成都市城區(qū)春節(jié)期間燃放煙花爆竹對空氣質(zhì)量的影響

賀光艷，羅 彬，陳建文，張 巍，廖乾邑，劉培川

(四川省環(huán)境監(jiān)測總站，成都 610091)

燃放鞭炮短時間內(nèi)排放大量污染物，可導致空氣質(zhì)量明顯惡化。國內(nèi)外的相關研究表明［1～5］:大量燃放煙花爆竹對大氣中顆粒物濃度、二氧化硫和二氧化氮濃度增加有明顯影響，特別是對細粒子濃度貢獻最大，燃放期間PM10和PM2.5質(zhì)量濃度分別可達平時的4倍和6倍。細粒子濃度的升高及其組成不僅對人體健康造成危害，而且對大氣能見度的降低有很大影響［6］。本文分析成都城區(qū)春節(jié)期間空氣污染特征，并重點分析燃放煙花爆竹時環(huán)境空氣中 SO2、NO2、PM10、PM2.5的質(zhì)量濃度變化，引起人們更多關注燃放煙花爆竹對空氣污染的影響，為煙花爆竹燃放政策的修訂及污染控制措施的改進提供技術依據(jù)，以及春節(jié)期間城市空氣污染防治和污染預測預警具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 儀器

EC9850二氧化硫分析儀;EC9841氮氧化物(NOX)分析儀;EC9810臭氧分析儀;EC9830一氧化碳分析儀;Met One BAM-1020 β衰減PM10檢測儀;Met One BAM-1020 β 衰減 PM2.5檢測儀。

1.2 樣品采集

采樣點設在四川省環(huán)境監(jiān)測中心站樓頂(20m)，周圍地勢開闊，無高大建筑物。實時在線監(jiān)測氣態(tài)污染物、顆粒物等，同時記錄溫度、濕度、風速和風向等各種氣象數(shù)據(jù)，觀測大氣邊界層實時情況。

2 結(jié)果與討論

通過對2013年春節(jié)期間 (2013年2月9日～2月14日，即農(nóng)歷大年三十～正月初五)空氣中的污染物進行監(jiān)測，對CO、O3影響極小，本文主要探討了污染物 SO2、NO2、PM10、PM2.5的濃度變化規(guī)律及PM10與PM2.5相關性分析。

2.1 SO2的濃度變化規(guī)律

從2012年大年三十12:00～2013年初一11:00 SO2濃度變化圖 (圖1)看出，夜間從22:00開始濃度急劇上升，較前幾小時躍升約4倍，凌晨1:00 SO2的濃度最大。從大年三十22:00開始，是燃放煙花爆竹的高峰期，燃放頻率較其他時間段高很多，這與SO2的濃度變化趨勢符合的很好。由此看出，煙花爆竹的燃放直接影響了SO2的濃度值，這是引起SO2污染的重要因素。

圖1 2012年除夕SO2的濃度變化趨勢圖Fig.1 Variation trend of SO2 concentration during the New Year′s Eve in 2012

2.2 NO2的濃度變化規(guī)律

從2012年大年三十12:00～初一11:00 NO2濃度變化 (圖2)看出，夜間從20:00開始濃度變大，并逐漸上升，較前幾小時躍升約1倍，凌晨1:00 NO2的濃度最大，濃度值明顯高于其他時間，凌晨2:00以后NO2的濃度逐漸下降。煙花爆竹的燃放頻率與NO2的濃度變化趨勢符合的很好，只是NO2的濃度變化不如SO2那樣明顯，這說明煙花爆竹的燃放稍微影響NO2的濃度值，是引起NO2污染的部分因素。

圖2 2012年除夕NO2的濃度變化趨勢圖Fig.2 Variation trend of NO2 concentration during the New Year′s Eve in 2012

2.3 PM10的濃度變化規(guī)律

從2012年大年三十12:00～初一11:00PM10濃度變化 (圖3)看出，夜間從20:00開始濃度變大，并逐漸上升，初一0:00、1:00較前幾小時躍升約5倍，凌晨2:00PM10的濃度最大，濃度值明顯高于其他時間，隨后PM10的濃度急劇下降。夜間PM10的濃度明顯高于其他時段，而夜間恰好是燃放煙花爆竹的時段，煙花爆竹的燃放頻率與PM10的濃度變化趨勢符合的很好。由此看出，煙花爆竹的燃放直接影響了PM10的濃度值，這是引起PM10污染的重要因素。

2.4 PM2.5的濃度變化規(guī)律

圖3 2012年除夕PM10的濃度變化趨勢圖Fig.3 Variation trend of PM10 during the New Year′s Eve in 2012

