尽管我们看不到、摸不到、嗅不到，大气却无时无刻不在周围辅佑着我们，如果没有大气，人的生命只能维持几分钟。地球由大气包裹着，它不但供应人类所需的氧气，还调节昼夜的温度和湿度，使地球比较适合人类居住。另外大气还可以吸收外层空间的大部分宇宙射线，是地球生命的一道屏障。
大气中约有5.5×1015t的气体混合物，大部分是氮（78.09％）和氧（20.95％），并带有少量水汽和二氧化碳（0.03％），以及更少量的其他物质。大气总重量的99％是在30km高度以下，离地面越远，空气越稀薄，只有在海拔6.4km内有足以维持生命的氧气。在海拔3km的高原，空气中含氧只有10％~15％，气压只有53.3~66.6kPa。
随着人类社会的不断发展，人类对大气的干扰、破坏造成的大气污染越来越严重。大气污染物的种类很多，主要有工业污染源、农业污染源、交通污染源和生活污染源。目前空气污染指数用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势，是根据空气环境质量标准和各项污染物的生态环境效应及其对人体健康的影响来确定污染指数的分级数值及相应的污染物浓度限值。温室效应温室气体二氧化碳（CO2）通常不被认为是污染物，因为它是空气的正常组分，并直接存在于动物、植物生命的摄取和排出之中，如CO2是呼吸的产物和光合作用的反应物。火力发电厂、内燃机和水泥工业是释放CO2的主要工业来源。还有许多其他来源，如家庭取暖、垃圾焚烧和细菌氧化腐殖质等。据统计人类每年排出的CO2其中大部分被植物吸收，但仍有百亿吨左右进入大气。
空气中CO2大幅度增加，有两方面潜在的危害。一是提高大气的温度和增加海洋的酸性。大气中的CO2起着类似于暖房上玻璃（或塑料）的作用，可使太阳光中短波长的光通过而吸收其长波部分，CO2转而又放出吸收的热辐射，其中一些返回大地，而另一些则通过碰撞使其他分子能量增加。净效果使低层大气的温度增加，这种能强烈吸收地面长波辐射从而加热大气，使大气升温的现象称为"温室效应"。全球变暖将导致海平面上升、高山雪线上移。据科学家们估计，到21世纪中叶，地球表面平均温度将上升1.5~4.5℃、海平面将上升20~165cm。海水的上涨将会带来灾难性后果，人口稠密的沿海城市将会被海水淹没，地球将成为水球。产生"温室效应"的气体除CO2外，还有CH4、H2O、N2O、O3，及氟利昂（CFC）等。
目前，由于我国大规模的开发和使用化石燃料，向大气排放的温室气体越来越多，尤其是CO2气体，使温室效应不断加剧。CH4气体的温室效应是CO2的60倍。CH4来自汽车尾气及掩埋垃圾所产生的沼气。近一百多年，全球平均气温上升是不争的事实，目前有记录以来，最热的年份是1998年，其次是2005年、2002年、2003年、2004年。全球气候变暖，导致了冰川融化、冰盖缩小、冰架断裂。气象观测发现，过去几十年，北极永久海冰在减少，冰川和冻土在融化。冰川融化导致海平面升高，较低地势的海岛及海洋沿岸城市就会面临被淹没的危险。联合国政府气候变化专门委员会曾发布气候评估报告指出，如果全球平均气温的升高按目前状况持续千年的话，会最终导致格陵兰冰盖的完全融化，进而导致海平面升高约7m。更可怕的是，如果南极冰盖全部融化，全球海平面将升高60m，给地球造成的灾难将是毁灭性的。
干冰——街道上的商贩用来冷藏雪糕如今人们一提到二氧化碳，就想到它是温室效应的祸首，其实二氧化碳有时作用很大。街道上的商贩就是用固态二氧化碳——干冰冷藏雪糕的，这是运用了固态干冰（二氧化碳，CO2）升华的原理，固态二氧化碳可以直接升华为气态，在升华的过程中吸收热量，使雪糕保存在低温的环境中；由于二氧化碳直接由固态转变为气态，又不会沾湿雪糕。干冰不仅可以用于速冻食品也可以用于航空食品，干冰还可以用于长短途冷藏运输，摄影棚及舞台烟幕也需要干冰；金属制冷，医疗冷冻都需要干冰。
