短期影响 ：美国国家空气污染与死亡率和发病率关系研究计划对美国20个城市近5 000万人的资料分析显示，人群死亡率与死亡前日颗粒物浓度相关。PM10每升高10μg/m3可引起总死亡率和心肺疾病死亡率分别上升0.21%和0.31%。欧洲环境污染与健康研究计划对欧洲29个城市4300万人资料分析后发现，PM10每升高10μg/m3，每日总死亡率与心血管疾病死亡率分别增加0.6%和0.69%。其他研究也表明，大气污染与心血管疾病死亡率、住院率、急诊率和疾病恶化等增加有关系。我国北京、太原和上海等地的研究也显示，大气污染，特别是颗粒物污染与心脑血管疾病的死亡率和发病率增加有关。
长期影响 ：对美国哈佛等六个城市进行的队列研究首次提出，大气污染的长期暴露与心血管疾病死亡率增加有关。对美国50个州暴露大气污染16年的近50万成年人的死亡数据分析后发现，在控制饮食、污染物联合作用等混杂因素后，PM2.5年平均浓度每增高10μg/m3，心血管疾病患者死亡率增加6%，且未观察到其健康效应的阈值。还有研究发现，大气O3浓度增高与心血管疾病的多发有关。此外，大气污染长期暴露还与心律不齐、心衰、心跳骤停的危险度升高有关。我国沈阳、本溪等地的调查也表明，大气颗粒物的长期暴露与人群心血管疾病死亡率的增加有关。
机制 ：以灰霾中的主要污染物颗粒物为例：颗粒物可能通过①干扰中枢神经系统功能；②直接进入循环系统诱发血栓的形成；③刺激呼吸道产生炎症并释放细胞因子，后者通过引起血管损伤，导致血栓形成等机制对心血管系统产生影响。
