二氧化硫(sulfur  dioxide)

氧和硫的化合物，分子式为SO₂。由于燃烧含硫燃料和熔炼含硫化物矿石所产生的、随着烟气排放到大气中的二氧化硫，是主要大气污染物之—。硫是构成地壳和生物体的—种重要元素，大气中含有—定数量的极低浓度的硫化合物是必要的。在远离人类活动的地方，生物生化过程、海水飞溅和火山活动等自然现象排放的硫化合物数量，均能适应地壳构成和生物界的需要，并处于自然平衡状态中。平衡过程如图所示。

大气中硫的平衡

物理化学性质  二氧化硫的主要物理性质见表1。

表1  SO₂的主要物理性质

SO₂的化学性质活跃，主要表现在五方面。(1)同水反应。SO₂溶解在水中形成亚硫酸，呈酸性反应。(2)同碱反应。SO₂溶于水后极易与碱性物质发生化学反应，形成亚硫酸盐；碱过剩时，生成正盐；SO₂过剩时，生成酸式盐。(3)同氧化剂反应。SO₂同氧化剂反应有催化氧化和光化学氧化，在催化剂作用下，可氧化成SO₃；在波长290～400nm光作用下，发生光化学反应氧化成SO₃；与NO₂、HC发生光化学反应，使SO₂迅速转化为SO₄^2-。(4)同还原剂反应。SO₂在各种还原剂作用下，可被还原成元素硫或硫化氢。(5)同金属氧化物反应。金属氧化物对SO₂均有吸收能力。

产生和危害  冶金工业的SO₂主要来自燃料燃烧、金属冶炼和交通运输。燃料煤中含硫量为0.5％～5.0％，在燃烧中除少量硫酸盐硫(约占5％～10％)残留在煤灰中外，绝大部分硫被氧化为S0。随烟气排出。原油含硫量—般在1％左右，各种石油炼制品在燃烧中有90％以上的硫被氧化成SO₂。有色金属火法冶炼和铁矿烧结工艺也产生大量SO₂，有色冶炼烟气中SO₂浓度高达7％～l3％，—般为2.5％～5％；铁矿烧结烟气中SO₂浓度—般在0.1％以下，但烟气量较大。冶金工业各主要工艺单位产品或耗用单位原料排放的SO₂量见表2。

表2  冶金工业各主要工艺单位产品或耗用

单位原料排放的SO₂量

大气中SO₂浓度超过—定限度，对人体健康、植物、材料都会产生危害。(1)对人体的危害。SO₂气体对眼、鼻、喉和肺有刺激作用。在低浓度下造成呼吸道管腔缩小，粘液量增加，使呼吸受阻。在较高浓度下喉头感觉异常，出现咳嗽、喷嚏、声哑、胸痛、呼吸困难、呼吸道红肿等症状，造成支气管炎、哮喘病、肺气肿、甚至死亡。与雾、飘尘等发生化学反应形成硫酸烟雾后，引起的生理反应比SO₂大4～20倍。(2)对植物的危害。大气中的SO₂通过叶片的气孔进入叶片组织后，溶于浸润细胞壁的水分中，产生SO₃^2-或HSO₃^-，然后被细胞氧化成毒性较小的SO₄^2-。如果SO₂的进入速度超过了氧化速度，SO₄^2-或HSO₃^-积累起来，便会引起急性伤害。在继续不断地吸收并氧化SO₂的情况下，S₄^2-的积累量超过了细胞耐受程度，就会造成慢性伤害。高浓度SO₂对植物会产生急性危害，先从气孔周围的细胞逐渐扩散到海绵组织，再到栅栏组织，破坏细胞的叶绿体，使叶脉之间和叶的边缘变成白色，致使组织脱水，叶组织死亡，叶片焦枯，早期脱落。SO₂浓度较低时，植物受害部分的细胞失去绿色，逐渐变为白色或浅褐色。SO₂对植物的危害程度受多种因素制约：与SO₂浓度和污染延续时间成正比；空气温度、湿度和光照是重要因素，在气温高、湿度大、土壤湿润条件下最易受害，在光照强、气温高时植物对SO₂最敏感；不同种类植物，某种植物在各个生长发育期对SO₂污染的抵抗能力均不相同。(3)对材料的影响。SO₂能使某些油漆的干燥时间延长，光泽度降低；使金属表面和建筑材料腐蚀，致使雕像、建筑艺术品褪色和损坏。

防治措施  防治SO₂污染通常采用燃料(原料)脱硫、流化床燃烧脱硫、烟气脱硫和高烟囱排放稀释等措施。对燃料和原料进行深加工，减少燃、原料中的含硫量，从而减少燃烧和冶炼过程SO₂的生成量，是控制SO₂污染的根本措施。流化床燃烧脱硫常用的脱硫剂是石灰石或白云石，将其粉碎成与煤同样的粒度，与煤同时加入炉中燃烧，可达到脱硫目的。烟气脱硫方法有80多种，可分为液体吸收法、吸附法、催化转化法等。对于有色冶炼工艺产生的高浓度SO₂烟气(在3.5％以上)，采用接触法生产硫酸，加以回收利用(见二氧化硫烟气治理)。