二氧化硫（英文名稱：Sulfur Dioxide），無機化合物，由硫元素和氧組成。化學式為SO2，別名亞硫酸酐、氧化亞硫，摩爾質量為64.07g/摩爾，密度為2.26g/cm3。二氧化硫為具有強烈刺激性臭味的無色氣體，容易液化，可溶于水、乙醇，是一種酸性氧化物，易于大多數堿性物質反應，并且具有氧化性和還原性，還具有漂白性。
實驗室可以用亞硫酸鈉固體或銅與濃硫酸反應來制取二氧化硫，工業上常通過焙燒硫或硫鐵礦來制取二氧化硫。二氧化硫主要用于制造硫酸，也用于生產亞硫酸鹽以及連二亞硫酸鈉(俗稱保險粉)等重要化工產品。二氧化硫也直接用作過氧化鈉、殺菌劑，廣泛用于制漿、造紙、食品、飲料、水處理、防腐等許多重要領域。
二氧化硫對眼及呼吸道黏膜有強烈的刺激作用，大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶肌肉痙攣而致室息。二氧化硫是造成空氣污染的主要物質之一，排放到大氣中的二氧化硫可形成酸雨，使水質酸化，導致水生態系統變化，浮游生物死亡，魚類繁殖受到影響。
相關歷史
早在1702年，德意志化學家施塔爾（G.E.GeorgErnstStahl）用堿性溶液吸收硫燃燒生成的氣體，得到亞硫酸鹽溶液，所以后來將這種氣體叫做無水亞硫酸（即二氧化硫）。1774年，英國化學家約瑟夫·普里斯特利（J.JosephPriestley）在用硫酸做加熱實驗時，無意間將汞倒入熱酸中，發現有大量白煙生成并有臭味發出，后來他又用銅、鐵、銀、硫分別和硫酸共熱，都生成了這種具有惡臭的氣體。此時他才知道這種氣體是由硫元素和氧組成。1807年，法國物理學家、化學家約瑟夫·路易·蓋-呂薩克（JosephLouisGay-Lussac）通過對硫酸鹽的加熱分解并收集，發現生成的無水亞硫酸和氧氣在容量上的比為2:1，由此可得無水亞硫酸中的硫與氧的重量比為1:1，因為當時還沒有分子的概念。直到阿莫迪歐·阿伏伽德羅分子學說確立后，才知道無水亞硫酸的分子式為SO2。
來源
自然與人為
二氧化硫的唯一天然來源是火山爆發，自然界產生的二氧化硫只占總量中很少的一部分。環境中大部分的二氧化硫來自人為排放，主要有以下三個來源：①含硫礦物燃料的燃燒；②含硫礦物開采和有色金屬的冶煉；③還有一部分來自化學工業的生產過程，例如石油精煉、硫酸、亞硫酸鹽、硫化橡膠、漂白紙漿等含硫化合物制造工業。
人體來源
人體內甲硫氨酸經代謝后可產生SO2，其中L-半胱氨酸在半胱氨酸氧化酶的作用下氧化L-為半胱氨亞磺酸，L-半胱氨酰亞磺酸通過兩條途徑代謝，其中一條途徑在谷氨酸草酰乙酸轉移酶的作用下轉氨基生成β-亞磺酰丙酮酸，后者自發分解為丙酸和SO2。
體內代謝
環境吸入
大氣環境中的二氧化硫主要經呼吸道進入機體，大部分在上呼吸道中被黏膜的濕潤表面吸收（約40%~90%）。二氧化硫被吸收進入血液后立即與蛋白質結合（因此不能檢測出游離的亞硫酸離子），并隨血流分布到全身，在氣管、肺門淋巴結和食道中含量較高。二氧化硫在亞硫酸氧化酶的作用下轉化生成亞硫酸離子，再與蛋白質或小分子物質的硫化物鍵發生反應，形成R-S-SO3-；最后經亞硫酸氧化酶催化與氧氣結合生成SO42-從尿中排出。亞硫酸氧化酶在肝臟最多，但在其他臟器也有分布。二氧化硫還能與起輔酶作用的維生素B1結合，破壞維生素B1與維生素c的結合，干擾體內維生素的平衡，從而影響機體的正常功能。
內源產生
人體內甲硫氨酸經代謝后可產生SO2，SO2在體內與水結合產生SO32-，SO32-再經亞硫酸氧化酶生成SO42-，最后經腎隨尿液排出體外；L-半胱氨酰亞磺酸還可以被半胱氨酰亞磺酸脫羧酶脫羧生成CO2和次牛磺酸，大部分次牛磺酸參與結合膽汁酸的代謝。
