二氧化硫会被吸收到血液中，对全身造成毒副作用。它会破坏酶的活性，从而明显影响碳水化合物和蛋白质的代谢，对造成一定的损害。动物实验证明，慢性后机体明显受到抑制。
当二氧化硫浓度为10 ~ 15 ppm时，可抑制呼吸道纤毛运动和粘膜分泌功能。当浓度达到20ppm时，会引起咳嗽，刺激眼睛。如果每天吸入浓度为100ppm，持续8小时，支气管和肺部会出现明显的刺激症状，会损伤肺组织。当浓度达到400ppm时，可引起呼吸困难。二氧化硫与浮尘一起吸入，浮尘的气溶胶颗粒会将二氧化硫带到肺部，使毒性增加3-4倍。
如果金属颗粒吸附在浮尘表面，二氧化硫在其催化作用下会被氧化成硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫强1倍左右。长期生活在空气污染的环境中，由于二氧化硫和浮尘的共同作用，可以促进肺泡纤维的增殖。如果扩散很广，形成纤维变，会使纤维断裂，形成。二氧化硫能增强苯并(a)芘的致癌作用。动物实验表明，在二氧化硫和苯并(a)芘的共同作用下，动物的发病率高于单一因素，可在短时间内诱发肺扁平细胞癌。
二氧化硫的化学性质极其复杂，不同温度下可用作非质子溶剂、路易斯酸、还原剂、氧化剂、氧化还原试剂等。液态二氧化硫也可以用作自由基受体。如偶氮二自由基引发剂，与乙烯化合物反应得到聚砜。液态二氧化硫在光照下可与氯和烷烃发生氯磺化反应，在氧气存在下生成磺酸。液态二氧化硫在低温下表现为还原，但在300℃以上会发生氧化。
SO2会使品红溶液褪色，加热后颜低，因为二氧化硫的漂白原理是二氧化硫与漂白产物反应生成无色不稳定的化合物，破坏对品红显色起作用的对醌。当加热时，化合物分解并恢复原来的颜色，因此二氧化硫的漂白也称为暂时漂白。
二氧化硫是中国允许使用的还原性漂白剂。对食品有漂白和对植物性食品内的氧化酶有强烈的抑制作用。中国规定可用于葡萄酒和果酒，大使用量0.25g/kg，残留量不得超过0.05g/kg。
二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂，通常情况下该物质以焦亚硫版酸钾、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚、等亚硫酸盐的形式添加于食品中，或采用硫权磺熏蒸的方式用于食品处理，发挥护色、防腐、漂白和化的作用。
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