Ziemia jak każda inna planeta otoczona jest próżnią dlatego wymiana energii z otoczeniem odbywa się wyłącznie poprzez promieniowanie elektromagnetyczne. Energia słoneczna dochodząca do układu Ziemia-atmosfera jest równoważona przez energię wypromieniowaną przez układ atmosfera-Ziemia. Promieniowanie odchodzące od Ziemi ma dwie formy: odbite promieniowanie słoneczne oraz promieniowanie cieplne powierzchni ziemi i atmosfery. Średnia ilość energii docierającej do Ziemi i oddawanej w przestrzeń kosmiczną są jednakowe. Gdyby nie było atmosfery szacuje się, że średnia temperatura na Ziemi wyniosłaby około −18°C. W rzeczywistości temperatura ta jest około 15°C, różnica ta to efekt cieplarniany. Efekt cieplarniany jest wywoływany głównie przez koncentrację gazów cieplarnianych w atmosferze, gdyby atmosfera była przepuszczalna dla promieniowania cieplnego emitowanego przez powierzchnię planety tak jak jest przeźroczysta dla promieniowania widzialnego i podczerwonego docierającego do planety, to nie zatrzymywałaby promieniowania emitowanego przez powierzchnię i nie zatrzymywałaby energii na planecie, a jej wpływ byłby pomijalny.
Dziurą ozonową nazywa się zjawisko zmniejszania się stężenia ozonu w stratosferze atmosfery ziemskiej. Miejsce największego stężenia ozonu nazywane jest powłoką ozonową. Powłoka ta to warstwa atmosfery stanowiąca naturalny filtr ochronny Ziemi zatrzymujący promieniowanie ultrafioletowe. Dzięki niej możliwy stał się rozwój organizmów żywych. Ozon stratosferyczny pochłania część promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi ze Słońca. Niektóre rodzaje promieniowania ultrafioletowego są szkodliwe dla organizmów żywych, ponieważ może uszkadzać komórki (oparzenia), oraz może uszkadzać materiał genetyczny komórek. U ludzi i zwierząt może wywoływać zmiany nowotworowe. Organizm ludzki broni się przed ultrafioletem, wytwarzając barwnik (melanina) powodujący pochłanianie promieniowania w warstwie powierzchniowej skóry, zawartość tego barwnika objawia się ciemnieniem skóry.
Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego słońca z cząsteczkami atmosferycznego tlenu. Powstały ozon rozpada się reagując z niektórymi związkami chemicznymi szczególnie chloru i fluoru. W czasie zimy polarnej produkcja ozonu ulega redukcji. Duże obszary podbiegunowe znajdują się w półmroku albo są całkowicie nieoświetlone przez Słońce. Naturalny oraz wywołany zanieczyszczeniami rozpad trójatomowej odmiany tlenu nie zatrzymuje się w tym okresie, co prowadzi do zmniejszenia grubości warstwy ozonowej. Problem pojawił się gdy zaczęto używać freonów do produkcji aerozoli. Związki te wykorzystywane były w konstrukcji systemów chłodniczych między innymi w: sprężarkach lodówek, chłodniach i urządzeniach klimatyzacyjnych, do produkcji lakierów, w przemyśle kosmetycznym, w medycynie, jako delikatne środki czyszczące w przemyśle komputerowym.
Po pewnym czasie stwierdzono, jak katastrofalne skutki przynosi używanie tych związków dla warstwy ozonowej. Cząsteczki freonów nie wchodzą w reakcję z innymi substancjami i nie rozpadają się, mogą więc żyć w atmosferze ponad 100 lat. Owa niezniszczalność freonów oraz lekkość pozwalająca na przenikanie aż do ozonosfery zaniepokoiły dwóch chemików. Z ich założeń wynikało, że w ozonosferze miliony ton lekkich freonów pod wpływem promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na pierwiastki: węgiel, fluor i chlor. Wprawdzie węgiel spala się, ale fluor i jeszcze silniej chlor rozpoczynają reakcję łańcuchową z ozonem powodując tworzenie się tlenków i powstanie zwykłego tlenu dwuatomowego.
Wyjątkowo niebezpieczne, jeśli nawet nie najniebezpieczniejsze, są dla naturalnego środowiska elektrociepłownie, huty różnych metali (szczególnie żelaza), a także petrochemiczne zakłady. Zakłady przemysłowe emitują do atmosfery wiele szkodliwych pierwiastków i ich związków. Co więcej związki reagują z innymi tworząc w ten sposób znacznie bardziej niebezpieczne dla środowiska naturalnego układy. Zanieczyszczenia powietrza bardzo negatywnie wpływają na rośliny. Powodują one nieodwracalne zmiany w ich metabolizmie.
Najgroźniejsze są związki siarki i azotu. Zwłaszcza dwutlenki siarki oraz dwutlenki azotu. Są one jednym z podstawowych czynników wywołujących tak zwane kwaśne deszcze. Dwutlenek siarki i tlenki azotu tworzą z wodą silne kwasy. Dzieje się tak na przykład, gdy rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze. Kiedy następnie pada deszcz lub śnieg, zanieczyszczenia spadają na ziemię i roślinność w postaci opadu zwanego "depozycją mokrą". Mogą jednak osiadać na cząsteczkach pyłu zawieszonego w powietrzu, które to cząsteczki z czasem opadają. Mówi się wtedy o "depozycji suchej". Niebezpieczeństwo pochodzi jednak z powietrza, a całe zjawisko łączenia się tlenków z wodą i dostawania się w ten sposób kwasów do wód, gleb, i płuc ludzi i zwierząt, oraz na mury budynków określa się ogólnie nazwą "kwaśnego deszczu".
