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二酸化硫黄（IUPAC推奨綴り）または二酸化硫黄（伝統的な英連邦英語）は、化学式SO₂で表される化合物である。2.刺激臭のある無色のガスで、マッチが燃えた時の臭いの原因です。火山活動化石燃料の燃焼によるエネルギー生成の副産物として人為的に生成されます。 [ 9 ]
二酸化硫黄は、比較的大量の二酸化硫黄を数分間以上吸入した場合に限られますが、人間にとってある程度毒性があります。中世の錬金術師たちはこれを「揮発性硫黄の精霊」と呼んでいました。[ 10 ]
SO₂はC₂v対称点群を持つ曲がった分子である。s軌道とp軌道のみを考慮した原子価結合理論のアプローチでは、 2つの共鳴構造間の共鳴という観点から結合を説明することになる。
硫黄-酸素結合の結合次数は1.5である。d軌道の関与を考慮しないこの単純なアプローチを支持する根拠がある。[ 11 ]電子計数形式論 の観点から、硫黄原子の酸化状態は+4、形式電荷は+1である。
二酸化硫黄は地球上に存在し、大気中に約15ppbという非常に低い濃度で存在している。[ 12 ]
他の惑星では、二酸化硫黄はさまざまな濃度で存在し、最も重要なのは金星の大気で、150 ppmで3番目に多い大気ガスです。そこでは、水と反応して亜硫酸の雲（SO 2 + H 2 O ⇌ HSO − 3 + H +）を形成し、惑星の大気中の硫黄循環の重要な構成要素となっています。初期の火星の温暖化の主要因として関与していると考えられており、下層大気中の濃度は100 ppmにも達すると推定されていますが、微量しか存在しません。金星と火星の両方で、地球と同様に、その主な発生源は火山活動であると考えられています。木星の自然衛星であるイオの大気は90%が二酸化硫黄で、木星の大気にも微量存在すると考えられています。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、系外惑星WASP-39bに二酸化硫黄が存在することを観測しており、それは惑星の大気中で光化学反応によって生成されている。 [ 15 ]
氷としては、ガリレオ衛星に豊富に存在すると考えられており、イオの後縁半球では昇華氷または霜として存在し、[ 16 ]エウロパ、ガニメデ、カリストの地殻とマントルにも存在し、おそらく液体の形で存在し、水と容易に反応すると考えられている。[ 17 ]
二酸化硫黄は主に硫酸の製造に使用されます（接触法を参照。ただし、他の製造法は少なくとも16世紀以来存在していました[ 10 ]）。1979年の米国では、この目的で2360 万トン（2600万米ショートトン）の二酸化硫黄が使用され、他の目的で使用されたのは15万トン（16万5347米ショートトン）でした。二酸化硫黄の大部分は、元素硫黄 の燃焼によって生成されます。また、一部の二酸化硫黄は、黄鉄鉱やその他の硫化物鉱石を空気中で焙焼することによっても生成されます。 [ 18 ]
二酸化硫黄は、硫黄の燃焼、または硫黄を含む物質の燃焼によって生成される。
燃焼を促進するために、液化硫黄（140～150 ℃（284～302 °F））を噴霧ノズルを通して噴霧し、表面積の大きい微細な硫黄滴を生成する。反応は発熱反応であり、燃焼により1,000～1,600 ℃（1,830～2,910 °F）の温度が発生する。発生した大量の熱は蒸気発生によって回収され、その後電気に変換することができる。[ 18 ]
硫化水素や有機硫黄化合物の燃焼も同様の過程をたどります。例えば、
黄鉄鉱、閃亜鉛鉱、辰砂（硫化水銀）などの硫化物鉱石の焙焼でもSO 2が放出される：[ 19 ]
これらの反応の組み合わせが、二酸化硫黄の最大の発生源である火山噴火の原因となっている。これらの噴火は、数百万トンもの二酸化硫黄を放出する可能性がある。
二酸化硫黄は、ケイ酸カルシウムセメントの製造過程における副産物としても生成される。この工程では、CaSO₄をコークスと砂とともに加熱する。