气候变化是当今世界上关注的热点问题和面临的巨大挑战之一，世界各国正在积极致力于减缓全球温室气体排放的增长速度。1992年5月在巴西里约热内卢的联合国环境大会通过了《联合国气候变化框架公约》，并于1994年3月生效。此后每年召开一次公约缔约方大会（COP），至今已召开过8次缔约方大会。1997年在日本京都召开的公约第3次缔约方大会上，由159个国家签署了《京都议定书》，于2005年生效。议定书以法律形式要求41个工业化国家控制并减少6种温室气体的排放，并规定了这些国家减少排放的限额，其目标是在2008~2012年间，工业化国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均削减5％。减排主要有两个途径：一是直接减排即工业减排；二是间接减排即发挥森林固碳的特殊作用。这标志着地球村的人们已经迈出了共同努力保护气候资源的重要一步，是国际社会为保护全球气候采取的一项重大而具体的行动。这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放，而协议只能减少十分之一温室气体的排放量。我国经济进入高速发展阶段，资源消耗量大，环保压力大。既要保持国民经济不断快速地增长，又要保护环境，限制大量开发和使用化石能源，积极开发和利用新能源，是一项重大而艰巨的课题。
为了减少温室气体的排放，我国需要大力开发利用新能源和再生能源，并制定出了2001年到2015年新能源和再生能源产业发展规划。新能源和再生能源将成为国民经济的一个新兴行业。新能源主要为太阳能、核能、风能、海浪能、潮汐能和生物质能。
新能源（1）风能相对于水能、地热能、潮汐能等能源资源，风能具有更大的开发潜力。中国可开发利用的风能资源初步估算约为10亿千瓦，主要集中在华北、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东部沿海地带和岛屿上。这些地区缺乏煤炭等常规能源，并且风速较高，适合发展风电。风电有着很强的市场竞争力，国际市场上风电价格已接近甚至低于水电价格；与核电相比，其技术含量比较低，因此风能对我国缓解电力供应紧张具有重要意义。
风力发电是具有大规模开发和商业化潜力的新能源，特别是近年来风电技术发展迅速，兆瓦级风电机组成为主力机型，成本大幅下降，具备了与常规能源发电竞争的优势，日益受到全球重视，并得到广泛开发应用。我国风能利用在"十五"期间得到迅速发展，风电技术日臻成熟，但与国外相比，仍存在很大差距。我国相继出台了一些优惠政策促进风能产业的发展，自2003年始，国家发改委通过风电厂特许权项目，进一步鼓励扶持风能产业的发展，加快了风电开发利用。截至2005年底，全国已有15个省市自治区建成62个风电厂，全国风电装机总量达126.6万千瓦，位居世界第十位，其中国产发电机组占22.7％。2005年新投入运行的风电机组容量近50万千瓦，处于准备阶段的风电项目装机已达100万千瓦以上。"十一五"期间，风能将作为优先发展的能源之一得到迅速发展。根据国家发展规划目标，2010年我国风力发电装机容量将达500万千瓦，2015年将达到1000万千瓦，2020年将达到2000万千瓦。
目前，我国风电产业与国外差距主要表现在技术创新能力薄弱，缺乏自主知识产权的核心技术，在很大程度上还依赖国外技术，从设计到制造没有完全摆脱引进、仿制、再引进、再仿制模式。因此，我国风电产业发展的重点应放在提高我国风电机组的技术水平和制造能力方面，创新型企业必须有自主知识产权，有自主知识品牌和持续创新能力。
（2）太阳能太阳能利用领域极其广阔，如太阳能采暖、太阳能发电、太阳能沼气以及苦咸水海水淡化等。同时，各种新型利用技术不断涌现，各种太阳能光热和太阳能光电产品得以不断推出并应用。太阳能热水器是我国应用最广泛的一种，处于世界领先地位，生产量和使用量均居世界首位。截至2005年底，全国太阳能热水器使用量约8000万平方米，占世界使用量的60％。太阳能热水器年生产量达1500万平方米。
相对于生物质能发电、风力发电等其他可再生能源，太阳能发电由于具备充分清洁性、绝对安全性、相对广泛性、长寿命和免维护性、资源充足性以及潜在经济性等无可比拟的优点，得到迅速发展，在长期能源战略中占有更加重要的地位。2005年，世界光伏发电总容量已超过250万千瓦（2.5GW），其中并网发电占全部光伏发电总容量的80％以上。预计2010年将增至1800万千瓦（18GW）；2030年全球光伏发电装机容量将达到3×106万千瓦（300GW）；到2050年太阳能光伏发电将达到世界总发电量的10％～20％。
与国际上蓬勃发展的光伏发电相比，我国落后于发达国家10～15年，但我国光伏产业正以每年30％的速度增长。
