长时间序列PM2.5污染特征研究可助于厘清当地PM2.5的变化规律、探究影响因素,提出空气质量长效改善建议;短时间序列PM2.5重污染过程研究可助于解析PM2.5污染成因机理,提出短期针对性管控方案,减少重污染天气发生。因此,明确大气PM2.5在长短时间序列上的演变规律,对于持续开展大气污染防治工作具有重要现实意义。本文提出长短时间序列综合分析的方法,以山西省为研究对象,全面解析近年来山西省大气PM2.5的时空特征、演变规律和影响要素。（1）长时间序列尺度上,提出基于小波变换理论的PM2.5周期性解析和基于小波相干谱的多城市PM2.5气象因子差异性解析的方法。利用小波变换解析了山西省11城市PM2.5浓度的周期性变化特征,主要周期包括293天左右的长周期和27天左右的短周期。能源消耗水平和产业结构偏重是影响长周期PM2.5演变的强驱动因素,大气环流是影响短周期的重要因素。短周期上临汾、运城、大同、朔州和忻州易受风速影响,晋中和吕梁易受温度影响,太原、晋城、阳泉和长治受相对湿度影响显著。（2）短时间序列尺度上,针对山西省提出三种类型PM2.5重污染模式（静稳积累型、烟花爆竹型和沙尘型）,系统梳理各模式时空分布,深入探究各模式重污染成因机理。研究表明,2015-2019年山西省共发生385次大气重污染过程,重污染天数和次数逐年减少,单次重污染过程持续时间均以≤2 d为主;静稳积累型占绝对主导地位（85%以上）,南部长治、晋城、运城因高湿静稳天气多,该类型比重大;其次为烟花爆竹燃放型,中部临汾、忻州和运城需降低烟花爆竹燃放对环境空气质量影响;最后为沙尘型,多发于春季且各城市分布较为均匀。（3）能源消费结构和产业结构的调整,是山西省大气PM2.5长效改善的主要举措;短期重污染过程应对时,南部区域晋城、长治、运城等城市应考虑深入开展一次污染物的排放,临汾、忻州和运城需加强春节及元宵节前后烟花爆竹管控,北部大同应加强沙尘过境后的城市清洁。