主条目：污染物和温室气体
在安装烟道气脱硫环保设备之前，这家新墨西哥州的发电厂排放物中含有超量的二氧化硫。
空气污染成因与影响图解：(1)温室效应、(2)颗粒物污染、(3)增加紫外线辐射、(4)酸雨、(5)增加地面臭氧浓度、(6)增加氮氧化物浓度
空气污染物是空气中的物质，对人类和生态环境产生有害影响。该物质可以是固态颗粒、液态液滴、或是气体...污染物可以是天然的，也可以是人造的。污染物被分为初级污染物和次生污染物。初级污染物通常由过程产生，如火山喷发的烟灰。其它例子包括机动车尾气中的一氧化碳，或工厂排放的二氧化硫。次生污染物不是被直接排放的。它们是由初级污染物反应形成的。地面臭氧层就是典型的次生污染物。有些污染物可以既是初级的，又是次生的：它们可能来自直接排放，或是由其它初级污染物合成而来。
人类活动产生的主要初级污染物包括：
硫氧化物（SOx）：通常是二氧化硫，化学公式为SO2。SO2由火山和其它工业过程产生。煤和石油常常含有硫，它们在燃烧时会产生二氧化硫。SO2通常在受到NO2等的催化进一步氧化，形成H2SO4，即酸雨的成分。用这些燃料作为能量来源是对环境影响的主要顾虑之壹。
氮氧化物（NOx）：氮氧化物，特别是高温燃烧所产生的二氧化氮，也可以通过闪电产生。它们可能会形成棕色烟雾或污染河流，笼罩城市。二氧化氮是一种化学物质，公式为NO2。它是氮氧化物中的一种。作为最著名的空气污染物，这种棕红色的毒气具有十分刺鼻的苦涩气味。
一氧化碳（CO）：CO是一种无色、无味、无刺激的有毒气体。是由不完全燃烧所产生的，如天然气、煤或木头等。汽车尾气是一氧化碳的主要来源。
挥发性有机物：挥发性有机污染物是常见的室外空位污染物。它们可能是甲烷（CH4）或是非甲烷（NMVOCs）。甲烷是极其强大的温室气体，导致全球变暖。其它挥发性碳氢化合有机物也是重要的温室气体，因为它们会产生臭氧，延长大气中甲烷的寿命。影响则依地区空气质量的不同而不同。芳香非甲烷苯类、甲苯、二甲苯则有致癌嫌疑，长期接触可能会导致白血病。1,3-丁二烯是另一种危险的分子，常与工业应用有关。
有毒金属：如铅和汞，特别是它们的合成物。
氯氟烃（CFCs）：能破坏臭氧层；产生这一气体的物质目前已经被禁用。这些气体可以从空调、冰箱、喷雾剂等散布。氯氟烃进入空气后升至平流层。在此它们与其它气体反应，破坏臭氧层，使得有害的紫外线到达地球表面。能导致皮肤癌、眼疾甚至伤害植物。
自由基：一种空中微粒，与心肺疾病有关。[6][7]
氨气（NH3）：来自农业过程。氨气的化学式是NH3，通常是一种刺激性强的气体。地面作物需要相关营养，氨是肥料和滋养的先导。无论是直接还是间接，氨都是许多药物的合成成分。氨虽然被大量使用，但确是有腐蚀性的，伤身的物质。在大气中，氨气与氮氧化物和硫发生反应，形成次生颗粒。[8]
臭气：从垃圾、污水和工业过程中释放出来。
放射性废料：由核爆炸、核事件、战争爆破和自然过程，如氡的放射性衰变产生。
希腊雅典上空的污染
次生污染物包括：
从气体主污染物和光化雾合成的颗粒物。霾是一种空气污染物。普通霾是由于大量燃煤，混合烟雾和二氧化硫产生的。现代霾不是由燃煤，而是由汽车和工业排放，并在紫外线作用下形成次生污染物，并于初级污染物混合，形成光化雾。
地面臭氧层 (O3) 从NOx和挥发性有机化合物作用产生。臭氧(O3)是大气的关键成分。也是某些同温层重要的成分，通常叫做臭氧层。其所包含的光催化物和化学反应日夜反应，驱动许多化学步奏。由于人类活动，反常的高浓度(通常是燃烧化石燃料)是一种污染物，导致霾形成。
硝酸过氧化乙酰 - 同样由NOx和挥发性有机化合物反应形成。
其它空气污染物包括：
大量次要空气污染物。
各种持久性有机污染物，可以吸引颗粒物。
持久性有机污染物是有机化合物，在化学、生物和光解过程中难以自然分解。由此，它们在自然中存留持久，可以远距离扩散，在人体和动物组织内积存，通过食物链放大，对人类健康和自然环境造成潜在的重要影响。
颗粒物
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雾霾天气的天津意风区 晴朗天气的天津意风区
