臭氧层的破坏问题举世瞩目。目前，在世界范围内，不同科学领域的专家学者们都在研究臭氧层问题，试图找到有效的保护办法。但是，几乎所有研究都是基于这样一个概念，即工业上大量生产并用作冷却剂的氟利昂是破坏臭氧层的罪魁祸首。

到底是什么破坏了臭氧层？国际社会不惜耗费巨资去寻找氟利昂的代用品，这一决定是否过于匆忙？到目前为止，氟利昂破坏臭氧层的模式尚有不少矛盾和令人费解之处。

人类活动-氟利昂概念的“是”与“非”

目前占统治地位的看法是氯的循环可大量破坏臭氧，氟利昂分子在对流层中的存留期很长。按照这一看法，生产出的所有氟利昂（氟三氯甲烷和二氟二氯甲烷）最终都会进入平流层，在光解作用条件下，从氟氯甲烷中分解出氯_氯再同臭氧发生反应。

但是，这一看来是逻辑可信的概念对许多事实却不能作出解释。例如，它解释不了为什么极稳定的平流层臭氧最低值（即臭氧洞）总是远离工业中心？为什么南极大陆上空氟利昂浓度最小，却出现了最大的臭氧洞？

地表压力和风的分布图表明，人工产生的氟利昂主要集中在北半球的中纬度地区，而在出现最大臭氧洞的南半球高纬度地区，存在着两个全球性的高压区。正是这两个高压区阻碍了上述两大地区之间对流层高度上的大气交换。对流层中东西向运动的对流也无助于氟利昂的迁移。

核试验都是在北半球进行的，南半球大气层中几乎没有发现过核试验产物，这一点也可证实上述看法。由此看来，说臭氧层是氟利昂破坏的，人们有理由对此表示怀疑。

独树一帜的新观点

笔者的模式认为，是地球排气作用破坏了臭氧层。氢气、甲烷、氮气等内生流体同大气圈臭氧之间可能发生相互作用。氢气循环即可分解臭氧，其反应式为：H₂+O₃=H₂O+O₂。

规模巨大的岩石圈裂缝（裂谷系）是地球排气作用的主要通道。大量的内生气体通过裂谷带进入水圈和大气圈，正因为如此，在裂谷带上空，内生气体同大气圈气体发生明显的相互作用并形成臭氧洞。

全球裂谷系

全球裂谷系主要由4条南北向的巨大裂谷带构成，即大西洋中脊、印度-乌拉尔、西太平洋和东太平洋裂谷带。在这些裂谷带之间，分布着几乎从南极延伸到北极的巨大断裂构造。例如，西印度洋洋脊就是这样的构造，它沿着亚洲好几个巨大的河谷系（印度河谷、锡尔河谷、伊希姆河谷、额尔齐斯河谷、鄂毕河谷）向北延伸。东印度洋洋脊沿着恒河河谷和西藏、天山地区的一系列高山湖泊、凹陷以及叶尼塞河谷向北延伸。

近南北向的现代裂谷系和古老的褶皱带构成了统一的全球性体系，它们发育阶段不同，但具有同一性质。这些地带的裂谷作用是周期性发育的：至少在显生宙时期，在同一地点会多次出现与裂谷作用有关的一系列构造-岩浆现象。因此可以说，全球性的南北向裂谷系已经存在了数亿年。

地球排气作用的特点

总体上看，世界裂谷系包括3个东西向裂谷带（1个近赤道和2个近极地的裂谷带），4个巨大的南北向裂谷带和30多个次级裂谷带。

南极大陆的内生活动主要表现为现代火山作用，在南极大陆及其近岸火山岛上，都有现代火山活动和冰下火山活动的征兆。埃里伯斯火山的活动性极强，在该火山的破火山口，有世界上最大的间歇泉和熔岩湖。

冬季，在南极大陆的大气层中，稳定的循环涡流占统治地位。它同中纬度地区的大气交换停止了，因而导致平流层中的火山气体浓度偏高，使臭氧层遭到破坏，破坏臭氧层的反应主要是光化学反应，多发生在太阳辐射很强的春季。这些反应不断持续下去，直至南极大陆上空的循环涡流消失，由于大气的混合，平流层中的内生气体浓度才开始下降。

研究世界臭氧层的观测站网的长期观测资料发现，北半球平流层臭氧浓度有3个下降中心，在每一个中心，臭氧浓度都下降了180~200个单位。10月份，3个中心分别位于冰岛、夏威夷群岛和红海上空。这3个中心都远离工业中心，但都位于裂谷系最活跃的地段，即位于拉斑玄武质火山作用中心。

