幹空氣的成分可分為兩類。一類是定常成分，主要有氮、氧、氬、氖、氦、氪和氙，其中又以氮、氧、氬為主,約佔大氣總體積的99.96%。這類成分在大氣中的含量隨時間與地點的變化很小,其體積比在90km以下的變化也很小。另一類是可變成分，如二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮氧化物、臭氧、二氧化硫、氨、碘等,其含量隨時間和地點都有顯著變化。可變成分在幹潔大氣中所佔比例不到大氣總體積的0.1%,但它們中的一部分對地氣系統輻射收支、氣候變化等的影響非常重要,還有一部分對人類健康和其他動植物有直接傷害。
1.大氣中的氮約佔大氣總體積的78%。氮的來源很多,腐爛的動植物都會排放氮,地球通過不同方式如火山爆發,也可向大氣中排放大量含氮物質。
2.大氣中的氧氣是人類和其他動物賴以生存的物質基礎。大氣中的O2主要有兩種來源:植物光合作用和水的離解。光合作用要吸收可見光輻射,而水的離解要吸收紫外輻射。地球大氣中的氧氣主要是通過光合作用產生的。
3.大氣中的CO2含量主要受植物的光合作用、動植物的呼吸作用、含碳物質的燃燒以及海水對它的吸收等影響。在高度90km以下的大氣中,二氧化碳的平均體積混合比約為0.03%:在90km以上,含量則大為減少。在人口密集的工業地區,CO2的含量較高,可達空氣體積的0.05%以上:在人煙稀少的背景地區,含量則較低。工業的發展,特別是化石燃料的燃燒、森林覆蓋面積的減少等都對大氣中CO2的增加有重要貢獻。由於二氧化碳在地球發射的電磁波能譜峰值波段有豐富的吸收帶,能強烈地吸收地面輻射並發射長波輻射,是大氣中最重要的溫室氣體。大氣中CO2含量的増加及其對氣候變化的影響已引起全球範圍內的廣泛重視。
4.大氣O3主要分布在10~50km的中層大氣內,其峰值在15~25km附近。這層通常稱之為臭氧層,主要是由於氧分子吸收太陽紫外輻射分解為氧原子,然後氧原子與沒有被分解的氧分子結合形成臭氧分子。這層臭氧能強烈地吸收太陽紫外輻射,在氧分子分解的過程中釋放熱量,對大氣有加熱作用,導致平流層內溫度隨高度的遞增趨勢,並保護地面的生物免受紫外輻射的傷害。對流層的臭氧含量佔整層大氣含量的10%,但其溫室效應不可忽視。
5.甲烷(CH4)是大氣中另一種重要的溫室氣體。CH在大氣的生命期約為7年,主要來源於稻田、天然氣、工業廢水和汙染以及沼氣。許多觀測研究表明,近代大氣中的CH4含量呈明顯增長的趨勢,年增長率約為0.75%,北半球的含量高於南半球,且隨緯度的變化在北半球更明顯。
6.二氧化硫是一種無色的、具有令人窒息氣味的氣體,主要來源於人類活動,如工業、家庭生活中的礦物燃料燃燒等,因此,在工業汙染嚴重的地區,二氧化硫含量較高，是一種危害相當大的汙染物,是空氣汙染的主要指標之一。二氧化硫有很強的腐蝕作用,大氣中的二氧化硫經氧化後變成三氧化硫,其毒性比二氧化硫大7倍。三氧化硫與大氣中的水汽可生成硫酸。在酸雨的形成、影響大氣能見度和地氣系統的能量收支等方面,二氧化硫都扮演著非常重要的角色。
7.大氣中的氮氧化物——一氧化氮和二氧化氮也是重要的人為汙染物。其中一氧化氮是一種無色無味的氣體,而二氧化氮是一種紅褐色的、有特殊氣味的氣體。兩者都有毒性,但二氧化氮的毒性是一氧化氮的5倍。主要產生於燃燒時空氣中的氮和氧的反應。與硝酸製造和應用相關的工業、機動車輛和飛機排出的廢氣中含有大量氮氧化物。一氧化氮在大氣中可氧化為二氧化氮。當氮氧化合物與碳氫化合物共存時,經太陽紫外線的照射,會發生光化學反應,產生含有多種強氧化劑的次生汙染物,稱為光化學煙霧。當光化學煙霧在空氣中的濃度達到百萬分之幾時,便會對眼睛、鼻子、氣管和肺部產生刺激,濃度更高時可致命。