Wenn die Feinstaubpartikel in die Atemwege eindringen, können sie die Organe auf vielfältige Weise direkt schädigen. Die Schleimhäute werden gereizt, es kommt zu lokalen Entzündungen und Abwehrreaktionen des Körpers. Lungenentzündungen und andere Lungenkrankheiten bis zu Lungenkrebs sind die Folge.
In jüngster Zeit mehren sich aber die Hinweise, dass auch andere Krebsarten durch Feinstaub gefördert werden: Tumoren im oberen Verdauungstrakt, der Leber, der Bauchspeicheldrüse und der Galle zum Beispiel, aber auch Brustkrebs bei Frauen. Sehr kleine Feinstaubpartikel schaffen es bis in die Blutgefäße – und können dann offenbar besonders problematische Wirkungen entfalten. Sowohl die staubförmigen Fremdkörper selbst als auch die daran angelagerten Substanzen aller Art – die oft ziemlich giftig sind – können zu Immunreaktionen des Körpers und womöglich zu Entzündungen führen.
Dies kann vielfältige Erkrankungen zur Folge haben. Besonders betroffen ist das Herz-Kreislauf-System, wodurch das Risiko beispielsweise von Herzinfarkten und Schlaganfällen wächst. Denkbar sind weiterhin Einflüsse der Feinstaubpartikel auf die Reparatur von Fehlern in der Erbsubstanz DNA. Und erst kürzlich haben Forscher herausgefunden, dass winzige Partikel aus Verbrennungsmotoren auch Viren aktivieren können, die in Lungengewebszellen „ruhen“. Stickstoffoxide entstehen bei Verbrennungsprozessen. Sie sind, so die Einschätzung des Umweltbundesamts, vor allem für Asthmatiker ein Problem. Sie könnten zu einer Verengung der Bronchien führen, die zum Beispiel durch die Wirkungen von Allergenen verstärkt werden kann.