中国古代神话传说，盘古开天辟地以后，共工与颛顼争做皇帝，未成，怒而触不周山，使天塌地陷，日月无光。女娲挺身而出，炼出五色之石，终于将塌下来的天补好。女娲补天的美丽神话流传了几千年。如果有人提出，现在我们头上的这片天，也已到了非“补”不可的时候，人们一定会笑话这是杞人忧天，痴人说梦。可不幸的是，这是千真万确的事实。
§§§第一节“天”出了问题
臭氧层是地球的保护伞
众所周知，地球上一切生命所需的能量都来自太阳。但是，如果太阳光不受任何阻挡直接照射到地球上，那么地球上的一切生命都将不复存在。因为，太阳在普照大地的同时还要辐射各种各样的紫外线，它们对生物具有很大的杀伤力。这些紫外线辐射只占太阳总发射量的5％左右，但如果它们全部辐射到地球，那么地球上的生物将会毁灭殆尽。幸运的是，我们有阻挡它们的“盾牌”——臭氧层。
臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫外线，从而保护了地球上的生物免受紫外线的侵害。大气层的臭氧主要以紫外线打击双原子的氧气，把它分为两个原子，然后每个原子和没有分裂的氧合并成臭氧。臭氧分子不稳定，紫外线照射之后又分为氧气分子和氧原子，形成一个连续的过程——臭氧 -氧气的循环，如此而产生臭氧层。自然界中的臭氧层大多分布在离地 20～ 50千米的高空。臭氧在大气中只占百万分之一，如果把地球上平流层中所有的氧压缩到一个大气压，只有 2.5毫米厚，我们可以想象是多么薄的一层。但是，正是由于这薄薄的臭氧层的存在，才为多细胞植物和动物的生存提供了前提条件。所以，我们把臭氧层比做保护地球生物生存繁衍的“地球之盾”。臭氧层中的臭氧主要是由紫外线制造的。此外，雷电作用也产生臭氧。正因为如此，雷雨过后，人们才会感到空气清新，人们也愿意到郊外的森林、山间去呼吸大自然清新的空气，让身心来一次爽爽快快的“洗浴”，这就是臭氧的功效，所以有人说，臭氧是一种干净清爽的气体。臭氧有极强的氧化性，少量的臭氧会使人感到精神振奋；但过强的氧化性也使其具有杀伤作用。一些过敏体质的人，长时间暴露在臭氧含量超过 180微克／立方米的环境中，会出现皮肤刺痒、咳嗽及鼻炎等症状。
臭氧层除了能够吸收短波紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害外，还具有为大气加热的作用。臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，从而使平流层得以存在。另外，在对流层上部和平流层底部，在这个气温很低的高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。
随着人类活动和污染的加剧，臭氧层空洞不断增多扩大，“地球之盾”已遭受到了严重的破坏。如若继续这样下去，臭氧层必然会损失殆尽，到那时人类和所有的地球生物都会在紫外线的辐射下毁灭。国化学家罗兰和穆连于首先提出来臭氧层的问题。他们认为，在对流层大气中极稳定的化学物质氯氟烃（氟利昂）被输送到平流层后，在那里分解产生的原子氯就有可能破坏臭氧层。20世纪 70年代末开始，科学家们开始每年在南极考察臭氧层。
纬度人口稠密地扩展，到达地中海的 1849年，人类首次发现臭氧。 美国南部，损耗持续的时间也在延长。 20世纪 50年代末到 70年代初发现了 人类头上的“天”被撕破了，有了个 臭氧浓度有减少的趋势。 1974年，美队员伐曼把往年使用的老仪器放在了一块空旷的雪地上。他环顾四周没有发现什么新情况，于是，扭动仪器开关进行观测。刚刚开始工作，仪器就像发疯似的“嘀、嘀”地叫个不停。这种声音不曾有过。伐曼马上意识到：可能有以往没有观测到的光线穿过了大气层。从波段看，它属于臭氧所吸收的部分。
关机后再开机进行观测，仪器仍然发出那种响声。伐曼坚信，这是新的发现。他提着仪器，疾步跑回驻地，和同事们一起分享了这个新发现。通过对观测数据的仔细分析、计算，他们推断：与上次观测时相比，南极上空臭氧减少了20％。
对于这个结论，伐曼和他的同事们感觉多少有些拿捏不准，还需要等一等，最好是再进行一次重复性观测，以期验证。
