背景[1][2]
二氧化硫又稱亞硫酸酐(sulfurousacid anhydride)，有刺激味的無色氣體。用于生產(chǎn)硫酸，作為殺蟲劑、殺菌劑、漂白劑和還原劑。廣泛來源是含硫化石燃料 (煤、石油，特別是重油) 的燃燒，其次是生產(chǎn)硫酸和金屬冶煉時(shí)黃鐵礦的燃燒等。SO2是大氣污染的主要酸性污染物。在大氣中會(huì)氧化而成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物。
它能使植物葉肉組織受損傷。例如苜蓿葉受害時(shí)，最初呈水浸狀，隨后變?yōu)榘咨虻稚?，針葉樹的葉子則變成紅褐色和易于脫落。敏感的植物有苜蓿、大麥和棉花等，在1.25ppm中暴露1小時(shí)就會(huì)受到危害。植物對(duì)SO2的抗性：木本>草本；常綠樹>針葉樹； 落葉闊葉樹>常綠闊葉樹。對(duì)人主要是刺激上呼吸道，附在細(xì)微顆粒上時(shí)也會(huì)影響下呼吸道。大氣中 SO2濃度在0.5ppm以上對(duì)人體已有潛在影響，在1～3ppm時(shí)多數(shù)人開始感到刺激。在400～500ppm時(shí)出現(xiàn)潰瘍和肺水腫直至窒息死亡。
日本四日市氣喘病，則是大氣中SO2的濃度經(jīng)常超過0.5ppm所致。SO2與大氣中的煙塵有協(xié)同作用。當(dāng)大氣中SO2濃度為0.21ppm，煙塵濃度大于0.3mg/m3時(shí)，可使呼吸道疾病發(fā)病率增高，慢性病患者的病情迅速惡化，使危害加劇。如倫敦?zé)熿F事件、馬斯河谷事件和多諾拉等煙霧事件，都是這種協(xié)同作用所造成的危害。
我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值為0.15mg/m3(日平均)，0.50mg/m3 (任何一次)。居住區(qū)大氣中最高容許濃度： 我國(guó)規(guī)定為0.5mg/m3 (任何一次)，0.15mg/m3(日平均)；美國(guó)為0.365mg/m3 (0.14ppm，24小時(shí)平均)，1.3mg/m3(0.5ppm，3小時(shí)平均)； 日本為0.1mg/m3(0.04ppm，24小時(shí))。二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。世界上有很多城市發(fā)生過二氧化硫危害的嚴(yán)重事件，使很多人中毒或死亡。在我國(guó)的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴(yán)重。
毒性[2]
二氧化硫進(jìn)入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，在濕潤(rùn)的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強(qiáng)。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會(huì)產(chǎn)生窄縮反應(yīng)，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對(duì)二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳?，但進(jìn)入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達(dá)肺部產(chǎn)生刺激作用。
二氧化硫可被吸收進(jìn)入血液，對(duì)全身產(chǎn)生毒副作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質(zhì)的代謝，對(duì)肝臟有一定的損害。動(dòng)物試驗(yàn)證明，二氧化硫慢性中毒后，機(jī)體的免疫受到明顯抑制。二氧化硫濃度為 10 ～ 15 ppm 時(shí)，呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達(dá)到 20 ppm 時(shí)，易引起咳嗽并刺激眼睛。
若每天吸入濃度為 100 ppm 的二氧化硫 8 h，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達(dá)到400 ppm 時(shí)，可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微?？砂讯趸驇У椒尾?，使毒性增加 3 ～ 4倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強(qiáng)約 1 倍。長(zhǎng)期生活在大氣污染的環(huán)境中，由于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生范圍波及廣泛，形成纖維性病變，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。
成因[2]
大氣中的二氧化硫主要是由含硫燃料燃燒和生產(chǎn)工藝過程中采用含硫原料所產(chǎn)生的。原油、煤以及鐵、銅、鉛、鋅、鋁礦石等許多原料中都含有硫。煤和油等含硫燃料的燃燒、原油的煉制、金屬礦石的冶煉等過程中，燃料和工業(yè)原料中的硫與氧結(jié)合，生成二氧化硫氣體，排放到大氣中，達(dá)到一定的量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生二氧化硫污染。
我國(guó)是燃煤國(guó)，煤炭占一次能源消費(fèi)總量的 75% 左右，隨著煤炭消費(fèi)的不斷增長(zhǎng)，燃煤排放的二氧化硫也不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)火電廠的二氧化硫排放大約占總量的 1 /3 左右。二氧化硫是導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生的主要原因之一。據(jù)國(guó)家環(huán)保部介紹，目前中國(guó)的酸雨區(qū)已從上世紀(jì)八十年代西南少數(shù)地區(qū)發(fā)展到長(zhǎng)江以南、青藏高原以東和四川盆地的大部分地區(qū)，降水 PH 值小于 5.6 的面積( 國(guó)際評(píng)價(jià)酸雨的標(biāo)準(zhǔn)) 已經(jīng)占國(guó)土面積的30%。
