这个臭氧，可以保护我们的皮肤少受伤害！

在我国古代神话中，有一个“女娲补天”的故事。地上神仙打架，撞到了支撑天的柱子，“天漏了个洞”，于是各种灾难从天上倾斜下来，伤害人类。女娲最后利用各种神力修补了天洞，在人们心目中一直只是神话中的事。

然而我们现代好像真的发生了，天上有个洞的事情，那就是臭氧层空洞问题。

那什么是臭氧层？简单说就是地球大气包裹着一个保护层，将太阳光中强烈的紫外线阻挡，保护下动植物免受到过量紫外线的伤害。

80年代以来，科学家们发现，南极上空的保护层出现了一个洞，这个“洞”逐年呈扩大趋势。科学家指出这就是臭氧层空洞，到1994年南极上空的臭氧层70％已消失。臭氧层每缩小10％，地球上的皮肤癌发病率就上升25％。

自从发现臭氧层空洞以后，人类就开始保护臭氧层，但随着气温升高，我们看到空气污染指数里有一项污染物也叫臭氧，开始不断超标，那这个臭氧到底应该保护还是应该消灭呢？今天我们就来聊一聊大气臭氧。

人类开始认识臭氧在1785年，德国和荷兰的科学家就分别在实验室操作中发现了有强烈气味的特殊气体；1840年，法国、瑞士等科学家厘清了这种气体的分子机构，是三个氧原子结合在一起，并取名臭氧。

臭氧，化学分子式为O3，因其类似鱼腥味的臭味而得名，在常温下可以自行还原为氧气。比重比氧大，易溶于水，易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子组成，决定了它只是一种暂存状态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气进入稳定状态，臭氧有强氧化性，是比氧气更强的氧化剂，可在较低温度下发生氧化反应。

臭氧层是由法国科学家法布里于20世纪初发现。平流层O3是大气圈中重要的化学成分，是自然演化的产物。15-40千米上空的O2，在太阳紫外辐射作用下，发生一系列反应，逐渐形成了臭氧层，先有了臭氧层，才有陆地上的生命。

1930年，英国地球物理学家卡普曼提出，大气中的臭氧主要是由氧原子同氧分子，在有第三种中性分子参与下进行三体碰撞时产生。60公里以上的高空，太阳紫外线强，氧分子大量离解，三体碰撞机会减少，臭氧含量极少。5公里以下低空，紫外线大大减弱，氧原子很少，难以形成臭氧。在20～25公里高度范围内，既有足够的氧原子，又有足够的氧分子，最有利于三体碰撞，形成的臭氧每年约有500亿吨，将具有较高浓度臭氧的这层大气称为“臭氧层”。平流层臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用，可以有效的阻挡对地表生物造成的短波紫外线伤害，吸收了99%的有害紫外辐射。

有了臭氧层之后，生命才有可能在地球上生存、延续和发展，臭氧层是地球生命的保护伞，因此这部分臭氧是好的臭氧，让人们赖以生存的臭氧。

臭氧是迄今为止所知道的唯一能吸收UVB的气体。臭氧的损耗，产生的直接后果就是使到达地表的UVB增加，伤害地球生命。臭氧层每减少1%，到达地表的UVB增加2%。

虽然是好的臭氧，但已经遭到了人类的破坏。最早报道是日本科学家忠钵繁，1984年，他利用一年的日本南极昭和站的大气臭氧观测资料，报道了春季南极上空大气臭氧总量异常减少的现象。

1985年，英国科学家法尔曼等利用1957—1984南极Halley站的资料，在Nature杂志上报道了该站观测到的自1970年以来伴随南半球平流层大气氟氯碳化物浓度的增加，南极春季大气臭氧总量出现急剧减少的现象。法尔曼认为，在春季平流层低温条件下，人类活动排放的污染物质，在紫外辐射作用下的化学反应，能解释南极大陆上空臭氧总量的巨大损耗。

其实那时候人类已进入卫星大气探测时代，美国宇航局NASA的卫星早就开始了全球大气臭氧探测，据说NASA早都发现了这个现象，但被卫星软件作为异常数据自动忽略了，后来重新调整软件，就证明了春季南极臭氧洞的存在。

而南极臭氧洞并不是全年都存在的，而只是在南极春季出现。通常南极臭氧在7月下旬开始减少，8月中旬后就出现较为明显的臭氧洞，9月下旬到10月上旬臭氧洞的面积最大，10月底后臭氧急剧增加，臭氧洞逐渐填塞，12月中旬恢复正常。

南极臭氧洞的发现，大大激发了各国科学家研究南极“臭氧洞”的兴趣，对南极臭氧洞的形成机理也提出了各种解释，其中主要有大气动力学、太阳活动和大气化学过程三种解释。

尽管上述三种原因都能在一定范围内和一定程度上解释南极臭氧洞的形成，但它们各有片面性。大气动力学及太阳活动原因都不能解释，为什么臭氧洞只在20世纪70年代末才出现，也不能解释已经发现的全球性的大气臭氧总量下降，以及南极平流层冬、春季低温与臭氧总量减少的因果关系。后来经过大量研究，才终于明白，臭氧洞的出现是其实也是人为和气象两方面的原因。

