Στις 5 Δεκεμβρίου του 1952 συνέβη πάνω από το Λονδίνο μια σοβαρή αναστροφή της θερμοκρασίας, η οποία οδήγησε σε σημαντική συσώρευση των ατμοσφαιρικών ρύπων που εκπέμπονται από την καύση ορυκτών καυσίμων. Αυτό το φαινόμενο συνδυάστηκε με απότομη αύξηση ταυ ποσοστού θνησιμότητας,προκαλώντας περίπου 4.000 πρόσθετους θανάτους. Αν και οι θάνατοι από όλα τα αίτια (εκτός από τα τροχαία ατυχήματα)αυξήθηκαν,η μεγαλύτερη αύξηση αφορούσε τους θανάτους από αναπνευστικά νοσήματα.Η εντυπωσιακή χρονική σύμπτωση του "επεισοδίου της ομίχλης του Λονδίνου" και της αύξησης της θνησιμότητας άφησε ελάχιστες αμφιβολίες ότι η ρύπανση της ατμόσφαιρας ήταν το αίτιο των θανάτων.
Προγενέστερα επεισόδια πρόσθετης θνησιμότητας σε συνδυασμό με ατμοσφαιρική ρύπανση είχαν αναφερθεί στο Λονδίνο και άλλες πόλεις της Ευρώπης και της Βορείου Αμερικής, αλλά το απόλυτο μέγεθος του επεισοδίου του 1952 έδρασε θετικά στις προσπάθειες για τον καθαρισμό της ατμόσφαιρας. Από την δεκαετία του '50 επετεύχθη σημαντική μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε πολλές χώρες.

Πρόσφατες επιδημιολογικές μελέτες έχουν εστιάσει στις παρενέργειες της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην υγεία και ειδικότερα στις αρνητικές επιδράσεις των μικρών αιωρούμενων σωματιδίων(ΑΣ), τα οποία και διεισδύουν βαθύτερα στο αναπνευστικό σύστημα σε σχέση με τα μεγαλύτερα.
Η συνισταμένη από σωματίδια ατμοσφαιρική ρύπανση είναι ένα μίγμα στερεών ΑΣ και υγρών σταγονιδίων, τα οποία διαφέρουν ως προς το μέγεθος, την σύσταση και την προέλευση. Επειδη μόνο τα πολύ μικρά ΑΣ μπορούν να εισπνευσθούν στους πνεύμονες, τα υγειονομικά κριτήρια για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος βασίζονται στην συγκέντρωση των "εισπνευσίμων αιωρουμένων σωματιδίων", τα οποία εξ ορισμού περιλαμβάνουν σωματίδια με αεροδυναμική διάμετρο μικρότερη από 10 μm.Η μικρο-σωματιδιακή ατμοσφαιριή ρύπανση συμπεριλαμβάνει ΑΣ με αεροδυναμική διάμετρο ίση ή μικρότερη από 2,5 μm.Ενώ τα μεγαλύτερα ΑΣ προέρχονται κυρίως από το έδαφος και άλλα υλικά της επιφάνειας, τα μικρά ΑΣ προέρχονται κυρίως από την καύση ορυκτών καυσίμων στις συγκοινωνίες, την βιομηχανία και την παραγωγή ενέργειας.
Η μικρο-σωματιδιακή ατμοσφαιρική ρύπανση τυπικά περιέχει μίγμα ΑΣ,που συμπεριλαμβάνει αιθάλη, συμπυκνώματα οξέων και θειικά και νιτρικά ΑΣ. Τα μικρά ΑΣ θεωρείται ότι εκθέτουν σε ιδιαίτερα αυξημένο κίνδυνο την υγεία διότι φαίνεται να είναι περισσότερο τοξικά από τα μεγαλύτερα ΑΣ και μπορούν να ειπνευσβούν βαθύτερα στους πνεύμονες.