1970年代まで、このプロセスによってイギリスのホワイトヘブンで商業規模の硫酸とセメントが生産されていた。頁岩や泥灰岩と混合して焙焼すると、硫酸の製造に使用される二酸化硫黄ガスが硫酸から放出され、この反応によってセメント製造の前駆体であるケイ酸カルシウムも生成された。[ 20 ]
実験室規模では、高温の濃硫酸を銅の削り屑に作用させると、二酸化硫黄が発生する。
スズは濃硫酸とも反応するが、生成する硫酸スズ(II)は、後に360 ℃で熱分解して二酸化スズと乾燥二酸化硫黄にすることができる。
酸性化によって逆反応が起こる。
亜硫酸塩は、水性塩基が二酸化硫黄に作用することによって生成される。
二酸化硫黄は穏やかだが有用な還元剤である。ハロゲンによって酸化されると、塩化スルホニルなどのハロゲン化スルホニルが生成する。
二酸化硫黄は、石油精製所で大規模に行われているクラウス法における酸化剤です。この方法では、二酸化硫黄は硫化水素によって還元され、単体硫黄が生成されます。
二酸化硫黄の逐次酸化とその後の水和反応は、硫酸の製造に用いられる。
二酸化硫黄は水に溶けて「亜硫酸」を生成するが、これは単離することができず、代わりに亜硫酸水素イオン、場合によっては亜硫酸イオンの酸性溶液となる。
二酸化硫黄は、一般的な酸性でありながら還元性を持つ数少ない気体の1つです。湿ったリトマス紙をピンク色（酸性）に変え、その後白色（漂白作用による）に変えます。二クロム酸塩溶液に二酸化硫黄を吹き込むと、溶液がオレンジ色から緑色（Cr 3+ (aq)）に変化することで識別できます。また、鉄(III)イオンを鉄(II)イオンに還元することもできます。[ 21 ]
二酸化硫黄は、特定の1,3-ジエンとキレートトロピー反応を起こし、環状スルホンを生成する。この反応は、石油化学産業において重要な溶媒であるスルホランの合成に工業規模で利用されている。
二酸化硫黄は配位子として金属イオンに結合し、金属二酸化硫黄錯体を形成する。通常、遷移金属の酸化状態は0または+1である。さまざまな結合様式（幾何構造）が認識されているが、ほとんどの場合、配位子は単座配位子であり、硫黄を介して金属に結合し、平面型またはピラミッド型のη 1となる。[ 9 ] η 1 -SO 2 (S結合平面型) 配位子として、二酸化硫黄はS上の孤立電子対を使用してルイス塩基として機能する。SO 2は、金属とのη 1 -SO 2 (S結合ピラミッド型) 結合様式およびジメチルアセトアミドやトリメチルアミンなどのルイス塩基との1 :1付加物においてルイス酸として機能する。ルイス塩基に結合する場合、SO 2の酸パラメータはE A = 0.51およびE A = 1.56である。
二酸化硫黄の最も一般的で主要な用途は硫酸の製造である。[ 18 ]
二酸化硫黄は硫酸製造の中間体であり、三酸化硫黄を経て発煙硫酸となり、最終的に硫酸が製造される。この目的で使用される二酸化硫黄は、硫黄と酸素が結合することによって生成される。二酸化硫黄を硫酸に変換する方法は接触法と呼ばれ、この目的のために年間数百万トンが生産されている。
二酸化硫黄は、抗菌作用と酸化防止作用があるため、乾燥アプリコット、乾燥イチジク、その他の乾燥果物の保存料として使用されることがあります。 [ 22 ]ヨーロッパでは、この方法で使用される場合、 E 220 [ 23 ]と呼ばれます。保存料として、果物の色鮮やかな外観を維持し、腐敗を防ぎます。歴史的には、糖蜜は保存料として、また色を明るくするために「硫黄処理」されていました。乾燥果物の処理は通常、昇華硫黄に火をつけ、果物と一緒に密閉された空間で燃やすことで屋外で行われました。[ 24 ]果物は、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、またはメタ重亜硫酸ナトリウムに浸すことで硫黄処理することができます。[ 24 ]
