В стратосфере на высоте от 20 до 25 км от поверхности Земли располагается область атмосферы с повышенным содержанием озона, которая выполняет функцию защиты жизни на Земле от гибельного действия УФ-лучей. Озоновый защитный экран в стратосфере поглощает до 99% жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, защищая все живое. Солнечный спектр содержит излучения разной длины волны. Часть спектра в пределах от 380 до 760 нм, которую называют физиологически активной радиацией (ФАР). Другие виды излучения Солнца несут энергию, превышающую энергию лучей видимого света в 10 – 100 раз, и губительны для биоты. Жесткое ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучения в ультрафиолетовой части спектра Солнца c длиной волны 200–320 нм губительны для всего живого. Общее количество озона в атмосфере невелико, но благодаря ему смертоносная ультрафиолетовая солнечная радиация ослабляется примерно в 6500 раз. Более 99% ультрафиолетового излучения Солнца поглощается слоем озона на высоте в среднем 25 км от поверхности Земли.
Защитная озоновая оболочка Земли содержит всего около 3 млрд т озона. Озон, находящийся в тропосфере ближе к поверхности Земли, является опасным загрязнителем, участвующим в образовании фотохимического смога. Следовательно, озон как существенный компонент стратосферы и озон как загрязнитель в нижних слоях тропосферы – с функциональной точки зрения совершенно разные вещи.
Причины возникновения «озоновых дыр» до конца не ясны. Они обнаружены в начале 80-х гг. ХХ века, и короткий период наблюдений не дает достаточных оснований для каких-либо категоричных выводов о причинах изменений концентрации озона. Большинство специалистов склоняются к мнению о техногенном происхождении «озоновых дыр». Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной резкого увеличения «озоновых дыр» является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлораи фтора, а также других атомов и радикалов, способных активно присоединять атомарный кислород. Среди таких катализаторов наиболее важная роль принадлежит атомам хлора. Атомарный хлор образуется в результате фотохимического разрушения фреонов (веществ чисто техногенного происхождения). Было установлено, что озон быстро разрушается под воздействием ионов хлора, образующихся в стратосфере при распаде попадающих туда молекул хлорфторуглеродов (фреонов). Эту гипотезу в 1974 году выдвинули ученые-химики Ш. Роуланд, М. Малина (США), П. Крутцен (Германия). Впервые озоновые дыры были обнаружены над полюсами Земли, особенно Антарктидой.
Список веществ, разрушающих озон, включает около 100 наименований. Природным фактором, разрушающим озон, в настоящее время считается метан. Его поставщиком являются болота и другие естественные источники (извержения вулканов, гидрат метана – лед на дне океана, 1 см3 которого содержит 160 см3 метана в газообразном состоянии). Еще одной природной причиной разрушения озонового слоя из-за поступления в стратосферу атомарного хлора является хлорметан (CH3Cl) – продукт жизнедеятельности организмов в океане и продукт горения при лесных пожарах на суше. Источником метана являются сельскохозяйственные угодья при выращивании риса, свалки и др.
Истощение озонового слоя ведет к увеличению проникновения рентгено- и ультрафиолетовых лучей Солнца к поверхности Земли, что губительно сказывается на всем живом, вызывая катаракту, рак кожи, снижение иммунитета у человека и животных, снижение интенсивности фотосинтеза и ожоги у растений, мощные лесные пожары и др.