大氣中的VOCs和氮氧化物等物質在太陽紫外線的照射作用下，會發生一系列的化學反應，進而產生臭氧，二次有機物溶膠等污染物。

由于臭氧的強氧化性，會促進大氣中的二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）發生化學反應，產生硫酸鹽以及硝酸鹽等二次無機溶膠。

在大氣中的有機以及無機溶膠都會影響太陽輻射，并且會發生化學反應，吸收水蒸汽增長，參與云、霧、霾的形成，影響大氣的一系列屬性。因此，VOCs的大量亂排放是導致全球各地極端惡劣天氣頻發（比如說：酸雨，暴雨肆虐，長時間干旱等等）的主要原因之一。

雖然大多數的VOCs并不能直接改變大氣輻射從而引起氣候的變化，但VOCs經過太陽紫外線的照射會產生一系列的污染物，此時產生的污染物會引起對流層臭氧和氣溶膠的增加，由于在對流層內臭氧是一種溫室氣體，會引起氣候變暖。VOCs參與形成的氣溶膠作為污染物的一部分，也具有直接的輻射效應，通過影響云的形成等方面來間接影響氣候變化。

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