近40年前，科学家们发现人类活动正在消耗臭氧层，并在南极洲上空形成了一个空洞。这些令人警醒的发现促使世界团结起来，共同应对一生中的环境挑战。
几十年来，臭氧层空洞与20世纪80年代的严峻前景相比已经走了很长一段路。但现在还不是庆祝的时候。政策制定者和科学家之间仍在持续努力，以确保大气中的臭氧得到保护。鉴于臭氧层空洞的持续恢复，以下是关于臭氧层空洞是如何形成的、为修复它所做的协调努力以及它是否可能再次恶化的指南。
那么，臭氧到底是什么？
臭氧，或称三氧，是一种高活性气体，由三个氧原子组成。你可以在地球表面附近找到一些臭氧，但大部分集中在地球的平流层。在地面水平，臭氧对人类是有毒的分子，吸入后会损害肺部。然而，在离地面31英里高的地方，它是一种必不可少且具有保护作用的物质。
在平流层水平，它与其他臭氧分子结合，形成一层称为臭氧层的保护层。这些臭氧分子吸收紫外线辐射，充当地球生命的防晒霜。在20世纪60年代和70年代，研究人员开始发现某些物质——特别是人造工业化学品——会破坏臭氧分子。这些物质通过剥离一个氧原子来分解臭氧分子。随着时间的推移，这些反应会使臭氧层变得不稳定。
在1985年，这种威胁公之于众。科学家Joseph C. Farman及其同事发现，南极洲上空的平流层臭氧减少了40%。某些人造物质到达了平流层并破坏了臭氧层，导致其耗竭，形成了一个极薄的区域，通常被称为臭氧层空洞。由于该地区独特的气象和化学条件，空洞形成于南极。
臭氧层空洞是由什么引起的？
科学家们认为，含有消耗臭氧物质的某些气体的排放是问题的根源。氟氯烃（CFCs）是危害臭氧层最严重的几种气体之一。CFCs含有氯——这种化合物非常适合在游泳池中杀灭细菌，其气态对臭氧层有害。
CFCs在过去几十年中被广泛使用，在20世纪80年代末达到顶峰。许多冰箱、空调和泡沫发泡设备曾经向大气中排放危险水平的氯气。一旦氯到达臭氧层，太阳的紫外线辐射会将其转化为活性物质，然后破坏臭氧分子。其他化合物，如溴，也对消耗臭氧层起到了作用。
尽管这些物质在大气中的含量多年来已大幅减少，但臭氧层空洞将在未来几十年才会完全恢复。
为什么臭氧层空洞是个问题？
臭氧层变薄对人类健康构成风险。这是因为来自太阳的更多紫外线可以穿过臭氧层到达地球表面。过量的UVB辐射尤其令人担忧，因为它会导致皮肤癌和白内障。UVB辐射还会损害海洋生物和植物，并降低水稻、小麦和大豆作物的产量。
CFCs的影响可能超出了臭氧层。CFCs是强效温室气体，可能对气候变化结果产生更广泛的影响。与二氧化碳相比，CFCs在大气中的浓度相对较低，因此它们被认为是全球变暖的次要因素。
虽然CFCs似乎不会导致全球变暖，但对于区域变暖来说，情况则不同。最近的研究表明，这些气体加速了北极的变暖，导致北极海平面上升和表面变暖。
是什么帮助纠正了臭氧层变薄？
修复臭氧层空洞的关键在于确保没有消耗臭氧的气体到达平流层。1987年，联合国制定了《蒙特利尔议定书》，以控制这些气体在大气中的含量。《蒙特利尔议定书》有197个国家签署，是联合国历史上唯一实现普遍批准的条约。
随着时间的推移，《议定书》经过更新，纳入了更多可能损害臭氧层和气候的物质。例如，在2016年，氢氟碳化物被列入受控物质名单，因为这些气体已被确定为强效温室气体。该条约被认为是解决人类造成环境挑战的最成功的议定书之一。
臭氧层空洞修复了吗？
是也不是。由于《蒙特利尔议定书》的实施，大气中消耗臭氧物质的浓度已显著下降。但坎特伯雷大学环境物理学教授Laura Revell表示，问题尚未解决。“只要臭氧层空洞在每个冬天和春天继续形成，我认为我们就不能说问题已经解决。我们需要继续监测臭氧层，以检查它是否正在从CFCs的影响中恢复，”她说。
尽管这些气体已被禁止，但它们并未完全消失。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的研究化学家Stephen Montzka表示，他们在大气中检测到可能存在的非法CFCs。2018年，Montzka在《自然》杂志上合著了一份报告，显示存在意料之外的CFC-11（一种氯氟碳化合物）含量。这种CFC-11的浓度可能是未经授权的工业生产造成的，这违反了《蒙特利尔议定书》。
Montzka的进一步研究表明，这些排放可能会延迟臭氧层空洞的恢复。尽管如此，Montzka并不认为臭氧层面临来自CFCs的重大风险。“我们注意到大气中CFC-11的含量有所增加，但如果这些含量减少并迅速恢复到[预期水平]，其本身不会对臭氧层造成实质性的额外损害，”他说。
随着各国继续遵守《蒙特利尔议定书》，气候模型显示，到21世纪末，臭氧含量应恢复到标准水平。“我们需要警惕地遵守《蒙特利尔议定书》，即使一个国家违反规则也可能大大延迟臭氧的恢复，”Revell说。
