正常雨水偏酸性，pH值约为6～7，这是由于大气中的CO2溶于雨水中，形成部分电离的碳酸：CO2（g）＋H2OH2CO3H＋＋HCO-3。
而水的微弱酸性可使土壤的养分溶解，供生物吸收，这是有利于人类环境的。酸雨通常是指pH小于5.6的降水，是大气污染现象之一。首先用酸雨这个名词的人是英国化学家史密斯。1852年，他发现在工业化城市曼彻斯特上空的烟尘污染与雨水的酸性有一定关系，报导过该地区的雨水呈酸性，并于1872年编著的科学著作中首先采用了“酸雨”这一术语。
酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过程，主要是由废气中的SOx和NOx造成的。汽油和柴油都有含硫化合物，燃烧时排放出SO2，金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。这些SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸，其化学反应过程可表示为：气相反应：2SO2＋O2催化剂2SO3
SO3＋H2OH2SO4
2H2SO3＋O2催化剂2H2SO4
液相反应：SO2＋H2OH2SO3
大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂，O3还是氧化剂。燃烧过程产生的NO和空气中的O2化合为NO2，NO2遇水则生成硝酸和亚硝酸，其反应过程可表示为：2NO＋O22NO2
2NO2＋H2OHNO＋HNO2
酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业生产（pH值小于4.8时，鱼类就会消失）；腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹也危害人类健康。因此酸雨会破坏生态平衡，造成很大经济损失。此外，酸雨可随风飘移而降落到几千里外，导致大范围的公害。因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。
四、温室效应加剧
燃料在燃烧过程一定会产生CO2和H2O，产生的CO2可溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里，也可以被植物吸收进行光合作用等。产生的和去除的CO2之间达到平衡，使大气中CO2的浓度保持在一定范围内。
地球大气层中的CO2和水蒸气等允许部分太阳辐射（短波辐射）透过并到达地面，使地球表面温度升高；同时，大气又能吸收太阳和地球表面发出的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由于大气吸收的辐射热量多于散失的，最终导致地球保持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应。温室效应是地球上生命赖以生存的必要条件（即保护作用）。但是由于人口激增、人类活动频繁，化石燃料的燃烧量猛增，加上森林面积因滥砍滥伐而急剧减少，导致了大气中CO2和各种气体微粒含量不断增加，致使CO2吸收及反射回地面的长波辐射能增多，引起地球表面气温上升，造成了温室效应加剧，气候变暖。因此CO2量的增加，被认为是大气污染物对全球气候产生影响的主要原因。但是温室气体并非只有CO2，还有H2O，CH4，CFC（氟氯烃，几种氟氯代甲烷及乙烷的总称，商品名氟里昂）等。
研究温室气体对全球变暖的影响时，主要考虑以下三个因素。第一，在大气中的浓度。大气中多原子分子浓度最大的是CO2，它是主要的温室气体，浓度年增长率为0.5％。第二，增长趋势。虽然H2O的平均浓度在温室气体中居第二位，但是浓度增长不明显，则对温室效应的增强影响不大，所以人们谈论全球变暖时，都未提到H2O。在温室气体中浓度占第三位的CH4年增长0.9％，浓度占第四位的N2O年增长0.25％，原来大气中并不存在的CFC浓度的年增长率高达4.0％。第三，各种分子吸收红外辐射的能力。如CFC分子吸收红外辐射的能力是CO2分子的几千万倍。因此，要防止全球变暖，应从控制温室气体的排放入手。
温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环境及人类健康等多方面带来影响。
地球表面温度升高会使更多的冰雪融化，反射回宇宙的阳光减少，极地更加变暖，海平面慢慢上升，降雨量也会增加。降水量的增加会使草原以及对水敏感的物种出现变化，很多植物将会在与以往不同时期内播种、开花与结果；植物的生长周期会缩短，甚至使植物品种打乱；变暖、变湿的气候条件会促进病菌、霉菌和有毒物质的生长，导致食物受污染或变质。因此，气候变暖将引起全球疾病的流行，严重威胁人类健康。
为减缓温室效应的加剧，既要设法减少矿物燃料的使用量，开发新能源，又要禁止砍伐森林，特别是要有效地控制人口的增长。
五、臭氧层空洞
在高层大气中（高度范围约离地面15～24km），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧（O3）。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：O2hv2OO＋O2O3
O3和O2属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。当O3的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约20km的臭氧层。臭氧能吸收波长在220～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层（海拔约30km）的高度，而臭氧层主要分布在距地面20～25km的大气层中，所以未受到重视。近年来不断测量的结果已证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。1985年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面积不断扩大。臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会使由CO2量增加而导致的温室效应加剧。
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烷等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷类化合物）的大量使用。氟里昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂等。氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生Cl原子，Cl原子则可引发破坏O3循环的反应：Cl＋O3ClO＋O2
ClO＋OCl＋O2
由第一个反应消耗掉的Cl原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个O3起反应，因此每一个Cl原子能参与大量的破坏O3的反应，这两个反应加起来的总反应是：O3＋O2O2
反应的最后结果是将O3转变为O2，而Cl原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。O3就被来自氟里昂分子释放出的Cl原子引发的反应而破坏。
另外，大型喷气机的尾气和核爆炸烟尘的释放高度均能达到平流层，其中含有各种可与O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。人口的增长和氮肥的大量生产等也可以危害到臭氧层。在氮肥的生产中会向大气释放出各种氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亚氮（N2O），它会引发下列反应：N2O＋ON2＋O2
N2＋O22NO
NO＋O3NO2＋O2
NO2＋ONO＋O2
O3＋O2O2
NO按后两个反应式循环反应，使O3分解。为了保护臭氧层免遭破坏，于1987年签定了蒙特利尔条约，即禁止使用氟氯烷和其他的卤代烃的国际公约。然而，臭氧层变薄的速度仍在加快。不论是南极地区上空，还是北半球的中纬度地区上空，O3含量都呈下降趋势。与此同时，关于臭氧层破坏机制的争论也很激烈。例如大气的连续运动性质使人们难以确定臭氧含量的变化究竟是由动态涨落引起的，还是由化学物质破坏引起的，这是争论的焦点之一。由于提出不同观点的科学家在各自所在的地区对大气臭氧进行的观测是局部和有限的，因此建立一个全球范围的臭氧浓度和紫外线强度的监测网络，可能是十分必要的。
联合国环境计划署对臭氧消耗所引起的环境效应进行了估计，认为臭氧每减少1％，具有生理破坏力的紫外线将增加1.3％，因此，臭氧的减少对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。保护臭氧层须依靠国际大合作，并采取各种积极、有效的对策。