对流层中许多氧化过程由自由基参与驱动：氮氧化物参与臭氧生成与多种大气反应

氮氧化物参与臭氧生成与多种大气反应。太阳辐射可以引发二氧化氮的光解过程。臭氧生成速率对前体物比例具有复杂依赖。减少一种前体物未必在所有环境中同样有效。挥发性有机物可由植被和人为活动共同排放。异戊二烯是某些植物释放的重要有机气体。有机气体氧化可以形成挥发性更低的产物。低挥发产物可能凝结并形成二次有机气溶胶。

气体进入液滴的程度取决于溶解与反应过程。气溶胶表面能够为多相化学反应提供场所。平流层臭氧通过吸收紫外线保护地表环境。氯自由基可以通过催化循环消耗臭氧。某些含卤化合物可以把卤素输送到平流层。极地平流层云能够促进特定活性卤素形成。臭氧空洞指特定地区臭氧柱含量明显降低。

臭氧层变薄与温室效应不是同一个过程。温室气体能够吸收特定波段的地表红外辐射。分子振动结构影响气体对红外的吸收能力。氮气与氧气不是地球大气主要的红外吸收气体。水汽既参与天气过程也具有重要辐射效应。二氧化碳能够在大气与海洋陆地之间交换。气体寿命反映其去除与转化的综合时间尺度。寿命很短的气体分布通常更接近排放源。

气溶胶是固体或液体颗粒悬浮在气体中的体系。海盐颗粒可以由海浪破碎和飞沫形成。沙尘颗粒来自地表物质被风扬起的过程。硫酸盐气溶胶可由含硫气体氧化后形成。硝酸盐颗粒的形成受到温度和气体平衡影响。氨能够与大气中的酸性组分发生中和。云滴内部也可以进行重要的水相化学反应。云水酸度会影响金属溶解和氧化反应。