1998 年，二氧化硫排放總量為 2 091 萬 t，其中工業(yè)來源的排放量為 1 594 萬 t，占 76.2% ，生活來源的排放量為 497 萬t。1999 年，全國(guó)二氧化硫排放量為 1 858 萬 t，其中，工業(yè)來源的排放量為 1 460 萬 t。按照國(guó)家電力公司公布的數(shù)據(jù)，1998 年，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為 27 729 萬 kW，其中，火電裝機(jī)占 75.7% ，火電發(fā)電量為 9388 億 kW·h，占 81%。
初步推算，1998 年，火電廠排放的二氧化硫約為 780 萬 t，占全國(guó)二氧化硫排放量的 37.3%。其中，國(guó)家電力公司所屬 6 000 kW 及以上火電廠燃原煤量約 2.8 億 t，平均含硫量為 1.03% ，二氧化硫排放量約500 萬 t，占全國(guó)二氧化硫排放量的 23.9%。
應(yīng)用[3][4]
二氧化硫吸入人體后，在呼吸道粘膜 表面與水作用，生成亞硫酸，再經(jīng)氧化生成硫酸，直接刺激呼吸道粘膜。大量吸入后，可引起肺充血、肺水腫，以至反射性喉頭痙攣，且窒息致死。用于生產(chǎn)硫酸，作為殺蟲劑、殺菌劑、漂白劑和還原劑。
1.液體二氧化硫 本品貯存 于鋼瓶中，用于室內(nèi)滅鼠時(shí)，按100～150g/m3噴灑，熏 蒸8～12小時(shí)。因用量大，需運(yùn)送很多笨重的鋼瓶，故僅 在船舶上使用。2.硫磺 將硫磺放在平底鐵鍋(或制制 燃燒皿)中，每個(gè)鐵鍋散放硫磺3kg，每kg硫磺用酒精 50ml引火，點(diǎn)燃后即有二氧化硫生成，進(jìn)行密閉熏蒸。
本法適用于船舶、倉(cāng)庫(kù)或下水道等處滅鼠。硫磺用量為5～ 7.5kg/100m3，熏蒸8～12小時(shí)。本法需用較多工具，操作復(fù)雜，工效不高，且散毒甚慢。用二氧化硫熏蒸滅鼠、滅蚤，效果好。因有刺激性氣味，易被察覺，使用中較安全。但用量大，操作不便，散毒慢；且會(huì)腐蝕金屬，使織物退色、變質(zhì)，目前已逐漸少用。
此外，二氧化硫還可用作還原劑。以二氧化硫?yàn)檫€原劑從銅陽極泥的酸浸含碲溶液中直接還原沉淀得到粗碲。結(jié)果表明，添加氯化鈉有利于促進(jìn)碲的還原，但也會(huì)增加銅的沉淀析出，沉碲前應(yīng)預(yù)先除去溶液中的大部分銅。在下述綜合條件下，碲的沉淀率為 99.03％、粗碲含碲 82.7％： 溫度80 ℃、氯化鈉40g/L、二氧化硫流量 92.8Ml/min、還原時(shí)間1.5h。
預(yù)防措施[2]
盡可能選用含硫低的燃料，限制高硫煤的開采和使用，重點(diǎn)治理火電廠污染，削減二氧化硫的排放量，對(duì)排放二氧化硫的鍋爐應(yīng)進(jìn)行水沙煙除塵、煙氣脫硫及回收處理。對(duì)民用生活爐灶，要盡可能采用區(qū)域集中供熱及廚房燃具的電氣化，以取代用小煤爐取暖做飯的狀況，并要注意居室的通風(fēng)換氣。
對(duì)新建和擴(kuò)建城鎮(zhèn)，要綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌安排，將排放二氧化硫的工廠設(shè)置在遠(yuǎn)離居住區(qū)的最小率風(fēng)向的下風(fēng)向。同時(shí)，要加強(qiáng)城市的綠化，大量種植可吸收二氧化硫的樹種以凈化空氣。如發(fā)生急性中毒，應(yīng)立即去救治，其中肺水腫是搶救的重點(diǎn)，要加壓吸氧，采取一般急救措施和對(duì)癥治療，并要注意預(yù)防感染的發(fā)生。
近年來，隨著國(guó)家的不斷重視與大量的資金投入，加快了化工、治金、有色金屬、建材等行業(yè)的設(shè)備技術(shù)的改造與治理； 居民家庭集中供暖率的增加，使許多城市中大氣的二氧化硫含量顯著降低。目前，我國(guó)制定的《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 以及《居民區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 中規(guī)定，二氧化硫的 1 小時(shí)均值都是不得超過0.50 mg /m3。二氧化硫是造成空氣污染的主要物質(zhì)之一，對(duì)人體健康危害很大，我國(guó)已將二氧化硫列為一種主要的法規(guī)控制空氣污染物，并將大氣中二氧化硫的濃度水平作為評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
制備[3]
使用注意事項(xiàng)[3]
(1) 二氧化硫溶液為二級(jí)無機(jī)酸性腐蝕性物品，使用時(shí)應(yīng)注意安全。接觸二氧化硫的人員，如配鉻液，在工作時(shí)應(yīng)戴口罩、橡皮手套、防護(hù)眼鏡或面罩，并在通風(fēng)櫥內(nèi)或有排氣設(shè)備的地方進(jìn)行反應(yīng)。
(2) 二氧化硫氣體有毒，對(duì)呼吸道和造血器官有刺激作用，吸入過多時(shí)會(huì)使嗓子變啞，喉頭水腫，能引起結(jié)膜炎、氣管炎等疾病。 空氣中含量不得超過0.015mg/L。
(3) 制革過程中也有二氧化硫產(chǎn)生，如脫毛后裸皮出鼓、脫灰后裸皮出鼓、配鉻鞣液等。
(4) 如果二氧化硫侵入眼睛，應(yīng)立即用大量溫水沖洗，也可用碳酸鈉溶液。
主要參考資料
[1] 環(huán)境科學(xué)大辭典
[2] 陳娟, 崔淑卿. 空氣中二氧化硫?qū)θ梭w的危害及相關(guān)問題探討[J]. 內(nèi)蒙古水利, 2012 (3): 174-175.
[3] 農(nóng)藥商品大全
[4] 董竑君, 蔣訓(xùn)雄, 范艷青, 等. 二氧化硫還原沉淀粗碲的研究[J]. 有色金屬: 冶煉部分, 2014 (9): 55-58.