大气颗粒物(PM2.5)和臭氧（O3）是我国近年来区域复合型大气污染的两种主要污染物,能够影响城市空气质量、危害公众健康、制约社会经济的可持续发展。大气污染形成机制和来源、天气条件影响以及控制政策相关问题成为近年来全球大气环境领域的研究热点。长三角地区是我国工业化和城市化发展程度高、人口密集和大气污染严重的重点城市群之一,然而关于PM2.5和O3污染来源和协同控制的研究仍然十分有限。本文通过观测资料分析和数值模拟相结合的方法,针对2013-2017年长三角地区PM2.5和O3污染的时空演变特征、来源贡献量化和协同控制方法进行了系统研究。基于多种观测资料揭示了长三角地区PM2.5和O3污染特征和影响因子,基于自组织映射（SOM）客观分型方法和大气化学模型CAMx中颗粒物和臭氧来源解析技术（PSAT和OSAT）量化了典型天气形势下冬季PM2.5污染来源和夏季O3污染来源,基于区域排放源—受体响应关系和数学规划模型估算了春季典型月份考虑PM2.5和O3协同控制的大气环境容量。主要研究结果如下:（1）基于多种观测资料研究了长三角地区PM2.5和O3污染的变化特征和影响因子。2013-2017年四个季节日均PM2.5和日最大8小时（MDA8）O3浓度的变率分别在-8.9～-6.6%yr-1和+1.9～+6.0%yr-1之间,区域平均气溶胶光学厚度（AOD）和对流层O3柱含量的变率分别为-4.5%yr-1和+0.4%yr-1,反映出长三角地区PM2.5污染水平呈现显著下降和O3污染水平呈现上升的趋势,这可能与2013年《大气污染防治行动计划》实施以来长三角地区SO2、NOx、NH3和一次PM2.5排放量下降以及VOCs排放量增加有关。PM2.5浓度总体呈“西北高、东南低”的空间分布,冬季超标情况最严重,春季次之。O3浓度呈“中心高、外围低”的空间分布,春、夏季超标情况均较严重。2016年强化观测表明PM2.5组分中二次无机盐和碳质组分占比约70～80%,冬季硝酸盐浓度明显高于硫酸盐浓度,夏季则相反;硫氧化比（SOR）在夏季（0.31）高于冬季（0.24）,氮氧化比（NOR）在冬季（0.16）高于夏季（0.09）;夏季有机碳和元素碳比值（OC/EC）在2.1～5.1之间,明显高于冬季,反映出夏季存在更多二次有机碳生成。冬季PM2.5重污染期间,长三角受到来自北方地区污染输送的显著影响,PM2.5浓度会出现爆发性增长,硫氮二次转化明显增强,气团轨迹主要来自西北方向。夏季O3重污染期间MDA8 O3浓度可达300μg/m~3以上,不利气象条件（高温、强辐射、低湿和弱风）和区域输送是造成O3高污染的重要原因。（2）基于SOM分型方法探究了2013-2017年冬季长三角地区典型天气型对PM2.5污染的影响,并利用CAMx-PSAT模型量化了高污染事件中PM2.5的来源贡献。研究表明,冬季长三角地区受到西伯利亚高压和东亚大槽两个系统的显著影响,区域主导天气型包括4种PM2.5污染型（脊前型、槽后型、均压型和槽中型）和2种PM2.5清洁型（脊中型和槽前型）。槽中型为区域性PM2.5污染最重的天气型,区域平均PM2.5浓度及其超标率、AOD分别为83.2μg/m~3、45.9%和0.65。相比2013-2016年,2017年污染天气型有所减少,表明气象条件转好对PM2.5污染改善起到重要作用。区域来源解析结果表明,主导天气型下PM2.5污染的区域输送存在一定差异。平均而言,本地排放和区域输送对4个代表城市（上海、南京、杭州和合肥）PM2.5浓度的贡献（相应城市所有模式网格平均结果）分别在22.3～39.6%和60.4～77.7%之间。上海本地贡献最高（32.0～48.4%）,其他城市受长三角区域内输送影响更显著（32.9～61.3%）。受北方地区污染输送影响时（脊前型、槽后型和槽中型）,长三角区域外输送（尤其是偏北方向）贡献显著上升。行业来源解析结果表明,PM2.5主要来源为工业（32.1～40.7%）和生活源（24.3～37.5%）,农业、电厂和交通源的贡献相当（8～15%）;受北方地区污染输送影响时,生活源贡献显著上升。相比PM2.5,组分中硫酸盐和一次PM2.5的本地贡献更高,主要来源为工业和生活源;硝酸盐受区域输送影响较为显著,主要来源包括工业、电厂和交通源;农业源对铵盐贡献超过80%。（3）基于SOM分型方法探究了2013-2017年夏季长三角地区典型天气型对O3污染的影响,并利用CAMx-OSAT模型量化了高污染事件中O3的来源贡献。研究表明,夏季长三角地区主导天气型包括4种O3污染型（反气旋型、东北风型、西南风型和偏北风型）和2种O3清洁型（气旋型和梅雨型）。