Atme einmal tief ein. Mit diesem einen Atemzug hast du deine Lunge mit ungefähr 25 Sextillionen Molekülen gefüllt, darunter sowohl Verbindungen,  die vor einigen Tagen gebildet wurden, als auch aus solche, die vor Milliarden von Jahren entstanden sind. Es ist sogar sehr wahrscheinlich,  dass du Moleküle eingeatmet hast, die von Angehörigen uralter Zivilisationen und unzähligen anderen Menschen  seither ausgeatmet wurden. Aber was genau atmen wir eigentlich ein? 
Etwa 78 Prozent der Erdatmosphäre besteht aus Stickstoff, erzeugt durch vulkanische Aktivität  tief unter der Erdkruste. Die nächste Hauptzutat ist Sauerstoff, welcher 21 Prozent der Luft  auf der Erde ausmacht. Obwohl Sauerstoffmoleküle schon so lange  existieren wie die Ozeane der Erde, entstand Sauerstoffgas erst dadurch, dass sich Mikroorganismen im Meer entwickelten und es produzierten. Zu guter Letzt bestehen 0,93 Prozent unserer Luft aus Argon, einem Molekül, das beim radioaktiven Zerfall von Kalium in der Atmosphäre, der Kruste  und dem Kern der Erde entsteht. 
Zusammen machen diese trockenen Gase 99,93 Prozent jedes Atemzugs aus. Je nachdem, wo du dich wann befindest, kann die Luft auch etwas Wasserdampf enthalten. Die letzten 0,07 Prozent sind aber noch viel variabler, was eine Vielzahl an Möglichkeiten eröffnet. Dieser kleine Luftanteil besteht aus unzähligen kleinen Partikeln: Dazu gehören neben Pollen, Pilzsporen  und Flüssigkeitströpfchen auch Spurengase wie Methan und Kohlenstoffdioxid. Der spezielle Cocktail natürlicher und menschengemachter Verbindungen variiert drastisch von Ort zu Ort. Aber wo auch immer du bist, 0,07 Prozent jedes Atemzugs, den du tust, enthalten wahrscheinlich durch den Menschen kreierte Schadstoffe, einschließlich toxischer Verbindungen, die Lungenkrankheiten, Krebs, und sogar DNA-Schäden hervorrufen können. 
Es gibt eine große Vielfalt an bekannten Schadstoffen, 
aber sie alle fallen in zwei Kategorien. Die erste sind primäre Schadstoffe. Diese toxischen Verbindungen werden direkt emittiert, von künstlichen oder natürlich auftretenden Quellen. Allerdings kommen sie nicht immer von dort, wo man es erwarten würde. Einige große Fabriken erzeugen überwiegend Wasserdampf, der nur kleine Mengen von Schadstoffen enthält. Das Verbrennen von Holz  oder Dung kann dagegen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe erzeugen; gefährliche Verbindungen, die mit verschiedenen Krebsarten und DNS-Langzeitschäden in Verbindung gebracht werden. In jedem Fall interagieren Schadstoffe mit regionalen Witterungsbedingungen und der jeweiligen Topographie, was Verbindungen vor Ort halten oder mehrere Kilometer weit verbreiten kann. 
Wenn diese Moleküle durch die Luft reisen, geschieht eine Veränderung. Natürliche Verbindungen namens Oxidantien, gebildet durch Sauerstoff und Sonnenlicht, zersetzen die Schadstoffe. Manchmal sorgen diese Reaktionen dafür, dass Schadstoffe durch Regen leichter ausgewaschen werden. In anderen Fällen entstehen so aber noch giftigere sekundäre Schadstoffe. Wenn Fabriken zum Beispiel Kohle verbrennen, setzen sie hohe Konzentrationen an Schwefeloxiden frei. Diese Moleküle oxidieren zu Sulfaten, die dann mit Wasserdampf in der Luft kondensieren und eine Decke aus feinen Partikeln bilden, die die Sicht verringert und schwere Lungenschäden verursacht. Dieser sogenannte Schwefelsmog war  im London des 20. Jahrhunderts bekannt und plagt weiterhin Städte wie Beijing. 
Seit dem Aufkommen von Autos steht ein anderer sekundärer Schadstoff im Mittelpunkt. Abgase von Autos, die fossile Brennstoffe verbrennen, setzen Stickoxide und Kohlenwasserstoffe frei, die zu Ozon reagieren. Und während etwas Ozon in der oberen Atmosphäre hilft, die Erdoberfläche vor ultravioletter Strahlung abzuschirmen, kann sich dieses Gas am Boden neben sekundären Partikeln bilden und photochemischen Smog erzeugen. Dieser braune Smog hüllt dicht bepackte Städte ein und macht Sehen schwierig und Atmen gefährlich. Er trägt auch zum Klimawandel bei, denn er schließt Hitze in der Atmosphäre ein. 
In den vergangenen Jahrzehnten haben industrielle Aktivitäten 
zu einem großen Anstieg der Emissionen verschiedener Spurengase beigetragen, was die Luft, die wir alle einatmen, grundlegend veränderte. Viele Orte haben bereits Gegenmaßnahmen eingeführt. Die meisten Autos, die seit den 1980ern produziert wurden, sind mit Abgaskatalysatoren ausgestattet, die die Emission von Kohlenstoffmonoxid und Stickoxiden verringert. Und heute bekämpfen Orte wie Beijing Smog durch Elektrifizierung ihrer Energie-Infrastruktur und die Einschränkung von Autoabgasen. Aber während ein Abrücken von fossilen Brennstoffen essentiell ist, gibt es kein Allheilmittel gegen Luftverschmutzung. Verschiedene Regionen müssen individuelle Verordnungen umsetzen, die auf lokale Schadstoffe abgestimmt sind. Denn, egal wo du lebst, wir alle teilen dieselbe Luft. 
