Az intenzív erőkifejtések alatt mért oxigénfelvétel (pl. a relatív aerob kapacitás) azt mutatja, hogy az anyagcsere intenzitása hosszabb-rövidebb ideig a nyugalmi érték 15-20-szorosára is megnőhet. Az anyagcsere ilyen nagy mértékű megnövekedése jelentős, esetenként 150-180 l-s percventillációval jár együtt. Figyelembe véve a sportolók napi több órás edzésidejét, a fizikai munkások 6-8 órás munkaidejét, megállapíthatjuk, hogy szervezetük a levegőben esetleg előforduló, egészségre káros anyagok hatásának fokozottabban ki van téve, mint a lakosság egyéb rétegei. Különösen veszélyeztetettek a hosszú távon versenyző (és edző) sportolók és természetesen a gyári munkások.

A leggyakoribb és a legfontosabb károsító anyagok az ózon (O₃), a szénmonoxid (CO), a kéndioxid (SO₂), a nitrogéndioxid (NO₂) és a savas aeroszolok. A különböző tulajdonságú károsító anyagok egy időben felszívódva semlegesíthetik egymást, módosíthatják hatásukat, vagy a toxikus hatások akkumulálódhatnak. Minél nagyobb a károsító anyag mennyisége és az egyéni reakció-készség, valamint az erőkifejtés intenzitása, a hatás annál kedvezőtlenebb: csökkenhet a teljesítőképesség és/vagy mérgezés alakulhat ki. Amennyiben pulmonális károsodás már a károsító anyag alacsony koncentrációjánál és rövid ideig tartó erőkifejtésnél is bekövetkezik, akkor intenzív terhelésnél a negatív hatás bekövetkezése gyakorlatilag elkerülhetetlen.

Az ózon

Az egyik leglényegesebb károsító anyag. Autó- és gyári motorok kipufogó gázaiból napfény hatására is keletkezhet. Az O₃ kedvezőtlenül hat a légzésfunkcióra és a gyári munkacsarnokokban gyakran előforduló koncentrációban is a teljesítő képesség mérhető csökkenését váltja ki. Az O₃ koncentráció adott határértéket (még károsodást nem okozó, un. „élettani" határértéket) különösen a forgalmas nagyvárosokban gyakran túllépi, azonban nagy O₃ koncentráció ritkán fordul elő. A teljesítőképesség csökkenése gyakran klinikai tünetekkel társul, mint a köhögés, a nehéz légzés, a gyors és felületes légzés (különösen erőkifejtés során) és a légzésfunkciós paraméterek romlása.

Az O₃ hatására bekövetkező teljesítőképesség csökkenést megpróbálták magyarázni a légzési ellenállás miatt megnövekedett légzési munkával, az alveolus-kapilláris membránon az oxigén diffúzió csökkenésével, illetve az ennek következtében kialakuló tüdő-ödémával, az erőkifejtés során esetleg fellépő hipoxiával, és felmerülhet összefüggés a szabadgyök-képződés ütemének felgyorsulásával is. A teljesítőképesség és a légzésfunkciós paraméterek csökkenésének hatásmechanizmusát - a  számos hipotézis ellenére -  ez ideig nem sikerült tisztázni.

Érdekes megfigyelés, hogy ismételt O₃ expozíció esetén - mind laboratóriumi, mind környezeti körülmények között - a légzési nehézségek csökkentek. Úgy tűnik, hogy megszokás alakulhat ki a krónikus ózonhatás következtében. Ugyanis ősszel kevesebb klinikai tünetet tapasztaltak, mint nyáron, noha az ózon-koncentráció mindkét évszakban azonos.  

A legkisebb ózon-koncentrációk télen és tavasszal fordulnak elő. Ebben az időjárási tényezők (pl. széljárás, napsütés) játszanak jelentős szerepet.

Ismert, hogy idősekénél csökken a vitálkapacitás és nő a reziduális volumen. Ezt a folyamatos a krónikus O₃ expozíció szintén gyorsítja. A jelenség oka lehet epithel sejtek megvastagodása és a kollagén beépülés felgyorsulása.

A kéndioxid

Az SO₂ ipari körülmények között égető berendezésekben, erő- és acélművekben, olajfinomítókban, és lepárlókban keletkezik. A képződésért felelősek a savas aeroszolok, a savas esők is. Az SO₂ koncentráció a levegőben nem szokott olyan szintet elérni, amely egészségeseknél légzésfunkciós zavarokkal, vagy teljesítőképesség csökkenéssel járna.

Asztmásoknál azonban a rendszeresen belélegzett SO₂ bronchoconstrictiót vált ki. Ebbe a körbe tartoznak az erőkifejtésre érzékeny asztmások is, akiknél nyugalomban soha sem lép fel panasz. Ezek aránya az összes sportolónak kb. 10-12 %-át teszi ki. A hideg és száraz levegő még tovább erősíti az asztmás hajlamot, és ezek a sportolók asztma ellenes gyógyszerek használatára szorulnak.

