转型发展过程中的中国,面临产业结构升级调整和包括空气污染在内的环境问题的双重压力。有效减少空气污染物排放和显著改善城市空气质量,是当前我国新型城镇化、新型工业化以及生态文明建设的必然要求。其中,如何通过工业结构升级以降低(空气)污染排放成为环境治理的焦点。作为传统工业重镇,武汉经济发展素以钢铁冶炼、能源材料等重工业为根基,大气污染的工业贡献加剧了工业经济发展与大气环境的冲突。本文以武汉市工业结构调整过程中的大气环境效应研究为样本,可以为众多工业型、资源型城市在一定环境质量改善目标下的产业结构转型升级提供参考。基于2004-2013年工业细分行业生产总值比重、空气污染指标(S02、NO2、PM1o)年均值以及单位产值废气排放量数据,首先运用数理统计和集成的环境空气质量(IAQI)评价方法,研究武汉市工业结构演变及其与环境空气质量的关系；其次根据工业结构特征偏向指数(ICB),明确武汉市工业结构演变的大气污染响应规律；然后从产业多样化程度、工业结构相似程度和产业集中程度的视角,论述大气环境限制下工业结构的转型升级问题。主要工作和取得的主要结论如下：(1)2004-2013年,武汉市处于由工业化后期向后工业化阶段转变的过程中,各工业行业的产值分布十分不均衡。制造业以大于85%的产值比重始终保持绝对优势,包括黑色金属冶炼及压延加工、电力热力的生产和供应、计算机通信和其他电子设备制造以及电气机械及器材制造的四个行业以合计超过50%的产值比重遥遥领先其他行业。10年来,38类行业的比重差距逐渐缩小,指示着武汉市工业结构不断在微调。(2)环境空气质量综合指数(IAQI)还停留在较高水平,因为虽然良好地控制了SO2污染,但PM10和N02污染的控制与管理没有取得良好效果。随着工业结构向着各门类比重差距缩小的方向转变,环境空气质量综合指数(IAQI)呈微弱下降趋势,工业结构不断微调在一定程度上对改善环境空气质量起到了积极作用。(3)工业结构特征偏向指数(ICB)的拟合曲线为波浪形的六次项曲线,意味着工业结构演变的大气污染响应规律比较复杂。其中,黑色金属冶炼及压延加工业、电力热力的生产和供应业以合计高达71%-87%的贡献率成为武汉市两大工业大气污染主导行业；对比工业结构特征偏向指数的最值年份(2009年和2013年),交通运输设备制造业等先进制造业以及新兴产业之一的电子信息产业在2013年得到很大发展,绿色制造工程初见成效。(4)在连续的年份中,产业多样化指数(UE)与ICB在0.05的显著性水平上呈负相关关系,说明产业多样化程度越高越有利于降低工业大气污染排放；工业结构相似指数(S)与|△ICB|在0.01的显著性水平上呈负相关关系,代表工业结构相似程度越高工业结构特征偏向指数越相近；从工业行业集中程度的角度考虑,未来工业结构的发展需要削弱单位产值废气排放量高的行业的比较优势。(5)通过引导两大污染主导产业的劳动力和科技流向电子信息产业等新兴产业,争取劳动力“削高补低”,科学技术“辞旧迎新”,同时放缓工业增速“油门”,蓄力新兴产业跃增,从而增加工业产业的多样化程度,降低各个产业的专业化水平,缩小各产业比重的差距,并通过落实环境规制政策来催化结构调整,有助于完成大气污染限制下的工业结构升级和优化。