现代生活中的全球性大气环境问题
酸雨
酸雨
被大气中存在的酸性气体污染，pH值小于5.65的酸性降水叫酸雨。酸雨主要是人为地向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。近年来，我国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。什么是酸?纯水是中性的，没有味道。柠檬水、橙汁有酸味，醋的酸味较大，它们都是弱酸。小苏打水有略涩的碱性，虽显碱性但属于盐类。而苛性钠水就涩涩的，碱味较大，苛性钠是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关;而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关;然后建立了一个指标:氢离子浓度对数的负值，叫pH值。于是，纯水(蒸馏水)的pH值为7;酸性越大，pH值越低;碱性越大，pH值越高(pH值一般为0～14)。未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7;当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性(水和二氧化碳结合为碳酸)，pH值为5.65。pH值小于5.65的雨叫酸雨;pH值小于5.65的雪叫酸雪;在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾，pH值小于5.65时叫酸雾。
检验水的酸碱度一般可以用几个工具:石蕊试剂/酚酞试液/pH值试纸(精确率高，能检验pH值)/pH值计(能测出更精确的pH值)。
酸雨率
一年之内可降若干次雨，有的是酸雨，有的不是酸雨，因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0%;最高值为100%。如果有降雪，当以降雨视之。
有时，一个降雨过程可能持续几天，所以酸雨率应以一个降水全过程为单位，即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。
除了年均降水pH值之外，酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重要指标。
酸雨区
某地收集到酸雨样品，还不能算是酸雨区，因为一年可有数十场雨，某场雨可能是酸雨，某场雨可能不是酸雨，所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中，但一般认为:年均降水pH值高于5.65，酸雨率是0～20%，为非酸雨区;pH值在5.30～5.60，酸雨率是10%～40%，为轻酸雨区;pH值在5.00～5.30，酸雨率是30%～60%，为中度酸雨区;pH值在4.70～5.00，酸雨率是50%～80%，为较重酸雨区;pH值小于4.70，酸雨率是70%～100%，为重酸雨区。这就是所谓的5级标准。其实，北京、西宁、兰州和乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨，但年均pH值和酸雨率都在非酸雨区标准内，故为非酸雨区。
我国3大酸雨区包括(我国酸雨主要是硫酸型):
(1)西南酸雨区:是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。
(2)华中酸雨区:目前它已成为全国酸雨污染范围最大，中心强度最高的酸雨污染区。
(3)华东沿海酸雨区:它的污染强度低于华中、西南酸雨区。
酸雨的发现
近代工业革命，从蒸汽机开始，锅炉烧煤，产生蒸汽，推动机器;而后火力电厂星罗棋布，燃煤数量日益猛增。遗憾的是，煤含杂质硫，约1%，在燃烧中将排放酸性气体SO2(二氧化硫);燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体NOx(氮的氧化物)。它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成分，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大;郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。
酸雨形成的罪魁祸首
酸雨的成因
酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。由于我国多燃煤，所以酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的国家下硝酸雨。酸雨多成于化石燃料的燃烧。
酸雨形成的影响因素
(1)酸性污染物的排放及转换条件
一般说来，某地SO2污染越严重，降水中硫酸根离子浓度就越高，导致pH值越低。
(2)大气中的氨
大气中的氨(NH3)对酸雨形成是非常重要的。氨是大气中唯一溶于水后显碱性的气体。由于它的水溶性，能与酸性气溶胶或雨水中的酸反应，起中和作用而降低酸度。大气中氨的来源主要是有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。土壤的氨的挥发量随着土壤pH值的上升而增大。京津地区土壤pH值为7～8以上，而重庆、贵阳地区则一般为5～6，这是大气氨水平北高南低的重要原因之一。土壤偏酸性的地方，风沙扬尘的缓冲能力低。这两个因素合在一起，至少在目前可以解释我国酸雨多发生在南方的分布状况。
