В общем перечне загрязняющих веществ, признанных наиболее опасными для экосистемы, называют диоксид серы, оксиды азота, монооксид углерода, углеводороды.
Углерод, азот, сера — обязательные составляющие органических веществ, и техногенное поступление их в окружающую среду преимущественно связано с сжиганием топлива (угля, нефти, газа). Газообразные продукты сгорания топлива поступают в атмосферу в составе аэрозольных выбросов.
Атмосфера не гомогенна. Химические вещества в атмосфере находятся в форме твердых частиц различного состава и размера, в парогазовой форме, в составе водорастворимых веществ.
Соотношение веществ аэрозолей в различных фазовых состояниях зависит от химических особенностей этих веществ. В твердых частицах загрязняющие вещества могут составлять их основу или находиться в адсорбированном состоянии на поверхности. В состав этих фракций входят металлы, углеводороды, в парогазовой фазе находятся оксиды углерода, серы, азота, которые при взаимодействии с водными осадками могут переходить в растворенное состояние.
Загрязнение атмосферы имеет специфические особенности: атмосфера-основная среда, через которую загрязняющие вещества поступают от источника загрязнения в экосистему, в воду и почву; в пределах атмосферы загрязняющие вещества распределяются в разных направлениях; изменение состава воздуха быстрее, чем других сред, свидетельствует о загрязнении окружающей среды; загрязняющие вещества в составе атмосферы обеспечивают основную форму их трансграничного переноса.
Газовая фаза атмосферы, т. е. чистый воздух без пылеватых частиц, на 99,9 по объему состоит из азота, кислорода, аргона. Все другие элементы и их соединения составляют по объему лишь 30 млн частей.
Современная атмосфера в значительной степени — продукт живого вещества биосферы. В естественных условиях главными агентами круговорота азота выступают микроорганизмы. Молекулярный азот атмосферы — продукт взаимосвязанных процессов нитрификации и денитрификации, азотфиксации и аммонификации, трансформации, ассимиляции, иммобилизации и трансформации окисленных и восстановленных соединений азота живыми организмами. Свободный кислород создается и поддерживается в результате фотосинтеза. Диоксид углерода в естественных условиях — продукт дыхания живых организмов и разложения органических остатков. Монооксид углерода продуцируется водорослями, углеводороды — растительностью и микроорганизмами, метан образуется при анаэробном разложении органических веществ, при жизнедеятельности жвачных животных.
Техногенные источники вносят существенный вклад в формирование современного состава атмосферы. Особенно значим вклад техногенных источников в формирование запаса оксидов углерода, серы, азота, углеводородов. Наибольшее влияние техногенные источники оказывают на содержание соединений серы (33 % антропогенного происхождения), среди которых преобладает (88 % от всех соединений серы) диоксид серы.