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近年来,随着我国经济的快速发展,突发大气污染事故频发,尤其是复杂下地面下化工类企业事故,对人民生命健康、社会经济发展和生态环境造成了极大威胁。复杂下垫面环境下的污染物快速溯源与准确扩散模拟是突发大气污染事故快速应急处置的重要前提,也是亟待解决的科学与方法难题。本文基于复杂下垫面真实情景下突发大气污染泄漏事故外场模拟实验,探索了复杂下垫面下的气体扩散规律,重点开展了小尺度污染扩散模拟和事故源参数溯源关键技术研究,建立了“监测-溯源-模拟”反馈技术体系。研究成果对于提高突发大气污染事故应对的科学性与实效性具有重要意义。在某典型化工企业罐区开展了5次示踪气体（SF6）外场泄漏事故模拟实验,包括4次单点源不同高度（储罐高度H=22m,1.05H、0.90H、0.77H和0.27H）泄漏扩散实验和1次双点源泄漏扩散实验,弥补了真实复杂下垫面环境下污染物扩散实验数据的不足。基于实验结果,分析了泄漏高度和储罐对污染物扩散的影响规律。发现当泄漏高度低于罐顶时,最大落地浓度随着释放高度（0.77H～0.90H）的增加而减少,但当释放高度（1.05H）略高于罐顶时,气体最大落地浓度（338.3ppbv）明显高于罐壁（0.90H）释放（122.7ppbv）;污染物扩散受下风向储罐的影响较为明显。基于CFD模型（Fluent）建立了复杂下垫面污染物扩散模拟技术,深入分析了入口边界和数量、划分网格、湍流模型等典型参数/方案对模拟性能的影响。提出了适用于复杂下垫面下CFD准确模拟的入口边界选择方案,发现混合多面体-六面体网格和Realizable k-ε模型最适用于复杂下垫面污染物扩散准确模拟。基于建立的CFD模型,开展了泄漏源对污染物扩散的影响,发现罐顶与罐壁处微气象条件的差异导致了罐顶（1.05H）泄漏的气体最大落地浓度高于罐壁（0.90H）。此外,考虑到CFD模型运行时间成本较高会限制其在应急扩散模拟中的应用,同时采用优化的高斯扩散模型进行了扩散模拟研究,提出了三种不同的优化方案,即权重优化（改善模拟与观测的相关性）、参数优化（提高模拟结果的准确性）和权重+参数优化方案。结果表明,较默认参数,权重+参数耦合优化方案模拟效果提升最大,误差下降约50%～82%,相关性提升约0.18～0.36。与CFD模型对比结果表明,优化后的高斯模型模拟结果准确性（误差为73.2%）虽然低于CFD模型（误差为58.7%）,但在可接受的范围之内,可替代CFD模型应用于突发事故污染物应急扩散模拟。基于实验数据和复杂下垫面污染物扩散模拟技术,结合突发事故实际发生情景,包括源强未知、位置已知（仅反演Q）及源强和位置均未知（反演Q,x,y,z）两种情景,建立了3种基于环境监测数据的源参数估算技术:（1）基于CFD-传递系数法的源强反演技术,（2）基于响应面-传递系数法的源强反演技术,（3）基于优化高斯模型-智能优化法的源参数反演技术。仅源强未知情景下,基于CFD-传递系数法的源强反演结果表明,当所选点位在主导风向两侧10～20°范围内、距释放源150～200m内时,源强反算误差最小,约为30%。基于响应面-传递系数法的源强估算结果准确性略高于CFD-传递系数法,误差为25%,表明基于响应面法建立的传递系数响应关系,能够利用易于观测的参数获得较为准确的源强估算结果,稳定性较好,可以替代CFD-传递系数法用于源强反演,以减少时间成本。与前两种方法相比,除可反演获取源强外,基于优化高斯模型-智能优化法的源参数反算技术可同时识别排放源的位置,且反算准确性较高,Q0、x0、y0、z0反演误差为7%～16%、2.8m、9m、12.9m;但其源参数反演稳定性较差,可能需通过多次反演减小反演不稳定性带来的误差。建立了突发事故应急响应“监测-溯源-模拟”反馈技术体系。开展了事故外场动态演变模拟实验。模拟实验将事故演变过程简化为三个阶段,即初始阶段（2kg/s）、中间阶段（10kg/s）和结束阶段（0.02kg/s）。结合实验,开展了反馈技术体系应用与验证。结果表明,“监测-溯源-模拟”技术体系可实现复杂下垫面突发大气污染事故的动态、快速溯源及污染物扩散模拟。在仅源强未知事故响应中,基于响应面-传递系数发的溯源技术和优化高斯模型的污染物扩散模拟技术效果最好,源强反演误差为2%～29%,扩散模拟误差为111%,较未优化高斯模型准确性提高了154%;模拟结果与观测结果的相关性为0.68,较未优化高斯模型相差不大,响应时间约为2s。在源强和位置均未知情景下（Q,x,y,z）,建议优先选用基于优化高斯模型-智能优化法的溯源技术和优化高斯模型的污染物扩散模拟技术,源强反演误差为11%～77%,x0、y0、z0反演误差分别为2.2～31.1m、2.5～70.0m、2.0～14.1m。模拟结果误差为83%,较未优化高斯模型准确性提高了275%。模拟结果与观测结果的相关性为0.55,与未优化高斯模型相差不大,平均单次运行用时约为2.7s。基于上述技术与验证结果,进一步提出了复杂下垫面可推广的应急响应模拟与溯源技术建立流程。