Les pollutions planétaires affectent l'ensemble des équilibres planétaires, mais présentent parfois de fortes hétérogénéités zonales. Elles se manifestent sur des pas de temps longs (pluri annuel, décennal, séculaire...).
L'effet de serre et les aérosols font partis de ces pollutions planétaires. En effet, ce premier phénomène naturel est amplifié par les rejets de gaz carbonique, de méthane, ... De plus, la circulation automobile amplifie l'effet de serre.
L'atmosphère contient de toutes petites particules solides ou liquides en suspension, appelées aérosols. Ce sont des particules insédimentables car elles ne peuvent pas se déposer sur le sol sous l'effet de la gravitation. Leur taille varie de quelques nanomètres à presque 100 microns, soit l'épaisseur d'un cheveu. En moyenne, environ trois milliards de tonnes d'aérosols sont émis chaque année par une multiplicité de sources à la fois naturelles (cendres volcaniques, poussières désertiques, embruns marins) et humaines (fumées d'industrie, gaz d'échappement, poussières issues de feux agricoles), ce qui induit une très grande diversité de leurs propriétés. Dans la stratosphère, les aérosols, principalement d'origine volcanique, sont rares mais ils peuvent résider plusieurs années. Dans la basse troposphère, où ils sont en général beaucoup plus abondants, les aérosols séjournent quelques jours seulement, cette durée variant essentiellement selon les précipitations (CNES, 04/2006).
Les pollutions régionales sévissent dans un rayon compris entre 100 et 1000 kilomètres et exercent leurs effets sur des pas de temps mensuels à pluriannuels.
Premièrement, la pollution acide et les pluies acides sont dues d'une part à l'inclusion de gaz et d'aérosols lors de la formation de la gouttelette de brouillard à l'intérieur d'un nuage, et d'autre part à la captation d'aérosols et de gaz lorsque les gouttes de pluie tombent, il s'en suit une diminution du PH des précipitations. La combustion dans les centrales électriques thermiques, l'industrie (avec les émanations de l'industrie chimique) et les transports sont les principaux responsables de ce type de pollution.
La pollution photochimique est générée dans la troposphère sous l'effet du rayonnement solaire qui implique des réactions chimiques avec divers polluants primaires comme les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et les Composés Organiques Volatils non Méthaniques. Cette pollution se forme sous certaines conditions climatiques et météorologiques : en été avec une température supérieure à 25°C et sous l'effet du déplacement des masses d'air.
Les pollutions locales s'inscrivent dans des pas de temps assez courts (jour, semaine...) et sur des espaces réduits, depuis les milieux confinés jusqu'à l'échelle d'une agglomération.
L'origine du dioxyde de soufre (ou anhydride sulfureux) est liée à la présence de soufre, impureté qui est contenue dans presque tous les combustibles fossiles, notamment le fuel et le charbon ; leur combustion oxydant le soufre en oxyde de soufre.
Les principales sources de ce gaz sont les centrales thermiques, les centres de production de chauffage, et les grosses installations de combustion de l'industrie.
Les secteurs tertiaire et résidentiel (chauffage individuel ou collectif) constituent le deuxième type d'émetteur, alors que les transports ne représentent qu'une faible part des émissions totales, pour la plupart à cause du trafic diesel. Ainsi, les émissions de dioxyde de soufre sont surtout concentrées en période de chauffe hivernale avec le chauffage au fioul.
Il se transforme rapidement dans l'air en acide sulfurique, très hygroscopique (qui a tendance à absorber l'eau et à former des noyaux de condensation), qui conditionne la formation des smogs acides. L'anhydride sulfureux est aussi responsable des pluies acides, en provocant une acidification incessante du PH des précipitations dans l'ensemble des pays industrialisés. Ce qui engendre notamment un dépérissement à vaste échelle des forêts de conifères, et de l'acidification des eaux des lacs situés sur terrains cristallins.
Les oxydes d'azote sont constitués du monoxyde d'azote à 90-95 % environ et du dioxyde d'azote. Le monoxyde d'azote se forme par combinaison de l'azote et de l'oxygène de l'air lors de combustions à hautes températures. Il est ensuite rapidement oxydé en NO2 par d'autres polluants atmosphériques tels que l'O2 ou l'O3. Le dioxyde d'azote peut alors être considéré comme un polluant secondaire.
Le monoxyde de carbone est un gaz inodore et incolore qui représente le principal polluant de l'air et résulte de la combustion incomplète et rapide des combustibles et carburants. C'est pourquoi il est associé aux transports routiers (à l'essence notamment), aux procédés industriels à combustion en général. Ce polluant est un bon indicateur des conditions de trafic et de l'évolution de la part des véhicules diesel et essence dans la structure du parc automobile. A forte dose, il agit sur l'hémoglobine qui ne fixe plus l'oxygène et peut engendrer des lésions du système nerveux et des troubles cardio-vasculaires.
On appelle composé organique volatil tout composé organique qui, une fois libéré dans l'atmosphère, peut y demeurer pendant un temps suffisamment long pour participer à des réactions photochimiques. Bien qu'il n'y ait pas de démarcation nette entre les composés volatils et non volatils, les composés qui s'évaporent rapidement aux températures ambiantes constituent la part principale des composés organiques volatil.
En milieu urbain, les COV émis proviennent des gaz d'échappement des véhicules, de l'évaporation des carburants automobiles mais aussi des combustibles liquides (gaz naturel, carburants industriels et activités industrielles variées : usages de solvants...)
Les métaux lourds sont nombreux et l'on retrouve comme éléments majeurs : le plomb, le fer, l'aluminium, le zinc et le magnésium. Ils sont issus majoritairement des usines d'incinération de déchets et du trafic automobile.
Le plomb provient principalement de la combustion des additifs au plomb contenu dans l'essence. Incorporé de façon systématique à l'essence en raison de ses propriétés antidétonantes, il constitue à lui seul 80% des 1 000 tonnes qui sont rejetées, chaque année, dans l'atmosphère. Heureusement, sa teneur dans les carburants a été progressivement réduite, jusqu'à son interdiction définitive le 1er janvier 2000. Résultat : en dehors de quelques agglomérations industrielles comme Dunkerque, plus aucune ville ne connaît de taux important de plomb dans l'air.