臭氧層空洞

臭氧層空洞是大氣平流層中臭氧濃度最小處，是臭氧層缺失處。而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。有臭氧層空洞的地區會對生物產生重大的影響。有學者認為南極臭氧層空洞是一種自然現象。關於臭氧層空洞的成因，尚有待進一步研究。

基本介紹

• 中文名：臭氧層空洞
• 外文名：ozonosphere hole
• 意義：地球的一個保護層
• 分布範圍：從地面到70千米的高空

介紹

英文：ozonosphere hole depletion of o-zone layer

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年代就發現臭氧濃度有減少的趨勢。1985年英國南極考察隊在南緯60°地區觀測發現臭氧層空洞，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，對生態環境產生破壞作用，影響人類和其他生物有機體的正常生存。關於臭氧層空洞的形成，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（如製冷劑、發泡劑、清洗劑等）在大氣對流層中不易分解，當其進入平流層後受到強烈紫外線照射，分解產生氯游離基，游離基同臭氧發生化學反應，使臭氧濃度減少，從而造成臭氧層的嚴重破壞。為此，於1987年在世界範圍內簽訂了限量生產和使用氯氟烷烴等物質的蒙特婁協定。

南極上空臭氧層空洞

學者分析

認為南極臭氧層空洞是一種自然現象。關於臭氧層空洞的成因，尚有待進一步研究。

科學家認為，臭氧空洞面積較小的主要原因在於氣候，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·羅傑說，去南極上空臭氧空洞縮小在歷史記錄上應被看作是個別現象。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。科學家在1985年首次發現： 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“空洞”，威脅著南極海洋中浮游植物的生存。據世界氣象組織的報告：1994年發現北極地區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月創下了面積最大達到2500萬平方公里的歷史記錄。

臭氧層為什麼會出現“空洞”？許多科學家認為，是使用氟利昂作製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後，能反覆破壞臭氧分子，自己仍保持原狀，因此儘管其量甚微，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，並破壞了那裡的臭氧分子，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。

20世紀70年代，當時英國的科學家通過觀測首先發現，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(這時相當於南半球的春季)減少更為明顯。美國的“雲雨7號”衛星進一步探測表明，臭氧減少的區域位於南極上空，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，科學家把這個現象稱為南極臭氧洞。南極臭氧洞的發現使人們深感不安，它表明包圍在地球外的臭氧層已經處於危機之中。於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，結果發現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。

大事記

1977年4月，聯合國環境規劃署理事會在美國華盛頓哥倫比亞特區召開了有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“關於臭氧層行動的世界計畫”。這個計畫包括監測臭氧和太陽輻射、評價臭氧耗損對人類健康影響、對生態系統和氣候影響等，並要求聯合國環境規劃署建立一個臭氧層問題協調委員會。

1980年，協調委員會提出了臭氧耗損嚴重威脅著人類和地球的生態系統這一評價結論。

1981年，聯合國環境規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。

這個公約只規定了交換有關臭氧層信息和數據的條款，但是對控制消耗臭氧層物質的條款卻沒有約束力。以後在《保護臭氧層維也納公約》基礎上，聯合國環境規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、使用、貿易的統計情況後，通過多次國際會議協商和討論，於1987年9月16日在加拿大的蒙特婁會議上，通過了《關於消耗臭氧層物質的蒙特婁議定書》，並於1989年1月1日起生效。蒙特婁議定書規定，參與條約的每個成員組織，將凍結並依照縮減時間表來減少5種氟利昂的生產和消耗，凍結並減少3種溴化物的生產和消耗。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%。

