簡介
空氣污染是指在不適當的時間、地點與濃度下出現的物質，對人類健康與環境造成不良影響。污染物可分為自然來源與人為來源，並依其化學性質與形成方式分為原生污染物與次生污染物。初級污染物如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物與懸浮粒子，直接由污染源排放；次級污染物則由初級污染物在大氣中經化學反應形成，如硫酸、硝酸、臭氧與 PAN 等。
原生與次生污染物
原生污染物是指直接由污染源排放至大氣中的物質，如二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HCs）及懸浮粒子（PM）。這些物質在大氣中可能進行化學反應，形成次生污染物，例如硫酸、硝酸、臭氧（O₃）及光化學氧化劑（如 PAN）。
污染物類型與物理形態
空氣污染物可分為固定源、移動源及逸散源。逸散源指開放性地點如建築工地或農地因風力或人為活動而產生的污染物。污染物的物理形態包括氣體（如 CO、SO₂）及微粒（如塵埃、煙霧、霧氣）。
主要污染物與危害物
根據美國環保署（USEPA）定義，主要污染物包括 CO、SOₓ、NO₂、HCs、O₃、TSP/RSP/FSP 及鉛（Pb）。危害性污染物則包括石棉、苯、砷、汞、氯乙烯等，具有毒性或致癌性。
自然來源
自然來源包括火山爆發、森林火災、雷電、生物分解等。這些活動可釋放大量微粒與氣體，如 SO₂、NOₓ、CO 等，並可能在大氣中停留數週至數年。
人為來源
人為來源主要來自工業製程、燃料燃燒、交通運輸、建築拆卸及農業活動。例如汽車排放的 NOₓ 與 HCs 在陽光照射下可形成光化學煙霧，導致臭氧濃度上升。燃燒含硫燃料則會釋放 SO₂，進一步形成酸雨。
光化學煙霧與臭氧
光化學煙霧的形成需 HC、NOₓ 與陽光三者共同作用，產生臭氧、PAN、醛類等刺激性物質。NO-NO₂-O₃ 的光化學反應序列形成平衡循環，若無外部干擾，NO、NO₂ 與 O₃ 濃度將維持穩定。臭氧是一種次生污染物，並非直接排放，而是由 NOₓ 與 HCs 在陽光作用下產生。臭氧可與 NO 反應形成 NO₂，形成一個動態平衡循環。污染物在一天中的濃度變化也有規律：清晨 NO 濃度上升，上午轉為 NO₂ 並產生 O₃，下午 O₃ 濃度下降。光化學煙霧中的成分如 PAN、醛類與丙烯醛等，會引起眼睛刺激與呼吸道不適。
NO-NO₂-O₃ 光化學反應序列
日間變化
污染物濃度會隨時間變化。清晨交通高峰導致 NO 濃度上升，隨後轉化為 NO₂。中午陽光強烈時，NO₂ 光解形成臭氧。傍晚交通再次增加，但因臭氧與 NO 反應，臭氧濃度下降。這種日間變化反映了污染物的動態轉化過程。
空氣污染是全球最嚴重的環境問題之一，對人類健康、生態系統、建築物及氣候均造成深遠影響。污染物如懸浮粒子（PM）、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）及臭氧（O₃）可透過呼吸系統進入人體，引發多種疾病，並對環境造成破壞。
對人類健康的影響
