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我国的大气环境污染问题十分严重。我国现行的《大气污染防治法》于1987年制定，并于1995年、2000年、2015年进行了修订。自2000年以来，我国的大气污染特征发生了转变，开始由典型的煤烟型污染转为复合型污染。环境问题主要呈现以下四个方面的特征：
悬浮颗粒物是大气复合污染中一种具有综合信息的污染物，可以来自燃煤、机动车排放及大气化学反应过程等，其中细颗粒物PM2.5具有极强的消光作用，使城市大气能见度急剧降低，同时也具有严重的健康危害。目前我国城市大气环境中悬浮颗粒物的浓度普遍超出标准，改善大气质量已成为大多数城市公众关注的焦点。
近年，在煤烟型污染尚未得到有效控制的情况下，在一些大中型城市出现了严重的机动车尾气污染。北京、广州、上海等城市已出现不同程度的光化学烟雾污染，大气氧化剂O3的浓度逐年上升，其他氧化剂如H2 O2和有机过氧化物也达到高浓度水平。尤为严重的是，大气中的煤烟型污染与日益恶化的机动车尾气污染相叠加，使大气污染呈现出复合污染的特征，城市大气环境更加恶化。
长期以来，我国煤炭的大量消费造成了严重的煤烟型大气污染，大气中SO2和颗粒物污染严重程度较为突出。SO2在大气中通过各种途径快速转化为硫酸和硫酸盐气溶胶，导致降水酸化，造成近1／3的国土面积受到酸雨污染。我国已形成了华中、西南、华南—华东沿海三大酸雨区。2014年，我国酸雨污染主要分布在长江以南青藏高原以东地区，主要包括浙江、江西、福建、湖南、重庆的大部分地区，以及长江三角洲、珠江三角洲地区。2014年，全国470个监测降水的城市中，出现酸雨的城市比例为44.3%。
以城市为中心的大气污染向周边地区蔓延，区域性的大气化学过程更加活跃和复杂。由于光化学氧化剂前体物的排放、转化及传输，在一些典型区域光化学污染问题日益严重。我国最早的光化学污染发生在兰州，近年来在珠江三角洲和长江三角洲地区也屡有发生，形成了大面积的O3污染区，对人体健康、农业生产、材料及生态系统构成了潜在的巨大威胁。
我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气，煤炭资源总量远远超过石油和天然气资源。煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占70%以上。近年来虽然有下降趋势，但下降的幅度不大。石油是中国消费的第二大能源，占到总能源消费量的1／4左右，并有上升的趋势，天然气、水电等占的比例较小。能源消费结构及利用方式不合理、利用率低造成的能源严重浪费是导致城市大气污染的主要原因，主要表现有：
（1）我国煤炭资源总量为5.9万亿吨，占我国能源资源的85%，占世界煤炭总储量的11%。在我国一次能源消费结构中，煤炭占75%，其中仅有30%的煤炭被用于火力发电，其他煤炭则用于工业及民用燃烧，而绝大部分煤炭为直接燃烧，这种利用模式效率极低，造成了煤炭资源严重浪费，同时造成了严重的大气污染。
（2）国内煤炭年产量大，高硫煤地区的煤炭开采过快，高硫煤所占比重非常高且煤炭洗选率低。据统计，我国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的67%、二氧化碳排放量的70%都来自燃煤。
（3）各类燃烧设备热效率较低，造成了煤炭等资源的能源利用率低。高耗能、高污染企业非常普遍，粗放的加工消费方式使我国长期以来的煤烟型大气污染、酸雨和温室气体排放问题加剧。
当前，我国产业结构中存在许多高能耗、高污染的行业，高新技术产业比重过低，企业自主创新能力差，产品附加值低，单位GDP资源消耗率高。近十年来，我国能源消费速度加快，能源消费弹性系数超过1，经济高增长是建立在更高能源消耗基础上的。冶金、建材、化工等高耗能产品产量大幅增长，拉动了能源需求。过去的十年中，钢铁、水泥、电解铝等高耗能产业迅速发展，高耗能产业在国内生产总值增加值中所占比例增加，由此产生的空气污染逐渐累积，近几年发生了从量变到质变的转化。
我国是人口大国，环境问题与人口数量密切相关，随着经济的发展，我国人口与资源、环境的矛盾日益加剧。
我国地形多山，平原面积仅占总国土面积的12%，而且90%的平原集中在东部地区。众多人口对粮食的需求要求在工业化过程中必须保留相当多平原作为农田，以满足农产品的产出供应，因此只能在极为有限的平原地区发展工业和城市，这使得城市人口和工业高度密集，必然导致高度集中的大气环境污染。我国东部和中部地区的大气污染物排放已经大大超过了环境承载能力，东部区域的珠江三角洲、长江三角洲以及京津冀等几大城市群大气污染严重，这凸显了人口众多带来的巨大环境压力。
尽管我国人均能源消耗和资源消耗并不高，但一旦乘以巨大的人口基数，能源资源消耗就大得惊人，这就导致了近些年来我国资源的过度开发和大气环境的严重污染。随着城市化进程加快和生活水平提高，庞大的人口基数在未来几十年将给资源和环境带来越来越大的压力。
我国西北部的部分地区由于过度开发、放牧、开垦等人为活动，荒漠化加重，草场退化，生态环境遭到破坏，形成大面积的裸露地，在前期干旱少雨，后期天气变暖、气温回升的气象条件下，易形成沙尘甚至沙尘暴。每年春季源自蒙古国南部和我国内蒙古、新疆、甘肃、宁夏等地的沙尘暴对我国北方地区的城市空气质量影响严重。沙尘暴期间城市环境空气中的颗粒物浓度急剧增长，严重影响人们的生活质量和身体健康。此外，城市建设中，裸露地面面积增加、道路积尘量增加，造成城市裸露面扬尘、交通扬尘、建筑扬尘、料堆扬尘等无组织扬尘污染加重，这增加了城市环境空气中颗粒物污染的治理难度。
进入21世纪，我国机动车保有量迅速增长，机动车尾气排放量急剧增加。目前，机动车尾气排放是我国部分大中型城市大气污染的主要来源之一，尤其在北京、上海、广州等大城市，机动车尾气排放使得臭氧和细颗粒物污染加重。与此同时，公共交通系统建设滞后，相对而言，地铁、公交车和自行车在解决交通需求方面的潜力没有充分发挥，交通结构不合理导致城市道路拥堵严重，而且很多城市机动车执行的排放标准较低，这使得我国机动车主要污染物CO、HC、NOx的排放因子高于发达国家，机动车污染物排放量较大。