蒙特婁議定書實施後的調查表明，根據議定書規定的控制進程及效果並不理想。1989年3月～5月，聯合國環境規劃署連續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，並於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《蒙特婁議定書》的國家儘早參加；同意在適當考慮開發中國家特別情況下，儘可能地但不遲於2000年取消受控制氯氟烴類物質的生產和使用；儘可能早地控制和削減其它消耗臭氧層的物質；加速替代產品和技術的研究開發；促進開發中國家獲得有關科學情報、研究成果和培訓，並尋求發展適當資金機制促進以最低價格向開發中國家轉讓技術和替換設備。1990年6月20～29日，聯合國環境規劃署在倫敦召開了關於控制消耗臭氧層物質的蒙特婁議定書締約國第二次會議。57個締約國中的53個國家的環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範圍，受控物質從原來的2類8種擴大到7類上百種。規定締約國在2000年或更早的時間裡淘汰氟利昂和哈龍；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於氟利昂），也提出了反對無節制地使用的要求。蒙特婁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。這筆錢將主要用於開發中國家氟里昂替代物的研究、人員培訓和進行區域研究，並要面向開發中國家發展的整體需求。

到目前為止，已有150多個政府批准了這項條約。生產和消費氯氟烴（CFCs）和其它消耗臭氧層物質（ODS）已經被奇蹟般地減少了將近70%。氯氟烴的重複利用被廣泛地採用。而且，臭氧安全技術已經可行並被廣泛採用。監測表明，大氣中消耗臭氧層物質增長速度已經逐漸減慢。大氣中甲基溴的含量也已經減少。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，保護臭氧層的鬥爭才能最終贏得勝利。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調下，編制了《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》，並於1993年得到國務院的批准，成為我國開展保護臭氧層工作的指導性檔案。在此基礎上又制定了化工、家用製冷等8個行業的淘汰戰略，進一步明確了各行業淘汰消耗臭氧層物質的原則、政策、計畫和優先項目，具有較強的可操作性。以上述兩個檔案為依據，我國積極組織申報和實施蒙特婁多邊基金項目。

截止到1997年6月，多邊基金執委會共批准了我國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，國家正在逐步制定並採取一定的法規和措施，對消耗臭氧層物質的生產和使用予以控制，對替代品和替代技術的生產和套用予以引導和鼓勵，如生產配額、環境標誌、稅收價格調節、進出口控制、投資控制等政策。已有一些規定出台。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，提高了廣大人民民眾保護臭氧層的意識，並積極參與到這項保護地球環境的行動中。

經過這些努力，我國保護臭氧層工作取得了明顯的進展。許多企業或利用多邊基金，或利用自有資金進行了生產線的轉換。據不完全統計，已經淘汰消耗臭氧層物質約2萬噸；一批替代產品已經面市，為削減乃至淘汰消耗臭氧層物質創造了條件。

恢復需時日

在歷經多年消耗之後正在恢復。

科學家把這種積極變化歸功於全球對某些製冷劑、發泡劑的限制使用，同時說明只要全球行動，人類可以抵制或者延緩生態危機。

負責近4年臭氧水平評估的美國航天局科學家保爾·紐曼說，2000年至2013年，中北緯度地區50公里高度的臭氧水平已回升4%。

聯合國組織300名科學家對地球臭氧水平進行持續監測，每4年為一個評估期。

“這是外交勝利，也是科學勝利，因為事實上，我們能夠共同發揮作用，”化學家馬里奧·莫利納說。1974年，莫利納與舍伍德·羅蘭共同發表了有關臭氧損耗的科學預測研究，並在1995年共同獲得諾貝爾化學獎。

見成效

臭氧層是地球的大氣防護層，可有效防止某些太陽射線對地球生物的傷害，已證實的太陽射線傷害包括引發皮膚癌、農作物減產等。聯合國先前發布報告稱，如果各國不採取行動，到2030年前，全球每年可能新增200萬皮膚癌患者。

臭氧層自上世紀70年代末被發現出現明顯損耗。上世紀80年代，冰櫃、空調等製冷設備的普及使某些人造氟化物作為製冷劑大行其道，科學界隨後證實，氯氟烴等氟氯碳化物是導致南極上空出現臭氧層空洞的重要原因，因為氟氯碳化物釋放的氯和溴可直接損耗臭氧。

1987年，聯合國為了避免工業產品中的氟氯碳化物對地球臭氧層繼續造成惡化及損害，承續1985年保護臭氧層維也納公約的大原則，邀請所屬26個會員國在加拿大蒙特婁所簽署的環境保護公約《蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書》，又稱《蒙特婁議定書》。該議定書自1989年1月1日起生效。中國1991年加入《蒙特婁議定書》。