偏北风型为区域性O3污染最重的天气型,区域平均MAD8 O3浓度及其超标率分别为121.0μg/m~3和19.2%。天气型对O3污染的影响表现为对局地化学生成和区域输送的综合影响。在所有天气型下,MDA8 O3浓度与相对湿度和日照时数分别呈显著负相关和正相关,反映出化学生成在O3污染中的重要性。区域来源解析结果表明,相比PM2.5污染,O3污染受区域输送影响更大。平均而言,本地排放和区域输送对上海、南京、杭州和合肥MDA8 O3浓度的贡献（相应城市所有模式网格平均结果）分别在14.6～19.3%和80.7～85.4%之间。反气旋型下静稳天气条件导致本地贡献最高;东北风型和偏北风型下区域高O3浓度水平主要与不同空间尺度的区域输送有关;西南风型下不利的气象条件和较强的区域输送综合造成了O3浓度显著的空间差异以及下风向沿海地区的高污染;气旋型下远距离输送对东部沿海地区O3的贡献尤为显著（＞50%）。行业来源解析结果表明,O3主要来源为交通（22.2～29.8%）和工业源（25.1～25.9%）,工业和电厂源排放对下风向沿海地区O3污染贡献较大,自然源排放则提供了背景O3来源（5.8～9.7%）。（4）基于CAMx-PSAT/OSAT模型建立了2014年春季典型月份长三角地区城市尺度PM2.5和O3排放源—受体响应关系,利用数学规划模型估算了大气环境容量。2014-2017年长三角地区高PM2.5和高O3（“双高”）污染出现频率逐年减少,2014年5月“双高”污染出现频率最高且范围最广,污染日区域平均PM2.5和日最大1小时（MDA1）O3浓度分别达到83.4和171.0μg/m~3。2014年5月长三角地区33个城市人为源总排放对各城市PM2.5浓度的贡献为34.8～81.7%,对MDA1 O3浓度的贡献为17.7～40.5%,O3污染受区域输送影响显著,本地减排空间有限。长三角中心区域O3生成处于VOCs控制区,其他地区为NOx控制区。以区域允许大气污染物排放总量最大为目标函数,在不同空气质量目标(PM2.5和O3)和减排比例上限约束下求解得到的分行业、分城市的大气污染物减排方案存在一定的差异,其中SO2和一次PM2.5管控力度最大,NH3最小。由于NOx和VOCs减排对PM2.5和O3的协同影响,强化PM2.5达标约束或放宽O3达标约束能够导致VOCs削减量减少（尤其在VOCs控制区）,但同时需增加区域NOx削减量,体现了大气环境容量优化分配的重要性。在空气质量目标(PM2.5≤50μg/m~3、MDA1 O3≤160μg/m~3)约束下求解得到145种优化减排方案,效果评估表明所有方案均实现33个城市PM2.5浓度达标,MDA1 O3区域达标率高于81%。减排后区域平均PM2.5和MDA1 O3浓度分别下降了77.6～85.3%和11.3～24.8%,且表现出对前体物（VOCs除外）减排基本呈线性递增的响应关系,对VOCs减排的非线性响应相对显著。PM2.5浓度下降对前体物减排的线性响应相比O3更明显,因此PM2.5控制更有效;而O3控制中削减前体物排放需符合一定的科学比例（NOx/VOCs）且需加强区域NOx控制。最终确定长三角所有城市PM2.5和O3达标情况下大气污染物的8种优化减排方案,并给出区域大气环境容量和污染物减排量,为区域空气质量管理提供参考依据。例如其中一种方案,2014年5月SO2、NOx、NH3、VOCs和一次PM2.5区域排放总量分别需减排95.6%、75.5%、33.1%、45.1%和85.5%,对应大气环境容量分别为8.3、79.4、102.7、186.9和13.0千吨/月。本文系统研究了长三角地区PM2.5和O3污染的时空特征及其影响因子、典型季节污染来源归因和协同控制方法。研究表明,长三角地区PM2.5和O3污染具有明显的季节变化特征,高污染频发季节典型天气形势下PM2.5和O3区域来源和行业来源存在显著的差异,解析结果与已有研究具有较高可比性。冬季灰霾污染期间PM2.5主要来源为工业和生活源,本地贡献占比约20～40%,北方地区污染输送的影响可达20%以上。夏季光化学污染期间O3主要来源为交通和工业源,受区域输送影响更加显著（＞80%）。春季“双高”污染期间,长三角地区PM2.5整体超标情况较O3更为严重,但PM2.5人为源可控比例更高且对前体物减排的线性响应更明显,因此PM2.5管控力度更大,但是难度显著低于O3控制。本文研究结果能够为区域大气复合污染的综合治理和区域联防联控提供科学依据。