正常大氣組成中，氮約占大氣總量的79％。氮作為單個游離原子具有很高的反應活性。但在大氣中大量存在的是化學性質穩定的氮分子。對人體健康有危害的主要是指氮和氧相結合的各種形式的化合物，包括：一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、三氧化二氮（N2O3）、二氧化氮（NO2）、四氧化er氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等。
氮氧化物對眼睛和上呼吸道粘膜刺激較輕，主要侵入呼吸道深部的細支氣管及肺泡。當氮氧化物進入肺泡后，因肺泡的表面濕度增加，反應加快，在肺泡內約可阻留80％，一部分變為四氧化er氮。四氧化er氮與二氧化氮均能與呼吸道粘膜的水分作用生成亞硝酸與硝酸，對肺組織產生強烈的刺激及腐蝕作用，從而增加毛細血管及肺泡壁的通透性，引起肺水腫。亞硝酸鹽進入血液后還可引起血管擴張，血壓下降，并可與血紅蛋白作用生成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。高濃度的一氧化氮亦可使血液中的氧和血紅蛋白變為高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。
因此，在一般情況下當污染以二氧化氮為主時，對肺的損害比較明顯，嚴重時可出現以肺水腫為主的病變。而當混合氣體中有大量一氧化氮時，高鐵血紅蛋白的形成就占優勢，此時中毒發展迅速，出現高鐵血紅蛋白癥和中樞神經損害癥狀。一氧化氮含量在100×10-6以上時，幾分鐘就能致人和動物死命，吸入濃度為5×10-6的二氧化氮，幾分鐘就能危害呼吸系統。氮氧化物由于參與光化學煙霧和酸雨的形成而危害性更大。