美國宇航局噴氣推進實驗室（位於加利福尼亞州帕薩迪納）的高階研究科學家羅斯·J·薩拉維奇解釋說。
對流層（大氣層最低層）中的臭氧（O3）被稱為“壞臭氧”，因為其含量升高會導致人類健康問題以及對農作物和森林的損害。高一層（平流層）中的臭氧被稱為“好臭氧”，因為它提供了對來自太陽的有害長波紫外線輻射的遮蔽。
大氣中的臭氧水平主要受區域性化學過程的調節：在平流層中，臭氧是在短波紫外線照射下，分子氧（O2）分解後產生的——分離的氧原子隨後與另一個氧氣分子重新結合形成臭氧。平流層臭氧的丰度就像流入漏桶的液體一樣維持。臭氧不斷地被自然過程產生和去除，但工業汙染物會增加“桶的新漏洞”，進一步降低平流層的臭氧水平。
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圖片：羅斯·J·薩拉維奇和亨利·克萊因 點選圖片以檢視更詳細的平流層和對流層臭氧化學示意圖。 |
氯氟烴（CFC）是導致觀測到的平流層臭氧消耗的主要原因。這些氣體曾被用作製冷劑和溶劑，以及氣霧罐中的推進劑。雖然氯氟烴在對流層中不發生反應，但它們可以緩慢地輸送到平流層，在那裡分解成諸如一氧化氯（ClO）之類的分子，一氧化氯透過將臭氧轉化為氧氣來消耗臭氧。
典型的平流層臭氧水平約為400個多布森單位（DU）——以英國科學家戈登·多布森的名字命名，他是大氣臭氧測量的先驅。每年春天，在南極洲上空，極冷的條件會引發化學反應，產生非常高濃度的一氧化氯，從而導致臭氧的快速去除。在所謂的“臭氧空洞”內，臭氧水平會降至85個多布森單位。
典型的對流層臭氧水平約為25個多布森單位，但會根據當地條件而大幅變化。對流層中的臭氧產生效率遠低於平流層，因為紫外線照射強度大大降低。諸如化石燃料燃燒和生物質燃燒之類的人類活動會導致對流層中一氧化碳、氮氧化物和氫氧化物的含量升高。這些氣體參與一系列產生臭氧的化學反應。
在對流層中，溫度隨著海拔的升高而降低，允許發生對流——空氣團的快速垂直混合。在與平流層的邊界處，溫度開始升高，對流基本上停止。
在沒有對流的情況下，空氣會在對流層-平流層邊界緩慢交換。氯氟烴透過這一過程輸送到平流層，這也允許大氣層各層之間進行臭氧交換。由於上層臭氧含量較高，臭氧的淨轉移是從平流層到對流層。然而，這種交換在決定平流層和對流層中的臭氧丰度方面只起次要作用。
《蒙特利爾議定書》已禁止全球生產氯氟烴，預計平流層臭氧層將在未來50到100年內完全恢復。人們正在採取重大措施來實施排放控制戰略，將對流層臭氧限制在規定水平以下。這些舉措面臨著全球工業化的挑戰，以及對流層臭氧受到本地和遠處上風源（有時來自其他國家或大陸）排放的汙染物的影響這一事實的挑戰。