此後，臭氧層的臭氧損耗情況出現好轉，但臭氧水平正在恢復的還是第一次被科學證實。

仍路遙

不過，科學家同時發現，人們用以替代氯氟烴的一些物質雖然不會損耗或較低損耗臭氧，但卻會造成溫室效應，加快全球氣候變化。美國麻省理工學院大氣科學家蘇珊·所羅門說，這些替代物質雖然目前還沒有形成規模，但到2050年前會對全球氣候變化產生巨大影響。

本周早些時候，聯合國發布的另一份報告顯示，去年，二氧化碳在大氣中的濃度創新紀錄。2012年至2013年二氧化碳濃度的升幅也達到30年來的歷史新高。

另外，臭氧層雖然在恢復，距離痊癒還很遙遠。南極臭氧層空洞依舊存在，最新計算顯示，臭氧濃度水平仍比1980年低6%。

先前有預測認為，南極臭氧層空洞可能在2065年前完全消失。聯合國環境項目執行主管阿希姆·施泰納依據最新數據判斷，臭氧層可能會在本世紀中期實現痊癒，但仍需仰仗各國的共同努力。

創新高

目前的臭氧層空洞面積已經達到了2820萬平方公里，這一數字在1991年以來的數據中排名第四。臭氧層作為地球抵禦太陽致命射線的保護層，它的空洞變化已經引起了人們的廣泛關注。

我們都知道臭氧層是地球的保護層，它能減少紫外線照射，讓我們人類減少癌症、白內障和免疫系統疾病。臭氧層空洞的變大意味著有更多的有害輻射到達了地球，特別是在澳大利亞、紐西蘭和福克蘭群島等南半球區域。

美國國家海洋和大氣管理局一位地球系統科研室的研究員Bryan Johnson稱：“今年我們藉助氣球運載設備對臭氧層進行了測量，發現在南極洲科考站上空的臭氧層幾乎被100%消耗。”

20世紀時期，含有氯氣和溴氣的人造化學品的釋放破壞了大量的臭氧層，在地球的南半球區域形成了一個巨大的臭氧層空洞。在20世紀80年代臭氧層空洞已經達到了令人驚恐的地步，國際社會快速達成一致——禁止釋放這類化學品，而這些化學品通常存在於製冷劑和抑制劑當中。

這一禁令讓臭氧層空洞穩定收縮，科學家們預測到2070年臭氧層才能完全恢復。而今年大氣層的寒冷氣溫讓臭氧層空洞恢復到歷史較高水平。臭氧層空洞的面積在一年中是不斷變化的，它通常會在8月和9月出現增長，因為這兩個月份大氣層中會有更多的活躍化學物消耗臭氧層。

Johnson稱：“在9月份，我們能觀察到臭氧層的快速消耗，到10月1日大約會消耗掉95%。今年額外兩個周的持續消耗讓南極上空臭氧層接近100%被損耗。”國家海洋和大氣管理局稱，這是由於今年南極上空平流層的寒冷溫度和動力減弱造成的。

美國宇航局戈達德宇宙飛行中心地球科學領域的首席科學家Paul A. Newman稱：“雖然目前的臭氧層空洞已經達到了近幾年的歷史記錄，但是這一面積的出現是與地球大氣層的氣候降溫所一致的，氣溫的降低是臭氧層消耗加快的主要原因。”

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。

大氣化學規程解釋

大氣化學過程解釋，認為臭氧層中可以產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；

太陽活動影響解釋

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）前後，宇宙射線明顯增強，促使雙電子氮化物（如NO2）與O3發生化學反應，使得奇電子氮化物（如NO3）增加，O3轉換為O2；

南極上空的臭氧層空洞

大氣動力學解釋

大氣動力學解釋認為，初春，極夜結束，太陽輻射加熱空氣，產生上升運動，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，容易出現臭氧洞。一般認為，在人為因素中，工業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，氟里昂是比較穩定的物質，然而，當它被大氣環流帶到平流層（16公里～30公里）時，由於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力降低四分之三左右，抑制浮遊動物生長。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於在屋頂上開了天窗，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2830萬平方公里，超出中國面積兩倍以上，相當於美國領土面積的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衛星觀測到的臭氧洞.南極是一個非常寒冷的地區，終年被冰雪覆蓋，四周環繞著海洋。1985 年，英國科學家法爾曼等人在南極哈雷灣觀測站發現：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。臭氧洞的深度和面積等仍在繼續擴展。