岛弧型（钙碱性）火山一般产于地球动力挤压带，其岩浆难以流出地表，因而形成了一系列中间岩浆源，还原流体被氧化成水和二氧化碳气体，这些流体对平流层的臭氧影响不大。

臭氧层的破坏是一种强大的自然作用

现代的臭氧洞可能是全球性裂谷系发生短期活化的变期（1~5百万年）内形成的。每隔30~35百万年便会出现一次裂谷作用期，同时伴生全球性的变。这些裂谷作用伴有强烈的大面积熔岩溢出，使大洋水位发生变化，使一些物种灭绝和新生。

甲烷（CH₄）在平流层由于光解作用可释放出氢，就是说与内生氢气流一起发生作用。甲烷的另一个重要特性是抑制臭氧与氯的反应，当缺少甲烷时，CH₄+CI=CH₃+HCI，反应就会中止。

地球大气层中甲烷的总含量约为5 · 10¹²公斤。甲烷分子在大气层中可存留1~5年。每年进入大气层的甲烷估计为1 · 10¹²~5 · 10¹²公斤。大气中的甲烷大部分是内生的。地壳中甲烷的总含量估计为6 · 10¹⁶公斤。

此外，地球上还有巨大的成物成因的甲烷来源。据有关资料称，每年产生的生物成因甲烷（n · 10⁹公斤）为：稻田（280），沼泽（130~260），淡水湖泊（1.25~25），大田和森林（10.4），冻土带（1.3~13），海洋（5~20.7），动物（主要是家畜，110~220）。因此，每年生成的生物成因甲烷总量约为529 · 10⁹~825 · 10⁹公斤。另外，白蚁巢穴每年还生成150-10⁹公斤甲烷，森林火灾生成25~110 · 10⁹公斤甲烷。由此可见，每年生成的生物成因甲烷总量约为554-10⁹~1225 · 10⁹公斤。

对流层中实际上没有甲烷流，所有甲烷都进入平流层并在那里参与反应。目前占统治地位的看法是，氯的循环对于平流层臭氧的分解起主导作用。我们来看看是否果真如此。

氯甲烷（CH₃CI）是大气层中氯的最大天然来源之一。大部分氯甲烷是在大洋形成的。氯甲烷的另一重要来源是森林火灾，每年大约生成2 · 7-10⁸~6 · 10⁸公斤。每年生成的氯甲烷总量估计为5 · 6 · 10⁹公斤。在对流层中，由于同OH^-发生反应，每年消耗5.2 · 10⁹公斤氯甲烷。这样一来，每年可能会有4 · 10⁸公斤的氯甲烷进入平流层并参与光化学反应。

每年因火山喷发可生成4 · 10⁸~11 · 10⁸公斤的盐酸（CHI）和6 · 10⁷~6 · 10⁹公斤的氢氟酸（HF），其大部分进入对流层，或许有一部分到达平流层。据最近似的估计，天然生成并进入平流层的含氯物质达2 · 10⁹公斤。

从30年代初期到70年代中期，氟利昂F-11和F-12的总生产量分别约为3.4 · 10⁹和5 · 10⁹公斤，仅1978年1年就分别生产丁4 · 10⁸和4.5 · 10⁸公斤。从1979年开始，氟利昂的产量开始下降。

据西方专家最新估计，每年自然生成并进入大气层的氯约为5 · 10¹¹~15 · 10¹¹公斤，其中大部分进入了对流层。上述一连串数字令人信服地说明了物质自然循环的规模。但无论如何可以肯定，目前自然生成的氯明显超过了人类活动生成的氯，将臭氧层的破坏同氟利昂生产联系在一起至少是为时尚早。而且，氟利昂和二氟氯甲烷不仅可以人工生产，并可在火山作用过程中生成，要评估氟利昂的每种来源在全球平衡中所占的比重，是件十分困难的事。

我们认为，无论天然生成的还是人工生产的氟利昂，都未必能决定大气层中氯的全球平衡。如前所述，其他含氯气体的数量至少要比这些氟利昂多出一个数量级，而且进入平流层的氯要比甲烷少好几个数量级。由此可以得出一条重要结论，即平流层的臭氧洞是甲烷造成的，氯气循环作为地球化学作用，不可能有效地破坏臭氧层。换言之，是甲烷和氢决定了平流层中的臭氧平衡。至于甲烷和氢是如何发挥作用的，尚有待查明。甲烷很可能是作为背景气流在起作用，而产于热点的氢气流则可形成臭氧洞（臭氧浓度局部下降）。

臭氧层的破坏是一种强大的自然作用，是地球排气作用顺理成章的结局。在这当中，人类活动因素所起的作用是很小的。

［据ПрироЙа，1993年9月号］