二酸化硫黄は、ローマ人が空のワイン容器の中で硫黄のろうそくを燃やすことでワインを新鮮に保ち、酢の臭いを防ぐことができることを発見した際に、初めてワイン製造に使用されました。[ 25 ]
二酸化硫黄は、ワイン製造において依然として重要な化合物であり、ワイン中の濃度は百万分率( ppm ) で測定されます。いわゆる無硫黄ワインにも、最大 10 mg/L の濃度で含まれています。[ 26 ]二酸化硫黄は抗生物質および抗酸化剤として働き、細菌による腐敗や酸化からワインを保護します。酸化は、ワインの褐変や品種特有の風味の喪失につながる現象です。[ 27 ] [ 28 ]また、二酸化硫黄の抗菌作用は揮発性酸度を最小限に抑えるのにも役立ちます。二酸化硫黄を含むワインには、通常「亜硫酸塩含有」と表示されます。
ワイン中の二酸化硫黄は、遊離型と結合型の両方の形態で存在し、これらの組み合わせを総SO₂と呼びます。例えばアセトアルデヒドのカルボニル基への結合は、ワインの種類によって異なります。遊離型は、分子状SO₂（溶解ガスとして）と亜硫酸水素イオンとの平衡状態にあり、さらに亜硫酸水素イオンと亜硫酸イオンとの平衡状態にあります。これらの平衡はワインのpHに依存します。pHが低いほど平衡は活性型である分子状（ガス状）SO₂の方に傾き、 pHが高いほど不活性な亜硫酸イオンと亜硫酸水素イオンの形態のSO₂が多くなります。分子状SO₂は抗菌作用と抗酸化作用を持ち、高濃度では刺激臭として感じられる場合もあります。米国およびEUの法律では、総SO₂濃度が10ppm未満のワインにはラベルに「亜硫酸塩含有」と表示する必要はありません。米国におけるワイン中の総二酸化硫黄（SO₂ ）の許容上限値は350ppmです。EUでは、赤ワインは160ppm、白ワインとロゼワインは210ppmとなっています。低濃度では、SO₂はワイン中でほとんど検出されませんが、遊離SO₂濃度が50ppmを超えると、ワインの香りや味にSO₂の存在が感じられるようになります。
SO 2は、ワイナリーの衛生管理においても非常に重要な化合物です。ワイナリーと設備は清潔に保つ必要があり、コルク臭のリスクがあるためワイナリーでは漂白剤を使用できないため[ 29 ]、 SO 2、水、クエン酸の混合物が設備の洗浄と消毒によく使用されます。オゾン(O 3 ) は、その有効性と、ワインやほとんどの設備に影響を与えないことから、現在ワイナリーの消毒に広く使用されています。[ 30 ]
トウモロコシの湿式製粉工程では、浸漬工程において二酸化硫黄水溶液が使用されます。トウモロコシの粒は、乳酸と二酸化硫黄を含む大型タンク内で、約53℃（127°F）の温度で約40時間、この溶液に浸されます。これは、胚芽に含まれる油分が他の製品を汚染しないように、また分離しやすくするために、粒を柔らかくする目的で行われます。
二酸化硫黄は優れた還元剤でもある。水が存在すると、二酸化硫黄は物質を脱色することができる。特に、紙や衣類などのデリケートな素材の漂白剤として有用である。この漂白効果は通常長くは続かない。大気中の酸素が還元された染料を再酸化し、色を回復させる。都市下水処理では、二酸化硫黄は塩素処理された廃水を放出前に処理するために使用される。二酸化硫黄は遊離塩素と結合塩素を塩化物に還元する。[ 31 ]
二酸化硫黄は水にかなり溶けやすく、 IR分光法とラマン分光法の両方で、想定される亜硫酸（ H₂SO₃ ）は全く存在しないことが示されています。しかし、このような溶液は水との反応により亜硫酸水素イオン（ HSO₃⁻ ）のスペクトルを示し、実際に存在する還元剤はこれです。
20世紀初頭、ブエノスアイレスでは、ペスト菌（腺ペストの原因菌）を媒介するネズミを駆除するための燻蒸剤として二酸化硫黄が使用されました。この方法は成功し、南米の他の地域にも応用されるようになりました。ブエノスアイレスでは、これらの装置は「Sulfurozador」として知られていましたが、後にリオデジャネイロ、ニューオーリンズ、サンフランシスコでも、二酸化硫黄処理機が街路に持ち込まれ、広範囲にわたる消毒キャンペーンが可能になり、効果的な結果が得られました。[ 32 ]