形成原理

南極臭氧洞的成因，推測有四種：

1.人為影響，人類活動產生的含氯化合物進入大氣層

2.與太陽活動周期有關的自然現象

3.區域性天氣動力學過程

4.火山活動

最大元兇

糧農組織研究了其他牲畜，如羊、雞、豬等造成的環境污染程度，並指出全球10.5億頭牛排放的廢氣，是導致全球變暖的最大元兇。
這是因為牛群的屁等排泄物會產出100多種污染氣體，其中氨的排放量就占全球總量的2/3，而氨正是導致酸雨的原因。此外，牛群在消化或反芻過程中產生大量的甲烷，甲烷的排放量占全球總量1/3，這種氣體暖化地球的速度比二氧化碳快20倍。
全球10.5億頭牛排放的二氧化碳占全球溫室氣體總排放量的18%。這不但比其他家畜動物高出許多，甚至超越了人類交通工具，如汽車、飛機等的二氧化碳排放量。而飼養牛群時需要燃燒燃料製造肥料，在此過程中也會釋放出二氧化碳。
報告中還指責牛群消耗了大量的水，因為牛每分泌1公升牛奶要先消耗990公升的水

人類已經把 1500 萬噸以上的氯氟烴排放到大氣中。進入大氣中的氯氟烴，只有一部分參與臭氧層破壞作用，大部分還在大氣中遊蕩，因而，雖然現在很多地方已停止生產和使用氯氟烴，臭氧層仍然會繼續遭到破壞。何況，除了氯氟烴外，工業廢氣、汽車和飛機的尾氣、核爆炸產物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等幾十種化學物質，都是破壞臭氧層的因素。

危害

10多年來，經科學家研究；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、免疫系統缺陷和發育停滯等疾病的襲擊。如今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，塗上防曬油，戴上太陽眼鏡，否則半小時後，皮膚就曬成鮮艷的粉紅色，並伴有癢痛；羊群則多患白內障，幾乎全盲。據說那裡的兔子眼睛全瞎，獵人可以輕易地拎起兔子耳朵帶回家去，河裡捕到的鮮魚也都是盲魚。

《時代》封面之消失的臭氧

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。可見，臭氧層空洞已嚴重威脅到人類的生存了。

1987年，主要工業國簽署了《蒙特婁公約》，要求逐步停止使用危害臭氧層的化學物質。已有更健康的第三代製冷劑出現了，這就是氨。氨是自然存在的物質，由氫和氮元素組成，對環境影響微乎其微。

臭氧是一種溫室氣體，它的存在可以使全球氣候增暖。但是，臭氧與其它溫 室氣體不同，這是自然界中受自然因子（太陽輻射中紫外線對高層大氣氧分子進光化作用而生成）影響而產生，並不是人類活動排放產生的。臭氧除了能夠對氣候變化產生影響，從而影響環境和生態外，還對人類健康產生強烈的直接影響。由實驗及實際觀測推論會造成以下的影響。

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地球的氣候都具有極為重要的作用。然而，近些年來，由於在平流層內運行的飛行器日益增多，人類活動產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，以致於在南極上空出現了“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量達480萬噸，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定，但進入臭氧層後，易與臭氧發生反應而消耗臭氧，以致降低臭氧層中O3濃度。

2011年，據國家衛星氣象中心監測數據顯示，風雲三號衛星臭氧總量探測儀在北極上空監測到一個明顯的臭氧低值區，在該低值區內臭氧總量是正常情況下平均值的一半左右，部分地區的臭氧總量達到了臭氧洞的標準(220DU)。雖然沒有形成南極上空那樣規模的臭氧洞，但由於北半球人口密度遠高於南半球，臭氧低值區覆蓋的範圍內紫外線對人類健康的影響比南極臭氧洞更重要。導致北極臭氧洞形成的主要原因是春季極寒冷的極渦內生成了極地平流層雲，在太陽紫外線的作用下釋放出破壞臭氧的鹵素原子。