Kwaśne deszcze wpływają także na roślinność. Oddziaływanie zanieczyszczeń może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. To pierwsze, w przypadku drzew, uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Wewnątrz nich uszkadzane są różne błony, co może spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w bilansie wodnym.
Pośrednie uszkodzenia są następstwem zakwaszenia gleby. Zmniejsza się wówczas dostępność substancji odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości szkodliwych dla drzew metali rozpuszczonych w roztworze glebowym, jak np. aluminium (które uwalniane są np. z blokujących je nierozpuszczalnych związków wapnia). Powoduje to uszkodzenie korzeni i zabicie flory grzybów mikoryzowych, co prowadzi do tego, że rośliny nie mogą pobrać wystarczających ilości pożywienia i zmienia się odczyn gleby. Ponadto zmniejsza się odporność roślin na choroby i owady. Tak osłabione drzewo atakują owady, lub pasożytnicze grzyby niszcząc doszczętnie drzewo. Podobnie dzieje się z innymi roślinami.
Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje bez wpływu i na zwierzęta, np. rozmnażanie ptaków żyjących przy brzegach zakwaszonych jezior jest zaburzone. Zmiana składu roślinności spowodowana zanieczyszczeniami powietrza wywiera też wpływ na zwierzęta uzależnione od danego zbiorowiska roślinnego. Nie znajdują w nim właściwych dla siebie gatunków roślin, co może spowodować nawet niezdolność do rozmnażania. Duża zawartość zanieczyszczeń w powietrzu oraz ogromne ilości emitowanych związków siarki i azotu doprowadziły w Europie Środkowej do poważnego pogorszenia stanu zarówno lasów, jak i gleb.
Jedynym pełnym rozwiązaniem problemu zakwaszenia jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza przez zmniejszenie zużycia paliw. Są dwie główne drogi prowadzące do tego celu: oszczędniejsze gospodarowanie energią i innymi zasobami oraz użycie możliwie najlepszej techniki spalania i oczyszczania. Według analizy przeprowadzonej przez OECD w 1981 r. emisja siarki mogłaby być zmniejszona o połowę w ciągu dziesięciu lat, gdyby wykorzystano dostępne wówczas urządzenia do oczyszczania i odsiarczania. Podniosłoby to koszty energii przeciętnie o trzy procent. Analiza ta wskazała jedną z wielu dróg, mającą za punkt wyjścia ekonomicznie optymalne rozwiązania. Innymi słowy, można zmniejszyć emisję bardziej i szybciej, ale wzrosną również koszty.
Szczególnie silnym źródłem emisji dwutlenku siarki jest spalanie węgla brunatnego, jako najbardziej zasiarczonego. Natomiast zdecydowanie najkorzystniejszą formą zapobiegania emisji spalin zakwaszających powietrze jest rozwój elektrowni wodnych i wiatrowych, oraz energetyki jądrowej.
Jedną z największych katastrof ekologicznych (jeśli nie największą) możemy nazwać ciągłą i nieprzerwaną zagładę tropikalnych lasów. Równikowe lasy deszczowe nie bez przyczyny nazywane są płucami Ziemi. Jeśli ich niszczenie będzie postępować dalej w obecnym tempie to po porostu na Ziemi może po jakimś czasie zacząć brakować czystego powietrza. Co więcej niszczenie tych lasów powoduje zmiany w cyklach hydrologicznych. Te z kolei powodują susze, erozję gleb, powodzie na obszarach, na których nigdy dotychczas te zjawiska nie miały miejsca. Wyręb lasów powoduje również zmiany albedo. Albedo jest to współczynnik odbicia się światła od powierzchni naszej planety. W efekcie wpływa to zatem na rozłożenie wiatrów oraz prądów morskich. A także powoduje zmiany w rozkładzie opadów.
Nie mniej ważna dla utrzymania na Ziemi życia co powietrze i żywność jest woda. Nie ma życia bez wody. Bez niej nie jest przeżyć żadne znane nam stworzenie, czy to roślina, czy zwierzę. Nawet człowiek jest od niej "uzależniony". Cała woda na świecie, również ta z wodociągów miejskich, pochodzi z hydrologicznego obiegu. Polega on na tym iż woda z oceanów, mórz, rzek i jezior, z lasów czy pól i w postaci pary wodnej wznosi się do góry. Tam powoduje powstawanie chmur. Po jakimś czasie ulega ona skropleniu i powraca pod pierwotną postacią na powierzchnię Ziemi. Jeżeli człowiek nie przestanie zanieczyszczać wód, to już wkrótce może doprowadzić do katastrofalnych w skutkach zniszczeń w faunie oraz florze naszej planety. Dalszą konsekwencją tych działań może być nawet zagłada całej ludzkości.
Skupmy się teraz przez chwilę na roli jaką w naszym świecie pełnią lasy. Chociaż może się tak nie wydawać jest to rola niezwykle istotna i kluczowa dla istnienia naszej planety oraz życia na niej. Po pierwsze lasy zaopatrują naszą atmosferę w tlen oraz wilgoć. Jak wiadomo tlen jest potrzebny niemal wszystkim organizmom na Ziemi. Jedynie organizmy wodne potrafią przyswajać sobie tlen z wody. Co więcej korony drzew tworzą swoisty baldachim, który ma na celu ochronę gleb przez zbyt ulewnymi deszczami. Jak również wiadomo rośliny absorbują, a także magazynują węgiel. I ostatnia nie mniej ważna rola. Polega ona na regulowaniu przez korzenie drzew i innych leśnych roślin dopływu wody do rzek.
