污染物排放变动趋势与环境质量变动之间关系比较复杂。环境污染程度受各种污染物排放累积的影响，环境质量的改善一般会出现在污染物排放拐点之后。从西方发达国家的经验来看，环境质量指标都经历一个逐步好转的过程，并且各项环境指标开始好转的时点并不一致(中国科学院可持续发展战略研究组，2013年)。从主要国家大气污染物减排的时序来看，最早出现排放峰值的为颗粒物(PM)，比如美国的PM排放出现峰值的时间为1950年左右;其次是在1970年左右SO2峰值的出现(英国在1968年;美国在1974年;欧洲在1970年代;日本在1965年-1974年);随后NOx排放峰值出现在1990年左右(英国在1989年;美国在1994年;欧洲在20世纪90年代，日本在2002年)。NOx排放拐点滞后SO2拐点大约20年时间。比如，从国家大气污染防治的进程来看，NOx与经济增长脱钩滞后于SO2与经济增长的脱钩。
从环境空气质量的影响和社会关注的重点来看，首先是煤烟污染(如1952年伦敦的烟雾污染事件，20世纪60年代日本的四日市烟雾事件)、“酸雨”问题，然后比较突出的是机动车尾气排放造成的NOx和VOCs引发的光化学烟雾污染(如20世纪40年代至70年代的美国洛杉矶光化学烟雾事件)，以及持续性有机化合物污染问题。2000年至今，细颗粒物(PM2.5)以及地面臭氧是发达国家大气污染的主要问题。
中国大气污染防治进程与环境空气质量形势更为复杂。二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物是中国城市(现行的)常规监测项目。监测数据显示，2005年以来，中国城市环境空气中SO2、NO2、PM10等主要大气污染物的年均浓度水平呈现持续下降趋势，部分城市存在年均浓度超标的现象，但全国平均年均浓度水平低于现行环境质量标准二级年均浓度限值。“十一五”期间中国煤烟型大气污染趋势初步得到遏制。如果“十一五”期间中国SO2排放总量未得到有效控制，当前区域性的酸雨、PM2.5及城市SO2污染将远比现在严重，特别是PM2.5中影响大气能见度的主要成分硫酸盐浓度将大幅升高，灰霾污染将进一步加剧(洪亚雄等，2013年)。大气复合污染是灰霾的内因(张远航，2008年)。2011年以来，中国雾霾天气大面积持续发生。我们对六种主要大气污染物排放量的初步测算及分析表明，尽管烟尘粉尘、SO2、NOx等常规污染物先后于20世纪80年代、2006年、2012年以来处于下降态势，但氨、挥发性有机化合物等污染物排放仍处于快速上升态势，叠加起来，大气污染物排放正处于历史高位。这也可以大致解释在常规污染物减排取得积极进展的时期雾霾天气反而频发的现象。
PM2.5以及由其引发的雾霾天气是当前中国大气环境的焦点问题，但是臭氧等问题也非常严重。中国环境污染呈“复合式”、“挤压式”特征，即由于经济快速增长和环境监管不力，多种污染物大量排放并产生叠加影响，导致多种环境污染问题集中爆发。单一污染物削减产生的环境效应有时不能反映到人们可感知的环境质量变化上，而污染物总量减少过程缓慢且其环境效应也难以简单分析。
环境质量改善的长期性分析
一般认为，中国SO2、NOx排放总量要在目前的总量水平削减50%以上，环境空气质量才能显著改善。一种直观的参考和比较是，2012年中国SO2、NOx排放量分别为2117.6万吨、2337.8万吨，而与中国国土面积大致相当的美国，其SO2、NOx在2012年的排放量分别为562万短吨、1116万短吨。从EPA的数据可以测算，美国SO2排放从1974年的峰值3003万短吨下降至2012年的562万短吨，降幅为81.3%;NOx排放峰值从1994年的2537.2万短吨下降至2012年的1116万短吨，降幅为56%。对于中国而言，参照目前每个5年规划削减10%左右的减排速度，实现SO2、NOx削减50%大致需要20年左右的时间(见表)。