Η δυσοσμία και η πτωχή ορατότητα του ρυπασμένου αέρα είναι αισθητικοί παράγοντες και η επίδραση τους στον άνθρωπο είναι συνήθως ψυχολογική. Παρόλα αυτά είναι δυνατόν να προκληθούν και άλλες φυσιολογικές ανωμαλίες που πιθανόν να οδηγήσουν σε ασθένειες. Το κυρίως ενδιαφέρον για πιθανές παθολογικές επιδράσεις συγκεντρώνει το αναπνευστικό σύστημα, χωρίς να παραγνωρίζεται ότι οι αέριοι ρυπαντές μπορούν να επιδράσουν στον άνθρωπο και με άλλους τρόπους, όπως π.χ. οι αέριοι ρυπαντές που έχουν ενώσεις μολύβδου οι οποίες αφού κατακαθίσουν στην επιφανειακή βλάστηση εισέρχονται στην τροφική αλυσίδα και δια του πεπτικού συστήματος προσβάλουν τον άνθρωπο. Το ίδιο συμβαίνει με τα ζιζανιοκτόνα εντομοκτόνα και τις λοιπές βιοκτόνες χημικές ουσίες.

Το ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα φαίνεται διαγραμματικά στο σχήμα 2.1. Συνήθως διαιρείται στο ανώτερο που περιλαμβάνει τη ρινική κοιλότητα, τον φάρυγγα και την τραχεία, και στο κατώτερο που περιλαμβάνει τους αεραγωγούς που βρίσκονται στο κάτω μέρος της τραχείας συμπεριλαμβανομένων των βρόγχων και των πνευμόνων. Οι διακλαδώσεις στο κατώτερο άκρο της τραχείας καταλήγουν σε μορφή δένδρου στους βρόγχους. Οι βρόγχοι και οι τραχείες διατηρούνται ανοιχτές με διασταυρούμενα δαχτυλίδια από χονδρό ιστό. Ο στενότερος βρόγχος έχει διάμετρο 1-3 χιλιοστά, που καταλήγουν στα βρογχιόλια με διάμετρο 0,6 χιλιοστά. Στη συνέχεια τα βρογχιόλια καταλήγουν στις κυψελικές καταλήξεις. Οι κυψελίδες είναι οι λειτουργικές μονάδες των πνευμόνων. Δια μέσου της λεπτής μεμβράνης το οξυγόνο διαχέεται από τον αέρα των πνευμόνων στα τριχοειδή ενώ το διοξείδιο του άνθρακα ακολουθεί την αντίθετη οδό. Έχει υπολογισθεί ότι υπάρχουν 400 εκατομμύρια' κυψελίδες σε έναν υγιή ενήλικο πνεύμονα, με ολική επιφάνεια περίπου 50 μ2, δηλαδή 25 φορές μεγαλύτερη από την ολική επιφάνεια του σώματος. Ο όγκος του εισπνεόμενου αέρα είναι περίπου 500 κυβικά εκατοστά.

Ο αμυντικός μηχανισμός
Το αναπνευστικό σύστημα έχει αρκετούς αμυντικούς μηχανισμούς για να προστατεύεται και να αντιδρά στις διάφορες ερεθιστικές εκθέσεις.

Φυσιολογικά, ο αναπνεόμενος αέρας θερμαίνεται και εμπλουτίζεται σε υγρασία καθώς στροβιλίζεται στους αεραγωγούς του ανθρώπινου σώματος. Έτσι ότανστους βρόγχους είναι κορεσμένος με υδρατμούς εμποδίζει τις αναπνευστικές μεμβράνες να στεγνώσουν. Αέριοι ρυπαντές με αρκετή διαλυτική ικανότητα όπως το διοξείδιο του θείου (SΟ2) απορροφώνται από την υγρή στοιβάδα του άνω αναπνευστικού τμήματος και δεν προχωρούν προς τα κατώτερα τμήματα των πνευμόνων. Για το λόγο αυτό η ερεθιστική δράση του διοξειδίου του θείου (SΟ2) είναι μάλλον τοπική, εκεί όπου υπάρχουν χαμηλές συγκεντρώσεις όπως υπάρχουν και στον περιβάλλοντα αέρα.

