随着经济的快速发展,华北西部地区的环境形势变得日趋严峻复杂。研究华北西部地区典型城市的环境污染特征、变化规律、环境气象相关性并对其环境变化与发展趋势进行适当预测,对华北西部可持续发展具有重要社会应用于价值。本论文的研究及相关工作主要为以下几个方面:(1)在华北西部地区(太原、大同、呼和浩特、包头)四座城市的空气污染指数数据基础上,采用常规统计方法,在不同尺度下对华北西部地区的大气污染特征、大气环境质量时空变化规律进行了分析。华北西部地区四座城市空气质量状况在2003-2012年间呈逐步改善,空气质量季节变化明显,冬季空气污染最严重,夏季最轻。四座城市空气质量呈现呼和浩特(优于)>包头>大同>太原的趋势。大气环境质量主要受PM10影响,在冬季受到一定的SO2影响。(2)在华北西部地区四座城市的大气污染特征、大气环境质量时空变化规律的基础上,结合对应区域的气象数据,利用统计分析的方法,在不同尺度下分析了华北西部地区环境气象的相关关系。在日均尺度上,四座城市的API与日均降水量、日均气温、日最高气温、平均最低气温、日照时数五个气象因素都呈现显著负相关性;与日均相对气压呈显著正相关;总体上与平均风速、最大风速、极大风速、日均相对湿度、最小相对湿度无显著相关性。在月均尺度上环境气象因子的相关系数,与日均尺度相关性是一致的,且相关系数有明显的提升;在冬季和夏季四座城市的风速、相对湿度分别与API呈现了不同的相关性。各种气象因子对API有不同的影响方式,并且都和相关性研究结论一致。(3)在华北西部地区四座城市的环境气象相关性研究基础上,建立并利用(BP、Elman、T-S模糊、小波)四种神经网络模型对华北西部地区四座城市环境气象数据进行了预测。四种(BP、Elman、T-S模糊、小波)神经网络模型在泛用性、可靠性、预测精度方面均可满足应用要求用于实际预测;具有动态反馈能力的Elman神经网络的预测精度以及泛用性要优于具静态反馈能力的其它三种网络模型,四种神经网络的决策权重大小及其排序虽各不相同,但体现出相似规律性。在华北西部地区四座城市环境气象预测的基础上,对华北西部地区环境气象预测服务发展进行了讨论及相关建议。开展环境气象预报服务,是十八大、十八届三中全会关于生态文明建设、深化生态文明体制改革的要求。环境气象预报服务需要基础环境、气象监测设施的建设,多部门多地区的合作是预报服务的重点,有效服务和联系公众是预报服务的着力点。环境气象服务还可指导减排方针和城市规划的制定。(4)在黄河华北西部段水质监测数据基础上,分析了黄河华北西部段水质特征,建立并应用多种改进模糊概率模型对黄河华北西部段水质进行了对比性评价。黄河华北西部段各监测断面p H达标;除山西运城河津大桥断面水质属于Ⅴ类、劣Ⅴ类外,其他五个断面水体的COD浓度均满足Ⅰ类水质的要求、DO浓度总体满足Ⅰ类水质的要求、NH3-N浓度总体满足Ⅱ类水质的要求。超标法、层次分析法、信息熵法分别计算权重的模糊概率模型的评价结果显示,水质最好的为宁夏吴忠新墩断面,最差为山西运城河津大桥断面。