(3)颗粒物酸度及其缓冲能力
大气中的污染物除酸性气体SO2和NO2外，还有一个重要成员——颗粒物。颗粒物的来源很复杂，主要有煤尘和风沙扬尘。后者在北方约占1/2，在南方约占1/3。颗粒物对酸雨的形成有2方面的作用:①所含的催化金属促使SO2氧化成酸;②对酸起中和作用。但如果颗粒物本身是酸性的，就不能起中和作用，而且还会成为酸的来源之一。目前我国大气颗粒物浓度水平普遍很高，为国外的几倍到十几倍，在酸雨研究中自然是不能忽视的。
(4)天气形势的影响
如果气象条件和地形有利于污染物的扩散，则大气中污染物浓度降低，酸雨就减弱，反之则加重(如逆温现象)。
酸雨的危害
硫和氮是营养元素。弱酸性降水可溶解地面中矿物质，供植物吸收。如酸度过高，pH值降到5.6以下时，就会产生严重危害。它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎;也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化;还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类;加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程;甚至危及人体健康。
酸性雨水的影响在欧洲和美国东北部最明显，而且被大力宣传。但受威胁的地区还包括加拿大，也许还有美国的加利福尼亚州塞拉地区、洛基山脉以及中国。在某些地方，偶尔观察到降下的雨水像醋那样酸。酸雨影响的程度是一个争论不休的主题。对湖泊和河流中水生物的危害是最初人们注意力的焦点，但现在已认识到，对建筑物、桥梁和设备的危害是酸雨的另一些代价高昂的后果。污染空气对人体健康的影响是最难以定量确定的。
受到最大危害的是那些缓冲能力很差的湖泊。当有天然碱性缓冲剂存在时，酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有机酸)就会被中和。然而，处于花岗岩(酸性)地层上的湖泊容易受到直接危害，因为雨水中的酸能溶解铝和锰这些金属离子，从而引起植物和藻类生长量的减少，而且在某些湖泊中，还会引起鱼类种群的衰败或消失。由这种污染形式引起的对植物的危害范围，包括从对叶片的有害影响直到细根系的破坏。
酸雨过后寸草不生
在美国东北部地区，减少污染物的主要考虑对象是那些燃烧高含硫量的煤发电厂。能防止污染物排放的化学洗气器是可能的补救办法之一。化学洗气器是一种用来处理废气，或溶解、或沉淀、或消除污染物的设备。催化剂能使固定源和移动源的氮氧化物排放量减少，是化学在改善空气质量方面能起作用的另一个实例。
地球温室效应温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。
由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。
温室效应是怎么来的?我们能做什么?
温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。
二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。
全球温室效应
温室气体有效地吸收地球表面、大气本身相同气体和云所发射出的红外辐射。大气辐射向所有方向发射，包括向下方的地球表面的放射。温室气体则将热量捕获于地面对流层系统之内，这被称为“自然温室效应”。大气辐射与其气体排放的温度水平强烈耦合。在对流层中，温度一般随高度的增加而降低。从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度在－19℃的高度，并通过吸收太阳辐射来平衡，从而使地球表面的温度能保持在平均15℃。温室气体浓度的增加导致大气对红外辐射不透明性能力的增强，从而引起由温度较低、高度较高处向空间发射有效辐射。这就造成了一种辐射强迫，这种不平衡只能通过地面对流层系统温度的升高来补偿。这就是“增强的温室效应”。
温室效应概论
温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。据估计，如果没有大气，地表平均温度就会下降到－23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。
大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出了长波热辐射。天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍滥伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长，就使地球气温发生了改变。但是有乐观派科学家声称，人类活动所排放的二氧化碳远不及火山等地质活动释放的二氧化碳多。他们认为，最近地球处于活跃状态，诸如喀拉喀托火山和圣海伦斯火山接连大爆发就是例证。地球正在把它腹内的二氧化碳释放出来。所以温室效应并不全是人类的过错。这种看法有一定道理，但是无法解释工业革命之后二氧化碳含量的直线上升，难道全是火山喷出的吗?
