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在高层大气中（高度范围约离地面15km~25km），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧（O3）。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：
O3和O2属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。
当O3的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约20km的臭氧层。臭氧能吸收波长在220nm~330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层（海拔约30km）的高度，而臭氧层主要分布在距地面15km~35km的大气层中，所以未受到重视。近年来不断测量的结果证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。1985年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面积不断扩大。臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛、甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会导致温室效应的加剧。
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烃等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂的大量使用。
有一个时期，冰箱是用氨或二氧化硫作致冷剂来运转的，假如吸人大量这种气体是危险的‘当这些早期的冰箱泄漏时，曾造成一些人的死亡。因此化学家们着手发明一种含有恰当性能的新型化学品。当它从液态膨胀成气态时，它必须能吸收大量的热，但它也必须不产生有害的生物效应。为了达到这个目标，经过大量的研究后，发明了似乎是理想的CFCs——氯氟烃（Chlorofluorocarbons）。 从生物学上看，它们确实达到了真正无害的程度，并在其他方面也被广泛采用。当在液体面上的压力减小后，由液体变成气体时的膨胀性质对于生产供绝缘用的泡沫塑料是很理想的，同时在油漆、剃须霜，甚至像搅拌奶油等食品的喷雾罐中也可以使用它，被广泛使用作制冷剂、发泡剂、清洗剂、气喷雾剂等。氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生Cl原子，Cl原子则可引发破坏O3循环的反应：
Cl+O3 ® ClO + O2
ClO+O ® Cl + O2
由第一个反应消耗掉的Cl原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个O3起反应，因此每一个Cl原子能参与大量的破坏O3的反应，这两上反应加起来的总反应是：
O3 + O ® 2O2
反应的最后结果是将O3转变为O2，而Cl原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。O3就被来自氟里昂分子释放出的Cl原子引发的反应破坏。
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