Pienhiukkaset ovat halkaisijaltaan alle 2,5 mikrometrin kokoisia ilmakehässä leijuvia kiinteitä hiukkasia. Ne ovat terveydelle vaarallisia, koska hengitysilmaan joutuessaan ne tunkeutuvat keuhkorakkuloihin asti.[1][2][3] Alle 10 mikrometrin hiukkaset pääsevät keuhkoihin, mutta eivät keuhkorakkuloihin asti, kun taas karkeammat mekaaniset hiukkaset pysähtyvät pääasiassa nenän ja nielun limakalvoille.
Pienhiukkasilla on ilmakehän hämärtymisen vuoksi globaali ilmastoa viilentävä nettovaikutus, joten ne hidastavat ilmaston lämpenemistä[4].
Ilmakehän pienhiukkaset voivat olla ihmisen toiminnan, kuten polttamisen, sinne tuottamia, mutta myös kasvillisuuden tuottamat höyryt osallistuvat pienhiukkasten syntyyn.[5] Merkittävä osa suomalaisen kaupunki-ilman pienhiukkasista tulee kaukokulkeutumana maan rajojen ulkopuolelta.[1][2] Kotimaisia lähteitä ovat liikenne, energiantuotanto ja puun polttaminen takoissa ja kiukaissa.[2][6] Pienhiukkasia syntyy myös metsä- ja turvepaloissa, joista ne voivat tuulten mukana ajautua hyvinkin kauas. Suomessa pienhiukkaspitoisuudet ovat noin puolet Keski-Euroopassa tavattavista.[1] Ilmatieteen laitoksen mukaan pienhiukkasten pitoisuustasot ovat Suomessa hyvin matalat.[7]
Dieselöljyn palaessa syntyy kahdenlaisia pienhiukkasia. Suuremmat ovat 0,04–0,1 mikrometrin kokoisia nokihiukkasia, jotka koostuvat pääosin noesta sekä hiukkasen pinnoille tiivistyneistä haihtuvista yhdisteistä. Lisäksi syntyy pienempiä 5–30 nanometrin suuruisia nestemäisiä nanohiukkasia, jotka ovat muodostuneet hiilivedyistä ja sulfaateista tiivistymällä pakokaasun jäähtymisvaiheessa.[8]