چهار منبع اصلی آلاینده هوا بر اساس فعالیت‌های صنعتی وجود دارد: (۱) مونوکسید‌کربن، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و گرد و غبار حاصل از فرآیند احتراق. (۲) اکسیدان‌‌‌‌‌‌‌های فتوشیمیایی، مونوکسید‌کربن و دودهای اسید‌سولفوریک از فرآیندهای ثابت، از جمله کوره‌ها، پالایشگاه‌ها و غیره. (۳) گازهای آلی سمی ناشی از فرآیند زباله‌‌‌‌‌‌‌های خطرناک و (۴) هیدروکربن‌‌‌‌‌‌‌ها، اکسیدهای نیتروژن و مونوکسید‌کربن.
آلودگی هوا از دو طریق بر بهرهوری کشاورزی تاثیر می‌گذارد:(۱) آلایندهها، واکنش‌های بیوشیمیایی و فیزیولوژیک گیاهان را تا حدی مختل می‌کنند و (۲) باران اسیدی ناشی از آلودگی هوا باعث تخریب خاک و کاهش غلظت مواد مغذی مورد‌نیاز گیاهان می‌شود.
بسیاری از مطالعات نشان می‌دهد؛ آلودگی هوای صنعتی تاثیر بسزایی بر رشد و عملکرد محصول دارد. عملکرد محصول تا حد زیادی به شرایط محیطی به‌ویژه کیفیت هوا بستگی دارد. آلودگی هوا می‌تواند منجر به کاهش عملکرد محصول شود. به‌عنوان مثال، در ایالات‌متحده، خسارات اقتصادی ناشی از آلودگی هوا ۴۰ تا ۵۰میلیارد دلار در سال۱۹۹۷ بود. در پاکستان، زمانی‌که میانگین فصلی غلظت O۳، NO۲ افزایش پیدا کرد، عملکرد محصول برنج ۴۳درصد کاهش پیدا کرد.
معمولا سه روش برای ارزیابی خسارات کشاورزی ناشی از آلودگی هوای صنعتی استفاده می‌شود. اولین مورد معادله دوز-پاسخ است که با استفاده از داده‌های تجربی میدانی برای نشان‌دادن رابطه بین تلفات واقعی یا تخمینی و غلظت آلایندهها ایجاد شده‌است. مورد دوم آزمون مقایسه میدانی است. به‌عنوان مثال، تغییر عملکرد گندم و برنج پس از قرارگرفتن تحت‌تاثیر SO۲، NO۲ و O۳ مقایسه می‌شود. سومین روش مقایسه منطقه‌ای است که با انتخاب دو منطقه با شرایط طبیعی و ویژگی‌های اجتماعی یکسان، تاثیر آلودگی هوای صنعتی بر عملکرد محصول را تحلیل می‌کند؛ یک منطقه آلوده است درحالی‌که منطقه دیگر تحت‌تاثیر آلودگی هوای صنعتی قرار نمی‌گیرد، با این‌حال بیشتر از داده‌های تجربی و معادله دوز-پاسخ برای تخمین ضررهای اقتصادی ناشی از آلودگی هوا استفاده می‌شود. در برخی از کشورهای درحال‌توسعه، ایستگاه‌‌‌‌‌‌‌های پایش آلودگی، تجهیزات، منابع مالی و منابع انسانی مرتبط محدود است و ارزیابی تاثیر آلودگی صنعتی بر کشاورزی را با انجام آزمایش‌‌‌‌‌‌‌ها یا ساخت توابع دوز-پاسخ دشوار می‌کند.
بر اساس گزارش سازمان جهانی بهداشت(WHO)، اکثر مردم جهان هوای حاوی سطوح بالایی از آلایندهها را تنفس می‌کنند که بیش از حد مجاز دستورالعمل WHO است. آلودگی هوا تهدیدی بزرگ برای سلامت مردم در سراسر جهان است. آلودگی هوا خطر ابتلا به بیماری‌هایی از جمله سکته مغزی، بیماری‌های قلبی، سرطان ریه، بیماری‌های تنفسی، اختلالات شناختی و بسیاری بیماری‌های دیگر را افزایش می‌دهد. آلودگی اتمسفر نیز پیامدهای اجتماعی و اقتصادی بسیاری را به‌همراه دارد که نمی‌توان آنها را نادیده گرفت. تاثیر نامطلوب آلودگی هوا بر کشاورزی توجه محققان و سیاستگذاران را به خود جلب کرده‌است.
