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随着城市的迅速发展，城市大气污染问题日趋严重，城市大气环境问题越来越受到人们的关注，开展城市空气污染研究和空气质量预报工作有着重要的科学意义和应用价值。本文以区域大气环境模式系统(RegAEMS)为工具开展山西省区域空气质量预报，将城市扬尘作为PM10的重要排放源加入到模式中去，采用模式输出统计(MOS)方法进行修正，以改进空气质量的预报结果。此外，还利用太原市7个环境监测站一年的污染物观测资料，结合后向轨迹模式Hysplit4，分析太原市主要大气污染物的浓度变化特征和输送特征。进一步利用主成分分析方法和BP神经网络建立空气质量统计预报模型，以太原市为例开展城市空气质量预报。主要研究结果如下：
1)引入了城市扬尘排放和汽车尾气排放模型，估计了交通扬尘、煤堆扬尘、土壤扬尘、汽车尾气NOx和PM10排放量，并将之加入到区域大气环境模式系统中去。根据统计，山西省SO2、NOx和PM10的年总排放量分别为228.4万吨、138.3万吨、203.5万吨。交通扬尘、煤堆扬尘、土壤扬尘排放的PM10量分别为5.8万吨、34.9万吨、1.3万吨，三者总量为42.0万吨/年，约为总排放的20.6％。汽车尾气NOx和PM10排放分别为15.7万吨/年、4.5万吨/年，占总排放的11.4％、2..2％。
2)以区域大气环境模式系统(RegAEMS)为基本工具，并结合MOS方法，建立了山西省区域空气质量预报系统，以太原市为例，验证模式系统的性能。结果表明，模式对SO2、NO2、PM10的单项空气质量等级有着较好的预报效果，在夏季预报准确率分别为84.6％、100％、76.9％，总体准确率为76.9％；在冬季预报准确率分别为92.3％、69.2％、38.4％，总体准确率为61.5％。
3)利用太原市7个环境监测站2006年7月至2007年7月一年的观测资料，分析了太原市主要空气污染物的变化特征，并利用后向轨迹模式结合滞留时间分析方法和系统聚类方法，研究了到达太原市气团的主要来源以及低层大气输送对太原市空气污染的影响。太原市空气质量以良和轻度污染为主，PM10和SO2是主要空气污染物。SO2年均浓度73.0μg/m3，月均浓度变化趋势是冬季月份最高，夏季最低。PM10年均浓度163.5μg/m3，月均浓度一直在维持在较高水平。NO2年均浓度25.9μg/m3，全年基本变化不大。抵达太原的气团主要有两个来源，一部分气团来自西北方向的亚洲大陆内部，途径新疆蒙古地区抵达太原；另一部分气团来自中国的东南部，与夏季盛行的东南风向相关。
4)以BP神经网络为预报模型，结合主成分分析方法，建立了太原市城市空气质量统计预报模型，并与其他统计预报模型进行对比。研究发现，相对其它模型，主成分神经网络模型有着更好的拟合和预报能力。