從2012年大年三十12:00-初～11:00PM2.5濃度變化 (圖4)看出，夜間從20:00開始濃度變大，并逐漸上升，初一0:00、1:00較前幾小時躍升約5倍，凌晨2:00PM2.5的濃度最大，濃度值明顯高于其他時間，隨后PM2.5的濃度急劇下降。夜間PM2.5的濃度明顯高于其他時段，而夜間恰好是燃放煙花爆竹的時段，煙花爆竹的燃放頻率與PM2.5的濃度變化趨勢符合的很好。由此看出，煙花爆竹的燃放直接影響了PM2.5的濃度值，這是引起 PM2.5污染的重要因素。

圖4 2012年除夕PM2.5的濃度變化趨勢圖Fig.4 Variation trend of daily average concentration of the main pollutants during the Spring Festival 2013

2.5 污染物的日均濃度變化規(guī)律

將每天各污染物的24個小時均值進行計算，得到2013年春節(jié)期間各污染物的日均濃度 (見表1)，其變化趨勢見圖5。通過分析2013年春節(jié)期間各污染物日均濃度變化趨勢圖 (圖5)發(fā)現(xiàn)，空氣中的主要污染物是顆粒物 (PM10和PM2.5)，在燃放煙花爆竹最多的初一PM10和PM2.5污染因子更為突出，NO2、SO2、CO、O3的日均濃度變化不明顯，為中度污染，春節(jié)期間污染最重一天，主要是由于除夕夜集中燃放煙花爆竹，污染物急劇升高所致。其余幾日為良和輕度污染，春節(jié)期間空氣質(zhì)量相對較好。

圖5 2013年春節(jié)期間NO2、SO2、PM10、PM2.5日均濃度變化趨勢圖Fig.5 Variation trend of daily average concentration of main pollutants during the Spring Festival 2013

表1 2013年春節(jié)期間各污染物日均濃度Tab.1 Concentrations of the main pollutants during the Spring Festival 2013 (mg/m3)

氣象條件是影響春節(jié)期間空氣質(zhì)量的主要因素。如表2所示，2月9日～2月14日成都地區(qū)平均濕度約67%，風速二級，同時從激光雷達測得的大氣邊界層 (PBL)的厚度來看，擴散高度約為600～1000m左右，有利于空氣的擴散，燃放煙花爆竹產(chǎn)生的大量污染物在短時間內(nèi)就急劇下降，所以春節(jié)期間空氣質(zhì)量相對較好。

表2 2月9日～2月14日氣象條件Tab.2 Meteorological conditions during Feburary 9 ～14 in 2013

2.6 春節(jié)期間 PM10與 PM2.5相關性分析

煙花爆竹燃放時由于急劇膨脹，會有大量的PM2.5與PM10產(chǎn)生，春節(jié)期間 (2013年2月9日～2 月 14 日)PM2.5與 PM10相關系數(shù)為 0.966(見圖6)，呈現(xiàn)出非常顯著的正相關性。表明燃放煙花爆竹時PM10濃度急劇增加時，PM2.5的濃度也迅速增高，對人體的危害程度也大幅度增強。人若生活在這種高污染的環(huán)境空氣中極可能引發(fā)各種疾病，尤其對兒童及年老體弱者等敏感人群的健康危害更加突出，應盡量減少外出。

3 結(jié)論

黑火藥是煙花爆竹的主要填充物。火藥的成份主要是硝酸鉀、硫磺和木炭，有的還含有氯酸鉀。燃放煙花爆竹時，產(chǎn)生CO2、SO2、NO、NO2等氣體及金屬氧化物的粉塵，瞬時產(chǎn)生大量的氣體，并伴隨著大量光和熱。

圖6 2013年春節(jié)期間PM10和PM2.5相關性Fig.6 The correlation between PM10 and PM2.5 during the Spring Festival 2013

通過對2013年春節(jié)期間成都城區(qū)空氣中的污染物進行監(jiān)測，并總結(jié)污染物隨時間的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，除夕夜煙花爆竹的大量集中燃放造成污染物濃度迅速升高，PM10和PM2.5有很大影響，并呈現(xiàn)出非常顯著的正相關性，對NO2、SO2影響相對較小。由于SO2和NO2是氣態(tài)分子，受分子運動和空氣流動的影響，擴散的快，污染持續(xù)時間短;PM10和PM2.5是飄塵，其粒徑遠遠大于SO2和NO2，所以擴散的慢，污染持續(xù)時間相對較長。

［1］ 李令軍，李金香，辛連忠，等.北京市春節(jié)期間大氣污染分析［J］.中國環(huán)境科學，2006，26(5):537-541.

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［3］ 徐 敏，丁國安，顏 鵬，等.燃放煙花爆竹對北京城區(qū)氣溶膠細粒子的影響［J］.安全與環(huán)境科學，2006，6(5):79-82.

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