为什么臭氧空洞出现在南极

为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。

夏末秋初，空洞更“空”

查阅往年的报刊杂志，记者发现每到下半年，关于南极上空又出现巨大的臭氧层空洞的消息会显著增多。

邹捍主任告诉记者，所谓“臭氧层空洞”实际上是臭氧密度不到正常密度一半的稀薄层，而并不是一点臭氧也没有。

邹捍为记者解释了臭氧的形成过程：在阳光作用下，一个氧分子由两个氧原子组成，在大气中，一个氧分子会同一个氧原子结合，形成一个由三个氧原子组成的分子，这就是臭氧。而臭氧也会发生分解，重新变成一个氧分子和一个氧原子。这两种化学变化叫做光化学反应，而氟里昂这一族类的化学物质就是加速臭氧分解的催化剂。决定大气中O3含量及变化的因素主要有三个，一是臭氧合成与分解的光化学平衡，二是催化化学过程，三是大气环流和涡旋输送。

赤道接受太阳照射最强，是最易产生臭氧的地区，但由于大气环流作用，产生的臭氧会被带到别处，向南北输送。因此在中高纬度臭氧最多，而在赤道上空最少。

大气环流对臭氧的输送在北半球作用强于南半球，“但也和地形有关”，邹捍主任指着电脑中的一幅“全球臭氧总量分布图”告诉记者：“这一带是美国的落基山脉，这一带是青藏高原，这一带是安地斯山，这些高山地带在图上为蓝色，表示这些地区的臭氧层稀薄。”

南极冬天的极夜期间会有极地涡旋，这是一股围绕南极转的强气流，这样南北方向吹的风就少了，从而阻止了南北方向物质的交换。臭氧层遭到污染物质的破坏而逐渐消耗，却没有来自南极以外的臭氧补充进来，因而含量会显著降低。另外，在冬天，南极上空平流层的温度会低至零下80度，此时水汽会凝华成冰晶而形成冰晶云。在气体和固体的冰晶云交界的界面处会发生一种非均向化学反应，促使污染物“杀死”臭氧。

春天，太阳出来了，冰晶云化了，由于这种“非均向化学反应”必须借助气体和固体的交界面才会发生，因此界面消失了，反应也就停止了。而此时大气温度上升，运动增强，极地涡旋被破坏，南北方向的物质交换开始了，南极上空的臭氧又会逐渐增多。由于南北半球的季节是相反的，南极的冬天开始于8月，因此每到下半年，关于南极臭氧层变稀薄的消息就会明显增多。

在南极地区上空，臭氧层损耗大多开始于8月底，一直延续到10月份并达到高潮，到11月底和12月初才能恢复。而北极地区上空则是在1—3月开始。到了夏季，这些低值区又会自行恢复常态。但如果臭氧损耗严重，恢复就会迟缓。

南极地区气温最低，平流层也最低.当春天来临时，阳光返回南极地区，太阳辐射中的紫外射线使Cl2和HOCl开始发生大量的光解，产生前述的均相催化过程所需的大量的原子氯，从而造成严重的臭氧损耗。氯原子的催化过程可以解释所观测到的南极臭氧破坏的约70％，另外，氯原子和溴原子的协同机制可以解释大约20％。随后更多的太阳光到达南极，南极地区的温度上升，气象条件发生变化，结果是南极涡旋逐渐消失，南极地区臭氧浓度极低的空气传输到地球的其他高纬度和中纬度地区，造成全球范围的臭氧浓度下降

臭氧由太阳辐射使氧分子分解后，一个氧原子和另一个氧分子结合而成，通常生成于日照强烈的赤道上空。大气层中的臭氧总量计约33亿吨，但在整个大气层中所占比重极小--如果将之平铺在地表，将不过3mm的厚度--只有一粒绿豆的高度。
臭氧有吸收太阳紫外辐射的特性，臭氧层会保护我们不受到阳光紫外线的伤害，所以对地球生物来说是很重要的保护层。不过，随着人类活动，特别是氟氯碳化物(CFCs)和海龙(halons)等人造化学物质被大量使用，很容易就会破坏臭氧层，使大气中的臭氧总量明显减少，在南北两极上空下降幅度最大。在南极上空，约有2000多万平方千米的区域为臭氧稀薄区，其中14-19千米上空的臭氧减少达50%以上，科学家们形象地将之称为“臭氧空洞”。臭氧水平的持续降低，将会使人类受到过量的太阳紫外辐射，导致皮肤癌等疾病的发病率显著增加。
臭氧空洞指的是因空气污染物质，特别是氧化氮和卤化代烃等气溶胶污染物的扩散、侵蚀而造成大气臭氧层被破坏和减少的现象。
人们已经认识到氟利昂等人造物质对臭氧层造成破坏，所以，国际组织通力合作来降低这些破坏性化合物的使用量，24个国家于1987年签订了限制使用氟利昂等化学品的条约。荷兰、墨西哥和美国三位科学家研究的结果，确认了人造物质对臭氧层的破坏，因而获得了1995年的诺贝尔化学奖。
这几年来，它们在大气里的含量也的确降低了一点。这张照片是用特殊方法拍摄的，因为我们用肉眼是看不到哪里的臭氧被破坏了。在这张照片里，蓝色的深浅代表臭氧的含量，颜色愈深，臭氧的含量愈少。从照片中我们清楚地看到臭氧最少的地方在南极上空，这就是我们平常说的南极臭氧空洞。科学家们一直关注着南极上空的这个空洞，因为它在不停地变化着。这张图片中的空洞还算不大。
除了南北两极之外，近年来，在青藏高原上空也发现了臭氧分布稀薄区。人类对臭氧层的保护已显得更为紧迫。
臭氧层空洞威胁人类生存
10多年来，经科学家研究；大气中的臭氧每减少1％。照射到地面的紫外线就增加2％，人的皮肤癌就增加3％，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民，已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面，涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就晒成鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全盲。据说那里的兔子眼睛全瞎，猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去，河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。
推而广之，若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也遭到“灭顶之灾”，地球将会成为无任何生命的不毛之地。可见，臭氧层空洞已威胁到人类的生存了。
1987年，主要工业国签署了《蒙特利尔公约》，要求逐步停止使用危害臭氧层的化学物质。而且现在，已有更健康的第三代制冷剂出现了，这就是氨。氨是自然存在的物质，由氢和氮元素组成，对环境影响微乎其微。

和光还有温度有关