近年来,随着珠江三角洲城市化、工业化的迅速发展,大气环境污染问题日趋严重,对人们的健康和生活造成影响。另外,由于密集城市群的存在,污染物排放集中,在城市间互相扩散、输送和积累,更增添了该区域污染问题的复杂性。因此,研究污染物的扩散输送规律,对于城镇密集区域内改善城市空气质量,促进城市群科学规划、协调发展具有重要意义。基于以上的目的,本文利用2004年10月在该地区进行的大型观测实验数据,研究了珠江三角洲地区的污染物特征以及其源区分布,并建立了一套方法从多个监测站的观测数据计算出污染物的源区分布。为了模拟出更真实的大气扩散运动,本文应用中尺度大气预报模式ARPS和四维同化方法来产生气象场,并通过IAU （Incremental Analysis Updates）方法减小了同化过程中出现的“跃变”问题,优化预报结果。通过验证发现,同化预报模式的结果与观测值更吻合,能较真实地反映大气流场的情况。通过实现气象模式与随机扩散模式的耦合,提高了模拟的可信度。运用三维印痕函数计算出不同高度上污染物的潜在源区分布,结果显示,大风天气下印痕的整体走向与主导风向一致,地形强迫抬升的作用明显,其他时候,印痕的分布范围较广;重污染期间,印痕>0.005×10^-6 s/m³的区域在约1000 m以下,污染物在边界层内积累,造成地面的高浓度值,且高空印痕贡献小（<=5%）,污染主要由地面源和高架源造成。对于地面印痕,分析了下垫面不同覆盖类型的印痕贡献,以广州为例,城镇地区的印痕在总印痕所占的比例总大于其他土地类型的印痕,在自然源中,以森林和耕地的贡献为主,两者之和占总印痕10%以上,在重污染时期,可达到20%。通过迭加计算珠三角地区的区域印痕分布,发现观测期间SO₂和PM10污染物的三个主要潜在源区:a)广州和佛山区域;b)东莞和珠江口东岸区域;c)中山附近地区。观测资料的分析结果显示,珠三角的主要污染物为PM10,SO₂主要源区为佛山地区和珠江口沿岸的发电站群。对于广州市,当风向为西南风或偏东风,出现高浓度;对于新垦,风向为东北风和东南风,出现高浓度。广州的SO₂的污染主要以输送为主,而PM10的情况相对复杂,本地排放和区域输送都对其浓度起着重要的作用。为了检验印痕模型结果的准确性,本文还利用了2004年TRACEP实验的地面源强数据,计算SO₂和PM10的模拟浓度值,并与观测值进行比较。其中SO₂结果较理想,其趋势和大小基本与观测浓度一致。PM10的模拟结果略比SO₂差,在大风天气的模拟效果良好,但在其他大气情况下,会产生两倍的偏差。研究结果表明,印痕方法能通过大气中单点/多点观测结果,有效地解释和提取造成该结果的潜在影响“源”的空间分布的信息,为环境监督管理提供很好的参考作用。随着大气环境问题关注度的提高,监测数据的增加,印痕分析方法在中尺度的大气环境监测应用上将会具有很高的实用价值。