大気汚染
WHOの資料(2005年)によると世界の人口10万人以上の都市3,400のうちPM10の測定が行われているのは216都市にとどまり、そのほとんどが北アメリカやヨーロッパであるように、測定地点が少ないことが指摘されている。
ガス状物質の測定法は物質によりさまざまであるが、連続的に測定するものとしては溶媒へ吸収させて導電率や光の透過率を測定する方法、赤外線照射で得られるスペクトルから分析する赤外分光法、同様に紫外線・可視光線・近赤外線照射を用いる紫外・可視・近赤外分光法などが用いられ、連続測定が難しく採取分析を行うものではガスクロマトグラフィーなどが用いられる。
特に観測点が乏しい場合や、計器観測点の間隔よりも小さな規模の汚染を調べる場合などには、大気汚染の生物指標として、樹木の葉の様子や、樹木に着生する大気汚染に弱い地衣類の様子を観察・利用する場合がある。マツの葉の断面は、気孔周辺に煤が溜まりやすいことが知られている。
輸送の段階で大きな微粒子は重力により落下する。落下したものは地面や植物などの表面に沈着(堆積)し大気中からは除去されるが、多くは土壌汚染や水質汚染へと移行する。概ね粒子径1μm以下では空気抵抗と重力加速度がほぼ等しくなりほとんど落下しないとされている。
輸送は地形や気象条件により大きく左右され、通常は風により拡散(大気拡散)されて発生源から離れるに従って濃度が下がっていく。大気汚染物質は概ね流体の渦や乱流運動的な拡散運動をすることが知られており、水平方向よりも鉛直方向の風が強いほど拡散しやすい。しかし、一定の条件下では汚染物質が滞留して高濃度汚染を引き起こす。
高濃度汚染は風が弱い(または無風の)時に起こる傾向があり、弱風を起こす気象条件として安定した気圧傾度の緩やかな高気圧の圏内に入ることや、気温減率が減少・逆転する安定層や気温逆転層が発生すること、地形の条件として谷や盆地であることが挙げられる。大気汚染が問題化した20世紀中盤はこのような条件下で高濃度汚染が多発した。また、昼間は地上付近の気流の乱れや対流が活発だが夜間は放射冷却により安定層・逆転層が生じて汚染物質が滞留しやすいこと(日変化)も知られている。日変化にはこのほかに海陸風によるものがある。
例えば、関東地方では午後から日没までを中心に発生する光化学スモッグが日没後の海風に乗って(メソスケールの前線である海風前線としても観測され)内陸に運ばれる関係で、発生地である東京都心や京浜工業地帯で窒素酸化物濃度が最も高く、風下の関東内陸部で光化学オキシダント濃度が最も高いという傾向がある。
古い技術から新しいクリーンな技術に置き換えることで、多くの場合大気汚染を低減することができる。
発展途上国では調理や暖房などに木質燃料(薪・木炭)や石炭を使う生活スタイルが依然としてあり、2015年時点で30億人近くがこのような生活をしていると推定され、大気汚染や室内空気質汚染のリスクを有している。より効率的な燃料への変更や燃焼機器の導入などが、汚染を低減させる。
ヨーロッパや北米で利用が再拡大しているストーブ・暖炉(薪ストーブ)は、石炭の使用中止、改良された認定品への買い替え、フィルターの使用、薪や木炭から木質ペレット(ペレットストーブ)への燃料変更、さらに木質燃料からガスや電気を利用した暖房への転換が排出低減につながる。政府から補助金などの支援が行われている例がある。例えば、アラスカ州フェアバンクスは米国肺協会から「最も汚染された都市」に認定されるほど大気が汚染されていたが、薪ストーブから石油、ガス暖房に切り替えたため汚染の低減に成功している。オレゴン州ポートランドでは薪ストーブを電気式ヒートポンプに取り替えるよう勧告している。
大気汚染の研究が進展したのは20世紀に入ってからである。著名な研究として、都市気候の中での大気汚染を論じたもの(A. クラッツァー(en)、1937年、ドイツ)、工業地域や都市での石炭の消費と大気汚染や煤塵の関係を論じたもの(C.E.P. ブルックス、1950年)、ロンドンにおける公園とその周囲の大気汚染を調べ比較したもの(C.W.K. ウェインライト、1962年)、大気汚染と都市計画について論じたもの(R.E. マン、1959年)などがある。これらを通じて集められた知見は法規制や大気汚染の予測へと進展する。
日本では、高度経済成長期の1960年代に大気汚染が増加するとともに研究が進展した。初期の著名な研究として東京・川崎の大気汚染について述べた伊藤、箕輪の研究があり、これをもとに両名は1965年に『大気汚染気象ハンドブック』を著している。1966年には学術誌『大気汚染研究』(現在の大気環境学会誌)が創刊されている。
大気汚染に関する主な国際協定は以下の通り。
ヨーロッパ:1979年に長距離越境大気汚染条約(英語版) (CLRTAP)を締結、国際連合欧州経済委員会を事務局とし、この条約を大きな枠組みとして、更に8つの国際条約を締結した。1985年締結のヘルシンキ議定書と1994年締結のオスロ議定書は硫黄酸化物の排出量削減、1988年締結のソフィア議定書は窒素酸化物の排出量削減を定めた。2013年2月時点で域外のアメリカやカナダも含め51か国が参加している。
北アメリカ:1991年にアメリカ・カナダ間でアメリカ・カナダ空気質協定(英語版)を締結、2000年に改正している。硫黄酸化物、窒素酸化物の排出量削減を定めた。
東南アジア:東南アジア諸国連合を事務局として2002年に越境煙霧汚染ASEAN協定(英語版)を締結している。
東アジア:国際協定はない。研究協力の国際的枠組みとして東アジア酸性雨モニタリングネットワーク (EANET)がある。
船舶:世界規模の枠組みで海洋汚染防止を規定するマルポール条約は、1997年改正版より大気汚染に関する規定を追加している。船舶の排出ガス中の窒素酸化物や燃料油中の硫黄分濃度の基準を定めている。
航空機:国連の専門機関でほとんどの国が加入する国際民間航空機関は、航空機の排出ガスの基準を定めている。