why 臭氧层空洞只出现在南极

臭氧空洞

中国科学院长春应用化学研究所 蒋秉植

经过多年的实际调查发现，在南极上空臭氧层出现“空洞”这一新现象，引起了世界各国科学家的极大注视。近几年，每逢到8～11月时，美国的观测卫星便在南极上空拍摄照片，观察臭氧层的变化情况，发现臭氧层逐年变薄，并已形成一个相当大的空洞。到目前为止，南极臭氧层空洞（简称为臭氧空洞）的面积已达900万平方公里（见图），其厚度已低于170多布森。在正常情况下，臭氧层的厚度应在300～400多布森之间。

南极臭氧层位于离地面12～50km高度的平流层中间，它的浓度重心约在23km处。由于太阳辐射的光化作用产生臭氧，从而形成臭氧层。臭氧与氧气都是由氧原子组成的，只不过臭氧分子是三个氧原子。尽管臭氧只占那儿空气的400万分之一，但由于臭氧能滤掉99％以上的太阳紫外线辐射，使得太阳光到达地面时紫外线辐射大大减弱。同时，臭氧层还可阻挡宇宙射线，从而保护了地球上人类和生物的安全。

当前，对南极上空出现臭氧空洞的原因有种种解释，归纳起来有如下三点：

（1）宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层。美国地球与宇宙研究局局长登·贝克认为，通过人造地球卫星发现，地球每隔27天就有两天半要受到宇宙高能粒子簇射，射向地球的带电粒子，其能量为200～1500万电子伏特。这些带电粒子在地球磁场作用下沿着磁力线向南北两极射去。当南半球冬季到来时，南极大陆处于黑夜，大气中间层的氮、氢化合物在带电粒子的影响下浓度开始升高。当南极大陆出现太阳的早春季节到来时，氮、氢化合物由于气温升高开始发生化学反应，这一过程使臭氧层迅速遭到破坏，因而在南极上空臭氧层出现空洞。由于大气层总环流的稳定性和地球磁场的不同结构，北极磁场比南极磁场较强和均匀，因此这种化学过程只对南极大陆产生影响。

（2）化学反应引起臭氧耗损造成臭氧空洞。怀俄明大学的霍夫曼认为，臭氧层出现空洞是由于工业化产生的氟氯化物（氟利昂）引起的化学反应造成的。氟利昂能破坏离地面25km高大气层里的臭氧，使透过大气层的太阳紫外线增强，导致皮肤癌的患者增加，并有可能影响气候，这种解释最近得到验证。与此同时，他还发现臭氧耗损区气体成份并不均匀，有时臭氧耗损达75%以上的气层与臭氧耗损不到25％的气层相