A bronchoconstrictiót  a levegőhiány érzését, vagy a légzési zörejeket már rövid ideig tartó (2-5 perces) és alacsony SO₂ tartalmú levegő belégzése is kiválthatja  az asztmásoknál. A légúti ellenállás megnövekedése következtében ilyenkor FEV1 % (a Tiffeneau-érték) csökkenése figyelhető meg.

Egészségeseknél, nyugalomban is orrlégzés esetén az orr nyálkahártyája a károsító anyagok - így az SO₂ nagy részét is - kiszűri. Ennek következtében aránylag kevés SO₂ jut a tüdőkbe. Szájon át történő légzésnél, nehéz fizikai munkánál azonban a tüdőbe jutó SO₂ mennyisége jelentős. Az asztmásoknál gyakran előforduló rhinitis a szájon át történő légzés előtérbe kerülése miatt már könnyű fizikai tevékenység alatt is súlyos légzési zavarokat válthat ki.

A szokásos, asztma ellen használatos gyógyszerek, köztük különösen azok, amelyek használatát sportolóknál a Nemzetközi Olimpiai Bizottság tiltja (pl. Dinatriumcromoglykat, és a béta-2- sympathomimetikumok, mint a Salbutamol és a Terbulatin), dózistól függően gátolják az SO₂ bronchoconstrictiós hatását. Az enyhe panaszokat okozó SO₂ hatás általában 30-60 perc alatt magától mérséklődik. Utána, mint egy 3 órás refrakter fázis alakulhat ki, amikor még enyhe klinikai tünetek és funkcionális légzési zavarok léphetnek fel.

Az asztmás sportolók részére jó broncholitikus hatású spray-k állnak rendelkezésre, amelyek aránylag nagy SO₂ tartalmú levegő belégzése esetén is az erőkifejtést a teljesítőképesség csökkenése nélkül biztosítják.

Arra a kérdésre, hogy a kéndioxid krónikus expozíciója milyen hatással van az asztmásokra, és azok teljesítő képességére, ez ideig nem végeztek méréseket.

Savas aeroszolok.

Az atmoszférás levegőben a kénmonoxid (SO) kéndioxiddá tud átalakulni, és a levegőben pára formájában lévő vízzel kénsavas aeroszol jön létre. A savas esőnek ez a folyamat az alapja. Ez ideig nincs adat annak feltételezéséhez, hogy ez a savas aeroszol - az eddig megfigyelt koncentrációban - asztmásoknál légzési nehézséget, vagy teljesítőképesség csökkenést váltana ki, noha ismert, hogy az asztmások általában a belélegzett levegőben lévő savas gyökökre nagyon érzékenyek.

Nitrogéndioxid

Az NO₂ teljesítőképesség csökkentő hatása egészségeseknél nem ismert, de szerepe jelentős az ózon keletkezésében. Ezen kívül fennáll a gyanú, hogy asztmásoknál már csekély koncentrációban is bronchospazmatikus reakciót vált ki. Feltehető, hogy a nitrogéndioxid a kéndioxiddal és/vagy az ózonnal a sportolók erőkifejtéskor fellépő asztmás panaszaiban szerepet játszik.

A szénmonoxid

A levegő fokozott CO koncentrációja rontja a maximális oxigén felvételt, és ezáltal az aerob teljesítőképességet is. A szénmonoxid a hemoglobin molekula vas atomjával karboxihemoglobint (COHb) képez, amely a továbbiakban már nem képes oxigént szállítani. A COHb további negatív hatása abból áll, hogy a szövetekben romlik az oxigén leadása, és ez által a teljesítőképesség tovább csökken. CO a nem tökéletes égéseknél keletkezik (pl. autómotoroknál, cigarettázásnál). Fokozott a szénmonoxid koncentráció a dohányfüstös helyiségekben, a nagy forgalmú városi utcákon, a garázsokban, a motorjavító műhelyekben, a közlekedési alagutakban, stb. Keletkezik azonban CO endogén úton is, a hemoglobin lebomlásakor. Nem dohányosoknál a COHb koncentráció mindig 1 % alatt van.

Mivel a szénmonoxid affinitása a hemoglobinhoz nagy, a lebomlás üteme nagyon lassú: a félérték idő 2-4 óra között van. Ebből az következik, hogy az aránylag csekély CO tartalmú levegő huzamos ideig tartó belélegzése ugyanolyan COHb felszaporodással jár, mint a magas CO tartalmú levegő rövid ideig tartó belélegzése. Futó atléta, vagy kerékpáros sportoló 1 órás tréningje esetén, forgalmas úton mintegy 5 %-os COHb koncentrációval kell számolni. Sportolók számára ezek alapján nyilvánvaló az a következtetés, hogy versenyek, vagy edzések előtt és alatt a fokozott szénmonoxid tartalmú környezetet célszerű elkerülni. Annak ellenére, hogy a COHb növekedése és a teljesítőképesség csökkenése között lineáris összefüggés van, a maximális oxigénfelvevő képesség csökkenése csak 4 %-os COHb értéktől mutatható ki.