二酸化硫黄またはその共役塩基である亜硫酸水素塩は、硫酸還元菌と硫黄酸化細菌の両方において、生物学的に中間体として生成される。哺乳類の生物学における二酸化硫黄の役割はまだ十分に理解されていない。[ 33 ] 二酸化硫黄は肺伸展受容体からの神経信号を遮断し、ヘリング・ブロイアー膨張反射を消失させる。
内因性二酸化硫黄は心臓および血管機能の調節において重要な生理的役割を果たしていると考えられており、二酸化硫黄代謝の異常または欠乏は、動脈性高血圧、アテローム性動脈硬化症、肺動脈性高血圧、狭心症など、さまざまな心血管疾患の一因となる可能性がある。[ 34 ]
先天性心疾患による肺動脈性高血圧症の小児では、ホモシステイン値が高く、内因性二酸化硫黄値が正常対照群の小児よりも低いことが示された。さらに、これらの生化学的パラメーターは肺動脈性高血圧症の重症度と強く相関していた。著者らは、ホモシステインを疾患重症度の有用な生化学的マーカーの1つ、二酸化硫黄代謝をこれらの患者における潜在的な治療標的の1つと考えた。[ 35 ]
内因性二酸化硫黄は、MAPK活性を低下させ、アデニル酸シクラーゼとプロテインキナーゼAを活性化することにより、血管の内皮平滑筋細胞の増殖率を低下させることも示されている。[ 36 ]平滑筋細胞の増殖は、高血圧性血管リモデリングとその狭窄の重要なメカニズムの1つであるため、動脈性高血圧とアテローム性動脈硬化症の重要な病因メカニズムである。
低濃度の内因性二酸化硫黄は内皮依存性血管拡張を引き起こします。高濃度では内皮非依存性血管拡張を引き起こし、心拍出量機能に陰性変力作用を及ぼすため、血圧と心筋酸素消費量を効果的に低下させます。二酸化硫黄の血管拡張作用と気管支拡張作用は、ATP依存性カルシウムチャネルとL型（「ジヒドロピリジン」）カルシウムチャネルを介して媒介されます。内因性二酸化硫黄は強力な抗炎症作用、抗酸化作用、細胞保護作用も有します。血圧を低下させ、特に血管内膜の肥厚などの高血圧性血管リモデリングを遅らせます。また、脂質代謝も調節します。[ 37 ]
内因性二酸化硫黄は、イソプロテレノールによるアドレナリン過剰刺激によって引き起こされる心筋損傷を軽減し、心筋の抗酸化防御予備力を強化する。[ 38 ]
二酸化硫黄は、酸化力の強い塩を溶解するために広く使用されている汎用性の高い不活性溶媒です。また、有機合成においてスルホニル基の供給源としても時折使用されます。例えば、アリールジアゾニウム塩を二酸化硫黄と塩化第一銅で処理すると、対応するアリールスルホニルクロリドが得られます。 [ 39 ]
ルイス塩基性が非常に低いため、マジック酸（FSO 3 H/SbF 5）などの超酸の低温溶媒/希釈剤としてよく使用され、 tert-ブチルカチオンなどの高反応性種を低温で分光的に観測することが可能になります（ただし、第三級カルボカチオンは-30 ℃以上でSO 2と反応するため、このような高温ではSO 2 ClFなどの反応性の低い溶媒を使用する必要があります）。[ 40 ]
二酸化硫黄は、液化しやすく蒸発潜熱が高いため、機械式冷凍に採用された初期の冷媒の一つでした。1784年、ジャン＝フランソワ・クルーエとガスパール・モンジュは、二酸化硫黄ガスが低温で液化できることを初めて実証しました。1870年代半ば、ラウル・ピクテは試作冷凍システムに二酸化硫黄をうまく使用しました。1920年以降、ノルゲ社製の回転式圧縮機式家庭用冷蔵庫「ローラー」で広く使用されるようになりました。毒性が低く不燃性のクロロフルオロカーボン（CFC）冷媒が導入されると、冷凍システムにおける二酸化硫黄の使用は徐々に減少しました。[ 41 ]
アイスランド気象庁は、自然放出される地熱ガス中の二酸化硫黄含有量を火山活動の可能性を示す指標として測定している。[ 42 ]