同期監測到的北半球臭氧總量分布，可以看出：一般情況下在三月份北極地區的臭氧含量很高，大部分地區範圍在400DU以上，其中接近或大於500DU的區域占很大比例。北極圈內的大部分地區臭氧總量降到了200～300DU，部分地區達到了臭氧洞的標準。

此結論與國外科學家的最新地面觀測結果基本一致。德國物理學家馬庫斯·雷克斯表示，北極30個臭氧監測站獲得的初始數據顯示，冬季臭氧濃度下降的情況比以往更嚴重。他說，在春天來臨之前，“第一個北極臭氧洞也許已經形成，這種發展速度非常驚人，可能將被載入史冊。目前下定論還為時尚早，不過請靜候我們的進一步訊息”。據專家說，臭氧濃度較低的地區可能向南最遠已經延伸到紐約上空，他們發出警告說，皮膚癌風險或將提升。

北極上空2011年春天臭氧減少狀況超出先前觀測記錄，首次像南極上空那樣出現臭氧空洞，面積最大時相當於5個德國。

這個臭氧空洞主要因北極地區罕見長時間寒冬而形成，一度於4月移至東部歐洲、俄羅斯和蒙古國上空，使人們承受高於一般程度但並不持續的太陽紫外線照射。

這項研究由來自美國、加拿大、芬蘭、丹麥、日本等9個國家的研究人員完成，研究報告發表於英國《自然》雜誌網路版。

研究人員說，2010冬天至2011春天，北極地區15公里至23公里的高空臭氧嚴重減少，最大幅度減少發生在18公里至20公里的位置，減少幅度超過80%。2011年3月至4月上旬，研究人員連續27天觀測到極低的總柱狀臭氧值。“低於250多布森單位的最大區域大約200萬平方公里，大概5倍於德國或加州。”

研究人員認為，北極首次出現臭氧空洞由極地渦旋引發，但不是因為冷，而是因為冷的時間更長，致使能夠破壞臭氧的含氯化合物更活躍，以至於觀測到比往年冬天厲害得多的臭氧減少。

另一名研究人員表示，“自有儀器記錄以來，北極從沒有出現”這樣長時間的寒冬。究竟為什麼發生這種情況，需要“花數年時間詳細研究”。

1995年1月23日，聯合國大會通過決議，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《關於消耗臭氧層物質的蒙特婁議定書》，要求所有締約的國家根據“議定書”及其修正案的目標，採取具體行動紀念這一特殊日子。

聯合國環境規劃署自1976年起陸續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年發現了在南極周圍臭氧層明顯變薄，即所謂的“南極臭氧洞”問題之後，國際上保護臭氧層以及保護人類子孫後代的呼聲更加高漲。

對生態影響

1．農產品減產及其品質下降。試驗200種作物對紫外線輻射增加的敏感性，結果2/3有影響，尤其是大米、小麥、棉花、大豆、水果和洋白菜等人類經常食用的作物。估計臭氧減少1%，大豆減產1%。

2．減少漁業產量。紫外線輻射可殺死10米水深內的單細胞海洋浮游生物。實驗表明，臭氧減少10%，紫外線輻射增加20%，將會在15天內殺死所有生活在10米水深內的鰻魚幼魚。

3．破壞森林。

據研究，臭氧減少影響人類健康及生態系統的主要機制是紫外線輻射的增加會破壞脫氧核糖核酸（DNA），以改變遺傳信息及破壞蛋白質。除了影響人類健康和生態外，因臭氧減少而造成的紫外輻射增多還會造成對工業生產的影響，如使塑膠及其他高分子聚合物加速老化。

