空氣污染是氣候變化的主要原因。燃燒化石燃料和大規模砍伐森林等人類活動導致大氣中二氧化碳的增加，從而通過稱為溫室效應的過程將熱量困在大氣中。這會影響世界各地的氣候模式和海平面。
氣候變化，由於大氣變化以及大氣與地球系統內的各種其他地質、化學、生物和地理因素之間的相互作用而引起的地球氣候的周期性變化。大氣是一種不斷運動的動態流體。它的物理性質及其運動速度和方向都受到多種因素的影響，包括太陽輻射、大陸的地理位置、洋流、山脈的位置和方向、大氣化學和地表生長的植被. 所有這些因素都會隨著時間而改變。
空氣污染，以超過環境自然消散和稀釋或吸收它們的能力的速度釋放到大氣中的各種氣體、細碎的固體或細分散的液體氣溶膠。這些物質在空氣中的濃度可能會導致不良的健康、經濟或美學影響。
清潔、乾燥的空氣主要由氮氣和氧氣組成——按體積計分別佔 78% 和 21%。剩下的 1% 是其他氣體的混合物，主要是氬氣（0.9%），以及微量（非常少量）的二氧化碳、甲烷、氫氣、氦氣等。水蒸氣也是大氣中一個正常的但變化很大的成分，通常在 0.01% 到 4% 的體積範圍內；在非常潮濕的條件下，空氣中的水分含量可能高達 5%。
美國環境保護署(EPA)已將六種主要空氣污染物指定為“標準”污染物——標準意味著這些污染物在大氣中的濃度可用作整體空氣質量的指標。這表中總結了標準污染物的來源、可接受濃度和影響。
城市環境中主要關注的氣態標準空氣污染物包括二氧化硫、二氧化氮和一氧化碳；這些是由發電廠、汽車和其他燃燒源中燃燒的燃料油、汽油和天然氣等化石燃料直接排放到空氣中的。臭氧（煙霧的關鍵成分）也是一種氣態污染物；它通過二氧化氮和各種揮發性有機化合物（例如汽油蒸氣）之間發生的複雜化學反應在大氣中形成。
被稱為“微粒”（例如，煤煙、灰塵、煙霧、煙霧、薄霧）的極小固體或液體顆粒的空氣懸浮懸浮液，尤其是那些尺寸小於 10 微米（μm；百萬分之一米）的懸浮液，是重要的空氣污染物，因為它們對人類健康的非常有害的影響。它們由各種工業過程、燃煤或燃油發電廠、住宅供暖系統和汽車排放。鉛煙（空氣中粒徑小於 0.5 微米的微粒）毒性特別大，是許多人的重要污染物柴油燃料。
除鉛外，工業化國家的標準污染物排放量非常高，通常以每年數百萬噸計。除臭氧外，所有物質都從多種來源直接排放到大氣中。它們主要通過建立環境空氣質量標准進行監管，這是大氣中每種標準污染物的最大可接受濃度，無論其來源如何。下面依次描述六種標準污染物。
懸浮在空氣中的非常小的固體物質碎片或液滴稱為微粒。除了作為單獨類別處理的空氣中的鉛外，它們的特徵是基於大小和相（即固體或液體）而不是化學成分。例如，直徑在 1 到 100 微米之間的固體顆粒稱為塵粒，而直徑小於 1 微米的空氣中的固體稱為煙霧。當燃燒溫度高到足以使空氣中的分子氮與氧氣發生反應時，就會形成氮氧化物。燃煤發電廠等固定來源是這種污染物的主要來源，儘管汽油發動機和其他移動來源也很重要。
臭氧是光化學煙霧的關鍵成分，它是由二氧化氮和碳氫化合物在陽光照射下發生復雜反應形成的。它被認為是對流層（大氣的最下層）的標準污染物，但不在高層大氣中，它自然存在並用於阻擋來自太陽的有害紫外線。由於機動車排放大量二氧化氮和碳氫化合物，因此光化學煙霧在洛杉磯等城市很常見，陽光充足，高速公路交通繁忙的地方。某些地理特徵，例如阻礙空氣流動的山脈，以及天氣條件，例如對流層的溫度反轉，都有助於捕獲空氣污染物和形成光化學煙霧。
數百種特定物質在空氣中以微量存在時被認為是有害的。這些污染物被稱為空氣毒物。其中許多會導致基因突變或癌症；有些會導致其他類型的健康問題，例如對腦組織或胎兒發育的不利影響。儘管與標準污染物相比，空氣毒物的總排放量和來源數量都很少，但這些污染物可能對暴露的個人構成直接的健康風險，並可能導致其他環境問題。
大多數空氣毒物是有機化學物質，包括含有碳、氫和其他原子的分子。許多是揮發性有機化合物(VOC)，即容易蒸發的有機化合物。VOC 包括純碳氫化合物、部分氧化的碳氫化合物和含有氯、硫或氮的有機化合物。它們被廣泛用作燃料（例如丙烷和汽油）、油漆稀釋劑和溶劑以及塑料生產。除了導致空氣毒性和城市煙霧之外，一些 VOC 排放物還充當溫室氣體，從而導致全球變暖. 其他一些空氣毒物是金屬或金屬化合物，例如汞、砷和鎘。
在許多國家，已經制定了標準來控制幾種空氣有毒物質的工業排放。在美國（工作場所環境之外）管制的第一個有害空氣污染物是砷、石棉、苯、鈹、焦爐排放物、汞、放射性核素（放射性同位素）和氯乙烯。1990 年，作為對《清潔空氣法》的重大修訂的一部分，這份簡短清單擴大到包括 189 種物質1970 年。到 1990 年代末，美國對“主要排放源”——每年排放超過 10 噸任何這些材料或每年超過 25 噸任何組合的排放源——制定了特定的排放控制標準其中。重要的表中總結了空氣中的有毒物質、它們的來源及其對環境的影響。
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