La pollution de l'air est causée par des gaz et des particules émis dans l'atmosphère par diverses activités humaines, telles que l'agriculture et la combustion inefficace de combustibles. Il existe également des sources naturelles qui contribuent à la pollution de l'air, notamment les particules de sol, la poussière et le sel des embruns.
Les polluants atmosphériques peuvent être émis directement par une source (polluants primaires) ou se former à partir de réactions chimiques dans l'atmosphère (polluants secondaires). Lorsque les concentrations de ces substances atteignent des niveaux critiques dans l'air, elles nuisent à l'homme, aux animaux, aux plantes et aux écosystèmes, réduisent la visibilité et corrodent les matériaux, les bâtiments et les sites du patrimoine culturel.
Les principaux polluants affectant la santé humaine sont les particules, l'ozone troposphérique (O3) et le dioxyde d'azote (NO2). Les particules fines qui nuisent à la santé humaine sont connues sous le nom de PM2.5 (particules d'un diamètre inférieur à 2,5 micromètres), qui peuvent pénétrer profondément dans les poumons et passer dans la circulation sanguine, affectant différents organes et fonctions corporelles. Ces particules peuvent être émises directement ou se former dans l'atmosphère à partir de différents polluants émis (par exemple l'ammoniac (NH3) et les composés organiques volatils (COV)).
L'ozone (O₃) est un polluant secondaire important. C'est un puissant irritant pulmonaire et il ralentit la croissance des plantes. C'est également un puissant gaz à effet de serre (GES). O₃ se forme dans la troposphère, près de la surface de la Terre, lorsque certains polluants précurseurs réagissent en présence de la lumière du soleil. Le méthane (CH₄), un puissant GES, est responsable d'une grande partie de la formation de l'O₃. Cet ozone troposphérique est différent de l'ozone de la haute atmosphère (stratosphère), qui nous protège des rayons ultraviolets du soleil.
Les oxydes d'azote (NOx) sont un groupe de composés chimiques polluant l'air, comprenant le dioxyde d'azote (NO2) et le monoxyde d'azote (NO). Le NO2 est le plus nocif de ces composés et est généré par les activités humaines. Il a un impact sur la santé humaine, réduit la visibilité atmosphérique et peut jouer un rôle important dans le changement climatique, à des concentrations élevées. Enfin, il est un précurseur essentiel de la formation de O₃.