生理作用
內源性SO2在心血管系統調節中發揮著重要作用，它不僅具有舒張血管、抑制心臟功能、改善血管重構、抑制炎癥反應、抗氧化以及調節脂質代謝等作用，而且對改善肺動脈高壓、高血壓和急性肺損傷等心肺血管疾病具有重要的病理生理學意義。研究表明，內源性SO2為心血管調節的新型氣體信號分子。
有相關報道稱內源性二氧化硫是機體重要的內源性防御體系，該體系異常是動脈粥樣硬化、高脂血癥、高血壓、動脈性肺動脈高壓、血管鈣化、心肌肥厚及心肌缺血再灌注損傷等重大心血管疾病發生的重要機制。
分子結構
二氧化硫的分子呈V形結構，其成鍵方式與臭氧類似，硫原子sp2雜化，硫原子和兩個配位氧原子除了以鍵結合以外，還形成了一個三中心四電子的大鍵。
理化性質
物理性質
二氧化硫化學式為SO2，是一種具有強烈刺激性臭味的無色氣體，可溶于水、乙醇，常溫常壓下，1體積水能溶解40體積二氧化硫，摩爾質量為64.07g/摩爾，密度為2.26g/cm3，熔點為-75.5℃，沸點為-10℃。
二氧化硫氣體易被液化，在330kPa（20℃）時液化，液體的密度為1.43g/cm3。純度為100%的二氧化硫氣體在常溫（30℃）下加壓（絕對壓力大于0.46MPa）可全部液化，在常壓下用冷凍的方法（溫度低于-10℃）也可以將二氧化硫全部轉化為液體。工業生產液體二氧化硫，采用很高濃度（大于95%）或很低濃度（小于12%）的二氧化硫氣體液化得到。
化學性質
與水反應
二氧化硫是酸性氧化物（亞硫酸的酸酐——亞硫酐），能與水反應生成亞硫酸。亞硫酸水溶液能被空氣逐漸氧化為硫酸，濃度越低，氧化越快。亞硫酸水溶液一經加熱就自行氧化。各反應式如下：
與堿性氧化物反應
二氧化硫能與堿性氧化物反應生成相應的亞硫酸鹽。
與堿溶液反應
二氧化硫與堿溶液反應生成亞硫酸鹽和水。
漂白性
二氧化硫跟某些有色物質化合生成無色物質而具有漂白作用（這與氯水的氧化性漂白作用實質不同），但無色物質不穩定，見光、遇熱或長久放置又容易分解而恢復到原來的顏色。例如二氧化硫能使品紅溶液褪色，加熱后又恢復為紅色。
氧化性與還原性
二氧化硫中硫元素為+4價，屬于硫的中間價態（介于+2與+6之間），故二氧化硫既有氧化性，也有還原性（還原性強于氧化性）。
①還原性
二氧化硫能被氧氣、鹵族元素單質、過氧化氫、三價鐵離子、高錳酸鉀、硝酸等氧化劑氧化為+6價硫元素的化合物。
②氧化性
二氧化硫具有弱氧化性，可以與硫化氫氣體反應生成硫和水。
環境影響
二氧化硫是造成大氣污染的主要物質之一。二氧化硫在大氣中經過復雜的變化，成為硫酸和硫酸鹽，能傷害植物葉片，濃度高時，會使植物枯死。排放到大氣中的二氧化硫可形成酸雨，使水質酸化，導致水生態系統變化，浮游生物死亡，魚類繁殖受到影響。酸雨還會危害森林，破壞土壤，使農作物產量降低，而且還會腐蝕石刻、建筑。
印度：印度是世界上最大的二氧化硫污染排放國，印度貢獻了全球人為熱點中15%以上二氧化硫排放量。了為防治污染，印度環境、森林和氣候變化部在2015年12月首次提出了燃煤電廠二氧化硫排放標準。
俄羅斯：據美國航空航天局衛星觀測，俄羅斯的諾里爾斯克冶煉廠二氧化硫的排放量占到俄羅斯境內二氧化硫熱點排放總量的50%以上。
中國：中國是世界上燃煤發電裝機量最多的國家，大約十年前曾經是全球二氧化硫排放量最高的國家。自從燃煤電廠被要求執行更嚴格的煙氣二氧化硫排放標準后，二氧化硫排放量持續的下降，中國二氧化硫污染排放排名降至全球第三。
