Воздух является незаменимым фактором и одной из важнейших составляющих в перечне условий нормальной жизнедеятельности человека. Овидий писал: ”Dum spiro – spero” – «Пока дышу – надеюсь». Действительно, дыхание – один из процессов, поддерживающих жизнь человека. А осуществляется дыхание за счёт благоприятного газового состава нашей атмосферы.

Атмосфера регулирует климат Земли, пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания; является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. В его составе имеются постоянные компоненты атмосферы – азот, кислород, углекислота, инертные газы, а также в переменных количествах различные примеси природного происхождения и загрязнения, возникающие в результате хозяйственно-производственной деятельности человека.

Сухой атмосферный воздух содержит 20,95 % кислорода, 78,09 % азота, 0,03 % диоксида углерода. Кроме того, в атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. В небольшом количестве в атмосферном воздухе присутствуют озон, оксид азота, йод, метан, водяные пары.   

Азот (N₂) по количественному содержанию является основной составной частью атмосферного воздуха. Вдыхаемый и выдыхаемый человеком воздух содержит примерно одно и то же количество азота - 78,97- 79,2%. Биологическая роль азота очень широка.

Данный газ необходим как разбавитель кислорода, поскольку дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. Однако повышение содержания азота во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При увеличении парциального давления азота в воздухе до 93 % наступает смерть.

Азот усваивается азотфиксирующими бактериями почвы, синезелёными водорослями, под влиянием электрических разрядов превращается в оксиды азота, которые, выпадая с атмосферными осадками, обогащают почву солями азотистой и азотной кислот. Соли азотной кислоты служат для синтеза белка.

Также азот выделяется в атмосферу. Свободный азот образуется при процессах горения древесины, угля, нефти, небольшое количество его образуется при разложении органических соединений. Таким образом, в природе происходит непрерывный круговорот азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения, восстанавливается и поступает в атмосферу, затем вновь связывается биологическими объектами.                                                                              

Из постоянных составных частей воздуха основное значение имеет кислород (О₂), который необходим для осуществления окислительных процессов в организме. В воздухе, выдыхаемом человеком, содержание кислорода равно 15,4—16%. Снижение его содержания до 13-15% может привести к нарушению физиологических функций организма, до 7-8% - к смертельному исходу.

Количество О₂ в земной атмосфере составляет около 1,18 х 10¹⁵ т. Постоянное содержание кислорода поддерживается за счёт непрерывных процессов обмена его в природе. Кислород потребляется при дыхании человека и животных, расходуется на поддержание процессов горения и окисления, а поступает в атмосферу за счет процессов фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон океанов полностью восстанавливают естественную убыль кислорода. Они ежегодно выбрасывают в атмосферу 0,5 х 10⁶ млн. т кислорода. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. Этот процесс играл главную роль в генерации кислорода до возникновения жизни на Земле. В дальнейшем основная роль в этом отношении перешла к растениям.

В результате интенсивного перемешивания воздушных масс концентрация кислорода в воздухе промышленных городов и сельских населенных мест остается практически постоянной.

Биологическая активность кислорода зависит от его парциального давления. Благодаря разности парциального давления кислород поступает в организм и транспортируется к клеткам. При падении парциального давления кислорода могут развиваться явления гипоксии, что наблюдается при подъеме на высоту. Критическим уровнем является парциальное давление кислорода ниже 110 мм рт. ст. Падение парциального давления кислорода ниже 50—60 мм рт. ст. обычно несовместимо с жизнью. В то же время повышение парциального давления кислорода до 600 мм рт. ст. (гипероксия) также ведет к развитию патологических процессов в организме, уменьшению жизненной емкости легких, развитию отека легких и пневмонии.

Важным составным элементом атмосферного воздуха является диоксид углерода – углекислый газ (СО₂). В природе СО₂ находится в свободном и связанном состояниях в количестве 146 млрд т, из них в атмосферном воздухе содержится лишь 1,8 % от его общего количества. Основная масса его (до 70 %) находится в растворенном состоянии в воде морей и океанов. В состав некоторых минеральных соединений, известняков и доломитов входит около 22 % общего количества СО₂. Остальное количество приходится на животный и растительный мир, каменный уголь, нефть и гумус.                                        

Содержание углекислоты (СО₂) в чистом воздухе составляет 0,03%, в выдыхаемом человеком - 3 %. Относительное постоянство содержания углекислоты в атмосферном воздухе поддерживается ее естественным круговоротом в природе.

В природных условиях происходят непрерывные процессы выделения и поглощения СО₂. В атмосферу он выделяется за счет дыхания человека и животных, процессов горения, гниения и брожения, при промышленном обжиге известняков и доломитов. Одновременно в природе идут процессы ассимиляции углекислого газа, который поглощается растениями в процессе фотосинтеза. Процессы образования и ассимиляции СО₂ взаимосвязаны, благодаря чему содержание СО₂ в атмосферном воздухе относительно постоянно и составляет 0,03 %.             

Углекислый газ участвует в процессах фотосинтеза, продуктивность которого в большой степени зависит от концентрации углекислого газа в формировании земной коры и климата. Пропуская коротковолновую радиацию и задерживая длинноволновую, углекислый газ регулирует теплообмен между землей и космосом, обеспечивая сохранение повышенной температуры у поверхности земли. СО₂ играет существенную роль в жизнедеятельности человека и животных, являясь физиологическим возбудителем дыхательного центра. Снижение концентрации СО₂ во вдыхаемом воздухе не представляет опасности, так как в организме она выделяется при обменных процессах и необходимый уровень её в крови поддерживается регуляторными механизмами. Повышение содержания углекислоты во вдыхаемом воздухе вызывает нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме. Так, неприятные ощущения возникают у некоторых людей уже при 0,07 %-ной концентрации СО₂, при 3 %-ной концентрации - отмечаются головная боль, шум в ушах, сердцебиение, возбужденное состояние, при 8 %-ной - наступает тяжелое отравление и смерть.

За последнее время отмечается увеличение его концентраций в воздухе промышленных городов в результате интенсивности загрязнения продуктами сгорания топлива. Поэтому среднегодовое содержание СО₂ в воздухе городов может повышаться до 0,037 %. В литературе обсуждается вопрос о роли СО₂ в создании парникового эффекта, приводящего к повышению температуры приземного воздуха.     

Степень концентрации углекислоты в воздухе служит важным гигиеническим показателем, по которому судят о чистоте воздуха в жилых и общественных зданиях. Предельно допустимой концентрацией углекислоты в помещениях принято считать 0,1 %.

Инертные газы - аргон, неон, гелий, криптон и другие - не имеют физиологического значения.