Zanieczyszczenie powietrza gazami i pyłami powoduje zachwianie proporcji składu naturalnego atmosfery. Atmosfera, która jest gazową powłoką ziemi, ma za zadanie chronić powierzchnię Ziemi przed nadmiernym wychłodzeniem. Niektóre gazy wchodzące w skład atmosfery pochłaniają promieniowanie podczerwone. Większość szkodliwych promieni zostaje zatrzymana przez parę wodną, dwutlenek węgla, ozon, metan i inne, które występują w ilościach śladowych. Do gazów zakłócających naturalny stan atmosfery należą dwutlenek i tlenek węgla oraz dwutlenek siarki.. Powstają one podczas spalania i procesów technologicznych wielu gałęzi przemysłu. Badania jakie przeprowadzono na Antarktydzie i Grenlandii pozwoliły na odnotowanie koncentracji CO2 w atmosferze w przeciągu ostatnich setek i tysięcy lat. Wyniki tych badań potwierdzają, że koncentracja CO2 w atmosferze ciągle wzrasta już od początku XVII wieku.
Proces zmian termicznych Ziemi nazwano "efektem cieplarnianym". W jego wyniku może nastąpić ocieplenie klimatu co spowoduje topnienie lodowców górskich i lądolodów i co za tym idzie podniesienie poziomu wód oceanów. Zjawisko efektu cieplarnianego potęgują tzw. gazy cieplarniane:
Dwutlenek węgla w atmosferze z jednej ma dwojakie znaczenie. Z jednej strony przepuszcza promieniowanie słoneczne, z drugiej w znacznym stopniu pochłania długofalowe promieniowanie Ziemi, powodując wzrost temperatury. Wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze może spowodować podniesienie średniej temperatury ziemi o 4 °C.
Tlenek węgla i dwutlenek siarki oraz natężenie emisji chlorofluorometanów tzw. freonów wywołuje proces redukcji warstwy ozonowej w atmosferze. Freon jest nazwą grupy chloro- i fluoropochodnych węglowodorów alifatycznych używanych m.in. jak ciecz chłodząca w chłodziarkach. Freony uznano powszechnie w latach '90 XX wieku za szkodliwe dla środowiska. Uważa się, że ich emisja do środowiska jest jedną z głównych przyczyn zanikania warstwy ozonowej w atmosferze ziemskiej. Warstwa ta stanowi tarczę chroniącą Ziemię przed promieniowaniem ultrafioletowym wysyłanym przez słońce. Ozon stratosferyczny pochłania część promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi ze Słońca. Niektóre rodzaje promieniowania ultrafioletowego są szkodliwe dla organizmów żywych, ponieważ mogą powodować oparzenia, a także uszkadzać materiał genetyczny komórek. Badania dowodzą także, że ludzi i zwierząt może wywoływać zmiany nowotworowe.
Niektóre gazy niszczące ozon wytwarzają się w środowisku bez udziału człowieka. Takim pierwiastkiem jest metan. Metan powstaje w przyrodzie w wyniku beztlenowego rozkładu szczątek roślinnych (np. na bagnach). Działalność człowieka na ziemi stwarza jednak też inne możliwości do jego gromadzenia się w atmosferze. Stanowi on główny składnik gazu ziemnego. Jest stosowany jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych.
Ilość metanu w gazowej powłoce Ziemi wzrasta proporcjonalnie do zmiany liczby ludności na świecie. Również szybko wzrasta ilość freonów stosowanych do urządzeń AGD oraz w przemyśle chemicznym (o 5% w ciągu roku), a także zawartość tlenków azotu. Aż 1/3 tego wzrostu powoduje działalność człowieka, a zwłaszcza stosowanie nadmiernej ilości nawozów sztucznych.
