太阳产生的辐射主要是电磁波谱中的可见光部分，同时也产生波长范围在1-400nm的紫外（UV）辐射。我们关心臭氧辐射因为这些射线具有破坏DNA分子化学键的通量，而后损害细胞。大部分动植物能够对受损的细胞进行自我修复，但，一般来说，如果这些损伤的DNA分子没有修复的话，就会被复制，导致皮肤癌症的危险（基底细胞瘤、鳞状细胞癌、黑素瘤等）。   

    臭氧分子由三个氧原子组成，绝大部分的大气臭氧在介于10公里到50公里的平流层。

1.氧分子在波长低于240纳米的紫外辐射（UV-c）下分解为两个氧原子，这些氧原子（O）然后与其他氧分子（O₂）反应生成臭氧（O+O₂->O₃）。

2.一个臭氧分子能被太阳紫外辐射分解成一个氧分子和一个氧原子，然后氧原子还可以与其他的氧分子反应生成臭氧。这一臭氧-氧原子循环能消耗紫外辐射并将其转化为热。

3.紫外辐射能破坏DNA分子的化学键，不过幸运地是，臭氧能吸收损害DNA的那一部分紫外辐射光谱。臭氧对于屏蔽UV-a（320-400纳米）无能为力，能部分地屏蔽UV-b（280-320纳米），完全屏蔽能量极大的UV-c（200-280纳米）。

4.臭氧能被催化过程破坏，其中臭氧分子减少，但是催化剂（氯，氮，溴，氢）重新被生成来破坏其他的臭氧分子。

5.生命周期较长的痕量气体，如氯氟烃（CFCs），从热带对流层上部上升到平流层。进入平流层后，氯氟烃一般转移到中纬度地区，且被带出平流层重新进入对流层；另外一小部分继续上升至平流层顶（臭氧层之上），被极短波长太阳紫外辐射分解并释放氯，从而破坏臭氧。

6.南极臭氧洞是由于人类对平流层的污染（主要是氟氯烃）直接导致的。南极臭氧洞出现在南半球每年的春季（8月-10月），即极冷的南极冬天之后。臭氧洞由发生在极平流层云（PSC）颗粒表面的化学反应形成。这些反应把良性形成分（HCl和ClONO₂）中的氯释放出形成能快速催化破坏臭氧的成分（ClO）。

7.像氟氯烃这样的化合物能够导致臭氧的减少这一事实，现在国际上已经形成一致共识。能破坏臭氧的含氯化合物浓度在低空大气中已经开始减少（从1996开始），而且对流层也开始减小。飞机和温室气体对大气的未来影响正在研究之中。

（自Stratospheric Ozone （An Electronic Textbook，NASA GSFC））

图1 一个典型的北半球中纬度地区臭氧廓线。平流层介于对流层顶与平流层之间（红色标记），叠加在上的是紫外辐射，它是高度的函数，按波长的长短分为三部分，UV-a(320-400nm，青色)，UV-b(280-320nm，绿色)和UV-c（200-280nm，品红）。条带宽度表示以高度为函数的能量的大小。UV-c能量随臭氧增加显著地减小，因为200-280nm波段对其有强烈的吸收，UV-b也有强烈有吸收，只有一小部分到达地面，UV-a只有很小一部分被臭氧吸收。

（自Stratospheric Ozone （An Electronic Textbook，NASA GSFC））

图2 在不同高度（大气顶，30km，20km和地表）紫外辐射通量与波长的关系。红线显示的是臭氧减少10%辐射后的地表通量，蓝线显示的是DNA反应光谱，反应光谱定义为以生物的影响，是波长的函数，值越大表明对生物破坏越大。

从图1中可以看到UV-c在中平流层遇到臭氧时，会快速地被吸收从而不能到达地表；UV-b部分被吸收，UV-a很少被吸收。而图2中显示了，紫外辐射对NDA的影响随波长增加而迅速减小，而恰好吸收随波长增加而减小，这也没关系，反正强破坏UV-c的也完全被吸收了。正因为臭氧对极具破坏力的UV-c的吸收有强烈的效果，因此防晒生产商不需要关注UV-c，生产商只需要减小皮肤对具有破坏力的UV-b和具有少量破坏力的UV-a辐射的吸收。

注：作者主要参考Stratospheric Ozone （An Electronic Textbook，NASA GSFC）整理而成。

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