大气污染是全球最大的环境健康威胁,发展中国家大气污染问题尤其严重。中国城市的快速扩张、人口聚集和能源消耗的增加,引起城市大气环境发生明显改变并获得广泛关注。目前,中国所有人口均暴露于超过安全标准的大气环境中。受城市发展进程、大气污染治理政策和自然环境的影响,大气污染城乡差异表现出明显的时空异质性。中国已经全面建立了城市大气环境监测网络,但是观测和相关研究均存在城乡不均衡的问题。2021年世界卫生组织（WHO）进一步强调了PM2.5和NO2的健康危害并收紧了安全指标,同时PM2.5和NO2是中国主要的大气污染物,因此本研究以PM2.5和NO2为重点研究对象,以城乡可持续发展为出发点,围绕中国主要大气污染物城乡差异特征的时空变化及影响因素开展研究。依托国控点（环境空气质量国控自动监测站）和卫星遥感大气污染物浓度数据,在定量评价中国主要大气污染物城乡差异时空变化特征的基础上,开展自然环境、城市形态和污染减排控制对城乡大气污染影响的研究。基于地级市尺度城乡地区PM2.5和人口分布特征,进一步从城乡均衡发展的角度评估中国老城区、新城区和乡村对大气污染监测点位的增设需求。本文主要结论如下:（1）2019年中国PM2.5和NO2平均浓度分别为30.1和19.3μg/m~3,没有城市的PM2.5和NO2浓度达到WHO于2021年发布的全球空气质量指导值（AQG2021）。全国总体呈现城市建成区大气污染物浓度高于乡村的特征,其中城市建成区PM2.5和NO2浓度分别高于乡村14.5%和14.9%。受大气污染传输和沙尘影响,新疆大部分地区乡村PM2.5浓度更高。此外,城市建成区排放强度、城乡人类活动强度差异和植被覆盖的增加以及地形地势的复杂化均对大气污染物城乡差值有显著正向贡献。此外,本研究发现土地城市化率有显著减少NO2城乡差异的作用,但对PM2.5城乡差异影响不显著。（2）城市形态对中国城市建成区与乡村主要大气污染物浓度影响显著,其中PM2.5浓度主要受城市斑块的扩张程度和斑块数量影响,NO2主要受城市斑块的扩张程度影响。相对于城市建成区,乡村PM2.5浓度更易受到城市形态特征的影响,城市斑块的破碎化可以促进城乡之间大气污染物的传输。基于加权回归模型模拟结果显示,城市化的高度发展对城乡PM2.5均有改善作用,但是对NO2改善作用较弱。需要指出的是,小型城市的发展和扩张更易加重PM2.5和NO2污染。另外,林地可以起到较好的减缓城市建成区对乡村大气污染的传输作用。在小型城市发展和扩张中,调控城市斑块数量,避免城市斑块过度破碎化有利于缓解城乡大气环境污染。（3）2016～2020年全国尺度城乡主要大气污染物浓度变化趋势相似,其中乡村主要大气污染物浓度下降幅度更小,城乡污染差异逐渐缩小。PM2.5的下降幅度与大气污染减排控制计划（2020年污染物计划减排率）呈现显著的线性关系（城市建成区:R~2=0.62,乡村:R~2=0.76）,污染排放控制越严格,PM2.5下降量越大。值得注意的是,污染排放控制对城市建成区PM2.5改善更大。而NOx减排控制计划成效不突出,当NOx减排控制计划＞10%时,随着愈加严格的排放控制,NO2下降幅度才开始增大。谐波模型模拟结果表明,“十三五”期间PM2.5的改善主要得益于污染减排控制,NO2的下降主要由于新冠疫情期间交通管控导致（新冠疫情贡献达66.7%）,因此如果仅以2020年NO2污染浓度作为评价指标,会高估“十三五”期间NOx的减排成效。（4）目前,环境空气质量国控点过度集中分布于老城区——90%国控点均分布在老城区2500 m范围的缓冲区内,新城区和乡村地区的大气环境监测关注相对不足。通过开展国控点监测和遥感反演的大气PM2.5浓度对比分析发现,基于集中在老城区及其周边的国控点监测数据在一定程度上会高估城市或者全国尺度的PM2.5污染水平。基于PM2.5和人口分布特征及站点布控情况,本研究评估了全国336个地级及以上城市（地级市）城乡国控点增设的需求指数,结果表明,中国北部地区（华北、西北）的新城区,以及河北、河南和山东省的乡村地区国控点增设需求较高,每个区域需要增加2～5个监测点位。