Диоксид серы — бесцветный газ. Источники те же, что и для взвешенных частиц, особенно сжигание угля и нефти. Вступает в каталитические или фотохимические реакции с другими загрязняющими веществами с образованием SO3, серной кислоты и сульфатов. Типичные процессы образования дисперсионных аэрозолей — измельчение угля, ветровая эрозия почвы.
Атмосфера. В промышленных районах концентрация диоксида серы обычно достигает 0,05–0,1 мг/м3; в сельских районах она в несколько раз меньше, а над океаном меньше в 10–100 раз. В сельской местности фоновая концентрация близка к 0,5 мкг/м3, а концентрация в городах в 50-100 раз выше. Из-за химических превращений время жизни диоксида серы в атмосфере невелико (порядка нескольких часов). В связи с этим возможность загрязнения и опасность воздействия непосредственно диоксида серы носят, как правило, локальный, а в отдельных случаях региональный характер.
Наиболее крупными источниками выбросов двуокиси серы являются тепловые электростанции, работающие на твердом и жидком топливе, и металлургические предприятия. Большинство этих источников осуществляет выбросы из труб на высотах 100—200 м от поверхности земли, в результате чего они значительно рассеиваются до попадания в приземный слой атмосферы.
Значительную роль в загрязнении атмосферного воздуха городов двуокисью серы играют такие источники, как мелкие котельные с низкими трубами, небольшие предприятия местной промышленности, печные трубы жилых домов, т. е. источники, которых в городах насчитывается до нескольких сотен.
При одних и тех же выбросах содержание сернистого газа в атмосфере возрастает в 2 раза при увеличении вклада низких выбросов (высота труб до 50 м) от 25 до 50 % в суммарное количество выбросов. Влияние высоты выбросов особенно заметно при сравнительно небольшом количестве суммарных выбросов примеси. С учетом высот всех источников выбросов в городе можно принять среднюю высоту выбросов сернистого газа hsoi = 25 м.
При рассмотрении соотношений между выбросами и концентрацией вредных веществ принималось, что все выбросы серы находятся в атмосфере в виде сернистого газа. В действительности в туманах и осадках очень быстро происходит его окисление до SO4 с дальнейшим образованием серной кислоты. При этом происходит возрастание массовой концентрации примеси: из 1 г сернистого газа образуется 1,5 г серной кислоты.
При низкой температуре воздуха (—35°С и ниже) выбросы тепловых электростанций и котельных способствуют образованию тумана, состоящего из частиц замерзшей влаги с высоким содержанием серной кислоты. Такие туманы могут возникать в полярных районах, особенно на севере Восточной Сибири.
Окисление сернистого газа до SO4 и образование сульфатов происходит чаще всего в процессе фотохимических реакций. Скорость реакции окисления в значительной степени зависит от интенсивности солнечной радиации и от наличия соединений, способных изменять скорость реакции. Так, если в чистом воздухе скорость фотохимического окисления сернистого газа составляет 0,03 %/ч, то в присутствии даже незначительного количества окислов азота (а они присутствуют в атмосфере почти всегда) и олефинов она возрастает до 10 %/
В 1980 г. одновременные измерения концентраций сернистого газа и сульфатов были начаты на сети ОГСНКД во многих городах, на одном посту в каждом городе. По предварительному анализу результатов измерений получено, что в атмосфере содержание сульфатов (так же, как и сернистого газа) непрерывно изменяется. Средняя концентрация сульфатов зависит -от среднего уровня загрязнения воздуха сернистым газом и возрастает с его увеличением.
В большинстве городов концентрация сульфатов составляет 10—25 % концентрации сернистого газа. Наибольшие концентрации сульфатов отмечаются в районах, где велика интенсивность солнечной радиации, редки осадки и создается возможность для длительного сохранения серы в атмосфере, либо велика концентрация промышленных предприятий с выбросами больших количеств серы. Более низкие концентрации сульфатов, составляющие 7—15 % концентрации сернистого газа, наблюдаются Поволжье, и на Дальнем Востоке.
Увеличение концентрации серы за счет переноса ее из европейских стран может оказаться значительным на территории Ленинградской и Калининградской областей. Сюда может переноситься в среднем за 1 год 4,1 т/км2.
Средний уровень загрязнения воздуха существенно зависит от преобладающей в городе отрасли промышленности. Такой вывод получен при рассмотрении материалов измерений, выполненных в 328 городах. В городах с предприятиями черной и цветной, нефтеперерабатывающей промышленности концентрации сернистого газа выше, чем в среднем по стране, и выше, чем в крупнейших городах.
Средние максимальные концентрации сернистого газа в городах с предприятиями цветной металлургии выше средних максимальных по стране почти в 2 раза, а в городах с другими из рассматриваемых отраслей промышленности — выше средней максимальной по стране на 40—50 %..
Влияние на окружающую среду. Высокие концентрации диоксида серы вызывают серьезное повреждение растительности. Острое повреждение, вызванное диоксидом серы, отражается в появлении белесых пятен на широколистных растениях или обесцвеченных некротических полос на листьях с продольным жилкованием. Хронический эффект проявляется как обесцвечивание хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев, появлению красной или бурой окраски, которая в нормальных условиях маскируется зеленой. Независимо от формы проявления, результатом является снижение продуктивности и замедление роста. Лишайники особенно чувствительны к SO2 и используются как биоиндикаторы при определении его избыточных количеств в воздухе. Однако диоксид серы не всегда вызывает повреждение: в сульфатдефицитных местностях дополнительные небольшие уровни SO2 могут благотворно влиять на растения, однако происходящее параллельно некоторое подкисление почвы может потребовать дополнительного известкования.