城市空气污染已成为制约中国可持续发展的核心环境问题,探索特大型城市空气污染的时空变化规律,对制定区域环境管理政策具有重要指导意义。以北京、上海、天津和重庆4个特大型城市为例,以2000年7月—2012年6月累计4382 d的日空气污染指数(API)为数据源,分析中国特大型城市空气质量的时空变化特征及区域分异规律。2000—2012年北京、上海、天津和重庆4个特大型城市空气质量逐年改善,2011/12年度大气优良天数比2000/01年度分别提升了60%、9%、112%和80%。但局部时段大气污染反弹并趋于严重现象频次较高;城市空气质量季节性变化明显,年度空气质量呈现"V"型规律;城市首要大气污染物已由SO2转变为可吸入颗粒物即PM10,表明城市大气污染源越来越复杂;城市间API季节性变化特征有趋于同步的变化趋势,大气污染已成为区域性环境问题;4个城市API变化周期均呈现300和150 d的尺度;除重庆外,北京、上海、天津的API呈现周末效应,城市API受到自然与人文因素的双重影响。