臭氧（O3）是一种有强氧化性的气体。距离地面约30公里的高空臭氧层，能够吸收紫外线、X射线、伽马射线等短波射线，因此被称为地球的“保护伞”。但近地面的臭氧则是一种大气污染气体，它主要来源于人类的生产和生活，产生于氮氧化物和挥发性有机物之间的光化学反应。低空臭氧会严重影响人类健康，它会影响人体呼吸系统和神经系统。此外，由于臭氧是氧化性极强的催化剂，对金属、材料等均会产生腐蚀作用，还会降低植物光合作用，造成农作物减产。同时，臭氧可促使空气中的大量气体污染物转化为颗粒物，进而转化为PM2.5。因此，近地面臭氧浓度超标，其危害程度不亚于PM2.5超标。发达国家的大气问题目前主要是臭氧污染，如美国洛杉矶的光化学污染。
中国这几年臭氧污染问题日益突出，臭氧和PM2.5已成为中国大气污染的两个首要污染物。
低空臭氧的生成主要来自大气的光化学反应。现在已知的可以生成低空臭氧的一个重要途径是二氧化氮经过光照生成臭氧和一氧化氮的反应：
这一反应说明二氧化氮在白天光照下会促进臭氧生成，同时也意味着在光照强度最高的中午和下午时段臭氧的浓度会最高。在通常状态下，上述反应还伴有逆反应：
这个反应不需要光照作为条件，在白天和夜晚都会发生。机动车行驶，尤其是低速行驶时燃料的不完全燃烧，会产生氮氧化物（NOx）。从上述两个反应中可以看到，二氧化氮是臭氧的重要前体物，而一氧化氮又能中和部分臭氧。
我国关于臭氧的标准基于最高的8小时平均浓度。其中，一级标准限值是100微克/立方米，二级是160微克/立方米。美国环境保护署关于臭氧的限值标准为 0.07ppm（约为140微克/立方米），但要求一年间第四高的最大8小时平均浓度值的三年平均不超过以上限值，这实际上是非常严格的。
