根据有关机构的监测和研究表明，近年来地球北极上空出现了一个巨大的臭氧层空洞，这可能是有史以来北极地区出现的最大空洞，其面积或许可以与每年在南极形成的臭氧层空洞相当。关于南极臭氧层空洞，大家应该不会太陌生，其实关于极地特别是南极臭氧层空洞的监测和研究，从上世纪60年代在很多国家就已经开展，通过全球各个国家的联合保护，南极这个臭氧层空洞正在逐步地恢复，此时在北极又再次出现，这种情况会影响到人类吗？

地球上的臭氧

在地球的大气中，臭氧是一种含量非常微少的气体，主要分布在平流层中，其产生机理主要是氧气在太阳辐射下分解为氧原子，其中一个氧原子又与氧气结合形成具有3个氧原子的气体。臭氧的化学性质非常活泼，具有很强的氧化性，因此近地空气中如果含有标准限值以内的一些臭氧，对于净化空气、清除有害微生物、进一步阻止紫外线的侵害具有积极作用。但是如果含量过高，则它的强氧化性就会出现反面效果，既能严重刺激人体的呼吸道，引发胸闷、咳嗽、支气管炎、肺气肿等一系列的呼吸系统疾病，同时对于植物来说也会损伤其组织结构和生理功能，造成植株生长缓慢甚至枯萎，因此在新修订的国家空气质量标准中，将臭氧列为空气污染物。

除了近地面以外，绝大多数的臭氧存在于大气层中的平流层，其厚度仅为3毫米。虽然这个厚度看起来非常不起眼，但对于地球上的人类来说，却具有非常重要的积极作用，那就是能够强烈吸收来自太阳辐射中99%的紫外线，从而有效避免了人体特别是皮肤被紫外线所灼伤，同时最大程度地降低了皮肤癌症的发生。

氟利昂对臭氧的破坏

关于地球臭氧层空洞是如何产生的，科学界目前普遍的观点是由于人类活动排放的污染物所致。进入工业文明之后，随着人类大量使用化石能源，排放到空气中的各类污染物质也越来越多，当积累到一定程度，并且超过了环境空气的承载能力和恢复容量范围，就会造成各种类型的空气污染，比如酸雨、光化学烟雾、雾霾等。其中，工业生产排放的一种特殊物质－氟利昂，对于臭氧来说简直是灭顶之灾。

上世纪20年代，人类发明了氟利昂，因其具有稳定的化学性质、不可燃烧、没有毒性的特点，被作为有效的制冷剂和清洁剂，应用于家电、日化、汽车和消防器材的生产，由于它的化学性质非常稳定，在空气环境中根本不会被分解，因此随着人类生活水平的不断提高以及上述领域用品消耗量的增加，氟利昂被大量排放到空气中，随着大气环流进入对流层的上部以及平流层内。

在对流层的上部以及平流层内，由于太阳辐射特别是紫外线非常强烈，在持续大量的能量输入情况下，氟利昂发生分解，释放出氯原子，继而与臭氧发生持续性的连锁反应，其主要过程包括如下步骤：

第一步，部分臭氧分解产生氧气和游离氧原子，O3 → O2 + O。与此同时，氟利昂中的主要成分也在紫外线作用下发生分解，这里以二氟二氯甲烷为例说明，其反应式为CF2Cl2 → CF2Cl + Cl。

第二步，释放出的 Cl与臭氧发生自由基反应，Cl + O3 → ClO + O2。

第三步，形成的氯氧自由基与臭氧先前分解的游离氧原子发生反应，ClO + O → Cl + O2。

通过这三个完成速率很快的化学反应，氟利昂把臭氧最终变成了氧气，而自身分解的氯原子并未被结合，重新投入到分解臭氧的循环之中。据测算，一个氯原子至少可以破坏数万个臭氧分子，而且在平流层中的存在时间也非常长，平均可达到几百年，可见氟利昂对于臭氧层的破坏力是非常巨大的。

臭氧层空洞为何在两极出现？

在地球纬度不同的地区，太阳的入射角也不同，整体上接收到的太阳辐射能量也会不一样，平均来看是赤道地区最高，两极地区最少。而在太阳辐射越高的低纬度地区，空气对流运动的强度就会偏大，因此对流层的高度也越高。而两极地区所受到的太阳辐射能量很少，空气对流运动相对很弱，因此对流层的厚度较低。

两极地区的对流层厚度偏低，那就意味着平流层与对流层的界限高度，也要比地球上其他地区要低。排放到空气中的氟利昂物质，随着对流层中的大气环流，本来是向着地球上空大气层中任何的方向飘散的，但是当运动到两极上空时，由于平流层的高度较低，因此会很容易突破进入平流层中，从而破坏两极上空平流层中的臭氧层，造成臭氧层空洞。

北极的臭氧层空洞对人体有何影响？

臭氧层空洞的大小，除了与人类生产过程中排放氯氟化合物的数量有直接关系以外，还与地球的大气环流密不可分。之前我们经常听到南极地区上空出现臭氧层空洞，主要原因是在南极的冬季，其上空会有一个巨大的气体涡旋，将南极上空的大气与周围的空间隔绝起来，高空气温非常低，大量的微小冰晶物体不断吸收氯氟化合物，致命浓度不断升高，而随着气温逐渐升高，这些冰晶中的氯氟化合物就会被释放出来，开始按照刚才提到的循环自由基反应破坏臭氧分子。而这种巨大的气体涡旋，一般南极上空要比北极强大得多，因此南极的臭氧层空洞产生频次和规模要比北极大。

此次北极上空出现空洞，其原因也主要取决于今年进入冬季以后，在强烈的西风影响下环绕北极的极地漩涡非常强大，形成类似南极那样的空间封闭区域，致使高空云层中的冰晶体吸收了较多的氯氟化合物，因此形成了臭氧层空洞。而以往北极地区的温度变化程度和变化速率较快，不易形成这种空洞。

由于北极地区刚刚结束极夜，太阳高度很低，从臭氧层空洞中“逃出来”的太阳紫外线强度不是很大，再加上这里人烟稀少，对人体的伤害不会太大。但是，随着温度的缓慢提升，臭氧层空洞会逐渐向纬度较低的北西伯利亚、北欧等人口比较密集的区域，因此气象专家提醒这些地区届时出行除了要佩戴口罩之外，还要涂抹一些防晒用品。

总结一下

臭氧层空洞的产生，直接原因是人类生产活动中排放出的大量氯氟化合物破坏臭氧所致，同时也与极地漩涡的强度有关。今年北极地区受强烈西风的影响致使旋涡强度增大，高空云层中的冰晶吸收氯氟化合物的能力显著提升，从而形成了臭氧层空洞。随着极地漩涡的移动和温度的上升，会逐渐发生破解，臭氧层空洞也会在较短的时间内恢复过来，因此不会对人类社会产生明显影响。