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雾霾天气时，空气看上去灰蒙蒙一片，而在显微镜下，会发现霾是由无数微小的干性颗粒组成，这些微小的颗粒是肉眼无法分辨的。霾颗粒的分布比较均匀，直径从0.001微米到10微米，平均直径为1～2微米，相比直径为50～70微米的人类毛发，可见其微小程度。
雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物（PM 10 ）组成，前两种为气态污染物，而PM 10 本身就是一种污染物，常是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体。
汽车尾气和工业废气中含有大量氮氧化合物和碳氢化合物，在阳光照射下发生光化学反应，产生光化学烟雾，主要成分是一系列氧化剂，如臭氧、醛类、酮等，被称为空气二次污染物，这也是霾的组成成分之一。人接触光化学烟雾后，会刺激眼睛和黏膜产生头痛、呼吸困难，加重慢性呼吸系统疾病，还可损害儿童呼吸系统，引发哮喘等。美国城市洛杉矶曾发生严重的光化学烟雾事故，后经政府积极治理环境，蓝天再现。我国一些工业城市也曾发生光化学烟雾事故，经治理后好转。