为什么臭氧空洞出现在南极

自从发现在南极上空存在臭氧空洞以后，为了查实和弄清臭氧层耗减及臭氧空洞形成的原因，美国宇航局(NASA)牵头组织了数十个科学家于1986年和1987年的9～11月，两次赴南极进行臭氧探险活动，寻求揭示臭氧空洞形成的机理。在第二次探险中获得了有效的探测结果，由此推理出臭氧空洞形成的机理。�

人类所排放的CFCs主要在北半球，其中欧洲、俄罗斯、日本和北美洲约占总排放量的90%。这种不溶于水和不活泼的CFCs，前1～2年内在整个大气层下部并与大气混合。这种含有CFCs的大气从底部向上升腾，一直到达赤道附近的平流层。然后分别流向两极，这样经过整个平流层的空气几乎都含有相同浓度的CFCs。

然而由于地球表面的巨大差异，两极地区的气象状况是完全不同的。南极是一个非常广阔的陆地板块(南极洲)，周围又完全被海洋所包围，这种自然条件下产生了非常低的平流层温度。在南极黑暗酷冷的冬季(6～9月)，下沉的空气在南极洲的山地受阻，停止环流而就地旋转，吸入周围的冷空气，形成“极地风暴旋涡”。

这股“旋涡”上升到20km高空的臭氧层，由于这里温度非常低，形成了滞留的“冰云”。“冰云”中的冰晶微粒把空气中带来的CFCs和哈龙吸收在其表面，并不断积聚其中。当南极的春季来临(9月下旬)，阳光照向“冰云”时，冰晶溶化，释放出吸附的CFCs和哈龙。它们受到紫外线UV-C照射，分解出CI和Br并与臭氧反应生成CIO和BrO消耗臭氧。由于冰晶的吸附作用，积累的CFCs和哈龙在一段时间内集中分解出CI和Br再加上形成冰晶会发生各种各样的化学变化，促成了每年9～11月臭氧快速耗减，在特定高度臭氧几乎完全消失，导致臭氧空洞形成。�随着夏季的到来，南极臭氧层得到逐渐恢复，然而臭氧减少的空气可以传输到南半球的中纬度，造成全球规模的臭氧减少。

南极地区气温最低，平流层也最低，臭氧层破坏最为严重，已经出现了臭氧空洞；北极地区臭氧层破坏较轻，另外在地球的第三极——青藏高原也出现了臭氧层变薄．南极臭氧洞首先是一种自然现象，太阳风是臭氧空洞的元凶，温暖海水蒸发、电解等也可产生氯离子；天然产生的溴也是破坏臭氧层的重要原因。人类活动导致臭氧洞进一步扩大。例如，氯气、氯化物、溴化物的制造使用，人类活动导致的全球变暖使海洋蒸发量加大、热带风暴加剧、海平面上升和地震火山活动增多等等。

什么臭氧层空洞只出现在南极，或者说为什么南极的臭氧量下降得特别多呢？

原来，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。从赤道来的富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要比实际大气中温度随高度分布的速度快得多。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下开始释放氯原子……上面讲过的臭氧层受到破坏的过程立即开始，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，臭氧洞于是便又匆匆消失。

南极臭氧洞只出现在春季的原因

A．目前，主要解释是从光学角度进行的。这种观点认为，使臭氧层破坏的罪魁祸首主要是氟氯烃（CFCs）。在人类聚居的北半球，由于大量生产和使用CFCs，并使之进入大气层中，大气环流携带着北半球散发的CFCs，随赤道附近的热空气上升，分流向两极。在南极黑暗酷冷的冬季（6－9月），下沉的空气在南极洲受到山地的阻挡，停止环流，就地旋转，形成“极地风暴旋涡”。这股旋涡不断上升，上升到20千米高空的臭氧层内以后，把南极与中低纬地带空气对流隔绝开来，使南极变得极冷，并开始出现滞留在空中的冷气团“冰云”。“冰云”中的冰晶微粒把气流中的CFCs吸收在其表面，并不断积聚其中。当南极的春季来临时，阳光照向“冰云”，冰晶融化，释放出吸附的CFCs。由于CFCs是一种含氯的有机化合物，当它受到短波紫外线的照射，分解出一种自由基，这种自由基与臭氧发生反应生成另一种自由基，反应过程中消耗掉一部分臭氧。一个氯原子可破坏10万个臭氧分子。因此，南极的臭氧洞出现在春季。