Το ανώτερο αναπνευστικό σύστημα κατακρατεί τα μεγαλύτερα σωματίδια από τον εισπνεόμενο αέρα. Οι τρίχες στην ρινική κοιλότητα αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας.
Τα σωματίδια που θα καταφέρουν να περάσουν την πρώτη "γραμμή" άμυνας θα συγκρατηθούν από την δεύτερη γραμμή που είναι η βλέννα και καλύπτει την ρινική κοιλότητα και την τραχεία. Οι δύο αυτές "γραμμές" άμυνας είναι αποτελεσματικές στη συγκράτηση των μεγάλων σωματιδίων που στηρίζεται στο φαινόμενο της πρόσκρουσης. Τα σωματίδια αυτά λόγω της μεγάλης μάζας τους έχουν μικρότερη ταχύτητα απ' ότι ο εισπνεόμενος αέρας και παγιδεύονται από τις τρίχες και τη βλέννα των δαιδαλομόρφων αναπνευστικών αγωγών καθώς προσκρούουν στα τοιχώματα της.
Πρακτικά όλα τα σωματίδια που έχουν διάμετρο πάνω από 5 μικρά κατακρατούνται μ' αυτόν τον τρόπο πριν εγκαταλείψουν την τραχεία. Ορισμένα σωματίδια παγιδεύονται από μικρές λεπτές βλεφαρίδες που καλύπτουν τα τοιχώματα του ανώτερου αναπνευστικού συστήματος των βρόγχων και των βρογχιόλων. Η συνεχής κυματοειδής κίνηση των βλεφαρίδων έχει σημαντική επίδραση στην κινητικότητα της βλέννας, που όπως αναφέρθηκε συγκρατεί τα σωματίδια και στη συνέχεια αποβάλλεται ή καταπίνεται.

Τα μικρότερα σωματίδια με διάμετρο κόκκου κάτω των 3 μικρών "δραπετεύουν" από τους αμυντικούς αυτούς μηχανισμούς και εισέρχονται στον πνεύμονα, όπου λόγω βαρύτητας καθιζάνουν στα κατώτερα τμήματα.

Από μελέτες γνωρίζουμε ότι δύο μεγεθών σωματίδια κατακρατούνται από τους πνεύμονες:
α) εκείνα των οποίων η ακτίνα είναι περίπου 0,5 και
β) από τα ενδιαμέσου μεγέθους εισπνεόμενα σωματίδια, με διάμετρο 0,25 μικρών περίπου, από τα οποία το 20-40% κατακρατούνται ενώ τα υπόλοιπα εκπνέονται.
Οι κυψελιδικές μεμβράνες δεν καλύπτονται από βλέννα ή βλεφαρίδες. Όταν μια ερεθιστική ουσία φθάσει μέχρι τις κυψελίδες τότε ένας άλλος αμυντικός μηχανισμός μπαίνει σε λειτουργία. Ο ερεθισμένος ιστός απελευθερώνει κύτταρα τα οποία προσκολλώνται στο ξένο σώμα, δημιουργώντας μία μάζα που κυριολεκτικά την καταπίνει. Η μάζα-αυτή λέγεται μακρόφαγη. Τα κύτταρα που κινούνται λέγονται φαγοκύτταρα, η διαδικασία ονομάζεται φαγοκύτωση. Το φαινόμενο της φαγοκύτωσης βοηθάει τους πνεύμονες να είναι αποστειρωμένοι σκοτώνοντας με τα φαγοκύτταρα τους διάφορους μικροοργανισμούς. Η φαγοκύτωση είναι λοιπόν ο κεντρικός αμυντικός μηχανισμός του σώματος. Εάν το σωματίδιο είναι διαλυτό από τα κυψελιδιακά τοιχώματα τότε απομακρύνεται με τη λέμφο ή το αίμα. Εάν όχι, τότε το μακροφάγωμα είναι δυνατό να παραμείνει στη θέση του. Μερικές σκόνες όπως το καθαρό κάρβουνο, ο ψευδάργυρος και ο σίδηρος προσροφώνται στα τοιχώματα χωρίς όμως να εξελίσσονται. Αυτά είναι γνωστά ως "εναρκτήριες" σκόνες.

Υπάρχουν και άλλα σωματίδια που λόγω του σχήματος και της σύνθεσης τους είναι δυνατόν να ερεθίσουν αρκετά τους ιστούς προκαλώντας μόλυνση. Το δημιουργηθέν σώμα αποβάλλεται από τον οργανισμό είτε με την εκπνοή είτε με την βοήθεια των βλεφαρίδων, φθάνει στα ανώτερα μέρη του αναπνευστικού συστήματος όπου με τη βοήθεια της βλέννας είτε καταπίνεται είτε απορρίπτεται.