1984年 10月，英国南极科学考察队带上新仪器，再次登临南极大陆。其主要目的就是确认 1982年的观测结果。利用新的仪器，他们依然检测到了本来应该由臭氧吸收的光线。利用观测数据，他们进行了反复的计算。根据计算结果，他们推断：臭氧层中的臭氧减少了不止 20％，而在 30％以上。
1984年底，伐曼把他们的论文寄给了《自然》杂志。1985年 5月16日，这家杂志刊登了他们的论文。于是，他们的这个最新的、重大的发现传播到了全世界。
1986年，美国的一支南极科学探险队对臭氧层空洞进行了考察。他们的结论是：臭氧层空洞还在不断扩大。
1987年 10月，南极上空的臭氧浓度下降到了 1957～ 1978年间的一半，臭氧空洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。从那以后，臭氧浓度下降的速度还在加快，有时甚至减少到只剩30％，臭氧空洞的面积也在不断扩大。1994年 10月观测到臭氧空洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。
1995年观测到的臭氧空洞的天数是 77天，到 1996年几乎南极平流层的臭氧全部被破坏，臭氧空洞发生天数增加到 80天。1997年以来，科学家进一步观测到臭氧空洞发生的时间也在提前，1998年臭氧空洞的持续时间超过 100天，是南极臭氧空洞发现以来的最长纪录，而且臭氧空洞的面积比 1997年增大约 15％，几乎可以相当 3个澳大利亚的面积。
2000年，南极臭氧层空洞的面积达到了 2800万平方千米。美国国家宇航局发布了当时的臭氧层空洞图片，从图片上可以看到，臭氧空洞像一个大的蓝水滴，完全罩在南极的上空，并延伸到南美的南端。
2000年以后，南极臭氧层空洞出现减小与扩大交替的情况。其中，2003年的南极臭氧层空洞又一次达到了 2800万平方千米的面积。2007年的 2500万平方千米和 2008年的 2700万平方千米的臭氧层空洞面积，也都表明臭氧层空洞面积处于一个较高的水平。南极上空的臭氧层是在 20亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在 1个世纪里就被破坏了60％。
目前，不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少的现象，美、日、英、俄等国家联合观测发现，北极上空臭氧层也减少了 20％，已形成了面积约为南极臭氧空洞 1/3的北极臭氧空洞。
在被称为是世界上“第三极”的青藏高原，我国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧也正在以每 10年 2.7％的速度减少，已经成为大气层中的第三个臭氧空洞。
在距离地球表面 15～25千米处，聚集了大气中 90%的臭氧，我们将这一层高浓度的臭氧称为“臭氧层”。臭氧对太阳的紫外线辐射有很强的吸收作用，能有效地阻挡对地表生物有伤害作用的短波紫外线。然而现在臭氧层破坏正日益严重。
大气臭氧层的耗损会使到达地球表面的太阳紫外辐射相应增加，对于某一地区而言，这种增加会表现在两个方面。其一是地面能接收到的紫外辐射的最短波长会向短波方向移动，即有更短波长的紫外辐射会到达地面。这就是说，如果在正常情况下，由于大气臭氧层的吸收，某地区到达地球表面的最短波长为 290纳米，那么，在臭氧层受到耗损的情况下，这个地区可能会接收到波长比 290纳米更短的太阳紫外辐射。另一方面，是当大气中臭氧浓度减小时，原来到达地球表面的太阳紫外辐射量会有不同程度的增加。总之，到达地面的太阳紫外辐射量的增加主要表现在紫外 B区（UV-B，280～ 320纳米）和紫外A区（UV-A，320～ 400纳米）。这就是说，臭氧层耗损主要是使得哈特莱吸收带和霍根斯吸收带吸收的紫外辐射量减少而最终导致到达地面的紫外辐射增加。应当指出，在正常情况下，适量的紫外辐射，尤其是 UV-B辐射对人体是有益的，是人维持生命所必需的，它能够增加人的交感肾上腺机能，提高免疫能力，促进磷钙代谢，增强人体对污染物的抵御能力，这就是为什么人体，尤其是婴幼儿，在成长过程中需要接收紫外线照射的原因。
