A、臭氧空洞是因为氟利昂的大量使用，造成的臭氧层破坏，与二氧化氮的排放无关，故C错误；
B、水体富营养化是氮、磷、钾元素含量过高引起的，与NO₂无关，故B错误；
C、光化学烟雾，是城市大气中的碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）在阳光紫外线的作用下发生的一系列链式大气化学反应生成以臭氧（O₃）为代表的刺激性二次污染物，与NO₂有关，故C正确；
D、温室效应是因为温室气体二氧化碳，甲烷等的排放，与二氧化氮的排放无关，故D错误．
故选：C．