Αν και οι μελέτες οι οποίες έχουν αναλύσει τα επίπεδα της ημερήσιας ατμοσφαιρικής ρύπανσης και τα ημερήσια ποσοστά θνησιμότητας ασχολούνται με τις βραχυχρόνιες επιδράσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης,τα αποτελέσματα της μακροχρόνιας επίδρασης είναι περισσότερο δύσκολο να μελετηθούν. Αρχικά παρατηρήθηκε σχέση μεταξύ της θνησιμότητας και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε μελέτες, οι οποίες έλαβαν υπ'όψιν παρατηρήσεις σχετικά μικρού διαστήματος, αλλά οι ερευνητές υπέστησαν δικαιολογημένη κρητική διότι δεν μπόρεσαν να ελέγξουν την επίδραση μεμονωμένων παραγόντων κινδύνου οι οποίοι σχετίζονται με υψηλότερα ποσοστά θνησιμότητας. Γνωστοί παράγοντες κινδύνου αυξημένης θνησιμότητας, όπως το κάπνισμα, καθώς επίσης και άγνωστοι παράγοντες κινδύνου, όπως η δίαιτα και η επαγγελματική έκθεση, θα μπορούσαν να εξηγήσουν την σχέση η οποία παρατηρήθηκε.

Σε πρόσφατη, καλά σχεδιασμένη, μελέτη εκτιμήθηκε η επίδραση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην θνησιμότητα ενώ παράλληλα έγινε έλεγχος για μεμονωμένους παράγοντες κινδύνου. Η ανάλυση της επιβίωσης έγινε με στοιχεία από την παρακολούθηση για 14 εώς 16 χρόνια 8.111 ενηλίκων από έξι πόλεις των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής. Τα ποσοστά θνησιμότητας σχετίζονταν περισσότερο ισχυρά με το κάπνισμα. Μετά την εξομάλυνση για το κάπνισμα και τους άλλους παράγοντες κινδύνου, παρατηρήθηκε σημαντική και ισχυρή σχέση μεταξύ της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και της θνησιμότητας. Η ατμοσφαιρική ρύπανση σχετιζόταν θετικά με τους θανάτους από καρκίνο του πνεύμονα και καρδιακή νόσο, αλλά όχι με τους θανάτους από τα άλλα αίτια εάν αυτά μελετηθούν μαζί. Η θνησιμότητα, τέλος, σχετιζόταν περισσότερο ισχυρά με την ατμοσφαιρική ρύπανση από μικρά ΑΣ που περιείχαν θειικά.
Υπάρχουν περιορισμοί σ'αυτή την μελέτη, όπως υπάρχουν σε όλες τις επιδημιολογικές έρευνες. Αν και μεμονωμένοι παράγοντες κινδύνου μετρήθηκαν, η έκθεση στην ατμοσφαιρική ρύπανση βασίστηκε σε ομαδοποιημένες εκθέσεις για έξι μόνο πόλεις. Είναι πιθανόν κάποιοι ανεπαρκώς ελεγμένοι παράγοντες (όπως η επαγγελματική έκθεση) ή μία μη καταμετρημένη μεταβλητή, να έχουν σημασία για κάποιες από τις σχέσεις που παρατηρήθηκαν. Παρ'όλα αυτά, η σταθερότητα των ευρημάτων είναι αξιόλογη.

Μπορούμε να αποδεχθούμε τη σχέση μεταξύ της πρόσθετης θνησιμότητας και των επιπέδων της ατμοσφαιρικής ρύπανσης ως αιτιολογική;Η σταθερότητα της σχέσης βεβαίως συνηγορεί, όμως το μεγαλύτερο εμπόδιο είναι η έλλειψη τοξικολογικών στοιχείων που δείχνουν την βιολογική ερμηνεία. Εργαστηριακές μελέτες έχουν αποτύχει, σε γενικές γραμμές, να αποδείξουν τις παθολογικές επιδράσεις της έκθεσης σε ατμοσφαιρική ρύπανση από σωματίδια στα συνήθη επίπεδα του περιβάλλοντος ίσως διότι εστιάζονται σε συγκεκριμμένους ρύπους ή διότι έχουν μελετήσει εσφαλμένους παράγοντες. Η βιολογική ερμηνεία είναι δυνατόν να μην απαιτείται για το αιτιολογικό συμπέρασμα, επειδή οι επιδημιολογικές παρατηρήσεις συχνά προηγούνται της σύγχρονης βιολογικής γνώσης. 'Ετσι, αν και τα εργαστηριακά δεδομένα μπορεί να ενισχύουν μια υπόθεση και να υποδεικνύουν τον μηχανισμό δράσης, η έλλειψη τέτοιων στοιχείων δεν ακυρώνει την παρατήρηση. Απαιτούνται πρόσθετες τοξικολογικές έρευνες με ειδική προσοχή στο μίγμα των ρύπων που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα των πόλεων, συμπεριλαμβάνοντας την αλληλοεπίδραση των ΑΣ με διάφορα αέρια, μέταλλα, και οργανικά υλικά.