从对人体健康影响的角度来讲，毒理学研究显示，太阳紫外辐射中，对人体最有害的是紫外 C（UV-C，180～ 280纳米），它主要是破坏人体细胞中的 DNA（脱氧核糖核酸，一种遗传物质）。值得庆幸的是，由于大气臭氧层哈特莱吸收带的强烈吸收，使得 UV-C辐射不能穿透大气到达地面。因而 UV-B是能够到达地球表面的对生理危害最大的紫外辐射，它对人体 DNA的破坏虽然比 UV-C小得多，但仍可对人体造成严重危害，而且随着 UV-B辐射量的增加，这种危害也就越大。相对而言，UV-A辐射的增加对人体的危害要比 UV-B小得多，这就是人们在讨论臭氧层破坏时，尤其关心 UV-B辐射变化的真正原因。
应当指出过量紫外辐射对人体健康的影响是一个很复杂的问题，由于缺乏资料，作出定量估计是很困难的。有些估计是基于对动物的某些实验结果，对人体而言，尚有很多是未知的。过量紫外辐射对人体健康的影响主要表现在以下几个方面。
1.免疫系统的降低
人体的免疫系统是防御外来抗原性物质的主要卫士，它有一个良好的组织网、非特定防御性细胞（巨噬细胞和杀手细胞）和运动着的防御性细胞（起着巡逻兵的作用）等组成。通过复杂而微妙的平衡机制，免疫系统像看护神一样维持着人体的健康，保护着主体免受各种疾病的侵害。人体的免疫反应主要有两大类，它们是体液免疫和细胞免疫。前者包括产生抗体，这些抗体可以使侵入人体的毒素失效，有杀死微生物、防止感染之功效；后者是通过细胞产生化学媒体，从而激活其他淋巴系统的细胞去杀死病原体、病毒感染细胞和癌细胞等。在正常情况下，这两种反应巧妙地平衡着。任何原因的失衡都会使人体的免疫功能受到干扰。研究表明，过量UV-B辐射可以局部地（暴晒处）和系统地改变人体的免疫系统，而且这种改变主要是通过减少细胞的免疫反应造成的。人的皮肤是一个重要的免疫器官，是有着高度免疫的活性组织，但它对环境条件（包括 UV-B辐射）的改变是脆弱的，使皮肤不适当地暴露于 UV-B辐射之中会使人体的免疫力受到扰乱，从而引发疾病。通常，夏天在人们脸上由疱状单形病毒所引起的不断增多的面部损伤，就反映了过量太阳紫外辐射对皮肤免疫活性的影响。
到目前为止，对由于 UV-B辐射引起的人体免疫系统紊乱而发生的各种疾病还缺乏系统证据，然而在人体局部和老鼠身上所进行的相关实验显示，UV-B辐射可以抑制皮肤的接触性过敏，减少免疫活跃的细胞（如胰岛细胞等）的数量和功能，刺激对免疫有抑制作用的某些抑制细胞的产生，改变在血液中循环的有免疫性的白细胞外形，等等。这些与人体免疫有关的细胞的数目和功能的变化依赖于 UV-B辐射的暴晒量。不仅如此，UV-B辐射还会引起更广泛的免疫抑制，这对人的身体健康有着潜在的意义。过量紫外线照射会引起感染性疾病的蔓延，如一些肺结核、麻风病和黑热病（一种在热带和亚热带国家很常见的皮肤病）等流行。统计资料显示，由于细菌、真菌、病毒和原生动物引起的感染性疾病都因过量紫外线照射使免疫系统受到抑制而呈增加趋势。联合国环境规划署甚至已发出警告，指出过量紫外辐射使免疫力受到抑制会增加艾滋病的发病率。人体的免疫系统也是身体抵御癌症的一部分。在老鼠身上的实验表明，UV-B辐射照射对其免疫系统的抑制，使其对抵御癌症的能力大大降低。这就是说，除了直接引起皮肤癌以外，由于UV-B辐射造成的人体免疫系统的抑制可能会对人体造成多方面的影响，甚至会发生一般情况下被“防御卫士”挡在体外其他类型的癌症。
2.对眼睛的损伤
很多人都知道，过量紫外辐射会对人的眼睛造成危害，最典型的例子就是雪盲和焊工眼，这两种眼疾都是光照性角膜结膜炎，即眼球表面的一种炎症（发红）。在一般情况下，太阳紫外辐射会被眼睛的角膜（在眼睛瞳孔外面的一层透明膜）和晶状体过滤掉绝大部分，只有很少量的紫外辐射能到达眼睛的视网膜上（位于眼室后部、眼球内表面上的光感神经末梢膜），过量的紫外辐射会使眼睛的角膜和晶状体受到损伤，使更多的紫外辐射达到视网膜上，进而导致视网膜退化，使视力受到损害。研究表明，长期对紫外辐射的过滤会使本来透明的角膜和晶状体变色而失去透明性。