B．另一种解释是从动力角度进行的。这种观点认为，在南极极夜期间，因中低纬向南极的热量输送效率很低，控制南极上空的极地“旋涡”内部，形成了异常低温环境，光照少，氧分子合成臭氧的光化学作用就会减弱。当极夜结束，春季来临（9月始），太阳重新越出地平线时，由于集中于平流层中下层的臭氧对太阳辐射的吸收，这一范围的大气被加热，于是该层出现了上升运动。这一上升运动引起的抽吸作用，将对流层臭氧含量低的气体带入了平流层，替代了原来平流层臭氧含量高的气体。这种“抽吸作用”直到11月份才逐渐减弱，此时南极上空臭氧浓度逐渐上升。可见，由于南极春季的这种“抽吸作用”，导致了南极春季臭氧空洞的形成。

C．北极没有形成臭氧空洞。1989年初，来自好几个国家的200多名科学家聚集在北极进行探测。他们发现，在北极的春天，臭氧浓度的降低与臭氧层中的CFCs的浓度的升高有明显的对应关系。只是北极没有极地大陆和高山，仅有一片汪洋冰帽，不能形成大范围的强烈“极地风暴旋涡”，所以不易生成像南极那样的“臭氧空洞”。

－－摘自《地理教育》2002年第5期

参考资料：

随着时代的进步，人类的生活水平逐步提高。人类的生活过得越来越惬意，坐在家里享受着现代物质文明成果的人类是越来越多了。夏天快到了，人类舒适地坐在家里享受着从空调机吹出来的自然风，吃着从电冰箱里拿出的冰淇淋，丝毫感觉不到夏天的到来。可正当人类享受着这些的时候，却殊不知电冰箱与空调所排放出的氟氯代烷正在加速地破坏人类的“保护伞”——臭氧层。如果臭氧层遭到大量地吞噬，就会形成前所未有的臭氧空洞，这样的话日光中的紫外线就会对人体的皮肤造成伤害，还使整个地球的温度火速上升，产生温室效应。臭氧层空洞不仅破坏了生物的生存环境，而且直接威胁到了人类的身体健康。

罪魁祸首是冰箱

电冰箱里所含的那么一点点的氟里昂是否真的对人体有危害呢？在早先的50年里，无人提及这个问题。直到1973年，墨西哥裔美国化学家马里奥·莫利纳首次对人类发出了警告说，他也是全球发表此学说第一人。他指出地球的臭氧层已受到损害，当他提出这个警告时，无人理睬他的谬论，也就不了而之。

据有关资料显示：臭氧层出现空洞与电冰箱、空调有关。电冰箱能制冷并完好保存食物的新鲜，空调能吹出自然风、调节室内的温度，都与氟利昂这种制冷剂有关。氟利昂在常温下都是无色气体或易挥发液体，略有香味，低毒，化学性质稳定。但它也能变成气体，当它挥发到臭氧层中，能破坏臭氧的整体结构，从而使臭氧的浓度减少产生空洞。除此之外，只要是含有氟类的物质，在生产和使用过程中也会排放到大气中造成臭氧层出现空洞。电冰箱、空调制冷剂的氟氯代烷的大量排放、漂浮在大气高层中，在太阳紫外线的辐射、分解下使臭氧日益减少，破坏着人类的天然屏障；不仅如此，还对人类的身心健康与整个生态系统失衡有着不可密切的关联。

臭氧空洞，人类面临“灭顶之灾”