"十一五"期间，我国一方面采用户用光伏发电系统和建设小型光伏电站解决偏远地区供电问题，另一方面借鉴发达国家发展屋顶光伏发电系统经验，在经济较为发达、现代化水平较高的大中城市、公益性建筑物和其他建筑物以及道路、公园等公共设施中推广使用光伏电源，到2010年将建设总容量为5万千瓦的屋顶光伏发电项目。目前，与其他发电方式相比，光伏发电成本还很高。我国应积极开发太阳能特别是太阳能光伏发电技术，在对国外先进的光伏发电技术消化吸收的基础上，加紧研制和开发光伏发电的核心技术，开发具有我国自主知识产权的光伏发电专利技术。
（3）核能与其他新能源相比，核能储量丰富且高度浓集。与火电相比，核电是廉价、洁净安全的能源。地球上的裂变核燃料（铀和钍资源），以其所含能量计算，是化石燃料的20倍。核能不仅是一种高效经济的能源，而且也是一种清洁、安全的能源。我国目前能源结构中核能的比例很小，核电有很大的发展空间。通过大力发展核电，逐步提高核电在能源尤其在电力中的比重，特别要在经济发达但常规能源短缺的东部沿海地区加快发展核电。这对改善我国能源结构、减轻环境污染具有重要意义。
我国的核电事业起步较晚，2005年我国有9台核电机组正在运行，总装机容量为684.6万千瓦，核电占中国电力装机容量的比重只有约1％，而世界的平均比例为16％。到2020年我国核电装机容量将达到4000万千瓦，占全部电力装机容量的4％，这意味着未来15年间我国将要建成约3000万千瓦核电，相当于每年至少建一座核电基地。随着将来受控热核聚变技术研发的成功，核能必然成为未来的能源支柱。
厄尔尼诺现象什么是厄尔尼诺现象呢？简单地说是指太平洋表层水温升高，造成鱼类大量死亡的现象。在一般情况下，热带太平洋西部的表层水较暖，而东部的水温很低。这种东西太平洋海面之间的水温梯度变化和东向的信风一起，构成了海洋——大气系统的准平衡状态。大约每隔几年，这种准平衡状态就要被打破一次，西太平洋的暖热气流伴随雷暴东移，使得整个太平洋水域气温变暖，气候出现异常，其时间可持续一年，有时更长。这就是厄尔尼诺现象。厄尔尼诺在西班牙语中的意思是"小男孩"或"基督的孩子"。由于该现象首先发生在南美洲的厄瓜多尔和秘鲁沿太平洋海岸附近，多发生在年终圣诞节前后，因此得名。
厄尔尼诺是一种不规则重复出现的现象。一般每3～7年出现一次。进入20世纪90年代后，几乎每年发生。在厄尔尼诺直接侵害的地方，居民住房会被水淹没，森林受到毁坏，农作物和渔业受到摧残。随着厄尔尼诺的涨落，由洪水泛滥造成的水资源污染以及病菌传播而导致的各种疾病也会接连发生。有关厄尔尼诺现象发生的原因至今尚不十分清楚。对于厄尔尼诺发生频率的加快，有些科学家认为与全球温室效应有关，但究竟是由全球变暖引起的，还是自然界本身的现象？目前仍是个谜。臭氧空洞紫外线指数人们知道，太阳辐射中波长为100～400nm的光线为紫外线，适量的紫外线直接照射皮肤，除有杀菌作用外，还具有调整和改善神经、内分泌、消化、循环、呼吸、血液、免疫系统以及促进维生素D生成的功能。但是，近年来人们逐渐认识到，过量的紫外线引起光化学反应，可使人体机能发生一系列变化，尤其是对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成危害。目前在美国、加拿大、澳大利亚等国及我国一些城市，已开始发布紫外线指数预报，以提醒公众采取相应的防护措施。日前，世界卫生组织的专家们呼吁从事户外活动的人们要避免长时间在日光下曝晒。
紫外线对人体的皮肤和眼睛的影响最为明显。皮肤对紫外线的吸收与其波长有关。波长越短，透入皮肤的深度越小，照射后黑色素沉着较弱；波长越长，透入皮肤的深度越大，照射后黑色素沉着较强。由于受光化学反应的作用，能级较高的光子流能引起细胞内的核蛋白和一些酶的变性。因此，被紫外线照射后，出现皮肤干痛、表皮皱缩，甚至起泡脱落等症状，增加了患皮肤癌的危险。
眼睛是对紫外线最为敏感的部位。研究表明，波长为230nm的紫外线可全部为角膜上皮吸收，波长为280nm的紫外线对角膜损伤力最大。波长为290～400nm的近紫外线能对晶状体造成损伤，是老年性白内障的致病因素之一。
紫外线指数是度量到达地球表面的太阳紫外线对人类皮肤损伤程度的重要指标。紫外线对人类皮肤的损害是根据"红斑作用光谱曲线"作出的，这个光谱曲线已被国际光照委员会采纳，用来代表人类皮肤对太阳紫外线的平均反应。