米国では、公益科学センターが、食品保存料である二酸化硫黄と亜硫酸水素ナトリウムは、特に大量に摂取した場合に過敏症を示す可能性のある特定の喘息患者を除いて、人間の摂取に対して安全であるとリストしている。[ 43 ]二酸化硫黄を含む亜硫酸塩 に対する過敏症の症状は、摂取後数分以内に生命を脅かす可能性のある呼吸困難として現れる。[ 44 ]亜硫酸塩は、喘息のない人にも、皮膚炎、蕁麻疹、紅潮、低血圧、腹痛、下痢、さらには生命を脅かすアナフィラキシーなどの症状を引き起こす可能性がある。[ 45 ]
二酸化硫黄への偶発的な曝露は日常的であり、例えばマッチ、石炭、バンカー燃料などの硫黄含有燃料の煙などが挙げられる。他の化学物質と比較すると、二酸化硫黄の毒性は軽度であり、実際に有害となるには高濃度が必要となる。[ 46 ]しかし、その遍在性から、二酸化硫黄は主要な大気汚染物質であり、人間の健康に重大な影響を及ぼす。[ 47 ]
2008年、米国産業衛生専門家会議は、短期暴露限界を0.25 ppmに引き下げました。米国では、 OSHAがPELを5 ppm（13 mg/m 3）の時間加重平均に設定しました。また、米国では、 NIOSHがIDLHを100 ppmに設定しました。 [ 48 ] 2010年、EPAは「75 ppbのレベルで新しい1時間基準を確立することにより、主要なSO 2 NAAQSを改訂しました。EPAは、75 ppbの1時間基準では追加の公衆衛生保護を提供しないため、既存の2つの主要基準を廃止しました。」[ 47 ]
大規模な火山噴火は、噴火が発生した年の硫酸エアロゾル濃度に圧倒的な影響を与えます。火山爆発指数で4以上のランクの噴火は、 SO2と水蒸気を成層圏に直接注入し、そこで反応して硫酸エアロゾルの噴煙を生成します。[ 49 ]火山噴出物の組成は大きく異なり、噴煙中に灰の粒子やその他のさまざまな元素が存在するため、複雑な化学反応を示します。主に珪長質マグマを含む成層火山のみがこれらの噴出物の原因であり、楯状火山で噴出した苦鉄質マグマは成層圏に到達する噴煙を生じません。[ 50 ]しかし、産業革命以前は、大規模な火山活動のない平均的な年では、ジメチルスルフィド経路が硫酸エアロゾル濃度に最も大きく寄与していました。 1990 年に発行されたIPCC 第一評価報告書によると、1980 年代の火山噴出物は通常約 1,000 万トンであったのに対し、ジメチルスルフィドは 4,000 万トンであった。しかし、その時点で、大気中への人為的な硫黄の世界的な排出量は、硫黄含有化合物の自然排出量の合計と「少なくとも同程度」になっていた。1860年の年間排出量は300 万トン未満であったが、 1900 年に 1,500 万トン、1940 年に 4,000 万トン、1980 年に約 8,000 万トンに増加した。同報告書は、「ヨーロッパと北米の工業化された地域では、人為的な排出量が自然排出量の約 10 倍以上を占めている」と指摘している。[ 51 ] 2000 年代初頭の米国東部では、硫酸塩粒子が大気汚染全体の 25% 以上を占めていると推定されている。[ 52 ]米国の石炭火力発電所からの二酸化硫黄排出物（石炭由来PM2.5）への曝露は、あらゆる発生源からのPM2.5への曝露よりも2.1倍高い死亡リスクと関連していた。[ 53 ]一方 、南半球は人口密度がはるかに低いため、濃度ははるかに低く、世界の人口の約90%が北半球に集中していると推定されている。1990年代初頭、北半球では人為起源の硫黄が支配的であった。 では、年間硫黄排出量のわずか16％が自然由来のものでしたが、南半球の排出量の半分以下でした。[ 54 ]
