注：本文轉(zhuǎn)載自“含氟氣體與環(huán)境問題”公眾號。
臭氧通過廣泛存在于大氣中需要陽光參與的多級化學過程形成。在平流層中，該過程起始于一個氧氣分子被來自于太陽的紫外輻射分解。在底層大氣（對流層），臭氧通過不同系列的化學反應(yīng)形成，這些反應(yīng)涉及自然產(chǎn)生的和來自于污染源的氣體。
平流層臭氧 平流層臭氧通過涉及太陽紫外輻射（陽光）和占大氣21%的氧氣分子的化學反應(yīng)自然形成。在步中，太陽紫外輻射將一個氧氣分子分解成2個氧原子（如圖q2-1所示）。第二步中，每個高活性的原子與一個氧氣分子結(jié)合產(chǎn)生一個臭氧分子（o3）。當太陽紫外輻射存在于平流層中時這些反應(yīng)頻繁地發(fā)生，使得在熱帶地區(qū)的平流層中具有的臭氧生產(chǎn)量。
平流層臭氧的產(chǎn)生量通過其化學反應(yīng)的破壞消失而被平衡。在太陽光下臭氧不斷地與平流層中的多種多樣的自然和人為產(chǎn)生的化學物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在每個反應(yīng)中，一個臭氧分子消失伴隨著其他化學物質(zhì)的產(chǎn)生。破壞臭氧的重要反應(yīng)性氣體為氫原子和氮氧化物以及含有氯和溴的物質(zhì)。
一些平流層臭氧定期會被向下運移到對流層并可以不定期地影響地球表面的臭氧含量，尤其是在地球的一些偏遠地區(qū)和未受污染的地區(qū)。
對流層臭氧 在地球表面，臭氧通過來自于自然源和污染源的氣體的化學反應(yīng)而產(chǎn)生。臭氧生成反應(yīng)主要涉及碳氫化合物和氮氧化物以及臭氧自身，并且都需要太陽才能完成?；剂系娜紵秊槲廴練怏w的一次源，這些污染氣體可以引發(fā)對流層臭氧產(chǎn)生。在近地表的臭氧產(chǎn)生對平流層臭氧沒有顯著貢獻，因為近地表的臭氧數(shù)量相比平流層很小并且地表空氣運移到平流層的效率不高。正如平流層中一樣，對流層中的臭氧通過自然發(fā)生的化學反應(yīng)和人類產(chǎn)生的化學物質(zhì)的反應(yīng)而被破壞。對流層臭氧也可以與多種多樣的表面反應(yīng)而被破壞，如土壤和植物的表面。
圖q2?1 平流層臭氧生成
自然條件下在平流層中臭氧通過一個兩步反應(yīng)過程產(chǎn)生，在步中太陽紫外輻射（陽光）將一個氧氣分子分裂為兩個氧原子，第二步中每個原子與另外一個氧氣分子碰撞并耦合形成一個臭氧分子。在整個過程中三個氧氣分子在太陽光下反應(yīng)生成兩個臭氧分子。
化學過程的平衡 對流層和平流層中的臭氧豐度通過產(chǎn)生和破壞臭氧的化學過程的平衡而決定。該平衡由活性氣體的數(shù)量和隨太陽光強、大氣中的位置、溫度及其他因素變化的不同反應(yīng)的速率或有效性決定。當大氣條件改變有利于在特定位置的臭氧產(chǎn)生反應(yīng)，臭氧豐度增加；類似的，如果條件改變有利于其他破壞臭氧層的反應(yīng)時，臭氧豐度下降。生產(chǎn)和損耗反應(yīng)的平衡，連同大氣空氣運動運移和混合不同豐度的臭氧，決定了在時間軸上從幾天到幾個月的臭氧分布（見q4）。由于人類活動導致平流層中含有氯和溴的活性氣體的數(shù)量的增加，因此臭氧在過去的幾十年中已經(jīng)下降了（見q13）。