大气中的硫氧化物包括SO2、SO3、H2SO4、SO₄2-，其中SO2为一次污染物，其余均为SO2氧化转化形成的二次污染物。SO2主要来自矿物燃料的燃烧或炼制等，火山喷发是其
主要天然来源。大气中的硫氧化物主要形成酸雨和硫酸烟雾型污染等。硫氧化物在大气中可发生气相或液相转化。

1．二氧化硫的气相转化

大气中SO2的转化首先是被氧化成SO3，然后SO3被水吸收而生成硫酸，从而形成酸雨或硫酸烟雾。硫酸与大气中的NH+4等阳离子结合生成硫酸盐气溶胶。

大气中SO2直接氧化成SO3的机制为：

SO2+O2一→SO24一→SO3+O·

SO2被自由基（以HO·为例）氧化：

HO·+SO2一(M)→HOSO2·

HOSO2·+O2一(M)一→HO2·+SO3

SO3＋H2O一→H2SO4

反应过程中生成的HO2·，可通过下列反应使HO·再生：

HO2·十NO一→HO·+NO2

2.二氧化硫的液相转化

大气中存在着少量的水和颗粒物质，SO2可溶于大气中的水，也可被大气中的颗粒物所吸附，并溶解在颗粒物表面所吸附的水中：

SO2＋H2O↔SO2·H2O

SO2·H2O↔H+＋HSO₃^-

HSO3-↔H++SO₃2-

溶于大气水中的O3也可将SO2氧化：

O3+SO2·H2O一→2H+＋SO₄^2-+O2

O3＋HSO一→HSO4+O2

O3+SO₃2-一→SO₄2-＋O2

3．硫酸烟雾型污染

硫酸型烟雾也称伦敦烟雾，它是还原型烟雾，其主要污染源为使用燃煤的各类工矿企业，初生污染物是SO2、CO和粉尘，次生污染物是硫酸和硫酸盐气溶胶。

硫酸型烟雾形成污染的典型是1952年12月5-8日的伦敦烟雾。当时，地处泰晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心，一连几日无风。大雾笼罩着伦敦城，又值城市冬季大量燃煤，排放的煤烟、粉尘积蓄不散，在无风状态下烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五天烟雾弥漫，能见度极低。在这种气候条件下，飞机被迫取消航班，汽车即便白天行驶也要打开车灯，行人走路都只能沿着人行道摸索前行。由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处都可以听到咳嗽声。仅仅4天时间，死亡人数达4000多人。2个月后，又有800。多人陆续丧生。这就是骇人听闻的“伦敦烟雾事件”。

伦敦烟雾事件主要的“凶手”有两个，一个是元凶，即工业燃煤和冬季取暖燃煤排放的烟雾，另一个是帮凶，就是当地出现的“逆温层”现象。伦敦工业燃料及居民冬季取暖使用煤炭，煤炭在燃烧时，会生成水、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和烃类化合物等物质。这些物质排放到大气中后，会附着在飘尘上，凝聚在雾气中。当时持续几天“逆温”现象，加上不断排放的烟雾，使伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高10倍，二氧化硫的浓度是以往的6倍，整个伦敦城犹如一个令人窒息的毒气室一样。

硫酸型烟雾的显著特点就是还原性。二氧化硫易溶于水，当其通过鼻腔、气管、支气管时，多被管腔内膜水分吸收阻留，变成亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。高浓度工业烟雾使人呼吸困难。二氧化硫和悬浮颗粒物一起进入人体，气溶胶微粒能把二氧化硫带到肺深部，使毒性增加3-4倍。此外，当悬浮颗粒物中含有三氧化二铁等金属成分时，可以催化二氧化硫氧化成酸雾，吸附在微粒的表面，被带人呼吸道深部。硫酸雾的刺激作用比二氧化硫强约10倍，可见二氧化硫和悬浮颗粒物的联合毒性作用。二氧化硫进入人体时，血中的维生素便会与之结合，使体内维生素C的平衡失调，从而影响新陈代谢。二氧化硫还能抑制和破坏或激活某些酶的活性，使糖和蛋白质的代谢发生紊乱，从而影响肌体的生长发育。动物实验证明，10mg/m3的二氧化硫可加强致癌物苯并［a]芘的致癌作用。在二氧化硫和苯并［a]芘的联合作用下，动物肺癌的发病率高于单个致癌因子的发病率。