人为方面是因为氯氟烃（CFCs），是20世纪30年代初发明并且开始使用的，一种人造的含有氯、氟元素的有机化合物，大气中的氯氟烃(CFCs)主要来源于人为过程。

在一般条件下，氯氟烃的化学性质很稳定，在很低的温度下会蒸发，其中CFC-11尤其具有易压缩液化、蒸发潜热大的物理特性;同时具有热稳定性和化学稳定性好 、毒性低 、不易燃等特点，主要用于空调制冷剂、飞机推进剂、化妆品、杀虫剂的气雾剂、灭火剂、聚氨酯泡沫塑料发泡剂、抽提剂、溶剂、干洗剂、海绵、医药和农药等。

CFC-11发泡的聚氨酯泡沫具有最优异的隔热性能。当发泡剂在气态时被截留在聚氨酯泡孔内时，聚氨酯泡沫对冷热的传递性最小化。喷涂的聚氨酯泡沫被公认为在低密度状态下隔热性最好的材料,同时不吸水。

由于人类排放出来的氯氟烃气体具有非常稳定的特点, 在大气对流层中几乎完全不分解, 所以能够扩散到大气平流层中,当其受到来自太阳的紫外辐射时,就会发生碳氯链断裂的光化学反应 , 产生氯原子，接着氯原子会引发一系列破坏臭氧的链式反应, 1个氯原子引发的这种链式反应大约可以破坏上万个臭氧分子,所以氯氟烃气体的排放致使臭氧不断消耗 ,从而使平流层失去其吸收紫外线的能力。

但即便是这样，根据计算还不足以形成空洞，还需要另一个因素：

气象方面主要是大气环流，特别是平流层极地涡旋的活动产生平流层冰晶云。在冬季半年里，南极上空有一个深厚的涡旋，气流沿着南极高原作顺时针旋转，把南极大陆封闭起来。从赤道来的含臭氧的气流进不了南极上空。而在旋涡中上升的空气，因为上升过程中气温下降的速度很快。加上南极高原本来就海拔高气温低，因而形成极低的低温环境。臭氧层所在的20公里高度上气温常常在－80℃以下（比北极要低得多）。南极大气涡旋中的空气上升过程中还会生成大量的冰晶云，云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体，浓度越来越高。一旦南极春季（9月）来临，极夜结束，阳光照射下冰晶云升温，氯氟烃气体迅速释放。而氯氟烃分子在紫外线照射和冰晶云的催化等作用下，释放大量氯原子，破坏臭氧的链式反应立即开始，臭氧层因大量损耗臭氧而出现臭氧洞。一旦春末南极旋涡残缺或破坏消失，大量富含臭氧的赤道南下的新鲜空气进入南极上空，臭氧洞便又消失了。

由于氯氟烃不仅可以破坏平流层臭氧, 导致过量紫外线(UV)照射到地球表面 , 直接威胁人类健康并给生物圈带来许多危害。同时, 氯氟烃作为温室气体导致温室效应的加强, 又可引起地表温度上升，全球变暖等一系列危害。

因此，联合国为了避免对臭氧层造成恶化及损害，制定了一系列停止排放氯氟烃国际公约。规定各国有共同努力保护臭氧层的义务。我国环保部也颁布了关于保护臭氧层的一系列举措，2008年1月1日起，任何企业不得在产品生产和施工过程中使用氯氟（CFCs）物质作为发泡剂等。据说，这是人类历史上最成功的一个共同行动。

现在南极臭氧层空洞正在恢复，去年的空洞也是有记录以来最小的，但是化学物质要完全从大气中消失还需要几十年。

南极臭氧空洞每年都会形成，因为冬季该地区的温度通常会骤降，从而形成高空云层。“这些条件在北极地区很罕见，那里温度变化更大，通常不会导致臭氧层的损耗。”

而今年，北极地区上空出现了一个巨大的臭氧层空洞，这可能是该地区有史以来出现的最大的空洞，与每年在南极形成的臭氧层空洞面积相当。其主要原因还是因为，今年强劲的西风环绕北极，将冷空气困在“极地涡旋”中。北极上空的冷空气比1979年以来的任何一个冬天都要强。在寒冷的气温中，高空云层形成，破坏臭氧层的反应开始。

北极在1997年和2011年经历了臭氧损耗，但今年的损耗或超过以往。但，北极臭氧层空洞不会对健康造成威胁，因为冬季高纬度地区的太阳高度角还很小。事实上，在4月下旬，2020年北半球前所未有的臭氧空洞已经闭合了。但，作为一种非凡的大气现象，它将被载入史册。

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