Nos países em que as folhas caem no inverno, a falta de fotossíntese piora a qualidade do ar?

Sim, mas só um pouquinho.

Quando as chamadas árvores decíduas perdem folhas, a fotossíntese diminui drasticamente (mas não cessa completamente, porque há plantas adaptadas que fazem o processo em outras partes, como nos caules, aproveitando o pouco sol da estação). Como a fotossíntese capturam carbono do ar e libera oxigênio, os níveis de CO₂ nestas regiões de fato aumentam (os níveis de oxigênio não caem significamente, por sua vez, porque temos muito dele: quase 20% da atmosfera é formada por ele, e temos cinco trilhões de ar no mundo).

Mas esse é um fenômeno natural e que tem um impacto bem limitado na qualidade do ar. O problema nesta história somos nós mesmos: com a queima de combustíveis fósseis (que costuma aumentar no inverno nos países frios por causa dos aquecedores domésticos), liberamos muito mais CO2 e outros gases tóxicos do que existiria normalmente. 

Dito isso, de fato a qualidade do ar é pior nos países frios durante o inverno por causa do fenômeno da inversão térmica. Em condições normais, o ar é mais quente próximo a superfície, e vai ficando mais frio (e mais denso) quanto maior a altitude. Mas, no inverno, o ar “de baixo” pode esfriar rapidamente e ficar preso sob camadas mais quentes e menos densas acima. Essa anomalia (chama-se inversão porque é o contrário do que acontece normalmente) impede o ar de circular, e por isso concentra os poluentes na camada de ar que respiramos no dia a dia. Esse é o principal vilão da qualidade do ar no inverno, e não a falta de fotossíntese.