对流层臭氧是光化学烟雾污染的主要产物,是目前我国最重要的大气污染物之一,已成为政府部门和公众关注的焦点。近年来由于经济的快速发展,臭氧前体物NOx和VOCs排放增加,导致大气中臭氧浓度不断升高。由于臭氧具有强氧化性,臭氧污染不仅会危害人类健康,也会通过叶片表面气孔进入组织内部影响农作物生长。我国既是人口大国,也是农业生产大国,臭氧胁迫会危害人民的身体健康,导致农作物产量减少,引起粮食安全问题。本研究以近地面臭氧污染为研究对象,以WRF-CMAQ模拟的臭氧浓度数据为基础,主要分两个部分来进行研究。第一部分应用流行病学研究方法,以慢性阻塞性肺病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)导致的死亡为健康终端为研究对象,综合流行病学的队列研究结果、高分辨率的人口分布数据、分省的基准患病率数据等,研究了 2014年中国由于近地面臭氧污染造成的过早死亡人数及其区域分布特征。并且,应用统计生命价值(Value of Statistical Life,VSL)理论和数据,分析了我国臭氧健康负担的经济损失。另一方面,基于ArcGIS平台,利用臭氧剂量-产量响应模型计算出每个县的评估指数 AOT40(Accumulated Exposure Over A Threshold Ozone Concentration of 40 ppb),结合县的主要粮食作物(冬小麦,水稻和玉米)产量数据计算出每个县的相对产量损失(Relative Yield Loss,RYL)和产量损失(Crop Production Loss,CPL),汇总得出全国不同地区粮食作物产量损失状况。再结合2014年国内市场最低收购价格,计算作物的经济损失。论文主要研究结论如下:(1)从臭氧浓度的时空分布特征来看,2014年臭氧的年均浓度是42.49 ppb。我国臭氧年均浓度呈现中西部高,东部低的特征,中国中部和西部地区的臭氧年均浓度都超过了 50 ppb。从季节变化来看,夏季平均臭氧浓度最高,其次依次是春季、秋季和冬季。夏季东部地区浓度最高,而其他季节则西部地区较东部地区高。在春季,成渝地区的臭氧浓度较高,在50 ppb以上,西藏、甘肃、青海、陕西、贵州和宁夏等地区也超过50ppb。冬季,中国东部大部分地区的平均臭氧浓度均在30 ppb以下。青藏高原地区的臭氧浓度四季变化不明显,都在40-50 ppb左右,冬春季较高,夏季较低。(2)从臭氧的健康影响来看,2014年中国由于近地面臭氧污染所造成的过早死亡总数约为89,390人,臭氧污染造成的过早死亡人数最多的4个省份分别为四川(14,156)、山东(7,254人)、河南(6,719人)和湖南(5,323人),这4个省份的过早死亡人数共占到全国总数的37%,而总人口只占到全国总人口的25%。死亡人数最低的为宁夏(247人),海南(175人)和西藏(42人)。(3)当前中国地区的臭氧污染可导致该地区冬小麦相对产量损失达29%(21-39%),双季早稻 17%(13-23%),单季稻 12%(8-15%),双季晚稻 11%(8-14%)和玉米4.5%(3-6%)。结合实际粮食总产量,冬小麦,水稻和玉米的产量损失分别为40×106万吨,28.3×106万吨和9.9×106万吨,2014年我国主要粮食作物总产量损失为78.2×106万吨。(4)从经济损失来看,2014年因臭氧污染导致的健康经济损失约为8,072亿元,占当年国民生产总值的1.27%,是2014年政府卫生支出总费用的76.3%。另一方面,由于臭氧污染导致的主要粮食作物(冬小麦,水稻和玉米)的总经济损失约为2,048亿元。总经济损失占2014年中国农业总产值的3.7%。2014年我国因臭氧导致的健康和农业总经济损失约为10,120亿元,占2014年国内生产总值的1.6%。部分地区,例如四川、山东和河南省,既是粮食作物种植大省,又是人口大省,损失相对较大。因此,我国臭氧污染的防治工作需要注意以下问题:首先,臭氧浓度的季节变化具有一定规律性,从季节分布来看,夏秋季节应加强对臭氧污染的控制。其次,除了考虑臭氧形成的人为影响因素以外,自然背景值的存在同样不容忽视,应加大对臭氧背景浓度较高地区的重视和研究。最后,从适应的的角度来看,可以合理调整低浓度臭氧污染地区的农作物种植规模,例如黑龙江省,而在臭氧污染严重的区域慎重研究和考虑作物种植,进而更好地避免臭氧污染对农业的危害。