空气是无色、无臭、无味的混合气体，主要由氧、氮、氩组成（占99．96％），二氧化碳、臭氧、水蒸汽、氖、氦等含量很少。
一般情况下，它们在空气中的组成是保持相对恒定的，正常情况下空气是清洁的。然而由于人类的生产和生活活动，向大气中排出了许多物质，引起空气成分改变，对人类和其他生物产生不良影响。二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等是排放到大气中的主要污染物。
一切含硫燃料在燃烧过程中都产生二氧化硫。二氧化硫为刺激性气体，易溶于水，几乎全部被上呼吸道吸收，对眼、上呼吸道粘膜有强烈刺激作用。在潮湿的空气中能与水分子结合形成亚硫酸、硫酸，使其刺激作用增强。二氧化硫在空气中的本底值（未受污染的大气组分含量）是0．0002ppm，当空气中二氧化硫浓度达0．3～1ppm时，多数人就会感觉出来；达到3ppm时，就有特殊的刺激气味；达到8ppm时就会感到难受；20ppm时可引起眼结膜炎、急性支气管炎；极高浓度时可致声门水肿、肺水肿和呼吸道麻痹。二氧化硫通过气孔进入植物叶子，破坏叶子内部组织，造成叶子变黄、卷叶，以致植物倒伏。二氧化硫排放进入大气后还可形成酸雨；酸雨使水质酸化，导致水生态系统变化，浮游生物死亡，鱼类繁殖受到影响；酸雨危害森林，破坏土壤，使农作物产量降低；酸雨还腐蚀石刻、建筑。
一氧化氮是一种无色无臭的气体，它在常温下很容易跟空气中的O2化合生成棕色、有刺激气味的二氧化氮。二氧化氮在空气中的本底值大约是0．001ppm。二氧化氮有毒，空气中含量为0．1ppm时，即可嗅到它的臭味；含量在150ppm以上对人的呼吸器官就有强烈刺激作用，引起肺水肿，严重者可致肺疽，有生命危险。二氧化氮遇水便形成硝酸。酸雨就是水和硫酸、硝酸的混合物。
人为排放氧化物的重要原因是燃料在燃烧过程中助燃空气里的氮和氧在高温条件下作用生成一氧化氮，一氧化氮再氧化即成二氧化氮。例如汽油机和柴油机中油料燃烧后，汽缸里排出的气体中一氧化氮浓度可达4000ppm；汽车加速时尾气中一氧化氮浓度可达6000ppm；火力发电厂废气中的一氧化氮含量也可达到1000ppm以上。而且燃烧温度越高，一氧化氮生成量越大。
从工厂烟囱排出来的高浓度氮氧化物是棕色气体，人们称之为黄龙。二氧化氮不但本身有毒，它在紫外线作用下还会产生臭氧。
一氧化碳是一种对血液神经有害的毒物，主要来自煤和石油的燃烧。一氧化碳进入体内，经肺泡进入血循环，主要与血红蛋白结合，导致肌体组织缺氧。实验表明，大约100ppm浓度的一氧化碳会使人产生昏眩、头痛或其他中毒症状。燃烧不完全时会产生大量一氧化碳。供氧不足的燃烧称作贫氧燃烧，产物即以一氧化碳为主。二氧化碳本身是没有毒性的，人体呼吸吐出的就是二氧化碳。但二氧化碳浓度的不断增加，对全球的气候却产生了不容忽视的影响。
二氧化碳气体有一个特性，就是能够吸收红外光。太阳辐射到地球上的可见光除少部分通过植物的光合作用将能量转换并贮存以外，大部分被云层、飘尘和地面反射回空间。反射是以红外光的形式进行的，但空气中二氧化碳气体却阻拦变成红外光的热能反射离开地表，于是地表附近的二氧化碳气体就起到了类似温室玻璃的作用，阳光可以射到温室里来，热量却散发不出去。这种“温室效应”能使地表低层大气温度升高，地表变暖。
据调查，19世纪大气中二氧化碳浓度是290ppm，现已达320ppm以上。1885年到1940年间，地球表面平均温度确实上升了0．6℃。有人认为，如果大气中二氧化碳继续增加，则50～100年内地球上的气温将升高好几度，赤道附近的干旱地区将大幅度扩大。
而寒带和极地的冰川大量融化，几百年后海平面将升高5～10米，世界气候将发生灾难性的变化。