二氧化硫（SO2）水解反应是大气中二次硫酸盐气溶胶形成的关键化学过程之一。然而，围绕这一反应究竟主要发生在气–液界面还是体相，自20世纪80年代以来学术界就存在争论。
2025年1月16号，北京大学环境科学与工程学院宋宇教授联合南京大学与北京应用物理与计算数学研究所在Nature Communications（《自然·通讯》）发表了题为“Bulk Phase Dominates Sulfur Dioxide Hydrolysis over Interfacial Processes”的研究论文。该论文提出关于界面二氧化硫水解的新认识，并被编辑选为“Inorganic and physical chemistry”领域的亮点推荐文章。
以往研究中，实验观测发现SO2吸收系数异常偏高，可能是快速的界面反应导致的。该研究基于具有从头算精度的深度神经网络势函数分子动力学模拟，系统分析了非均相体系中SO2的水解反应动力学与环境效应，为这一长期争议提供了新的分子层面证据。研究进一步揭示，气–液界面水解对整体反应的贡献仅约为 1%，并非主导机制。体相水环境中致密有序的氢键网络显著增强了SO2的亲电性，从而有效降低反应能垒，使水解反应更易发生。该工作在分子尺度上提出SO2体相反应才是其水解的主导路径，结果有助于未来深入研究水相硫酸盐气溶胶的形成。
图1 SO2 反应吸收的基本物理和化学步骤
环境科学与工程学院2023级直博生杜米乐为本论文第一作者。北京大学环境科学与工程学院宋宇教授、南京大学前沿科学学院杨满意特聘研究员与北京应用物理与计算数学研究所王涵研究员为本文的通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67250-1
