个氧原子结合，形成一个由三个氧原子组成的分子，这就是臭氧。而臭氧也会发生分解，重新变成一个氧分子和一个氧原子。这两种化学变化叫做光化学反应，而氟里昂这一族类的化学物质就是加速臭氧分解的催化剂。决定大气中 O₃ 含量及变化的因素主要有三个，一是臭氧合成与分解的光化学平衡，二是催化化学过程，三是大气环流和涡旋输送。

　　赤道接受太阳照射最强，是最易产生臭氧的地区，但由于大气环流作用，产生的臭氧会被带到别处，向南北输送。因此在中高纬度臭氧最多，而在赤道上空最少。

　　大气环流对臭氧的输送在北半球作用强于南半球，“但也和地形有关”，邹捍主任指着电脑中的一幅“全球臭氧总量分布图”告诉记者：“这一带是美国的落基山脉，这一带是青藏高原，这一带是安地斯山，这些高山地带在图上为蓝色，表示这些地区的臭氧层稀薄。”

　　南极冬天的极夜期间会有极地涡旋，这是一股围绕南极转的强气流，这样南北方向吹的风就少了，从而阻止了南北方向物质的交换。臭氧层遭到污染物质的破坏而逐渐消耗，却没有来自南极以外的臭氧补充进来，因而含量会显著降低。另外，在冬天，南极上空平流层的温度会低至零下 80 度，此时水汽会凝华成冰晶而形成冰晶云。在气体和固体的冰晶云交界的界面处会发生一种非均向化学反应，促使污染物“杀死”臭氧。

　　春天，太阳出来了，冰晶云化了，由于这种“非均向化学反应”必须借助气体和固体的交界面才会发生，因此界面消失了，反应也就停止了。而此时大气温度上升，运动增强，极地涡旋被破坏，南北方向的物质交换开始了，南极上空的臭氧又会逐渐增多。由于南北半球的季节是相反的，南极的冬天开始于 8 月，因此每到下半年，关于南极臭氧层变稀薄的消息就会明显增多。

　　在南极地区上空，臭氧层损耗大多开始于 8 月底，一直延续到 10 月份并达到高潮，到 11 月底和 12 月初才能恢复。而北极地区上空则是在 1—3 月开始。到了夏季，这些低值区又会自行恢复常态。但如果臭氧损耗严重，恢复就会迟缓。

制服“生命杀手”的“地球保护伞”

　　“如果把我们头顶的臭氧全都收集起来，只有 3 厘米厚。”邹捍博士告诉记者，臭氧只是大气中的一种微量气体，主要分布在平流层（同温层），通常其最大浓度出现在距离地面 18—27 公里的上空，从我们脚下向上十几公里高度的大气层（对流层）中也有少量臭氧。虽然在大气中含量很少，但它能大量吸收有害的太阳紫外线辐射，保护人类、动物以及农作物，对地球的生态环境和大气环流有重要影响，因而被称之为“地球的保护伞”。

　　紫外线被科学家称做“生命的杀手”。火星上难有生命存在的一个重要原因就是它的大气太稀薄，紫外线可直入火星表面，即使有生命的萌芽，也会被其射死。而如果没有臭氧层的保护，地球上的生物将大批死亡。

　　太阳照射大气层，辐射紫外线（UVB），平流层中的臭氧吸收了一部分，由于能量守恒，平流层就要变热，而下面的对流层（也就是由地面往上十几公里的这部分）就相对变凉。但如果平流层的臭氧减少，则必然造成紫外线辐射增强。“在平流层的臭氧越多越好，但对流层的臭氧多了就不好了。”邹捍主任说，“下层的 O₃ 越多，吸收的紫外线辐射就越多，就会使气温升高，同时也使生物圈遭受破坏。因为臭氧的形成和分解互为逆过程，是同时发生的，氧原子是强氧化剂，能把一些细菌氧化而致死（用臭氧杀菌就依此原理），但另一方面，人体吸入大量强氧化剂会对身体内一些器官造成伤害。”

　　邹捍研究员告诉记者，臭氧层变稀薄而造成紫外线增多的恶劣后果主要有四个：使皮肤癌的患病率显著上升；引起免疫系统疾病；使全球生物圈遭到破坏；全球升温。

　　在过去 15 年中，全球臭氧总量大约已减少 5%。大气中臭氧含量每减少 1%，人类患皮肤癌的可能性就会增加大约 2%。由于反复受到紫外线照射，每 3 个澳大利亚人，会有两个人在他一生中患皮肤癌。一位美国环境科学家曾预测：如果不采取措施，到 2075 年，全世界将有 1.5 亿人患皮肤癌，其中有 300 多万人死亡；将有 1800 多万人患白内障；农作物将减产 7.5%；水产品将减产 25%；材料损失将达 47 亿美元；光化学烟雾的发生率将增加 30%。

最得意的产品，最意外的结果

　　氟里昂——美国杜邦公司最得意的产品之一，30 年代开发出来。属于氯氟烃化合物，氟里昂是它的商品名称。它不易燃烧，不具腐蚀性，无毒，性能稳定，价格便宜，作为一种工业用化学物质，被广泛使用在各种冷冻气体、喷雾剂中。从 20 世纪的 30 年代初到 90 年代的五六十年中，人类总共生产了 1500 万吨氯氟烃。

　　然而，臭氧层的减少，就是因人类使用像含氯氟烃这类化学药品引起的。在工业生产过程中，会向大气中排入氟里昂、哈龙（用于做灭火剂）等气体。在制冷系统及喷雾剂、发泡剂、清洗剂中大量使用的这些物质严重地破坏了臭氧层。

　　“已经可以肯定地说，是人类的工业活动破坏了臭氧层。像人造海绵、一次性饭盒、泡沫塑料、摩丝等‘发泡’的产品中都含有氯氟烃。”

　　尽管国际社会从 1987 年开始已禁止使用这些化学药品，但它们的寿命至少有几十年，会长期留在大气层里。“即使我们现在全部停止排放氟里昂，几十年前工业生产中排放出来的污染物质可能还会在破坏着臭氧层。”邹捍博士告诉记者。1996 年以来，世界各国开始禁止使用有损臭氧层的化学物，但至少到几十年之后臭氧层才能得到完全恢复。

　　1985 年，英国南极考察队发现南极上空的臭氧层空洞，1998 年，这个洞已扩张到 2720 万平方千米，是 13 年前的 3 倍。与此同时，北极上空臭氧在减少，目前北极臭氧层已有 2/3 受损。有预测说，到 2075 年，整个地球上空的臭氧量将比 1985 年减少 40%！

　　邹捍主任说，臭氧层的变化是振荡的，尽管总的趋势是逐渐变少，但这个变化过程所受到的影响因素是很多的，人类已经意识到自己的活动给它造成了巨大破坏，并制定了国际公约和协定来共同保护臭氧层，相信这个变小的趋势会是一个漫长的过程，并不需要危言耸听。

最为成功的全球环境合作

　　1985 年，各国签署《保护臭氧层维也纳公约》。

　　1987 年 9 月，24 个国家的代表签署《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协定书》，决定在 2010 年前淘汰主要的消耗臭氧层的物质。到 1995 年，人们对《蒙特利尔议定书》已进行了 3 次修正。

　　对生产和使用消耗臭氧层物质的限制，一次比一次严格。到 1999 年 7 月，全世界 200 个国家中，已有 168 个参加了这项条约。

　　这是迄今为止，人类最为成功的全球环境合作。