粒子状物質
気体として大気中に放出されたものが、大気中で微粒子として生成されるものを二次生成粒子という。微小粒子が多い。普通、滞空時間は数日から数週間で、数百-数千kmを移動する。水溶性、吸湿性、潮解性が高いものが多い。
成分では、硫酸塩 (SO4)、硝酸塩 (NO3)、アンモニウム塩 (NH4)、水素イオンの化合物(水素化合物)、有機化合物(多環芳香族炭化水素 (PAH) など)、また鉛 (Pb)、カドミウム (Cd)、バナジウム (V)、ニッケル (Ni)、銅 (Cu)、亜鉛 (Zn)、マンガン (Mn)、鉄 (Fe) などの金属、水を含んだもの(吸湿粒子)などからなる。
化学反応、核生成、凝縮、凝固、雲や霧を構成する水滴への溶解や蒸発による析出、微粒子同士の凝集などの生成プロセスを経る。高温環境下で凝集するもの、常温下で自ら凝集するもの、水滴に溶解して凝集するものなど様々である。
発生源は、石炭や石油、木材の燃焼、原材料の熱(高温)処理、製鉄などの金属の製錬などである。イソプレンやテルペンなど植物由来の揮発性有機化合物 (BVOC) もある。

ディーゼルエンジンの排ガス起源のディーゼル排気微粒子 (DEP) は健康への害が大きいという報告があり、社会的に問題視されている。
鉱物由来のものの中には、害が大きく厳しい法規制が掛けられている石綿などがある。
人間が呼吸を通して微粒子を吸い込んだ時、鼻、喉、気管、肺など呼吸器に沈着することで健康への影響を引き起こす。粒子径が小さいほど、肺の奥まで達する(沈着する)可能性が高いが、沈着部位は粒子径に従い複雑な変化をする。粒子径以外に粒子の形状や個人の呼吸の速度などにもよるが、概ね5μm以下になると肺胞にまで達し始める。ただし、1μmでも肺胞まで達するのは吸入量の1 - 2割のみで、残りは呼吸により再び排出される。20nm (0.02μm) 付近が肺胞への沈着が最も多く、50%程度とされる。これ以下になると、むしろ肺胞よりも上気道への沈着の方が多くなるとされる。
鼻呼吸よりも口呼吸のほうがより呼吸器の奥に沈着する傾向がある。なお、鼻・気道・肺胞などの形状は個人で異なるため個人でも差異がある。また、運動などにより換気量や呼吸数が増えると主に1 - 3μmの粒子を中心に沈着量が増える。
アメリカ環境保護庁は沈着率は年齢に関係ないという結果もあれば小児の方が成人よりもわずかに高かったという結果もあったと1996年に報告している。肺の表面積当たりの沈着量は小児の方が多いほか、鼻腔への沈着率は小児の方が低いことなども報告されている。これらをまとめた(環境省、2008年)は、小児は呼吸数や単位体重あたり換気量が大きいため肺の表面積当たりの沈着量は大きい傾向があり、「吸入粒子に対するリスクが大きい可能性がある」としている。
ドッケリーの1993年の報告やポープの1995年の報告をまとめた新田の2009年の報告によれば、「ハーバード6都市研究」と呼ばれるコホート研究の結果、PM2.5の濃度と、全死亡および心疾患・肺疾患による死亡の相対リスクとの間で、有意な関連性が認められている。また、ポープらの1995年、2002年の報告と、クルースキらの2000年の報告をまとめた新田の2009年の報告によれば、アメリカがん学会の研究を利用しアメリカの50都市30万人を対象に1989年までの7年間(追跡調査では1998年まで)行われた解析調査で、PM2.5の濃度と、全死亡および心疾患・肺疾患・肺癌による死亡との間で、有意な関連性が認められている。アメリカではこれらの研究が明らかになったことを契機にPM2.5の環境基準が設定されるに至った。日本でもSPM濃度と肺癌による死亡との関連性を示唆する研究報告がある。
各種研究をまとめた2005年のWHOメタアナリシス報告によれば、PM10が10μg/m3増加した時の1日当たり死亡率は、呼吸器疾患によるものが1.3%(95%CI値 0.5-2.0%)、心血管疾患によるものが0.9%(同 0.5-1.3%)、全死因で0.6%(同 0.4-1.8%)、それぞれ上昇する。またアメリカがん学会の調査を利用したポープらの研究 ("ACS CPS II", 1979–1983) によれば同じくPM10が10μg/m3増加した時の長期的な死亡率は、心肺疾患で6%(95%CI値 2-10%)、全死因で4%(同 1-8%)、それぞれ上昇する。
2003年10月1日から、東京都・埼玉県・神奈川県・千葉県でディーゼル車規制条例により、排出ガス基準を満たさないディーゼル車の走行規制が始まった。この規制強化により、自動車NOx・PM法対象地域では、2002年から2004年にかけてSPMの環境基準達成率が大きく上昇、2008年 - 2010年の3年間は99%以上となっているが、年により環境基準が達成できない地点もある。
平成20年度(2008年)の環境省発表による国内全測定局のSPM濃度の年平均では、自動車排出ガス測定局(自排局)で昭和49年(1974年)に0.16mg/m3を超えていたものが翌年に0.09mg/m3以下に漸減、以後緩やかに減少し平成13年(2001年) - 平成20年(2008年)まで0.04mg/m3以下を維持している。また一般環境大気測定局(一般局)で0.06mg/m3近くだったものが緩やかに減少し昭和56年(1981年)以降は0.04mg/m3以下、平成13年(2001年)頃 - 平成20年(2008年)まで0.03mg/m3以下を維持している。また同発表における平成20年度(2008年)の環境基準達成率は自排局99.3%、一般局99.6%だった。
2013年の1月から2月にかけて中国北京などで発生した大規模な大気汚染は記録的なPM2.
1月12日には北京市内の多くの地点で、環境基準(日平均値75μg/m3)の10倍に近い700μg/m3を超え、月間でも環境基準(同)を達成したのは4日間だけとなり、北京市の日本国大使館によれば143万km・8億人、中国環境保護部によれば中国国土の4分の1・6億人に影響が及んだ。
北京市ではPM10も、2012年の年平均値が109μg/m3で環境基準(年平均値70μg/m3)を超過している。この汚染の様子は他国にも報じられ、韓国や日本への越境汚染が懸念される事態となった。例えば日本では、報道により国民の関心が高まり、2013年2月になって既存の環境基準に加えて、環境省が「注意喚起のための暫定的な指針」を設ける事態となった。
中国共産主義青年団の機関紙『中国青年報』の世論調査(2013年1月、31省市約3,000人対象)では、中国国内で大気汚染によって生活に影響が出ていると答えた人は9割を超え、約4割が外出時にマスクをつけるなどの対策をとっているという。北京大学の研究(2012年)によると北京・上海・広州・西安の4都市でPM2.5に起因する死者は年間約8,000人で、世界銀行・中国環境保護部(2007年)によるとPM10を中心とする大気汚染による死者は中国全土で年間約35~40万人(2010年には123万人の中国人がPM 2.5などの大気汚染が原因で健康を損ない亡くなったとも発表されている。)と推計されている。
化石燃料を燃焼させる内燃機関の中でも、特にディーゼルエンジンの排気に多く含まれている。自動車メーカーのフォルクスワーゲンが基準未満の排気ガス処理を行い、環境基準の40倍もの有害物質を排出していた問題は、国際的に大きな避難を浴びた。