硫酸エアロゾルの排出量の増加は、さまざまな影響を及ぼしました。当時、最も目立った影響は、対流圏の高濃度の硫酸エアロゾルを運ぶ雲からの降水によって引き起こされる酸性雨でした。[ 55 ] 酸性雨がピークに達したとき、米国のアディロンダック山脈のような地理的に敏感な地域の湖や川から、ブルックトラウトやその他の魚種、昆虫が姿を消しました。 [ 56 ]酸性雨は、土壌の微生物の一部が失われ、アルミニウムなどの重金属が移動（拡散しやすくなる）し、マグネシウムなどの必須栄養素やミネラルが同様に溶脱するため、土壌の機能を悪化させます。最終的に、 pHの低下に耐えられない植物は枯死し、高地で硫酸を運ぶ霧に定期的にさらされる山地の森林は、最も深刻な影響を受ける生態系の1つです。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]酸性雨は濃度が低すぎて人間の健康に直接影響を与えることはないが、スモッグや硫酸塩濃度が高い空気を吸い込むと、喘息や気管支炎などの心臓や肺の疾患につながることが知られている。[ 52 ]さらに、この種の汚染は早産や低出生体重と関連しており、北京の妊婦74,671人を対象とした研究では、空気中のSO 2が100 μg/m 3増加するごとに乳児の体重が7.3 g減少することがわかった。これは、SO 2やその他の大気汚染が、これまで観察された低出生体重の最大の寄与リスク要因となっている。[ 62 ]
米国環境保護庁（EPA）の酸性雨対策プログラムのおかげで、米国では1983年から2002年の間に排出量が33%減少しました（表参照）。この改善は、硫黄を含む石炭や石油を燃焼する発電所において、二酸化硫黄（SO₂ ）を化学的に結合させる技術である排煙脱硫によって部分的に実現されました。
特に、酸化カルシウム（石灰）は二酸化硫黄と反応して亜硫酸カルシウムを生成する。
硫酸カルシウム（CaSO₃ ）の好気性酸化により、無水石膏である硫酸カルシウム（ CaSO₄）が生成される。ヨーロッパで販売されている石膏のほとんどは、排煙脱硫処理によって得られたものである。
硫黄排出量を制御するために、石炭火力発電所への導入に向けて、比較的効率の高い数十の方法が開発されてきた。[ 64 ]流動床燃焼において石灰石を床材として使用することで、燃焼中に石炭から硫黄を除去することができる。[ 65 ]
硫黄は燃焼前に燃料から除去することもでき、燃料が燃焼したときにSO 2が生成されるのを防ぎます。クラウス法は、副産物として硫黄を生成するために製油所で使用されています。ストレトフォード法も燃料から硫黄を除去するために使用されています。酸化鉄を使用した酸化還元プロセスも使用できます。たとえば、Lo-Cat [ 67 ]やSulferox [ 68 ]などです。
カルシウム添加剤や炭酸マグネシウムなどの燃料添加剤は、大気中への二酸化硫黄ガスの排出量を削減するために船舶エンジンで使用されることがある。[ 69 ]
成層圏の二酸化硫黄エアロゾルは、クロロフルオロカーボンやその他のハロゲン化オゾン層破壊物質が存在する場合、オゾン層破壊に寄与する可能性がある。 [ 70 ] しかし、二酸化硫黄エアロゾルを含む火山噴火がオゾン層に及ぼす影響は複雑である。下部成層圏に人為的または生物起源のハロゲン化化合物が存在しない場合、エアロゾルとの反応性に関連した中層成層圏の五酸化二窒素の減少がオゾン生成を促進する可能性がある。 [ 70 ] 2022年のフンガ・トンガ・フンガ・ハアパイの噴火 後に成層圏に二酸化硫黄と大量の水蒸気が注入された結果、大気循環が変化し、南緯ではオゾンが減少したが、熱帯では増加した。[ 71 ] [ 72 ] 噴火中に塩酸がさらに存在すると、オゾン層の正味の減少につながる可能性がある。[ 70 ]
