在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下，以O3、PM2.5和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出，PM2.5污染居高不下、来源复杂
随着经济社会的快速发展，以煤炭为主的能源消耗大幅攀升，机动车保有量急剧增加，经济发达地区NOX和VOCS排放量显著增长O3和PM2.5污染加剧。O3污染和颗粒物污染通过光化学烟雾联系起来，高臭氧浓度增强大气氧化性，使得SO2、NOX、VOCS等迅速转化为PM2.5，表现为大气能见度下降。在PM10(直径小于或等于10微米的颗粒物)和总悬浮颗粒物(TSP)污染还未全面解决的情况下，京津冀、长江三角洲、珠江三角洲等区域PM2.5和O3污染加重，每年出现灰霾污染的天数达100天以上，个别城市甚至超过200天。
PM2.5污染水平较高。监测数值表明，2010年北京市大气中PM2.5的年平均浓度为60~70微克/立方米，广州市为45~50微克/立方米，与世界卫生组织环境空气质量指导值(10微克/立方米)相比，北京市PM2.5的年平均浓度超标6~7倍，广州市超标4.5~5倍。即便与世界卫生组织环境空气质量第一阶段目标值(35微克/立方米)相比，北京市PM2.5的年平均浓度也超标0.7~1倍，广州市超标0.3~0.4倍。
PM2.5污染形势不容乐观。2011年9月，世界卫生组织公布的一项以PM10为代表的全球城市空气污染报告表明，我国在参与排名的91个国家中位居第77位。我国31个省会及直辖市，94%的人口暴露在PM10年平均浓度70微克/立方米(世界卫生组织第一阶段目标值)以上的空气中，严重影响城市居民健康。尽管我国没有PM2.5监测数据，由于PM2.5约占PM10的50%~60%，上述排名也可以一定程度上反映我国PM2.5的污染形势。
PM2.5污染成分复杂。大量的PM2.5来自于人类活动，主要包括燃煤、机动车尾气等排放的一次污染物及其在空气中发生化学反应而生成的二次粒子。为保障2008年北京奥运会空气质量开展的《北京市空气质量达标战略研究》表明，北京市的PM2.5主要来自燃煤工业(29%)、生物质燃烧(15%)、二次硫酸盐(13%)、机动车(10%)、二次硝酸盐(9%)、扬尘(8%)和其他(16%)。