توسعه پایدار کشاورزی اساس امنیت غذایی جهانی است. کشاورزی ستون فقرات بسیاری از اقتصادهای کمتر توسعه‌یافته‌است و بخش زیادی از نیروی کار در فعالیت‌های مرتبط با کشاورزی مشغول هستند، از این‌رو درک عوامل موثر بر توسعه کشاورزی در سراسر جهان ضروری است. شکی نیست که کشاورزی به‌شدت به کیفیت محیطی وابسته است. از نظر تئوری، انتظار می‌رود آلودگی هوا به کشاورزی آسیب برساند و دلیل آن این است که آلودگی هوا فرآیندهای بیولوژیکی رشد و نمو موجودات را مختل می‌کند، خاک و آب را از طریق فعل و انفعالات شیمیایی آنها با هوا خراب می‌کند و توانایی‌‌‌‌‌‌‌های کارگران را به دلیل آسیب‌رساندن به سلامت آنها کاهش می‌دهد. در چند دهه‌گذشته، بسیاری از آزمایش‌‌‌‌‌‌‌ها در مقیاس‌کوچک نشان‌داده‌اند که آلایندههای هوا مانع رشد گونه‌‌‌‌‌‌‌های عمده کشاورزی مانند ذرت، سویا و گندم می‌شود. این مطالعات تجربی مبنای ارزشمندی برای تحلیل و پیش‌بینی در سراسر جهان فراهم کرده‌اند.
در ادبیات اقتصاد کشاورزی دو جریان اصلی و انتقادی وجود دارد. اولین جریان مبتنی بر آزمایش‌های دستکاری داده‌ها است. جریان دوم بر اساس داده‌های تاریخی آماری است. در جریان اول، بسیاری از مطالعات آزمایش‌های بیوشیمیایی و مزرعه‌‌‌‌‌‌‌ای را برای تجزیه و تحلیل مکانیزم‌‌‌‌‌‌‌ها و سم‌‌‌‌‌‌‌شناسی که تاثیر آلایندههای هوا را بر برخی محصولات کشاورزی و حیوانات توضیح می‌دهند، انجام دادند. آلایندههای مختلفی مانند آمونیاک، دی‌‌‌‌‌‌‌اکسید‌نیتروژن، ازن، ذرات معلق و دی‌‌‌‌‌‌‌اکسید‌گوگرد تاثیرات منفی دارند. تخمین‌زده شده‌است که میانگین سطح ازن طی سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۲ عملکرد جهانی کشاورزی را به ترتیب ۶.۱، ۴.۴، ۷.۱درصد کاهش داده‌است. گروهی از محققان حدود ۱۰درصد از گندم ازدست رفته در فصل زمستان در استان هنان چین را به ازن موجود در هوا نسبت داده‌اند. در جریان دوم ادبیات، محققان داده‌های تاریخی آماری را در کل منطقه موردنظر جمع‌‌‌‌‌‌‌آوری می‌کنند و رابطه بین شاخص‌های کشاورزی و شاخص‌های آلودگی را برآورد کردند. به‌عنوان مثال، تاثیر منفی قابل‌توجه آلودگی هوا بر عملکرد گندم در هند با این روش موردارزیابی قرارگرفته‌است. محمود و همکاران(۲۰۲۰) شواهدی را گزارش کرده‌اند که غلظت بالای O۳ تروپوسفر باعث کاهش عملکرد پنبه، برنج و گندم در پاکستان شده‌است همچنین آلودگی سطحی O۳ برای عملکرد گندم زمستانه چین مضر شناسایی شده‌است. همبستگی منفی بالایی بین انتشار دی‌اکسیدکربن سرانه(CO۲) و بازده کشاورزی در هر هکتار زمین در ۲۴کشور جنوب صحرای‌آفریقا دیده شده‌است.
تاثیر آلودگی O۳ بر بازده کل محصولات کشاورزی(TFP) جهانی نشان می‌دهد؛ به‌طور متوسط، افزایش یک‌‌درصد در غلظت باعث می‌شود TFP کشاورزی تا ۰.۱درصد کاهش یابد. تاثیر منفی آلودگی هوا در کشورهای مختلف بررسی شده‌است و افزایش دمای هوا نیز اثر تعدیل‌کننده مثبتی بر آلودگی هوا دارد. علاوه‌بر این، همان‌طور که توسط تجزیه و تحلیل‌ها تایید‌شده، آلودگی هوا یکی از مهم‌ترین پیش‌بینی‌کننده‌‌‌‌‌‌‌های بهرهوری کشاورزی در سراسر جهان است. در سال‌های اخیر، ارزش تولید ناخالص کشاورزی جهانی حدود ۵تریلیون دلار در سال‌بود، بنابراین ضررهای اقتصادی جهانی مربوطه به افزایش یک‌درصدی آلودگی هوا تقریبا ۵میلیارد دلار در سال‌است. با توجه به اینکه زمین‌های موجود، نیروی کار و سرمایه‌گذاری در کشاورزی در بسیاری از کشورها کاملا محدود است، افزایش بهرهوری نهاده‌‌‌‌‌‌‌های تولید با هدف کشاورزی پایدار کاملا ضروری است.