對人類的影響

高能量的紫外線（波長為315–280納米）可以導致皮膚癌，另外低層大氣（對流層）臭氧增加也會對人類健康產生危害[24] 。

1. 鱗狀細胞癌和基底細胞癌 ——是最常見的皮膚癌，和被高能量的紫外線輻照關係非常密切。紫外線使DNA分子中的鹼基嘧啶形成二聚體，導致DNA複製時出現錯誤。這種病雖然死亡率不高，但也需要即時接受外科手術。根據流行病學的統計數據，平流層中的臭氧每減少1%，皮膚癌的發病率會增加2%。[25]。

2. 惡性黑色素瘤——是另一種皮膚癌，雖然比較少見，但更為致命，死亡率能達到15–20%，此病和紫外線的關係尚不明了，經過用魚做的試驗，證明90-95%的發病和普通紫外線以及可見光有關[26]，用負鼠做的試驗則證明和高能量的紫外線關係密切[25]，所以很難確定和臭氧層消耗之間的關係。有一個研究證明高能量的紫外線輻射每增加10%，可導致惡性黑色素瘤男人發病率增加19%，女人增加16%[27]。根據對智利最南端的蓬塔阿雷納斯人群調查，在臭氧層消耗的7年間，惡性黑色素瘤發病率增加了56%，其他皮膚癌發病率增加了46% [28]。

3. 白內障 ——實驗研究證明紫外線和白內障的發病率有關。[29]對白種人的調查，長期暴露在陽光下，和白內障發病率增加有關，對男人的影響比對女人影響大，[30] 沒有對黑種人的調查數據，不過黑人的白內障發病率比白人要高。[31][32]

4. 對流層臭氧增加—— 臭氧由於其強氧化性，對人體有毒害作用，紫外線作用到汽車尾氣也會產生臭氧。

難題

據國外媒體2012年9月5日報導，美國化學學會（American Chemical Society，ACS）舉辦了第242次全國會議博覽會（National Meeting & Exposition ）。在一場化學講座上，專家對臭氧層破壞這一熱點問題進行了討論。權威專家表示，即使對地球大氣臭氧層破壞的研究有幾十年了，仍然存在著許多謎題，比如南極上空臭氧層空洞意外損失，一直是懸而未決的難題。

圖註：南極上空臭氧層空洞

本次化學講座由美國科維理基金會承辦，美國國家大氣研究中心頗受尊敬的大氣科學家蘇珊-所羅門(Susan Solomon)發表了演說。所羅門表示，多年來，在科學家、公眾人士、工業界和政策制定者的共同努力下，阻止臭氧層耗損是科學界最大的成就之一，但問題依然存在，臭氧仍在繼續消失。即使研究臭氧這么長時間了，我們仍然有許多需要解決的難題。她說：“我們已不再生產造成臭氧層空洞的主要化學物質；氟氯烴（chlorofluorocarbons,CFCs），又名氟里昂。但氟氯烴在大氣的對流層中是非常穩定的，可以停留很長時間，所以臭氧層損耗還會持續幾十年。究竟含氯化合物是如何破壞南極上空臭氧層的？我們試圖解開這個謎題。”

臭氧層對地球生命至關重要，可形成一個保護層，對太陽紫外線有阻擋作用，所以臭氧層猶如一把保護傘保護地球上的生物得以生存繁衍。自然界中的臭氧層大多分布在離地20—50千米的高空。20世紀70年代人們才開始意識到人類活動威脅到了臭氧層，德國馬克斯普朗克化學研究所的國際著名大氣化學家保羅·克魯岑(Paul Crutzen)就提出過警告，農用化肥可能會降低臭氧水平。隨著人類活動的加劇，地球表面的臭氧層出現了嚴重的缺失，1974年被美國加利福尼亞大學的教授弗蘭克·舍伍德·羅蘭（Frank Sherwood Rowland和馬里奧-穆連(Mario Molina)發現。他們介紹了氣溶膠和其它產品中含有的氯氟烴如何破壞臭氧層。這三位科學家因臭氧化學的傑出研究共享1995年的諾貝爾化學獎。1985年，英國科學家發現了南極臭氧層的一個“洞”，完全出乎意料，表明南極上空的臭氧層受到嚴重破壞。所羅門於1986年赴南極進行臭氧探險活動，尋求揭示臭氧空洞形成的機理，找到了一些確鑿證據，自那以後，全球禁止氯氟烴和其它消耗臭氧層的物質的使用。