その後の研究では、1950年代後半から1980年代にかけて、地球表面に到達する太陽光の平均減少率は10年あたり約4～5%、1990年代を含めると10年あたり2～3%と推定された。[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]注目すべきは、その期間全体を通して大気圏上層部の太陽放射は0.1～0.3%以上変化しておらず、減光の原因は地球にあることを強く示唆している。[ 78 ] [ 79 ]さらに、減光したのは可視光線と赤外線のみであり、紫外線部分は減光していない。[ 80 ]また、減光は晴天時にも発生しており、実際には曇天時よりも強かったことから、雲量の変化だけが原因ではないことが証明された。[ 81 ] [ 79 ] [ 73 ]
エアロゾル濃度の変化はすでに地球規模の気候に影響を与えているため、将来の予測にも必然的に影響を与えるだろう。実際、エアロゾルによる冷却効果を考慮せずに、すべての温室効果ガスの温暖化の影響を完全に推定することは不可能である。[ 82 ] [ 83 ]
エアロゾル冷却の現在の強さに関わらず、将来の気候変動シナリオはすべて粒子状物質の減少を予測しており、これには 1.5 °C (2.7 °F) および 2 °C (3.6 °F) の目標が達成されるシナリオも含まれます。これらのシナリオの具体的な排出削減目標は、より低い暗さを補う必要性を前提としています。[ 84 ]モデルは、硫酸塩によって引き起こされる冷却が、大気中のメタンによって引き起こされる温暖化とほぼ同等であると推定しているため(また、メタンは比較的寿命の短い温室効果ガスであるため)、両方を同時に削減すると、互いに効果的に相殺されると考えられています。[ 85 ] [ 86 ]しかし、近年、メタン濃度は 1980 年代のピーク時の成長率を上回る速度で増加しており、[ 87 ] [ 88 ]湿地からのメタン排出が最近の増加の大部分を牽引しており、[ 89 ] [ 90 ]一方で大気汚染は積極的に浄化されています。[ 91 ]これらの傾向は、2010年代半ばの予測では2040年まで起こらないとされていた1.5 ℃（2.7 °F）の温暖化が、現在では2030年頃に起こると予想されている主な理由のいくつかである。[ 82 ]
現実世界で硫酸エアロゾル濃度が地球規模の気候にとって重要であることが示されたため、このテーマに関する研究が加速した。エアロゾルの形成と大気への影響は、イオンクロマトグラフィーや質量分析法などの方法を用いて実験室で研究することができる[ 92 ]。実際の粒子のサンプルは、気球や航空機を使用して成層圏から回収することができ[ 93 ]、遠隔衛星も観測に使用された[ 94 ] 。このデータは気候モデルに入力される[ 95 ]。エアロゾル冷却を考慮することが温暖化の速度と進化を真に理解するために必要であることは以前から明らかであり、IPCC第2次評価報告書が気候への影響の推定値を初めて含め、2007年にIPCC第4次評価報告書が発行されるまでに主要なモデルはすべてエアロゾルをシミュレートできるようになった[ 96 ]。多くの科学者は、この研究のもう一方の側面、つまり同じ効果を人工的に引き起こす方法を学ぶことにも注目している。[ 97 ] 1990 年代頃、あるいはそれ以前から議論されてきたが、[ 98 ]成層圏エアロゾル注入を太陽地球工学の手法として用いることは、ポール・クルッツェンの 2006 年の詳細な提案と最も関連が深い。 [ 99 ]成層圏に展開することで、エアロゾルが最も効果的に作用し、大気浄化対策の進展が後退しないことが保証される。最近の研究では、最も排出量の多いシナリオRCP 8.5の下でも、現在より4 °C (7.2 °F) (産業革命以前より5 °C (9.0 °F))の上昇を回避するために必要な成層圏硫黄の追加量は、対流圏硫酸塩汚染に対する将来の規制によって効果的に相殺され、それほど劇的ではない温暖化シナリオでは必要な量はさらに少なくなると推定されている。[ 100 ]このことが、その費用と便益の詳細な検討を促したが、[ 101 ] 2020年代初頭までにこのテーマに関する数百の研究が完了したにもかかわらず、いくつかの注目すべき不確実性が残っている。[ 102 ]
0.3%のレベルで変動することが確認されている。