你一定聽過新聞媒體的報導：南極的天空「破了個大洞」；或許你也知道：澳洲人罹患皮膚癌的比例是世界排名第一。然而，這兩者之間有什麼關聯？首先，我們就來了解什麼是「臭氧層」？

臭氧層

地球大氣的主要成分是氮氣（N₂）和氧氣（O₂），並有少量的氬氣（Ar）、二氧化碳（CO₂）、水氣（H₂O）與臭氧（O₃）。而臭氧是由3個氧原子組成，具有刺激性氣味、且略帶淡藍色的氣體；大氣中約有90%的臭氧是分布在平流層（Stratosphere），其中以離地面約20～30公里高處的臭氧濃度最高，因此稱此處為「臭氧層（Ozone Layer）」。

由於臭氧能夠吸收太陽光中大部分的紫外線，如果沒有臭氧層的保護，那到達地球表面的紫外線輻射量將大幅增加，對地球上的生物即會造成相當大的危害；人類一旦暴露在過量紫外線輻射下，就容易罹患白內障、皮膚癌等疾病。

由此可知，臭氧層的厚度雖然薄，但卻是維護地球生態，以及讓地表生物得以持續繁衍的重要保護罩。

臭氧洞

「臭氧洞」並不如字面上所指的是一個破洞，而是指「地球的大氣層，臭氧含量異常稀少的區域」。1985年時，南極觀測站的科學家發現：南極上空的大氣臭氧含量，於每年南半球春季時，都會減少約40%以上；臭氧含量大幅減少的區域，是發生在離地面約12～24公里高的平流層，面積甚至比南極大陸還大，這就是「臭氧洞（Ozone Hole）」。

根據科學家的觀察及研究，自1980年代開始，全球除了熱帶地區外，大氣平流層中的臭氧都有明顯減少的趨勢。

                                南極上方所觀察到的臭氧洞

臭氧洞的成因

至於造成臭氧含量減少的原因，主要是：人類製造的化學物質破壞了大氣層中的臭氧分子，其中以氟氯碳化物（Chlorofluorocarbon, CFCs）最為劇烈。氟氯碳化物是含有氟、氯、碳的化合物，於1920年代後期被研發出來，因其具有良好的物理化學特性，於是就被廣泛用來作為發泡劑、噴霧劑、冷媒、清洗劑等。

除了氟氯碳化物之外，還有其他的化學物質，包括：氟氯烴（HCFCs）、海龍（Halon）、四氯化碳（CCl₄）、1,1,1-三氯乙烷（CH₃CCl₃）、氟溴烴（HBFCs）與溴化甲烷（CH₃Br）…等均會破壞臭氧層。其中以海龍（常用來作為滅火劑）的破壞力最強，而氟氯碳化物與氟氯烴的使用最廣泛（可作為冷凍及空調設備的冷媒）。

                                臭氧洞成因示意圖

世界上主要的工業國家集中在北半球，理論上北半球大氣中破壞臭氧的化學物質濃度應該比南半球來得高，為什麼科學家們會特別在南極的春季觀察到明顯的臭氧洞呢？這是因為臭氧洞的形成，與南極特殊的地理位置與氣候狀況有密切關係。在地球的兩極（南極與北極）會出現永夜的現象，永夜期間有長達數個月缺少陽光的照射，臭氧不會因光解而破壞；到了春季，陽光開始照射使臭氧因光解反應被破壞，因此南極春季的臭氧濃度原本就會比較低。此外，南極地區因為陸海比例比北極地區高，氣候與溫度比北極更為寒冷，冬季的南極上空氣溫可陡降至零下80℃以下，形成「極地平流層雲」（Polar Stratospheric Clouds, PSCs），極地平流層雲粒子表面的化學反應，可生成快速催化破壞臭氧的一氧化氯（Chlorine monoxide, ClO）氣體，一旦到了春季陽光開始照射時，這些具高度活性的自由基就開始加速破壞臭氧；再加上「極地漩渦（Polar Vortex）」將南極大氣團團包圍，阻擋南極平流層氣體與其他中緯度地區交換，使得破壞臭氧的化學自由基持續消耗南極上空的臭氧含量，所以臭氧洞才會出現在春季的南極上空。

臭氧層保護運動

由於臭氧層具有保護地球生物、維持地球生態的重要性，為避免「臭氧洞」持續擴大，於是世界各國在聯合國的規劃下，採取具體的因應措施，其中以「蒙特婁議定書（Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）」最為人所熟知。

「蒙特婁議定書」是承襲1985年簽訂的「維也納公約」，對生產破壞臭氧層的化學物質予以嚴格的管制，同時規定各國有義務共同保護臭氧層。在1987年簽訂之後，陸續進行了6次調整，逐步擴大管制，並禁止使用破壞臭氧層的物質，使原本被廣泛使用的氟氯碳化物等有害物質，逐漸被其他替代品所取代。

在各國的協同努力之下，科學家終於宣布，經過近30年的努力，已有足夠的證據顯示，南極臭氧洞正在縮小當中。

由此可知，只要世界各國共同合作，採取有效的具體行動，嚴厲禁止生產及使用破壞臭氧層的任何化學物質，我們就有機會解決重大的環境議題，進而維護人類的安全，並讓地球可以永續的生存。