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大气污染问题是当今世界环境的十大问题之一，而大气颗粒物的污染是中国最主要的大气污染类型，其中细颗粒物(PM2.5)起到了关键的作用。上海作为我国最大的商贸和工业城市，近年来的大气污染呈现越来越严重的趋势。大气污染的加重也导致了城市大气水平能见度的下降，给上海市民的生活和身体健康带来诸多影响。因此，预报上海市大气中细颗粒物的浓度变化，推测上海市大气水平能见度的变化趋势，从而采取有效的措施来改善上海市的空气质量，是具有重大的实用价值和社会意义的。
本论文选取大气扩散模式为主要研究模型，建立了一套完整、规范的输入资料;探讨了上海市大气中不同粒径细颗粒物的质量浓度和气象条件的关系，并用工业污染源扩散模式(ISCST3)分别模拟了人民广场和上海应用物理研究所（简称应物所）两个地点的气象条件对PM2.5质量浓度的影响。使用ISCST3对火电厂点源做了详细的模拟研究，分析其排放的PM2.5对上海市的影响。同时，模拟了整个上海地区2010年PM2.5的分布特征和季节变化。并使用该模型研究了2009年10月19日至2009年11月2日期间上海地区发生的一次PM2.5污染，并将结果与第三代空气质量模式(Models-3)、高斯轨迹传递系数模式(GTx)两个模型进行了比对。论文还观测了2009年12月至2011年11月期间上海地区大气水平能见度的变化特征，研究了不同粒径颗粒物浓度对能见度的影响，分析了颗粒物浓度及组分对大气能见度和消光系数的作用，同时用自回归(ARIMA)和模糊时间序列(FTS)两种方法预测了2010年的能见度变化。
研究结果表明:气象因子对细颗粒物浓度的影响是存在着粒径差异的。粒径在1.0-2.5μm的颗粒物浓度与温度和湿度呈正相关，但和风速没有相关性，而PM1.0的浓度与气象因子则都呈负相关，其中与温度的相关性最好。随着气象参数的变化，人民广场的细颗粒物浓度要比应物所的模拟结果变化更明显。
从全年平均值来看，离嘉定较近、且排放量较大的火电厂所排放的PM2.5不会严重影响嘉定区的空气质量。而从季节变化来看，秋冬两季该火电厂点源对市区会有一定的污染，而在春夏两季，污染物集中在海面，或上海的周边城市（如太仓、昆山等）。通过对整个上海地区2010年PM2.5分布特征的模拟，发现PM2.5浓度的较高值出现的相应位置与上海市工业区的主要分布相符，其最高值出现在吴淞工业区。这说明在上海市，PM2.5污染还是主要来自于工业排放。但郊区（嘉定区）的细颗粒物污染也是比较严重的，需要引起广大的关注。而2010年PM2.5在不同季节的分布基本保持一致，秋冬两季的细颗粒物对上海市的影响会比较大。
气象条件、反向轨迹分析、组分分析和扩散模拟的结果都表明，本地源的排放是导致2009年10月19日至2009年11月2日期间PM2.5污染发生的主要原因。ISCST3和Models-3的模拟结果趋势与观测值较为一致，而GTx的模拟结果则与观测值有一定的出入，这也证明了ISCST3模型在PM2.5的模拟方面是可行的。但三个模型都在PM2.5的质量浓度上都有所低估。
上海地区大气能见度的年平均值呈现2011＞2010＞2009的趋势。而这几年能见度的日变化则较为一致:日出前后(早上6:00-8:00)为一天中能见度最差的时段;午后的能见度最好，一般是出现在下午14:00-15:00。由于世博会的影响，大气能见度在2010年表现出了和2009、2011年不同的季节变化，并具有一定的周末效应。研究发现，2010年粒径在0.40-1.00μm之间的颗粒物浓度对上海大气能见度的影响是最大的。研究发现，SO42-，NO3-，NH4+，有机碳(OC)和元素碳(EC)这五种化学组分对消光系数有明显的贡献。而ARIMA和FTS这两种算法在对能见度预测方面的能力是不相上下的。