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海水脱硫技术是利用海水中的天然碱成分吸收烟气中的SO2生成不稳定的H2SO3，极易分别成H+和HSO3-，HSO3-发生二次分解为H+和SO32-，***后经曝气处理后SO32-与水中的氧气反应生成SO42-，从而实现SO2转换成SO42-向海水中转移。吸收SO2后的海水因H+浓度增加而酸性增强，与新鲜的碱性海水中和，H+与海水中的HCO3-反应生成CO2，加上曝气作用下的机械除CO2作用，恢复海水水质。
从自然界硫元素循环的角度来分析，海水脱硫技术实际上是截断了烟气排污大气造成酸雨污染，经河流汇入大海的过程。研究表明海水脱硫后，海水增加的SO42-浓度类似于海水涨潮落潮时的SO42-浓度波动值，属于正常范围。