近年来，中国城市化进程加快，城市大气污染问题突出。杭州及周边地区相继召开了举世瞩目的世界互联网大会和二十国集团领导人峰会（简称G20峰会）。为改善会议期间的环境空气质量，采用数值模拟方法，建立了本地化的WRF-Chem空气质量模拟系统并对比验证以环境监测站、激光雷达和卫星遥感等大量观测数据，开展了污染物的时空分布、形成机理和防治措施等量化研究。本文旨在为杭州市空气质量保障提供科学支持和技术支撑。　　分析研究历年杭州及周边地区的大气污染特征，结果显示杭州冬季的首要大气污染物为PM2.5，夏季为O3；污染物本地排放和区域传输双重特征明显，确立了杭州市空气质量保障需坚持长三角范围内的区域联防联控、多污染物协同减排这一基本原则。此外模拟研究肯定了中国首个战略层面的污染防治措施《煤电节能减排升级与改造行动计划》对空气质量保障的积极意义，并澄清了燃煤电厂排放不是造成中国PM2.5污染的主因这一事实。据此分别为两次会议提出若干多区域、多行业、多强度的空气质量保障措施。评估研究互联网大会保障期间（2015年12月8~19日），结果表明保障措施使杭州PM2.5日均浓度降低了7%–25%，平均为15%；而大会前一天出现PM2.5污染(日均浓度高达154μg m-3主要是因为受冬季西伯利亚寒流南下影响，污染物长距离传输（贡献高达85%）所导致。评估研究G20峰会保障期间（2016年8月24日~9月6日），结果表明保障措施使杭州市PM2.5日均浓度降低了15%~45%，平均为34%；其中杭州本地实施的保障措施贡献了55%，周边区域实施的保障措施贡献了45%。PM2.5保障效果明显，完成既定保障目标。　　然而O3保障效果有限，杭州市O3-8h浓度在G20峰会保障期间最高降幅仅为8%，近一半天数超过国家二级标准。除了人为源排放，不利的夏季台风气象条件和城市热岛效应是保障期间O3气相化学反应增强及污染形成的重要原因；同时沿海热带气旋与高空西风急流相互作用，发展了温带气旋并导致了对流层顶折叠，使平流层高浓度O3显著影响到中国东南部。本文丰富了中国城市空气质量应急保障经验，拓展了数值模拟方法在国际重大活动中的应用，促进了中国大气污染防治长效机制建设，使改善空气质量观念深入人心。