在空气中，氮和氧所占的比例是最高的，它们都可以透过可见光与红外辐射。但是二氧化碳就不行，它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳，地球的年平均气温会比目前降低20℃。但是，二氧化碳含量过高，就会使地球仿佛捂在一口锅里，温度逐渐升高，就形成“温室效应”。形成温室效应的气体，除二氧化碳外，还有其他气体。其中二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15%～20%，此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。
如果二氧化碳含量比现在增加1倍，全球气温将升高3～5℃，两极地区可能升高10℃，气候将明显变暖。气温升高，将导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，飓风力量增强，出现频率也将提高，自然灾害加剧。更令人担忧的是，由于气温升高，将使两极地区冰川融化，海平面升高，许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁，甚至被海水吞没。20世纪60年代末，非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱，由于缺少粮食和牧草，牲畜被宰杀，饥饿致死者超过150万人。
这是“温室效应”给人类带来灾害的典型事例。因此，必须有效地控制二氧化碳含量增加，控制人口增长，科学使用燃料，加强植树造林，绿化大地，防止温室效应给全球带来的巨大灾难。
因此，气温升高不可避免地使极地冰层部分融解，引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果海平面升高1米，直接受影响的土地约5×106平方千米，人口约10亿，耕地约占世界耕地总量的1/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入，沿海海拔5米以下地区都将受到影响，这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地，大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化，不适于粮食生产。同时，对江河中下游地带也将造成灾害。当海水入侵后，会造成江水水位抬高，泥沙淤积加速，洪水威胁加剧，使江河下游的环境急剧恶化。温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注，目前正在推进制订国际气候变化公约，减少二氧化碳的排放已经成为大势所趋。
科学家预测，如果我现在开始有节制地对树木进行采伐，到2050年全球暖化会降低5%。
温室效应的特点
温室有2个特点:温度较室外高，不散热。生活中我们可以见到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室，是让太阳光能够直接照射进温室，加热室内空气，而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空气向外散发，使室内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植物快速生长的条件。
温室效应的后果
温室效应对环境的影响:
(1)气候转变:“全球变暖”。
温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外，地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的分量达至新的平衡。这转变可包括“全球性”的地球表面及大气低层变暖，因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然如此，地球表面温度的少许上升可能会引发其他的变动，例如大气层云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧(正反馈)，某些则可令变暖过程减慢(负反馈)。
利用复杂的气候模式，“政府间气候变化专门委员会”在第三份评估报告估计全球的地面平均气温会在2100年上升1.4～5.8℃。这预计已考虑到大气层中悬浮粒子倾于对地球气候降温的效应与及海洋吸收热能的作用(海洋有较大的热容量)。但是，还有很多未确定的因素会影响这个推算结果，例如未来温室气体排放量的预计、对气候转变的各种反馈过程和海洋吸热的幅度等等。
(2)地球上的病虫害增加。
温室效应可使史前致命病毒威胁人类。
美国科学家近日发出警告，由于全球气温上升令北极冰层溶化，被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日，导致全球陷入疫症恐慌，人类生命受到严重威胁。
