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SO2是一种典型的大气污染物,可以通过沉降和在空气中反应生成酸雨等方式进入土壤体系中。它不仅是土壤中硫的来源之一,也是造成土壤酸化等问题的主要原因,对人体健康、农业生态系统、建筑物等产生了严重的危害。因此,研究SO2去除方法并阐明其反应机理,对土壤等资源环境的保护与修复具有重要的现实意义。土壤矿物因具有比表面积大、表面反应活性强、离子交换容量高等特性,可以作为SO2良好的吸附剂,但不同的矿物类型、表面结构很可能会影响和改变SO2的吸附行为。臭氧作为大气中主要氧化剂之一,具有极强的氧化性,那么臭氧能否氧化SO2转化生成酸雨?此外,它在常温常压下易分解形成氧气,氧气作为空气的主要组成之一,是否可以参与酸雨的形成以及在其中扮演的角色目前尚不得知。迄今为止,已有大量关于SO2在土壤和大气中转化的研究,但多个关键问题仍有待解决。本论文运用密度泛函理论方法,在分子水平上深入而系统的研究了SO2在三水铝石表面的吸附行为与反应机理。首先,研究SO2在三水铝石不同表面的吸附构型以及吸附强度,阐明表面缺陷位以及配位不饱和位点对SO2吸附行为的影响;然后,研究三水铝石表面臭氧氧化SO2形成酸雨的反应机理,分析表面缺陷位对反应产物的影响以及水分子在反应过程中发挥的作用;并在此基础上,研究氧气与SO2进一步反应的机理,探讨影响三水铝石表面氧气氧化SO2反应的关键性因素。最后,论文阐述了解离吸附态氧与表面作用强度对反应位点复原的限制性作用。研究结果表明:（1）土壤矿物是良好的吸附剂,可以用于去除SO2污染物。三水铝石对SO2表现出强的吸附能力（尤其是部分脱水表面）。在规整（001）面只存在物理吸附模式,而规整（100）面、部分脱水（001）面、部分脱水（100）面均存在物理吸附和化学吸附两种模式,作用模式的差异性与表面不饱和Al位点以及缺陷位Osurf位点有关,且SO2在表面的吸附构型以及吸附强度随表面配位不饱和位点数量的增加而增加。此外,SO2主要倾向于通过S、O原子同时作用于表面不饱和Al、Osurf位点形成稳定的吸附构型,氢键的存在增强了吸附构型的热力学稳定性。SO2在三水铝石不同表面的吸附强度由强到弱的顺序依次为:部分脱水（001）面>部分脱水（100）面>规整（100）面>规整（001）面。（2）在臭氧存在的条件下,SO2在三水铝石表面的反应机理为:SO2在其表面反应存在两种路径,路径A表示SO2先水解生成亚硫酸盐或亚硫酸氢盐,之后被臭氧氧化形成硫酸盐或硫酸氢盐,而路径B表示SO2先氧化形成SO3然后水解形成硫酸盐或硫酸氢盐,其水解产物的类型受到表面缺陷位Osurf的直接影响。在规整表面,SO2的水解产物为亚硫酸盐;在部分脱水表面,由于表面缺陷位Osurf位点的存在,SO2的水解产物为亚硫酸氢盐。水解反应是这两条路径的速率决定步骤且路径A是优势路径,额外水分子的参与可以降低SO2水解反应的能垒,促进SO2水解反应的发生。在理论上证实了在三水铝石表面臭氧氧化SO2形成酸雨的反应在温和条件下可自发进行。（3）在规整表面,SO2吸附后表面Al原子位点均处于饱和状态,从而不具备活化氧气的能力;而部分脱水面因其含有配位不饱和Al位点而具备接受解离吸附态氧原子的能力,从而可以活化氧气,水解反应是所有反应路径的速率决定步骤。其中,路径C（先氧化后水解,氧化过程O=O断裂）和路径A（先水解后氧化）分别是部分脱水（001）和（100）面SO2反应的优势路径。甲酸（HCOOH）对部分脱水表面SO2水解反应具有明显的促进作用。此外,部分脱水（001）面因解离吸附态氧与表面两个五配位Al原子之间产生强的相互作用,导致反应位点受阻而失去活性;部分脱水（100）面解离吸附态氧氧化SO2的反应可以通过脱去硫酸分子使表面反应活性位点复原,表明大气中氧气可以与SO2反应形成酸雨,这在一定程度上解释了SO2的高转换率。本论文的研究结果表明土壤矿物可以作为SO2污染物的良好吸附剂,在土壤矿物表面,臭氧和氧气（大气的主要成分）可以与SO2反应形成酸雨并提出酸雨的形成机制。同时,我们提供了一种“变废为宝”的方法,即通过晶面控制将SO2污染高效转换成硫酸。