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以高浓度臭氧为标志的大气光化学污染是全球工业和城市地区所面临的主要区域性环境问题之一。能源的开采和利用的过程会排放大量的臭氧前体物,例如挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOCs）。我国是世界最大的初级能源消费国。2020年中国的初级能源消费约占全球总量的26.1%。现阶段我国对臭氧前体物排放源的管控主要集中于工业源和道路交通源,对其他环节前体物排放特征的认识仍存在较大不足。其他环节中重要的排放源包括上游的石油开采、中游的煤化工和末端的挥发性化学品（Volatile Chemical Products,VCPs）使用。认识这些排放源的污染特征及其大气化学影响对加强臭氧污染防治具有现实意义和参考价值。本文依托大气光化学模型和源解析模型等多种手段,结合代表性地区或城市的大气综合观测数据或排放资料,研究了石油开采、煤化工、VCPs使用等能源开采和加工利用活动对臭氧及其前体物污染特征和大气光化学过程的影响。本研究选择我国黄河三角洲地区（石油开采区）和榆林市（煤化工区）作为石油开采和煤化工活动的研究对象。由于当前VCPs排放的影响在美国已经较为显著,且美国关于VCPs的排放清单和观测数据较为完备,本研究选取美国洛杉矶市作为代表开展VCPs光化学影响的研究。首先,基于观测数据揭示了石油开采、煤化工对臭氧及其前体物（特别是VOCs）浓度水平与污染特征的影响。其次,应用多种手段识别VOCs主要排放源,计算获得了我国石油开采VOCs排放源谱,量化了煤化工对环境空气VOCs的贡献。最后,应用大气光化学模型结合观测数据或排放资料定量评估了石油开采、煤化工和VCPs使用对臭氧生成机制和大气氧化能力与自由基化学的影响。基于黄河三角洲观测数据系统掌握了我国石油开采区臭氧及前体物浓度水平和污染特征。观测期间,主要一次污染物浓度均呈现冬春季高、夏季低和夜间高、白天低的特征。该地区环境空气中的VOCs浓度较高,非甲烷烃的总浓度冬季均值为171.177±527.177ppb。臭氧污染的时间变化特征与一次污染物存在明显差别,其浓度在冬春季浓度较低,在夏季却频繁超标（22/40;定义为最大小时臭氧浓度超过我国国家环境空气质量二级标准93ppb）。且夏季上午时段臭氧浓度存在快速积累的现象,表明该区域存在强烈的光化学反应。基于源区观测数据首次计算获得了我国石油开采VOCs排放源谱,揭示了油田排放对烷烃的重要贡献。应用基于MCM化学机制的盒子模型结合观测数据定量解析油田周边大气氧化能力与自由基化学和臭氧生成机制。结果表明该区域存在较强的大气氧化能力,主要氧化剂如羟基自由基（Hydroxyl Radical,OH）和过氧羟基自由基（Hydroperoxyl Radical,HO2）浓度水平与污染严重的城市地区相当,且含氧VOCs光解是ROx（ROx=OH+HO2+RO2）自由基最主要的初级来源。特别的,该区域较低的氮氧化物（Nitrogen Oxides,NOx）浓度和较高的VOCs浓度可以显著促进自由基化学循环,使得OH自由基浓度在上午达到峰值,从而促进了臭氧快速生成。这也进一步解释了夏季上午时段臭氧浓度快速积累的现象。臭氧生成敏感性分析发现,该区域处于NOx控制区,削减NOx排放可以有效缓解区域臭氧和光化学污染。基于榆林市观测数据初步查明了煤化工活动对城市环境空气VOCs浓度及化学组成和臭氧生成机制的影响。尽管榆林人口密度和经济发展水平均较低,但其冬季VOCs总浓度与北京、上海、广州等特大城市相当甚至超出数倍（1.2-2.7）。主要VOCs类别中,榆林市芳香烃,特别是二甲苯的贡献显著低于特大城市,而萘（煤化工行业排放的标志性物种）的贡献则明显较高,体现出煤化工活动对VOCs排放的重要贡献。本研究进一步应用源解析模型量化了煤化工排放对VOCs浓度水平的贡献,为8.8±1.8%。基于OFP和VOCs的OH自由基反应活性指标,其贡献分别提升至17.9±6.8%和16.9±7.4%,且萘是煤化工活动排放的主要活性物种（OFP:65.7%;OH反应活性:70.5%）。应用MCM化学盒子模型结合源解析模拟结果定量评估煤化工排放对臭氧本地生成的影响。结果表明在积雪环境下,由于表面反照率的增加,煤化工排放的污染物对臭氧生成的影响会被放大。应用化学盒子模型结合洛杉矶观测和排放资料,本研究查明了 VCPs排放对城市自由基化学和臭氧污染的影响。对自由基初级来源（HO2:28.0%;RO2:41.2%）和臭氧浓度（MDA8 O3:23.3%,14.1±2.9ppb）均存在较为显著的贡献。加入VCPs排放可以较好地解释洛杉矶2010-2020年期间臭氧变化趋势模拟结果与观测结果的差异。近年来,洛杉矶市臭氧生成机制在发生变化,正逐渐由NOx控制区过渡到NOx和VOCs协同控制区,由此导致洛杉矶臭氧“周末效应”逐渐减弱。削减VCPs排放将有效缓解洛杉矶臭氧污染问题。本研究进一步比较了几种国际主流大气化学机制（MCM、RACM2、RACM2-VCP、SAPRC07B和CB6r2）对于VCPs排放所引起的大气光化学过程的模拟性能,发现MCM化学机制能够较好地再现臭氧及其前体物观测浓度,且RACM2-VCP模拟结果与MCM呈较高的一致性;RACM2和SAPRC07B的效果相当,但模拟效果次于MCM;CB6r2模拟结果与观测值及其他化学机制的模拟结果存在明显差异。本研究针对石油开采、煤化工、VCPs使用等能源开采和加工过程排放的污染物开展系统研究,综合分析了臭氧前体物污染特征和其对臭氧生成机制以及光化学污染的影响。在当前我国能源结构调整以及我国光化学污染日益突出的背景下,本研究可为我国加强臭氧污染防治提供参考依据。