颗粒物（particulate matter，PM）或称粒状物、悬浮微粒、大气微粒物质，是悬浮在空气中微小的固态或液态粒子。与之相对的是气溶胶，常常指微粒和气体的混合物。一些颗粒是自然生成的，如火山爆发、沙尘暴、森林或草地火灾、植物或海上浪花。人类活动，如机动车燃烧化石燃料、电厂或其它工业过程都会产生大量气溶胶。从世界平均水平来看，由人类活动而产生的气溶胶只占大气中的10%。空气中颗粒物增加与健康威胁如心脏病、肺病有关。[9]悬浮物通常以颗粒的大小来区分，而当中的可吸入悬浮粒子则可影响人体健康。其中，空气动力学直径（以下简称直径）小于等于10微米的颗粒物称为可吸入颗粒物（PM10）；直径小于等于2.5微米的颗粒物称为细颗粒物（PM2.5）。颗粒物能够在大气中停留很长时间，并可随呼吸进入体内，积聚在气管或肺中，影响身体健康。
这些可吸入悬浮颗粒还可以再细分为PM10和PM2.5两类：
PM10（即直径小于10微米）的颗粒，这种颗粒不能被身体的防御机制阻挡，可以直达肺部，所以十分危险；
PM2.5的颗粒比PM10的更危险，因为它的颗粒小于2.5微米，可以穿透肺泡到达血液。
直径约为0.1mm的粉尘颗粒有超过50%会沉积在肺部，含硅的粉尘更会对人体造成永久伤害，例如引致矽肺病。
香烟尘是常见的悬浮颗粒，因粒径小（在0.001至0.1mm之间）、扩散力强，在静止空气中几乎可以不沉落，不仅即时可见污染恶果，长期吸入更可以导致肺癌。
其他常见的悬浮颗粒：
矽、铝、钙、锰、铁（来源：泥土、地壳和建筑活动）
钒、镍（来源：以油作为燃料的燃烧工序）
镉、碳氢化合物（来源：焚化）
碳、铅、溴、碳氢化合物（来源：汽车废气）
钠、氯、镁、钾（来源：海洋）
硝酸盐、硫酸盐、铵（来源：次生污染形成物）
来源
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德州斯特拉特福德沙尘暴逼近
斯泰茨伯勒监控燃烧，准备春耕
台湾台中火力发电厂于2020年空污排放量达16154公吨[10]，常被认为是台湾中部空气污染源
各种地点、活动和因素能导致污染物进入大气。这些来源被分为两大类。
人为来源：
这些主要包括燃烧各种燃料。
固定污染源：包括电厂烟筒、工厂和废物焚烧炉，以及熔炉和其它使用燃料加热的装置。在发展中国家和经济落后国家，传统生物大量焚烧是污染物的主要来源；传统生物燃烧包括木材、废料和粪便。[11][12]
移动污染源：包括机动车、船舶和飞行器。
控制燃烧：是农业和林业管理行为。控制或计划燃烧常常在林业管理、农业和牧场回复或减少温室气体上运用到。火是森林和绿地生态系统的自然成分，控制燃烧是林业管理员的工具。控制燃烧可以控制植被，促进森林再生。
烟雾：从涂料、发胶、清漆、气雾喷雾器和其它溶剂散播。
废物堆积：如垃圾场产生甲烷。甲烷易燃，接触空气可以爆炸。甲烷也会导致窒息，能在封闭区域排除氧气。如果某一区域氧气不足19.5%，就会引起窒息。
军事：如核武器、有毒气体、细菌战或火箭。
自然来源：
沙尘是自然形成的，来自植被稀少的土地。
甲烷可以从动物排泄物中产生，如牛粪
氡气来自地壳的放射性衰变。氡气是氡元素衰变产生的无色、无臭、自然形成、有放射性的惰性气体，对健康有害。自然形成的氡气可以在室内聚集，特别是封闭区域，如地下室，常造成肺癌。
野火导致的烟和一氧化碳。
在某些地区，植被可以排放挥发性有机污染物。这些污染物与人因初级污染物反应，如NOx、SO2和碳化物，产生季节性次生雾霾。[13] 紫树类、白杨、橡树和柳树都可以产生挥发性有机污染物。这些物种产生的污染物导致臭氧层浓度上升八倍。[14]
火山活动，产生硫、氯和烟灰。
排放因素
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中国华北上空的空气污染
空气污染排放因素所代表的价值是人们试图将排放到清洁空气中的污染物数量以及排放活动相互联系起来的事情。这些因素常常表述污染物的量，通过单位重量、体积、距离和排污活动持续性(如每吨煤燃烧后所产生的颗粒物的公斤量)。这些因素导致对各种空气污染来源进行评估。在许多例子中，这些成分常常是将所有可接受质量进行简单平均，并常常认为这是对长期平均数的代表值。
持久性有机污染物列表上有12种化合物。二恶英和呋喃只是其中之二，是由有机物燃烧所发
生的，如燃烧塑料。持久性有机污染物也是内分泌干扰素，可以扭曲人类基因。