纽约锡拉丘兹大学的科学家在最新一期《科学家杂志》中指出，早前他们发现一种植物病毒TOMV，由于该病毒在大气中广泛扩散，推断在北极冰层也有其踪迹。于是研究人员从格陵兰抽取4块年龄由500～14万年的冰块，结果在冰层中发现TOMV病毒。研究人员指该病毒表层被坚固的蛋白质包围，因此可在逆境生存。
这项新发现令研究人员相信，一系列的流行性感冒、小儿麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰块深处，目前人类对这些原始病毒没有抵抗能力，当全球气温上升令冰层溶化时，这些埋藏在冰层千年或更长的病毒便可能会复活，形成疫症。科学家表示，虽然他们不知道这些病毒的生存希望，或者其再次适应地面环境的机会，但肯定不能抹煞病毒卷土重来的可能性。
(3)海平面上升。
假若“全球变暖”正在发生，有2种过程会导致海平面升高:①海水受热膨胀令水平面上升。②冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水分增加。预期至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09～0.88米之间。
全球暖化南太小岛即将没顶。全球暖化使南北极的冰层迅速融化，海平面不断上升，世界银行的一份报告显示，即使海平面只小幅上升1米，也足以导致5600万发展中国家人民沦为难民。而全球第一个被海水淹没的有人居住岛屿即将产生——位于南太平洋国家巴布亚新几内亚的岛屿卡特瑞岛，目前岛上主要道路水深及腰，农地也全变成烂泥巴地。
(4)气候反常，海洋风暴增多。
(5)土地干旱，沙漠化面积增大。
温室效应对人类生活的潜在影响:
(1)对经济的影响——全球有超过1/2人口居住在沿海100千米的范围以内，其中大部分住在海港附近的城市区域。所以，海平面的显著上升对沿岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害，例如加速沿岸沙滩被海水的冲蚀、地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。
(2)对农业的影响——实验证明在二氧化碳高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。但“全球变暖”的结果可会影响大气环流，继而改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。因未能清楚了解“全球变暖”对各地区性气候的影响，以致对植物生态所产生的转变亦未能确定。
(3)对海洋生态的影响——沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类，尤其是贝壳类的数量减少。河口水质变咸会减少淡水鱼的品种数目，相反该地区海洋鱼类的品种也可能相对增多。至于整体海洋生态所受的影响仍未能清楚知道。
(4)对水循环的影响——全球降雨量可能会增加。但是，地区性降雨量的改变则仍未知道。某些地区可有更多雨量，但有些地区的雨量可能会减少。此外，温度的提高会增加水分的蒸发，这对地面上水源的运用带来压力。
科学家预测，如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到2050年全球温度将上升2～4℃，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括几个著名的国际大城市:纽约、上海、东京和悉尼。
温室效应的其他相关影响:
(1)农地积水疟疾肆虐。
穿着传统服饰向来乐天知命的卡特瑞岛人，几百年来遗世独立，始终保持着传统生活模式，但却因人类对环境的破坏造成全球暖化，令他们将面临被海水淹没的命运。卡特瑞岛环保人士保罗塔巴锡说:“他们已经持续被海洋力量攻击，还有持续不断的洪水，原有的地区都被改变了，被破坏殆尽，几乎所有的地方都被海水淹没了。”
不堪的是，招致蚊子苍蝇丛生，疟疾肆虐。
专家预测，过不了几年，卡特瑞岛将被完全淹没在海里，全岛居民迁村撤离势在必行。
(2)亚马孙雨林逐渐消失。
而位于南美洲、全世界面积最大的热带雨林——亚马孙雨林正渐渐消失，让全球暖化危机雪上加霜。
号称“地球之肺”的亚马孙雨林涵盖了地球表面5%的面积，制造了全世界20%的氧气及30%的生物物种，由于遭到盗伐和滥垦，亚马孙雨林正以每年7700平方英里(1平方英里=2.59平方千米)的面积消退，相当于一个美国新泽西州的大小，雨林的消退除了会让全球暖化加剧之外，更让许多只能够生存在雨林内的生物，面临灭种的危机，在过去的40年，雨林已经消失了两成。
(3)新的冰川期来临。
全球暖化还有个非常严重的后果，就是导致冰川期来临。
南极冰盖的融化导致大量淡水注入海洋，海水浓度降低。“大洋输送带”因此而逐渐停止:暖流不能到达寒冷海域;寒流不能到达温暖海域。全球温度降低，另一个冰河时代来临。北半球大部被冰封，一阵接着一阵的暴风雪和龙卷风将横扫大陆。
最终危害:可能会造成恐龙时代的再次降临!