墨西哥：墨西哥海灣的油田是世界上最大的二氧化硫污染熱點之一。該地區的排放量在2016年前持續增長，直到2017年和2018年才有所下降。
南非：南非的普馬蘭加省擁有12座大型燃煤電廠，不僅是非洲最大的二氧化硫污染熱點，在2017年和2018年，該省也成為全球人為二氧化硫排放量排名第二的熱點。
沙特阿拉伯：沙特阿拉伯是中東及北非地區最大的二氧化硫排放國。2018年，這些地區燃油發電廠和冶煉廠的二氧化硫排放量占沙特阿拉伯境內二氧化硫熱點排放總量的59%。
歐洲：歐洲有三個國家二氧化硫排放問題特別突出——烏克蘭、塞爾維亞和保加利亞。這三個國家都在世界二氧化硫污染熱點排放量前20國的名單中。
應用領域
水處理
在飲用水、污水和工業廢水的處理中，使用二氧化硫來消毒和消除氯化過程中殘留的氯氣。液體的二氧化硫使用方便，易于自動化且成本低，大型工廠趨向于用其取代亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽。
食品領域
在食品工業中二氧化硫廣泛用作熏煮劑、防腐劑、過氧化鈉和谷物浸漬劑。用二氧化硫漂白茶葉，可防止去皮和切片時顏色變褐。在葡萄酒釀造過程的不同工序中，加入不同量的二氧化硫，其目的在于使發酵得以順利或有利于葡萄酒的儲存。加入二氧化硫有殺菌、澄清、抗氧、溶解、增酸和改善口味等作用。葡萄酒瓶也用二氧化硫消毒。制麥芽過程用二氧化硫處理可防止啤酒中亞硝胺生成。在果露制造、糖精制過程中，二氧化硫有漂白和抑止微生物生成雙重效用。在制高梁糖果葡糖漿時，二氧化硫生成亞硫酸氫鈉在酶催化異構化過程中抑止不希望生長的微生物。玉蜀黍屬浸漬濕磨早期，0.1%~0.2％(重量)二氧化硫溶液亦起到上述作用，并阻止Maillord反應。
選礦和電解煉銅
在選礦時，二氧化硫和其五硫酸鹽是硫化物礦的浮選抑止劑。從含銅礦石浸取液中電解冶煉銅時，二氧化硫把三價鐵離子還原為亞鐵離子，提高電流效率和銅陽極質量。二氧化硫可以從煉銅副產物亞硒酸中引發金屬的沉淀。
化工領域
二氧化硫主要用于制造硫酸，也用于生產亞硫酸鹽以及連二亞硫酸鈉(俗稱保險粉)等重要化工產品；在鄰二甲苯或氧化為鄰苯二甲酸酐工藝中作為助催化劑或催化改性劑；是制溴抗氧化劑；又是糠基沒藥樹快速固化催化劑。二氧化硫還以用作熏蒸劑、在實驗室中作為試劑和溶劑。
制備方法
實驗室制法
工業制法
焙燒硫或硫鐵礦
通過焙燒硫或硫鐵礦來制取二氧化硫。
石膏煅燒還原
將石膏（或磷石膏）、焦炭和其他輔助材料放于回轉窯中，在約1400℃煅燒，可以同時制得含二氧化硫氣體和水泥熟料。
硫化氫燃燒
從天然氣、石油、焦爐氣和煤氣化過程中回收的硫化氫氣體，將其燃燒便可以獲得二氧化硫氣體。
廢硫酸分解
從石油化工和煉油過程回收的廢硫酸在870℃~1260℃的高溫爐中分解可以得到二氧化硫、水蒸氣和其他氣體，然后再經洗滌、干燥可得到純凈的二氧化硫氣體。
提純與回收
液體二氧化硫的制造通常需要先制得純二氧化硫氣體，然后再經壓縮、冷凍將其液化。具體方法如下：
哈涅希-希洛特法
該法創始于1884年，用水為吸收劑，（加壓）吸收二氧化硫的溶液用蒸汽將其吸收，再經冷凝、干燥、液化。
氨-硫酸法
該法常用于一次轉化的接觸法硫酸廠尾氣二氧化硫回收。以氨水為吸收劑，再用硫酸分解吸收液以制取二氧化硫氣體。
發煙硫酸法
該法是Stauffer化學公司開發，是將已有的發煙硫酸或濃硫酸生產裝置結合起來生產液體二氧化硫。反應式如下：
安全事宜
安全標識
GHS分類
毒性與接觸
刺激性：家兔經眼：6x10-6/4h，32d，輕度刺激。