به منظور گسترش تولیدات کشاورزی و تضمین ایمنی مواد غذایی، بهبود مستمر بهرهوری در کشاورزی ضروری است. از آنجاکه آلودگی هوا به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای مانع از بهبود TFP کشاورزی جهانی می‌شود، حفاظت از محیط‌زیست و بهبود کیفیت هوا به‌خاطر امنیت غذایی جهانی بسیار مهم است. این امر به‌ویژه برای بسیاری از کشورهای درحال‌توسعه با TFP نسبتا پایین کشاورزی و برای بسیاری از کشورهایی که درآمد قابل‌توجهی از صادرات محصولات کشاورزی دارند، مهم است. علاوه‌بر این، با توجه به اینکه دمای پایین تاثیر نامطلوب آلودگی هوا را تشدید می‌کند، کشورهای دارای آب و هوای سرد باید توجه بیشتری به معضل آلودگی هوا داشته باشند تا از آسیب‌های شدید به کشاورزی جلوگیری شود.
طی سال‌های گذشته، اگرچه بسیاری از کشورها تلاش زیادی برای کاهش آلودگی هوا انجام داده بودند، اما آلودگی هوای جهان همچنان تشدید شده‌است. در جهان، بیش از ۹۰درصد جمعیت در معرض سطوح بالای آلودگی هستند که بیش از مقدار دستورالعمل WHO در سال۲۰۰۵ است. در ۱۴۶ کشور مورد بررسی، از سال۲۰۱۰ تا ۲۰۱۹، میانگین غلظت PM۲.۵ حتی از سطح ۲۴.۹ میکروگرم بر متر‌مکعب به ۲۵.۸میکروگرم بر متر‌مکعب افزایش‌یافت. میانگین غلظت O۳ از ۳۹.۵ppb به ۴۲.۷ppb افزایش‌یافته‌است. کشورهای مختلف باید برای کاهش انتشار آلایندههای جوی و بهبود کیفیت هوا با یکدیگر همکاری کنند. کاهش آلودگی هوا یک استراتژی برد-برد هم برای سلامت عمومی و هم برای کشاورزی است.
به منظور مقابله با این شرایط توصیه‌های سیاستی زیر پیشنهاد می‌شود:(۱) کشاورزی سبز باید مورد حمایت قرار گیرد. کشاورزی سبز مستلزم مدیریت سازمان‌یافته منابع طبیعی، خدمات اکوسیستمی و تنوع‌زیستی است که با اکوسیستم‌های کشاورزی پایدار و انعطاف‌پذیر همراه باشد تا بتواند با چالش‌های بلندمدت مقابله کند. بخش کشاورزی باید با افزایش بهرهوری از منابع طبیعی، کاهش انتشار زباله و در نهایت اجتناب از تخریب بالقوه محیط‌زیست ناشی از تولید محصولات کشاورزی، شیوه‌های تولید را متحول کند. به‌طور خاص، فعالیت‌هایی که موجب تخریب مناطق جنگلی و تالابها می‌شود، باید حذف شود، زیرا جنگل‌‌‌‌‌‌‌ها و تالابها می‌توانند به‌طور موثر کیفیت هوا را حفظ کنند.(۲) مقررات زیست‌محیطی موثر باید اجرا شوند. دولت‌ها باید سیستم‌‌‌‌‌‌‌ها و سیاست‌های مقررات زیست‌محیطی لازم، مانند محدودیت‌های انتشار آلایندهها، مالیات‌‌‌‌‌‌‌های آلودگی، طرح‌های تجارتی انتشار کربن را تدوین و تقویت کنند. باید اطمینان حاصل شود که شرکت‌های به‌شدت آلوده‌کننده در سایت‌های نزدیک به مناطق مهم کشاورزی مستقر نیستند. همچنین افزایش نظارت بر تخلیه آلایندهها و کیفیت هوا در مناطق حساس روستایی مفید است.(۳) تحقیق و کاربرد فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر باید به‌شدت تشویق شود. دولت‌ها برای ارائه حمایت‌های مالی و فناوری از صنایع انرژی‌های تجدیدپذیر مسوولیت‌های عمومی دارند. قابل‌توجه است که انرژی خورشیدی، برق آبی، نیروی باد و انرژی زیستی را می‌توان به‌خوبی در مناطق روستایی متعددی به‌کار برد زیرا این مکان‌‌‌‌‌‌‌ها دارای شرایط طبیعی مناسب هستند. سرمایه‌گذاری و توسعه فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر در مناطق روستایی می‌تواند آلودگی هوا را کاهش دهد، بهرهوری کشاورزی را بهبود بخشد و درآمد روستائیان را افزایش دهد.
