目前，人們已經認識到，已經產生并正在影響環境的主要空氣污染物有很多種，包括含硫化合物(SO2、H2S等)。)，含氮化合物(NO、NO2、NH3等。)，含碳化合物(CO、VOCs等。)，光化學氧化劑(O3、H2O2等。)，含鹵化合物(HCl、HF等。)，顆粒物，持久性有機污染物等。根據它們的物理狀態，這些空氣污染物可以分為兩類：氣態污染物(如SO2和NO)和顆粒物。根據形成過程，可分為一次污染物和二次污染物。
進入大氣的污染物在大氣水平運動和各種大氣擾動運動的影響下，會有不同程度的輸送。
大氣的水平運動叫做風。風對污染物的擴散有兩種作用：一是整體輸送作用，二是稀釋作用。風向決定污染物的遷移方向，風速決定污染物的遷移速度。污染物總是從逆風流向順風。在污染源的下風處，污染較重；風速越大，單位時間內混入污染物的潔凈空氣量越大，稀釋效果越好。一般來說，大氣中污染物濃度與污染物排放總量呈正相關，與風速呈負相關。
在一些特殊的天氣條件下，一個地區排放的污染物可能會隨著上升氣流進入天空，并與天空中的氣團一起輸送。結果，污染物可能隨著下沉的氣團遠離污染源而落在地表附近，導致污染物的跨區域輸送。比如在一些特殊的氣象條件下，亞洲的沙塵可能會傳播到北美甚至歐洲。
污染物的輸送使得一個地區的空氣污染在更大的時間和空間尺度上是有害的，甚至南極和北極的動物也受到空氣污染的影響。目前沙塵暴、PM2.5(細顆粒物)、酸雨等都是大氣污染物在大氣中輸送造成的區域性污染。
主要污染物是指從污染源直接排放的污染物，如一氧化碳和二氧化硫。二次污染物是指臭氧、硫酸鹽、硝酸鹽、有機顆粒物等一次污染物發生化學反應或光化學反應形成的污染物。值得注意的是，二氧化碳以前并不被視為空氣污染物，但鑒于其對氣候變化的重要影響，一些國家已經將二氧化碳視為空氣污染物。中國2012年發布的《環境空氣質量標準》中規定的大氣污染物包括：二氧化硫、總懸浮顆粒物(TSP)、PM10顆粒物、細顆粒物PM2.5、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、鉛(Pb)、苯并[a]芘、氟化物等。
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