近些年来空气污染与城镇化发展之间的矛盾日益凸显,受到人们广泛关注。城市空间形态作为城镇化空间发展的结果,反映城市土地利用、人口、交通等要素空间布局特征,与城市资源消耗、交通出行、居民生活方式等方面紧密相关,从而直接或间接影响城市空气质量。因此,探究城市空间形态与空气质量的作用关系,是城市规划领域探索治理空气污染的重要途径,对改善城市居住环境、促进城市可持续发展具有重要意义。本文以长江中游城市群28个城市为研究对象,构建包含紧凑指数、分形维数、形状指数、人口密度、中心度、用地多样性指数、用地混合度、建成区绿地率、公交覆盖率九个测度城市空间形态要素指标,从外部整体轮廓形态和内部结构与功能形态两个方面分析2015-2019年研究区域城市空间形态的变化特征;利用克里金插值和空间自相关探究城市空气质量指数（AQI）及六种常规污染物的时空分布规律;通过分类建立空间回归模型和OLS回归模型识别影响空气质量的关键形态要素及其与不同污染物的作用关系,同时借助地理探测器辨析不同城市空间形态要素对空气污染物的影响力。最后结合研究区域城市发展现状,提出基于空气质量改善的城市空间形态优化建议。研究结论如下:（1）城市外部整体轮廓形态方面,研究区域内紧凑度上升和下降的城市各占一半,39%的城市分形维数增大,城市边界趋向复杂化,36%的城市形状指数增大,城市外部形状特征趋于不规整;紧凑指数空间分布呈现“南高北低”的特征,形状指数与之相反;分形维数较高城市在武汉-黄石-九江一带和岳阳-长沙周边,较低的城市为抚州、宜春和上饶。城市内部结构与功能形态方面,大多数城市建成区人口密度、用地多样性、建成区绿地率下降,中心度、用地混合度、公交覆盖率有所提高;人口密度和用地混合度空间分布大致呈“西高东低”的特点,中心度在区域中表现出“中间低,四周高”的特征;用地多样性指数在区域西北和东南部城市较高;建成区绿地率总体表现出“南高北低”的特点;公交覆盖率较高的城市多为长沙、武汉、南昌等经济较为发达的地区。（2）研究区域AQI总体表现出波动下降趋势,除O3浓度呈上升特点外,其它5种污染物浓度均有不同程度降低;城市空气污染呈复合型特征,PM2.5、PM10和O3作为首要污染物占比最高。AQI整体呈“西北高,东南低”的分布格局,PM2.5、PM10浓度空间分布特征与AQI相似,污染物O3浓度表现出“北高南低”的特点,CO浓度空间分布为“西高东低”,SO2和NO2污染物高值区集中在局部城市;AQI及PM2.5、PM10、O3污染物有显著的空间集聚特征,CO、SO2污染物在空间上呈集聚趋势,而NO2整体不存在空间溢出效应。（3）回归结果显示城市紧凑指数、形状指数、人口密度、建成区绿地率是影响空气质量的关键形态要素,而分形维数、中心度、用地多样性指数、用地混合度和公交覆盖率对特定污染物表现出显著的关联性;作用方向上,紧凑度、中心度、用地多样性、用地混合度、建成区绿地率、公交覆盖率的提高对缓解城市空气污染具有正向作用,而分形维数、形状指数、人口密度的增大对改善城市空气质量具有负作用。不同空间形态要素对六种污染物影响存在差异,其中紧凑指数与PM2.5、PM10以及O3污染物呈负相关;分形维数与O3、CO污染物呈正相关;形状指数、人口密度与PM2.5、PM10、NO2污染物呈正相关,人口密度与CO浓度也呈正相关;中心度与O3污染物浓度表现出负相关;用地多样性、用地混合度和公交覆盖率对降低污染物SO2浓度起到正向作用,而建成区绿地比重与SO2之外的其他污染物浓度具有负向关系;不同空间形态要素影响力也各不相同。总体来看,城市建成区绿地率、城市紧凑度、形状指数影响力较高,分形维数、人口密度和用地混合度次之,而中心度、用地多样性以及公交覆盖率的影响力相对较低。（4）在实证结果基础上,提出城市空间优化建议。包括城市空间扩展由外延式转向内涵式、紧凑集约式发展;合理调整人口分布,优化城市空间结构;强化土地混合利用,保护和完善绿地系统;构建绿色交通体系,完善公交系统网络。