נהוג לחשוב שמזהמים הם חומרים שאינם טבעיים המלכלכים את הסביבה. דוגמה מובהקת לחומר כזה היא דו תחמוצת הגפרית, תוצר מזהם של פעילות תעשייתית. ריכוז גבוה של דו תחמוצת הגפרית גורם לקשיי נשימה, גשם חומצי, ונזקים בריאותיים וסביבתיים אחרים. פחמן דו חמצני, לעומת זאת, הוא גז טבעי שהתקיים באטמוספירה הרבה לפני התפתחות האדם. הוא חיוני להתפתחות צמחיה, ומנגנון החימום שהוא יוצר מגן על כדור הארץ מקיפאון. איך יתכן, אם כך, שפחמן דו חמצני נחשב לחומר מזהם?
הגדרה רחבה יותר של המושג "חומר מזהם" היא חומר הגורם לאי יציבות ומפר את האיזון במערכת האקולוגית. רמת הפחמן הדו חמצני באטמוספירה הייתה יציבה ב-10,000 השנים האחרונות. פליטת פחמן דו חמצני כתוצאה מפעילות האדם במאות השנים האחרונות הפרה את האיזון הזה. עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני משפיעה באופן ישיר על הסביבה. למשל, האוקיינוסים קולטים פחמן דו חמצני מהאטמוספירה, והחומציות שלהם גדלה, מה שמשפיע על הסביבה הימית. עם זאת, ההשפעה המשמעותית ביותר של עלית ריכוז הפחמן הדו חמצני היא תרומתו לעלייה בטמפרטורה של כדור הארץ.

תמונה 1: ריכוז פחמן דו חמצני (חלקיקים למיליון) ב-10,000 השנים האחרונות. הקו הכחול - על פי מדידות בליבות קרח ב-Taylor Dome (מתוך NOAA). הקו הירוק - על פי מדידות בליבות קרח ב-Law Dome (מתוך CDIAC). הקו האדום - מדידות ישירות ב-Mauna Loa, הוואי (מתוך NOAA)

עליה בריכוז הפחמן הדו חמצני מגבירה את אפקט החממה. ההתחממות שנוצרת משפיעה על הסביבה במגוון דרכים. חלק מההשפעות הן לחיוב, כמו תנאים משופרים לחקלאות בקווי רוחב גבוהים וצמיחה מוגברת באזורים מסוימים, אך ההשפעות השליליות משמעותיות הרבה יותר. החיים באזורי חוף מאוימים עקב עלייה בגובה פני הים. הפשרת קרחונים מאיימת על אספקת המים של מאות מיליונים. צורות חיים נכחדות בקצב מהיר מזה שהתרחש אי פעם.
הגדרת המושג "מזהם" היא סוגיה סמנטית. התמקדות בהשפעות החיוביות של עלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני היא התכחשות לתמונה הכוללת. ההשפעה הכוללת של עליה כזו היא הרת אסון לסביבה ולתנאי המחייה של האנושות בעתיד.