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南极洲冬季的极端低温使极地形成平流层云，为氯氟烃、哈龙等化学物质分解臭氧提供了反应表面。春季阳光回归，紫外线激活云中的氯原子，加速臭氧分解，致臭氧层空洞扩大。此外，南极洲上空相对封闭的大气循环使臭氧消耗物质在此积累，进一步加剧臭氧层损耗。

地球卫星视图显示了南极洲上空臭氧层空洞的逐年变化。20世纪70年代末，英国南极勘测局气象学家乔纳森·尚克林（右一）首次发现臭氧层空洞现象。他和同事发现南极洲哈雷湾研究站上空臭氧层变薄，并认为该现象与大量使用氯氟碳化合物密切相关。

自20世纪70年代起，氯氟碳化合物因化学性质稳定、无毒，被广泛用于冰箱空调冷却剂、泡沫塑料冷却介质、喷雾器推进剂等。科学家发现，这些物质释放到大气后会上升至平流层，被紫外线分解，释放出的氯原子会催化臭氧分解，破坏臭氧层。1987年，《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》制定出台，管控近100种消耗臭氧层物质，其中就包括氟氯碳化合物，以减缓大气臭氧层空洞继续扩大。

科学家认为，大气层中的臭氧含量每减少1％，地面受太阳紫外线的辐射量就增加2％，人类皮肤癌的发病率就会增加5％左右，白内障的发病率将增加0.6％至0.8％。过量的紫外线辐射会让农作物叶片受损，抑制其光合作用，改变农作物细胞内的遗传基因和再生能力，导致农产品减产或质量劣化；还会杀死水中的微生物，造成某些物种灭绝。

南极洲上空的臭氧层空洞深深地影响着该区域的生物。企鹅虽有皮毛保护，但紫外线的增加可能导致眼睛灼伤，影响其视力和觅食能力。臭氧层的损耗还会使生长在该区域的浮游植物更多地去合成保护性物质来抵御紫外线的侵害，导致植物无法正常生长，进而影响以其为食的磷虾和以虾为食的企鹅和海豹。

《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔结于1987年9月16日，旨在通过全球行动逐步停止消耗臭氧层物质的生产和使用。1994年，联合国为纪念议定书签署，将每年9月16日定为国际保护臭氧层日。2016年10月，该议定书缔约方达成了《基加利修正案》，决定对导致全球变暖的强效温室气体氢氟碳化物实施管控和削减，该化合物是此前氯氟碳化合物的替代品。此举有助于到2100年避免全球变暖0.5摄氏度。

为了取代对臭氧层有破坏的氯氟碳化物，全球汽车制造商从1992年起开始使用四氟乙烷作为汽车空调制冷剂。然而，这种化合物虽然对臭氧层破坏小，但其环境破坏性和全球变暖潜能较高。作为更环保的选择，四氟丙烯在安全性和环境友好性方面表现优异。目前，欧洲多国已经采用该化合物作为汽车的新型制冷剂。

2022年1月15日，汤加海底火山剧烈喷发，使正在恢复中的臭氧层再次受损。火山向平流层注入大量卤素化合物，这些物质是臭氧层损耗的主因之一。更重要的是，喷发带出的大量水蒸气占全球平流层总负荷的10%。水蒸气使二氧化硫更易形成硫酸盐气溶胶，加快卤素自由基产生，进而加剧臭氧消耗。科学家估计，此次喷发将导致平流层水蒸气含量增加的状况持续四到五年，威胁臭氧层恢复。