A poluição, quando concentrada, acaba por se diluir ao misturar-se com a atmosfera; o grau de diluição é algo que depende, para além da própria natureza do poluente, e de um grande número de fatores (temperatura, velocidade do vento, movimento dos sistemas de alta e de baixas pressões e a sua interação com a topografia local - montes, vales). Apesar de na Troposfera (camada atmosférica mais superficial) a temperatura ter tendência a diminui com a altitude, o caso da inversão térmica contraria tal tendência. A inversão térmica dá-se quando uma camada de ar quente se sobrepõe a uma mais fria à superfície terrestre, logo o ritmo em que a poluição se mistura com o ar é retardado e a poluição acumula-se próximo do chão. O fenômeno da inversão térmica pode-se manter ativo enquanto esteja sob o efeito de altas pressões desde que os ventos tenham velocidades baixas. Após períodos de apenas 3 dias de um fraco ritmo de mistura da poluição atmosférica a acumulação de tais produtos no ar respirado pelos seres vivos pode, em casos extremos, levá-los à morte. Uma inversão sobre Donora no estado da Pensilvânia nos E.U.A., no ano de 1948, causou doenças respiratórias em 6000 pessoas e levou à morte de 20. Grandes acumulações de poluição sobre Londres levaram à morte de 3500-4000 pessoas em 1952 e outras 700 em 1962. Foi devido à libertação de Isocianato Metílico no ar durante uma inversão térmica, que se deu o acidente de Bhopal, na Índia, em Dezembro de 1984, um grande desastre, que causou, pelo menos, 3300 mortes e mais de 20000 doentes. Os efeitos da exposição a baixas concentrações de poluição ainda não estão bem estudados; contudo, os que mais risco correm são os mais novos e os mais velhos, os fumantes, os trabalhadores expostos a materiais tóxicos e pessoas com problemas cardíacos e respiratórios. Outros efeitos nocivos da poluição atmosférica são os potenciais danos na fauna e na flora. Normalmente os primeiros efeitos perceptíveis da poluição são estéticos e podem não ser, necessariamente, perigosos. Estes incluem a redução da visibilidade devido a pequenas partículas em suspensão no ar ou maus cheiros, como o cheiro a ovos podres causado pelo ácido sulfídrico emanado por fábricas de celuloses.
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