空氣污染與多種呼吸系統疾病有密切關係，包括氣喘、慢性支氣管炎、肺氣腫及肺癌。細懸浮粒子（PM₂.₅）能穿透肺泡進入血液，增加心血管疾病風險。兒童、長者及患有慢性病的人群尤其容易受影響。世界衛生組織指出，空氣污染每年導致全球數百萬人早逝。對動物與人類而言，空氣中的氣溶膠會依粒徑大小沉積於呼吸道不同部位。大於10微米的粒子會被鼻毛與黏液阻擋，沉積於鼻腔與上呼吸道；1至10微米的粒子則沉積於氣管與支氣管；小於1微米的粒子則可深入肺泡。一氧化碳中毒是另一嚴重影響，因其與血紅素結合形成碳氧血紅素，阻礙氧氣運輸，可能導致頭暈、疲倦甚至死亡。能見度下降也是空氣污染的明顯影響，懸浮粒子如硫酸鹽、煤煙等會吸收與散射光線，造成霧霾與視覺模糊。
對環境的影響
空氣污染會破壞生態系統，影響植物光合作用及土壤酸鹼平衡。酸雨由二氧化硫與氮氧化物形成，會腐蝕建築物、損害森林及污染水源。臭氧層的破壞亦與某些空氣污染物有關，導致紫外線照射增加，影響生物健康。
葉片損傷
在植物方面，空氣污染會導致葉片出現壞死、斑點、黃化或銀化等現象，這些傷害多源自葉內部細胞或表皮層的損傷。生理與生化方面的改變包括莖部變形或拉長、提早老化、花果受損、落葉及整體生長受阻。
對建築物與物料的影響
污染物如酸性氣體與微粒會加速建築物表面腐蝕，特別是石材、金屬與油漆。歷史建築與文化遺產在高污染地區面臨嚴重劣化問題，需投入大量資源進行保護與修復。
在材料與建築結構方面，金屬會因空氣中的酸性或鹼性化合物而腐蝕，導致表面損耗及電性改變。例如，硫酸與鋅反應生成硫酸鋅並釋放氫氣，或在污染物形成的電解質環境中產生電化學腐蝕。
對氣候的影響
某些空氣污染物如黑碳（Black Carbon）具有強烈的吸熱能力，會加劇全球暖化。此外，臭氧與甲烷等次生污染物亦屬溫室氣體，影響地球輻射平衡。空氣污染與氣候變化互為因果，形成複雜的環境挑戰。
在全球層面，空氣污染與溫室效應密切相關。溫室氣體如二氧化碳、甲烷、氧化亞氮及水蒸氣會吸收紅外線並回射至地表，導致地表升溫。當二氧化碳濃度增加10%，全球平均溫度約上升0.3°C。正回饋效應包括海水溫度上升導致二氧化碳溶解度下降、冰雪融化降低反射率及水蒸氣增加加強溫室效應；負回饋效應則包括光合作用增加吸收二氧化碳及冰雪融化後水體吸收二氧化碳。溫室氣體主要來自化石燃料燃燒與土地利用改變。全球暖化的影響包括海平面上升、降雨模式改變、沙漠擴張、北極升溫、極端氣候事件頻繁、海洋酸化、物種滅絕及糧食安全受威脅。應對方式包括減排、適應、建立韌性系統及氣候工程。
臭氧層破壞是另一全球性問題。平流層臭氧吸收紫外線，保護地表免受輻射傷害。然而，人造含氯與溴的化合物如氟氯碳化物（CFCs）在高空光解釋放氯原子，催化臭氧分解，導致臭氧層變薄甚至形成臭氧洞。臭氧層破壞會增加紫外線照射，導致皮膚癌、白內障及生態系統損害。全球已透過《蒙特利爾議定書》禁止生產與使用臭氧破壞物質。
酸雨則是空氣污染的另一重要表現。當二氧化硫與氮氧化物在空氣中與水分反應形成硫酸與硝酸，降水的酸性增加，形成酸雨。酸雨可透過濕沉降與乾沉降影響環境，前者隨降水沉降，後者則在無降水情況下附著於地表。酸雨會導致水體酸化、水生生物死亡、植物葉片受損、土壤養分流失及鋁離子釋放，進一步影響植物根部與生態系統。例如，中國部分城市燃燒高硫煤所產生的二氧化硫可隨風飄至日本，造成跨境酸雨問題；歐洲中西部的污染物亦可飄至北歐，影響當地湖泊與森林。
社會與經濟影響
空氣污染導致醫療支出上升、生產力下降及勞動力損失，對經濟造成重大壓力。污染嚴重地區的房地產價值亦可能受影響，並影響城市吸引力與居民生活質素。政府需投入大量資源進行監測、治理與教育宣傳。