大气污染物可随气团远距离运送至海洋海面，以干下陷和滑下陷的方式转入海洋，对海洋环境和生态系统产生影响。大气下陷向海洋输出大量营养物质（如氮、磷），激化了近岸水体的富营养化。目前，富营养化是我国近岸海域最引人注目的环境问题。一般来说指出，河流输出和污水直排是河口、海湾营养物质的主要来源，也是近岸海域富营养化的直接原因。
而更加多的证据指出，大气下陷对富营养化的贡献不容忽视。以对近岸海域富营养化起主要起到的氮营养物质为事例，大气下陷的氮主要来自土壤扬尘、工农业生产活动与交通运输等一次源和大气化学转化成过程的二次源，它们在大气中以气态（NH3、NOx）和颗粒态（NH4+、NO3-、有机氮等）的形式不存在。
在全球尺度上，多年平均值的大气氮下陷入海量已与河流氮输入量非常。在欧洲的波罗的海、地中海，美国的切萨皮克湾及我国黄海的局部海域，大气氮下陷入海量已多达河流输入量。
大气下陷对海洋的影响具备显著的季节变化和事件性特征。春季的强劲沙尘暴天气、夏季的持续降雨过程皆能在短时间内将大量氮、磷营养物质带进海洋。在我国北方的冬季采暖期，大气中含氮物质的浓度明显低于其他季节。
时有发生的灰霾天气事件明显增加了大气营养物质的下陷入海量。这些都会减轻或引发我国近岸海域表层海水的富营养化。大气下陷也是海洋中重金属和剧毒有机污染物的最重要来源。
这类物质化学性质平稳，能在环境中持久不存在，并可通过富含效应对海洋生物与生态系统产生有利影响。在许多近岸海域，大气下陷是表层海水中重金属（如镉、锌、铅等）的主要来源。
例如在英吉利海峡，海水中有低约65%的锌和58%的铅来自大气下陷。在地中海东北部，大气下陷带给的镉占到其总输入量的80%以上。
海水中的多环芳烃主要来自化石燃料的自燃过程，且主要以大气下陷和河流输出的方式转入海洋；在离岸很远的广阔大洋，大气下陷则是海水中多环芳烃的主要来源。当这类污染物通过大气传输、下陷，并在海洋中累积到一定的浓度时，不会阻碍海洋生物长时间的生理活动，如影响浮游植物光合作用、呼吸作用等生理过程，诱导浮游植物的生长。
有数研究表明，在红海、地中海与中国黄海等海域，大气下陷对海洋浮游植物展现出出有毒性起到。此外，海洋海面的大气污染物需要巩固抵达海洋表面的太阳辐射，从而影响海洋浮游植物的光合作用效率。大气污染物中的氮氧化物、二氧化硫等酸性气体下陷入海需要增进海洋酸化，如在有些沿岸海域，大气中酸性气体对海洋酸化的贡献平均10%～50%。
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