近十年来，地球上的臭氧空洞已增至5个，总面积近4000万平方公里，接近地球表面积的十分之一。如果这样长期持续的话，阳光中的紫外线会使人类和动物遭受灭顶之灾。

据国外媒体报道，俄罗斯科学院的专家们就俄远东地区的4处被发掘的“恐龙墓地”进行研究与试验后认为，恐龙灭绝的原因与臭氧层空洞有着密不可分的关系。

资料显示：1985年，英国南极考察首次发现南极上空的臭氧层有一个空洞，面积与美国国土面积差不多。当时轰动了世界，也震动了整个科学界。

据有关资料显示：1994年10月臭氧空洞曾一度蔓延到南美洲最南端的上空。

日本环境厅发表的一项监测报告称：1998年的9月～12月的南极上空出现了迄今为止最大的臭氧层空洞，空洞可达2720万平方公里，是历史上最大的臭氧层空洞，而且是持续时间最长的。这足以说明，大气层上部的臭氧仍在不停地减少。这项监测报告中还指出，日本北海道上空的臭氧量在过去的10年间减少了近33%。

进入1999年以来，南极上空臭氧层空洞较以往扩展近一倍，已达2100万平方公里，比两个中国的面积还大。

根据世界各国地面观测站对大气臭氧总量的观测，臭氧空洞不止在南极、北极、欧洲上空出现，而且在亚洲上空也出现了臭氧层被损耗的情况。据有关人士声称，自1958年以来，全球臭氧总量有逐年减少的趋势。特别是70年代初，减少的趋势更加明显。

由于臭氧层遭到严重的破坏，增加了人类患皮肤癌的机率。有关业内人士对此做了一项调查，调查的结果显示：臭氧减少1%，皮肤癌患者就会增加4%～6%左右，主以黑色素癌为主；当电冰箱排放出的氟里昂挥发成气体时，将会伤害人类的眼睛，增加白内障患者，由白内障而引发失明的人数将增加10000～15000人。如果再不对臭氧空洞增加采取措施，到2075年，将导致约有1800万例白内障病例的发生；同时可削弱人体免疫力，增加传染病患者。

臭氧空洞的出现，造成全球生态系统失衡。有关科学家们专门对农产品减产及其品质下降作了试验。根据试验200多种作物对紫外线辐射增加的敏感性，显示出有将近三分之二的农作物的下降与臭氧空洞有着密不可分的关系。科学家们还做出一个算术数据，臭氧减少1%，大豆就要减产1%。

另外，臭氧空洞也大大减少渔业产量。紫外线辐射也可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物。并且还有破坏森林的作用。

……

任谁也想不到，臭氧空洞的“罪魁祸首”竟然是在工业和生活中所使用频繁的制冷剂氯氟烃类化合物。人类也万万没有想到，氟氯烃在造福人类的同时也会跑起天上去闯祸，给人类世界带来了“灭顶之灾”。

人类每天仰望的天空，如今已是千疮百孔，臭氧空洞加起来的总和目前已超过四个中国的总面积。冰箱、空调、发胶、摩丝、清洗剂等破坏臭氧层的物质每年多达数百万吨。从有关资料中得知，臭氧层能吸收对地球生物有害的太阳紫外线，是地球一切生命的保护伞，是保护人类的天然屏障。没有它，地球一切生物都会遭受灭顶之灾。所以，联合国政府不断地强调臭氧受到破坏的危害。

想想看？人类赖以生存的空气中布满了化学物质、辐射和放射物体，由于臭氧遭到破坏河水里充斥着有毒成分，昔日美味的鱼群正在被严重污染的江河里逐渐消失。久而久之，遭受灭顶之灾的不仅是生物与动物，人类自身也将成为濒危物种。

人类头上的天空，已是千疮百孔！

世界是不平的。这句话无论是什么时候处在怎样的场合下，都是毫无疑问。像原始人类无论如何也想象不到如今的环境会出现来自方方面面的恶化，环境污染，臭氧空洞……而现代人类运用先进的科学技术，成功使世界迈进了一个物质丰足，水平改善的时代，却殊不知，科学是一把“双刃剑”，它在给予人们诸多好处的时候也夺走了人类的许多东西，并且夺走的东西时刻威胁着人类的健康与生存。如果处在原始社会中，人类就已有了先进的科学、技术，那现今的人类又该处在何种境地呢？谁又敢说世界是平等的。

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