大气是由一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混合物。就干洁空气而言，按体积计算，在标准状态下，氮气占78．08％，氧气占20．94％，氩气占0．93％，二氧化碳占0．03％。随着现代工业和交通运输的发展，向大气中持续排放的物质数量越来越多，种类越来越复杂，从而引起大气成分发生急剧的变化。当大气正常成分之外的物质达到对人类健康、动植物生长以及气象气候产生危害的时候，即出现了大气污染。大气污染源主要有以下3个：
（1-）工业。
工业作为大气污染的一个重要来源，排放到大气中的污染物种类繁多、性质复杂，主要有硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等，形态以烟尘和气体为主。
（2）交通运输。
汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，煤或石油是它们的主要动力源，在燃烧过程产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，因量大而集中，其排放的污染物对城市的空气造成严重污染，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性较大。
（3）生活炉灶与采暖锅炉。
城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，其燃烧过程中释放的大量灰尘、二氧化硫、一氧化碳等有害物质会直接污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟雾弥漫，也是一种不容忽视的污染源。
大气污染物种类繁多，已经产生危害或被人们注意到的污染物大约有100种左右，其中影响范围广，对人类环境威胁较大的主要有颗粒物质、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、有机化合物、硫化氢、氟化物及光化学氧化剂等。全世界每年排入到大气的污染物重量大约为6亿到7亿吨，如表2-1所示。
表2--1 世界每年排入大气的污染物总量
排放到大气中的污染物质，在与正常的空气成分混合过程中发生种种物理、化学变化，按其形成过程的不同，可分为一次污染物和二次污染物。所谓一次污染物是指直接从各种排放源进入大气中的各种气体、蒸汽和颗粒物，如二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、包括重金属毒物在内的微粒等。而二次污染物是指进入大气的一次污染物在大气中相互作用，或与大气中正常组分发生化学反应以及在太阳辐射的参与下，起光化学反应后产生的新的大气污染物。这类物质粒径一般在0．01～1．0μm，不仅与一次污染物物理、化学性质完全不同，而且毒性也比一次污染物强得多，常见的有硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧以及许多不同寿命的活性中间体（又称自由基），如表2--2所示。
表2--2 大气中气体污染分类
大气污染主要有以下几个方面危害：
（1-）对人体健康的危害。
主要表现为呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等黏膜组织病变。例如，1952年12月5日至8日英国伦敦发生的煤烟雾事件死亡4000人。分析认为因工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫，加之无风有雾的天气使空气中烟尘最高浓度达4．46mg／m3，二氧化硫的日平均浓度竟达到3．83ml／m3。二氧化硫经过某种化学反应，生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上，随呼吸进入人体器官，使人患病或加速慢性病患者的死亡。
（2）对植物的危害。
大气污染物中二氧化硫、氟化物等污染物浓度较高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶枯萎脱落；当污染物浓度较低时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片褪绿，降低植物的生理机能，造成植物产量下降，品质变坏。
（3）对天气和气候的影响。
大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，主要表现在以下几个方面：
①减少到达地面的太阳辐射量。大气中大量的烟尘微粒，造成空气浑浊，使得到达地面的太阳辐射量减少。据观测统计，因烟雾可使太阳光直接照射到地面的量较之没有烟雾的日子减少近40％。
②酸雨。酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸，随自然界的降水下落形成。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏，能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎，能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用，还会腐蚀、污染建筑物。
③增加大气温度。在大工业城市上空，由于有大量废热排放到空中，因此，近地面空气的温度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称作“热岛效应”。
④对全球气候的影响。近年来，人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究，人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中，二氧化碳具有重大的作用。排放到大气中的大量二氧化碳，约有50％留在大气中。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射，使近地面层空气温度增高，称之为“温室效应”。经粗略估算，如果大气中二氧化碳含量增加25％，近地面气温可以增加0．5～2℃。如果增加100％，近地面温度可以增高1．5～6℃。有的专家认为，大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去，若干年后会使得南北极的冰溶化，导致全球的气候异常。
大气污染的防治措施很多，但最根本的一条是减少污染源。一般采用以下几种措施：
（1-）工业合理布局。
这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中，以减少一个地区内污染物的排放量。另外，还应把有原料供应关系的化工厂放在一起，通过对废气的综合利用，减少废气排放量。
（2）区域采暖和集中供热。
分散于千家万户的炉灶和市内密如树林的矮烟囱，是煤烟粉尘污染的主要污染源。采取区域采暖和集中供热的方法，即用设立在郊外的几个大的、具有高效率除尘设备的热电厂代替千家万户的炉灶，是消除煤烟的一项重要措施。
（3）减少交通废气的污染。
减少汽车废气污染，关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量，使汽油得到充分的燃烧，从而减少有害废气。
（4）改变燃料构成。
实行自煤向燃气的转换，同时加紧研究和开辟其他新的能源，如太阳能、氢燃料、地热等，可以大大减轻烟尘的污染。
（5）绿化造林。
茂密的丛林能降低风速，使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平，有的有绒毛，有的能分泌黏液和油脂，因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子经雨水冲洗能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃，能使空气得到净化。
此外，对于特定的大气污染物，针对其不同的物理化学特性，选择合适的环境材料，对其进行吸收、吸附以及转化处理，减少或者杜绝这类污染物的排放。
从物理化学原理看，大气污染控制技术主要是利用大气中各成分之间不同的物理化学性质，如溶解度、吸附饱和度、露点、沸点、选择性化学反应等，借助分子间和分子内的相互作用力来进行分离、转化。分离法基本上属于物理过程，是利用外力将污染物从大气中分离出来。转化法则是典型的化学处理过程，是利用化学反应将大气中的有害物转化为无害物，然后再用其他方法进行处理。
对于烟尘、雾滴之类的颗粒状污染物，可利用其质量较大的特点，用各种除尘除雾设备使之从废气中分离出来。对于不同污染物，根据其不同的理化性质，用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化转化等技术进行处理。
从工艺看，处理大气污染物通常有吸收法、吸附法和催化转化法。利用物质间不同的溶解度来分离大气污染物的方法称为吸收法；利用物质吸附饱和度的差异来分离大气污染物的方法称为吸附法；利用催化剂的催化作用将大气污染物进行化学转化，使其变为无害或易于处理的物质的方法称为催化转化法。
从材料科学与工程的角度看，无论是吸附法、吸收法还是催化转化法，都要借助于一定的材料介质才能实现。因此，在环境工程材料里，相应地有吸附剂、吸收剂以及催化剂等材料介质。可以说，环境控制材料是构成净化处理的主体，是大气污染治理的关键技术之一。下面将分析几种主要的大气污染物，并着重对其治理和修复环境保护材料进行讨论。
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