致突變性：脫氧核糖核酸損傷：人淋巴細胞5700x10-9。DNA抑制：人淋巴細胞5700x10-9。
生殖毒性：大鼠吸入最低中毒濃度（TCL0）：4mg/m3，24h（交配前72d），引起月經周期改變或失調，對分娩有影響，對雌性生育指數有影響。
暴露途徑：吸入，當空氣中的二氧化硫濃度達20×10-6時可引起眼結膜炎、急性氣管支氣管炎，極高濃度時可導致聲門水腫、肺水腫和呼吸道麻痹。
健康危害
二氧化硫易被濕潤的黏膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。對眼及呼吸道黏膜有強烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶肌肉痙攣而致室息。①急性中毒：輕度中毒時，主要表現有眼及呼吸道黏膜的刺激癥狀，如眼睛灼傷、流淚、畏光、咳嗽，結膜及咽喉充血等；嚴重中毒可在數小時內發生肺水腫；極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致室息。②慢性影響：長期低濃度接觸，可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥狀，以及慢性鼻炎、慢性咽炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等。
泄露處理
迅速撤離泄漏污染區人員至上風處，并立即進行隔離，小泄漏時隔離150m，大泄漏時隔離450m，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。從上風處進入現場。盡可能切斷泄漏源。用工業覆蓋層或吸附/吸收劑蓋住泄漏點附近的下水道等地方，防止氣體進入。合理通風，加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構筑圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能，用一捉捕器使氣體通過次氯酸鈉溶液。漏氣容器要妥善處理，修復、檢驗后再用。
消防處理
二氧化硫不可燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具（全面罩）或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服，在上風向滅火。切斷氣源。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠場地。
急救措施
皮膚接觸：立即脫去被污染的衣著，用大量流動清水沖洗。
眼睛接觸：提起眼臉，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
儲存與運輸
二氧化硫屬于無機化合物酸性腐蝕物品。貯存鋼瓶應在低溫、通風良好場所，避免日曬，遠離高溫物體。貯運時嚴禁泄露，搬運鋼瓶時應輕拿輕放，切勿激烈振蕩，避免引起爆炸。
參考資料 >
Sulfur Dioxide | SO2 - PubChem.PubChem.2023-03-03
二氧化硫.國際化學品安全卡.2023-05-12
北大第一醫院金紅芳:永遠好奇 永遠心懷熱忱.北京大學新聞網.2023-06-19
Global SO2 emission hotspots database: RANKING THE WORLD’S WORST SOURCES OF SO2 POLLUTION.Greenpeace.2023-06-21