SO₂是造成大气污染的主要物质之一。我国SO₂污染源主要有三方面：（1）硫酸生产尾气排放；（2）有色金属冶炼：如铜、铅、锌等矿物中都含硫化物；（3）燃煤：我国煤炭产量居世界第一位，且多为高硫煤（硫含量超过2.5%），在全国煤炭的消费中，占总量84%的煤炭被直接燃用，燃煤二氧化硫排放占总SO₂排放量的85%以上。北京地区2013年、2014年各行业SO₂排放比率如下图所示：

SO₂在大气中扩散迁移时，在日光照射下，可被氧化为SO₃ ， 大气中若含有起NO₂和O₃ ， 这种反应的速度更快，SO₃在空气中遇水滴就形成硫酸雾。最终酸雾遇到金属飘尘、氨等形成硫酸盐颗粒，此过程称为气-粒转化，大气中各种气体污染物在气-粒转化过程中都会产生大量PM_2.5。二氧化硫还可溶于水形成H₂SO₃ ， 然后再氧化成硫酸。

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