近年来，区域性环境问题不断涌现，如国家内部城市群之间乃至国家之间的大气污染传输受到广泛关注。这些跨界环境问题单靠某个国家（地区）自身的力量、以各自为政的方式已难以有效解决，迫切需要通过区域环境方面的合作，通过有效配置区域环境资源，才能减少区域污染排放、改善区域环境质量。研究区域环境问题中各地区主体间的相互作用关系，区域环境合作中各地区主体的行为决策，以及合作收益在合作主体间的分配情况，对认识和解决区域环境问题有重要作用。鉴于此，本文以双地区主体为研究对象，运用博弈分析方法，研究非合作与合作等不同博弈情形下的各地区之间相互作用关系及地区主体的行为决策，并探索区域环境合作情形下的不同收益分配机制。　　首先，对非合作情形下两个地区的污染排放行为决策及其收益情况进行研究。基于地区主体效用函数构建，针对地区间污染相互传输和污染单向传输两种情形，分别构建完全信息静态博弈分析模型，讨论两地区的纳什均衡决策。模型中的主要参数包括污染承受阈值、以环境产出弹性表征的环境技术水平、环境偏好水平和地区间污染传输系数等。　　其次，针对以区域效用最大化为目标的区域环境合作和以帕累托最优为目标的区域环境合作两种情形，分别研究各个地区的污染排放决策及其收益。通过与非合作情形下的各地区污染排放和收益情况进行比较，分析区域环境合作对区域整体以及各地区污染排放及收益的影响;同时，探讨地区间属性差异对合作收益的影响。　　针对以区域整体效用最大化为目标的区域环境合作情形，分析发现:(1)开展区域环境合作可以降低区域整体污染排放，同时增大区域整体收益;但是，单个地区的收益变动随影响效用的各项参数的变化而变化。(2)单向传输关系的两地区间，不可能在没有地区收益受损的情况下实现区域整体效用提升。(3)当地区间传输情形为相互传输时，若地区间环境偏好差异和环境技术水平差异小于某一临界值时，区域环境合作可以使得地区间同时收益增大;而差异超过临界值时，区域环境合作使得一地区收益增大而另一地区受损。　　针对以帕累托最优为目标的区域环境合作情形，分析发现:(1)相对以区域整体效用最大化为目标的区域环境合作情形，虽然没有地区收益因合作受损，但区域整体效用有所降低。(2)随着两地区间差异增大，其收益差距也不断扩大。(3)当地区间差异超过临界值时，以帕累托最优为目标的区域环境合作的剩余收益完全由一个地区占有，另一个地区的收益情况与不合作状态下相同。　　再次，研究区域环境合作获得的合作剩余分配问题。由于地区间差异超过临界值时其中一地区并不能获得额外收益，从而影响合作的达成，因此需要通过地区间的转移支付，进行合作收益的二次分配。本文提出了在损失补偿基础上进行合作剩余分配的收益分配思路。首先，需要对在区域环境合作中效用受损地区进行补偿，也即受益地区对受损地区转移支付量的下限为受损地区的效用损失量。然后，基于公平考量提出包括最小转移支付原则、人均原则、现状原则、环境偏好原则和减排贡献原则在内的五种区域环境合作剩余分配原则。研究认为，获得较多的收益分配有助于促进经济发展水平相对落后地区的环境技术水平和环境偏好水平提升，缩小地区间差异，利于今后的合作开展，因此合作收益分配应适当向经济发展水平相对落后的地区倾斜。　　最后，以北京、河北地区为例对区域环境合作收益及分配情况进行了理论数值分析。研究发现，相对非合作情形，在以区域整体效用最大化为目标的区域环境合作情形下，河北的收益降低而北京获益，需要由北京向河北进行转移支付，方能使合作达成。在合作收益分配问题上，在以区域整体效用最大化为目标的区域环境合作情形中，基于地区减排贡献的收益分配原则进行收益分配有利于缩小北京和河北的经济差异，促进河北的环境偏好和环境技术水平提升，有利于未来合作达成;而在以帕累托最优为目标的区域环境合作情形中，基于环境偏好的收益分配原则开展收益分配更有利于未来合作达成。　　在以上分析的基础上，针对区域环境合作面临的现实障碍，提出一些政策建议。