有證據表明，臭氧耗損已停止進一步惡化。所羅門說：“我們可以把臭氧層當成一個病人來看待，目前他在緩解期，說他已恢復病情為時尚早。”北極上空臭氧出現40%的損耗，由於在公布禁令之前釋放到空氣中的氯氟烴等消耗臭氧層的物質一直停留在地球上空，慢慢對臭氧層發生了破壞作用。

所羅門還談論了化學物質與氣候變化的關係，並描述了這些物質如何導致全球氣候變暖。所羅門說：“在過去1000年的時間裡，二氧化碳是迄今為止人類所產生的最重要的溫室氣體，但也有其它一些氣體，如全氟化合物，同樣會影響我們的氣候。”排放到空氣中的二氧化碳等溫室氣體增多，導致地球的溫度持續上升。全球變暖導致海平面上升，並可能導致一些地區成為乾旱地區。通過對全球氣候變暖問題的探討，使科學家研究出如何減少溫室氣體排放的方法，如何適應氣候變化和通過“地球工程(geoengineer)”來改變氣候狀況的可能性。據悉，“地球工程”技術是科學家為緩解全球變暖而正在考慮實施的一些巨大工程，這些所謂的“地球工程”包括：發射反光板到太空擋走陽光、造雲阻擋陽光、人工製造巨型“樹木”，用以過濾二氧化碳、人造“火山”向空中釋放硫化物用以反射陽光等，但不論環保界和主流科學界都認為，當務之急是防止出現溫室效應及減少溫室氣體排放，對這些地球工程學，大規模改變地球環境以適應人類的怪招都不支持。

在美國科羅拉多州會議中心韋爾斯法戈大劇院（Wells Fargo Theatre）舉辦。此次講座因迫切需要而設，科學家面臨太多世界難題的挑戰，包括氣候變化、新出現的疾病、以及水和能源短缺。科維理基金會主席羅伯特（Robert W. Conn ）在一份聲明中說：“我們致力於推進科學進步造福人類，促進公眾了解科學研究，以及支持科學家和他們的工作。” 科維理基金會是國際公認的慈善組織，其基本的理念是支持基礎科學研究和科學創新。本次講座是科維理基金會舉辦的首次化學講座，以後將會有更多類似的講座，將持續到2013年。科學家將宣傳“超乎尋常”的科學思維模式，使大眾支持並參與解決氣候變化、新出現的疾病，以及水和能源短缺等世界難題。

自從發現在南極上空存在臭氧空洞以後，為了查實和弄清臭氧層耗減及臭氧空洞形成的原因 ，數十個科學家幾次赴南極進行臭氧探險活動，尋求揭示臭氧空洞形成的機理，終於獲得了有效的探測結果， 由此推理出臭氧空洞形成的機理。人類所排放的氟氯烴主要在北半球，這種不溶於水和不活潑的氣體，在頭1至2年內在整個大氣層下部並與大氣混合。這種含有氟氯烴的大氣從底部向上升騰，一直到達赤道附近的平流層。然後分別流向兩極，這樣經過整個平流層的空氣幾乎都含有相同濃度的氟氯烴，然而由於地球表面的巨大差異，兩極地區的氣象狀況是完全不同的。南極是一個非常廣闊的陸地板塊，周圍又完全被海洋所包圍，這種自然條件下產生了非常低的平流層溫度 。在南極黑暗酷冷的冬季(6至9月)，下沉的空氣在南極洲的山地受阻，停止環流而就地旋轉，吸入周圍的冷空氣，形成“極地風暴旋渦”，這股“旋渦”上升到20千米高空的臭氧層，由於這裡溫度非常低，形成了滯留的“冰雲”。“ 冰雲”中的冰晶微粒把空氣中帶來的氟氯烴和溴氟烷烴等化學物質吸收在其表面，並不斷積聚其中。當南極的春季來臨(9月下旬)，陽光照向“冰雲”時，冰晶溶化，釋放出吸附的氟氯烴和溴氟烷烴。它們受到紫外線UV-C照射，分解出Cl·和Br·並與臭氧反應生成CIO·和BrO·消耗臭氧。由於冰晶的吸附作用，積累的氟氯烴和溴氟烷烴在一段時間發生各種各樣的化學變化，促成了每年9至11月臭氧快速耗減，在特定高度臭氧幾乎完全消失， 導致臭氧空洞形成。隨著夏季的到來，南極臭氧層得到逐漸恢復，然而臭氧減少的空氣可以傳輸到南半球的中緯度，造成全球規模的臭氧減少。所以南極臭氧空洞現象每年冬天和春天都會出現。

