改革开放以来,我国经济发展水平不断提高,经济结构不断调整,由农业为主发展到工业为主,同时,第三产业比重持续增长,人民生活水平得到极大的提高。但是,经济高速发展的同时也带来了自然资源和环境的巨大压力,环境污染物尤其是温室气体的排放几乎与经济同步增长。优化产业结构,减少环境污染势在必行。本文以湖北省为研究对象,在已有研究的基础上,运用理论分析、灰色关联分析和线性规划等方法,在不影响经济效益的前提下将碳排放作为产业结构优化的基准,提出湖北省产业结构优化的方向及对策建议。具体研究内容包括：产业结构优化的理论解释、产业结构对碳排放影响的理论和实证分析、基于碳排放的产业结构优化模型的构建以及产业结构优化的政策建议的提出。论文首先将产业结构与碳排放相结合,提出了基于碳排放的产业结构优化内涵。然后对湖北省产业结构现状进行分析,并计算湖北省2003年-2009年三次产业碳排放清单,运用灰色关联法分析了湖北省三次产业对碳排放的不同影响程度,得出产业结构优化尤其是工业内部结构优化成为湖北省当务之急。在此基础上,以碳减排为目标函数,以不影响经济效益、保证充分就业、保持合理的产业规模为约束条件构建目标规划模型,对湖北省工业内部结构进行优化。使用matlab软件对模型求解。结果显示：石油和天然气开采业、金属矿采选业、非金属矿及其他矿采选业、食品制造及烟草加工业、化学工业等工业部门所占比重有不同程度的降低,而煤炭开采和洗选业、纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、金属制品业、通用、专用设备制造业、电气机械及器材业、通信设备、计算机及其他电子设备制造业等部门所占比重应有所增加。按照调整方案,2007年湖北省碳排放可降低23%,产值可提高2.5%。最后根据模型结果及相关政策,提出湖北省产业结构优化的对策建议,包括：加大科技投入,巩固第一产业基础地位；提升技术水平,调整第二产业内部结构；加快发展步伐,提高第三产业比重。