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国际标准化组织（ISO）对大气污染的定义为：大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或污染环境的现象。
大气污染源是指向大气中排放对环境产生有害影响的物质的过程、设备、物体及场所。大气污染分为自然源和人为源两大类。自然源指火山喷发、森林火灾、土壤风化等自然原因产生的沙尘、二氧化硫、一氧化碳等，这类污染大多具有暂时性、局部性特征。人为源是指任何向大气排放污染物的工厂、设备、车辆或行为等。由人类活动所造成的这种人为源污染通常是长期性、大范围的。一般所说的大气污染问题大多是由人为污染源造成的。
大气污染物的种类很多，其物理、化学性质非常复杂。根据大气污染物的性质，可以将其分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指从污染源直接排放的污染物，进入大气后性质没有发生变化。由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，或几种污染物之间，发生了一系列化学反应或光化学反应，形成了与原污染物性质不同的新污染物，则把这种新污染物称为二次污染物。通常二次污染物比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。
根据大气污染物的存在状态，可将其分为颗粒污染物和气态污染物。
颗粒污染物是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称。各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的庞大的悬浮体系，即气溶胶体系，因此大气颗粒物也称为大气气溶胶（atmospheric aerosols）。
在我国的环境空气质量标准中，按照空气动力学直径大小，大气颗粒物可分为：
●总悬浮颗粒物（total suspended particulate，TSP）：粒径≤100μm。
●可吸入颗粒物（inhalable particles，一般称为PM10）：粒径≤10μm。
●细颗粒物（fine particles，一般称为PM2.5）：粒径≤2.5μm。
从大气污染控制的角度，按照颗粒的物理性质，通常有“粉尘”“降尘”“飘尘”“飞灰”“黑烟”“雾”等名称。
●粉尘：粉尘是指分散在气体中的微小固体颗粒，通常是由煤、矿石或其他固体物料在运输、筛分、碾磨、加料和卸料等机械处理过程中或由风扬起的土壤尘等产生。粒径大于10μm的粒子，在重力作用下，能在较短时间内沉降到地面，称为降尘。粒径小于10μm的粒子，能长期漂浮于大气中，称为飘尘。飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道内而对人体造成危害。
●飞灰：飞灰又称煤烟尘，是指伴随燃料和其他物质燃烧所产生的黑色烟尘，其中含有约50%的碳。
●黑烟：黑烟是指在燃烧固体或液体燃料过程中所生成的细小粒子，在大气中漂浮出现的气溶胶现象。黑烟微粒成为大气中水蒸气的凝结核后可形成烟雾。
●雾：由蒸气状态凝结成液体的微粒悬浮在大气中所呈现的现象称为雾。
气态污染物是在常温、常压下以分子状态存在的污染物，包括气体和蒸气。常见的气体污染物有CO、SO2、NO2、H2S等，常见的蒸气污染物是某些固态或液态物质受热后，引起固体升华或液体挥发而形成的气态物质。气体污染物的种类很多，通常分为五类：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物及光化学烟雾等。
硫氧化物中的SO2是目前大气污染中数量较大、影响范围较广的一种气态污染物。大气中SO2的来源很广，很多工业企业都可能排放SO2，包括火电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂等，主要来源为化石燃料的燃烧，含硫矿石的焙烧、冶炼等。
人类活动产生的氮氧化物中，大约有95%来自燃烧过程，其中主要的成分是NO和NO2。人类活动产生的NO，主要来自各种窑炉、机动车和柴油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。
碳氧化物主要包括CO和CO2。CO主要来自燃料燃烧和机动车排气。但当气象条件不利于大气的扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。CO2气体本身无毒，但当其在空气中的浓度过高时，使氧气含量相对降低，对人体会产生不良影响。地球大气层中CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，引发一系列环境问题。
大气中的有机化合物种类很多，包括从甲烷到长链聚合物的烃类。大气中的VOCs，不同的组织和机构对其定义有所差异。室外大气环境中的VOCs主要来自机动车尾气、燃料燃烧，以及石油炼制和化工生产等。室内环境中的VOCs则主要来自吸烟、采暖、烹调、建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂等。在室内装饰过程中，VOCs主要来自油漆、涂料和胶粘剂。
光化学烟雾是指空气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂在阳光（紫外线）照射下发生一系列光化学反应而生成的二次污染物。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。