地球臭氧层空洞
大量二氧化碳的排放导致全球变暖
臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。臭氧层是大气平流层中臭氧浓度最大处，是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部被其吸收。臭氧在大气中从地面到70千米的高空都有分布，其最大浓度在中纬度24千米的高空，向极地缓慢降低，最小浓度在极地17千米的高空。20世纪50年代末到70年代就发现臭氧浓度有减少的趋势。1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞，引起世界各国极大关注。臭氧层的臭氧浓度减少，使得太阳对地球表面的紫外辐射量增加，对生态环境产生破坏作用，影响人类和其他生物有机体的正常生存。关于臭氧层空洞的形成，在世界上占主导地位的是人类活动化学假说:人类大量使用的氯氟烷烃化学物质(如制冷剂、发泡剂、清洗剂等)在大气对流层中不易分解，当其进入平流层后受到强烈紫外线照射，分解产生氯游离基，游离基同臭氧发生化学反应，使臭氧浓度减少，从而造成臭氧层的严重破坏。为此，于1987年在世界范围内签订了限量生产和使用氯氟烷烃等物质的蒙特利尔协定。另外还有太阳活动说等说法，认为南极臭氧层空洞是一种自然现象。关于臭氧层空洞的成因，尚有待进一步研究。
2008年形成的南极臭氧空洞的面积到9月第二个星期就已达2700万平方千米，而2007年的臭氧空洞面积只有2500万平方千米。2000年，南极上空的臭氧空洞面积达创纪录的2800万平方千米，相当于4个澳大利亚。科学家目前尚不清楚2008年的臭氧空洞面积是否会打破这个纪录。
科学家认为，2008年臭氧空洞面积较小的主要原因在于气候，而不是因为破坏臭氧层的化学气体排放减少。英国南极考察科学家阿兰·罗杰说，2008年南极上空臭氧空洞缩小在历史纪录上应被看作是个别现象。因此，臭氧层空洞面积有可能进一步扩大。
大气圈的臭氧入不敷出，浓度降低。科学家在1985年首次发现，1984年9～10月间，南极上空的臭氧层中，臭氧的浓度较20世纪70年代中期降低40%，已不能充分阻挡过量的紫外线，造成这个保护生命的特殊圈层出现“空洞”，威胁着南极海洋中浮游植物的生存。据世界气象组织的报告，1994年发现北极地区上空平流层中的臭氧含量，也有减少，在某些月份比20世纪60年代减少了25%～30%。而南极上空臭氧层的空洞还在扩大，1998年9月创下了面积最大达到2500万平方千米的历史纪录。
臭氧层为什么会出现“空洞”?许多科学家认为，是使用氟利昂作制冷剂及在其他方面使用的结果。氟利昂由碳、氯、氟组成，其中的氯离子释放出来进入大气后，能反复破坏臭氧分子，自己仍保持原状，因此尽管其量甚微，也能使臭氧分子减少到形成“空洞”。我国科学家新近提出，仅仅是氟利昂的作用还不够，太阳风射来的粒子流在地磁场的作用下向地磁两极集中，并破坏了那里的臭氧分子，这才是主要原因。而无论如何，人为地将氯离子送进大气，终是一种有害行为。
20世纪70年代，当时英国的科学家通过观测首先发现，在地球南极上空的大气层中，臭氧的含量开始逐渐减少，尤其在每年的9～10月(这时相当于南半球的春季)减少更为明显。美国的“云雨7号”卫星进一步探测表明，臭氧减少的区域位于南极上空，呈椭圆形，1985年已和美国整个国土面积相似。这一切就好像天空塌陷了一块似的，科学家把这个现象称为南极臭氧洞。南极臭氧洞的发现使人们深感不安，它表明包围在地球外的臭氧层已经处于危机之中。于是科学家在南极设立了研究中心，进一步研究臭氧层的破坏情况。1989年，科学家又赴北极进行考察研究，结果发现北极上空的臭氧层也已遭到严重破坏，但程度比南极要轻一些。
1973年，全球这两种氟利昂的产量达480万千克，其大部分进入低层大气，再进入臭氧层。氟利昂在对流层内性质稳定，但进入臭氧层后，易与臭氧发生反应而消耗臭氧，以致降低臭氧层中O3浓度。