人為消耗臭氧層的物質主要是：廣泛用於冰櫃和空調製冷、泡沫塑膠發泡、電子器件清洗的氟氯烴以及用於特殊場合滅火的溴氟烷烴等化學物質。國際社會為了保護臭氧層，將這些消耗臭氧層物質列入淘汰或受控制使用的名單中。消耗臭氧層的物質，在大氣的對流層中是非常穩定的，可以停留很長時間，以CFC12為例，它在對流層中壽命長達120年左右，因此這類物質可以擴散到大氣的各個部位，但是到了平流層後，就會被太陽的紫外輻射分解，釋放出活性很強的游離氯原子或溴原子，參與導致臭氧損耗的一系列化學反應：游離的氯原子或溴原子與O3分子反應，產生氯或溴的一氧化物，奪走O3分子的一個氧原子，使之變成氧分子。氯或溴的一氧化物與游離的氧原子反應，釋放“奪來”的氧原子，形成更多的氧分子和游離氯原子或游離溴原子，新的游離氯原子或溴原子重新與其它O3分子反應，再度生成O2分子和氯或溴的一氧化物，這樣的反應循環不斷，每個游離氯原子或溴原子可以破壞約10萬個O3分子，這就是氯氟烴或溴氟烷烴破壞臭氧層的原因。

臭氧層被大量損耗後，吸收紫外輻射的能力大大減弱，導致到達地球表面的紫外線明顯增加，給人類健康和生態環境帶來多方面的的危害，同時對對流層大氣組成和空氣品質也有影響。陽光紫外線UV-B的增加可引發和加劇眼部疾病、皮膚癌和傳染性疾病。如果不對紫外線的增加採取措施，UV-B輻射的增加將導致大約1800萬例白內障病例的發生。

世界氣象組織和科研機構將運用地面臭氧觀測、氣球探測儀、衛星和氣象數據，密切關注臭氧空洞的發展情況。

研究

據日本NHK電視台網站10月25日報導，日本氣象廳日前宣布，南極上空臭氧層空洞已經縮至25年來最小，但強調這並不代表臭氧層正在恢復。

往年南極臭氧層空洞變化圖

日本氣象廳通過觀測發現，南極上空臭氧層空洞面積的最大觀測值是9月22日的2080萬平方公里，小於1987年保護臭氧層的《蒙特婁協定》簽署以來的歷年最大觀測值。

臭氧層位於地球大氣層的平流層，可以阻止有害紫外線進入大氣層。但是氯氟烴等氣體排放正破壞南北兩極上空的臭氧層。每年8月和9月，南極氣溫降低，上空就會出現臭氧層空洞。

日本氣象廳稱，南極臭氧層空洞較小並不代表臭氧層正在恢復，而是可能南極7月份和8月份氣溫相對往年較高有關。

修復

美國科學家2016年發現，首次有確實證據證明南極臭氧層的破洞已經開始萎縮。

研究發現，從2000年到去年9月間，南極臭氧層破洞的面積減少了400萬平方公里，相當於印度面積。

研究認為，臭氧層破洞成功修復，大部分可歸功於源自氟氯碳化物(CFCs)的大氣氯持續減少，CFCs是曾經套用於乾洗、雪櫃、髮膠和其他噴霧產品的化學物質。自從發現CFCs會導致臭氧層變得稀薄後，國際社會立即於1987年簽署《蒙特婁公約》，禁止使用CFCs。

2000年起禁止使用CFCs，但大氣內仍然殘留很多氯，這些氯的生命周期為50至100年，因此估計臭氧層要到2050年至2060年左右才會完全修復。