臭氧层空洞成因
对南极臭氧洞形成原因的解释有3种，即大气化学过程解释，太阳活动影响和大气动力学解释。①大气化学过程解释，认为臭氧层中可以产生某种大气化学反应，将3个氧原子含量的臭氧(O3)分解为分子氧(O2)和原子氧(O)，从而破坏了臭氧层。②太阳活动影响解释，认为当太阳活动峰年(即太阳活动强烈的时期)前后，宇宙射线明显增强，促使双电子氮化物(如NO2)与O3发生化学反应，使得奇电子氮化物(如NO3)增加，O3转换为O2。③大气动力学解释认为，初春，极夜结束，太阳辐射加热空气，产生上升运动，将对流层臭氧浓度低的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小，容易出现臭氧洞。
一般认为，在人为因素中，工业上大量使用氟里昂气体是破坏臭氧层的主要原因之一。通常，氟里昂是比较稳定的物质，然而，当它被大气环流带到平流层(16～30千米)时，由于受太阳紫外线的照射，容易形成游离的氯离子。这些氯离子非常活泼，容易与臭氧起化学反应，把臭氧(O3)变成氧分子(O2)和氧原子(O)，从而使臭氧总量减少，形成了臭氧洞。本来，在离地20～30千米的大气层内，是臭氧集中分布的地带，称作臭氧层，太阳辐射透过这层大气时，大量的臭氧吸收了波长较短的紫外线辐射(0.20～0.30微米波段)，大大减弱了到达地面太阳辐射中的紫外线强度。
然而，若臭氧层的臭氧含量大大减少，则吸收太阳紫外线辐射的能力减弱，到达地面的太阳辐射强度会增大。从医学上来说，较短波的紫外线辐射杀伤能力最大，能杀死细胞，破坏生物细胞内的遗传物质，如染色体、脱氧核糖核酸等，严重时会导致生物的遗传病，产生突变体，导致人类的皮肤癌。强烈的紫外线还可以穿透海洋10～30米，使海洋浮游植物的初级生产力降低3/4左右，抑制浮游动物生长。人们一旦了解了臭氧洞的危害和形成原因，相信会对臭氧洞演变的预测和防止提出新的理论和方法。
在臭氧层内各地分布不均匀，世界三极地区即南极、北极和青藏高原气候寒冷，臭氧层微薄。某处臭氧层中臭氧含量的减少等于在屋顶上开了天窗，如果减少到正常值的50%以上，人们形象地说这是个臭氧洞。臭氧洞可以用一个三维的结构来描述，即臭氧洞的面积、深度及延续时间。2000年9月3日南极上空的臭氧层空洞面积达到2830平方千米，超出中国面积2倍以上，相当于美国领土面积的3倍。这是迄今观测到的最大的臭氧层洞。图中覆盖在南极上空如同蓝色水滴的就是就是卫星观测到的臭氧洞。南极是一个非常寒冷的地区，终年被冰雪覆盖，四周环绕着海洋。1985年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现:1977～1984年每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少约30%，有近95%的臭氧被破坏。1985年前南极臭氧洞大小和深度，大约以2年为消长周期。近年臭氧洞的深度和面积等仍在继续扩展。
臭氧层空洞
臭氧层空洞的危害
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。臭氧层破坏对植物产生难以确定的影响。近十几年来，人们对200多个品种的植物进行了增加紫外照射的实验，其中2/3的植物显示出敏感性。一般说来，紫外辐射增加使植物的叶片变小，因而减少俘获阳光的有效面积，对光合作用产生影响。对大豆的研究初步结果表明，紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害。臭氧层厚度减少25%，可使大豆减产20%～25%。紫外辐射的增加对水生生态系统也有潜在的危险。紫外线的增强还会使城市内的烟雾加剧，使橡胶、塑料等有机材料加速老化，使油漆褪色等。
吸收紫外线的臭氧层