煙花爆竹環(huán)境污染分類研究

□文 / 瀏陽(yáng)市軍勝貿(mào)易公司 韋敏

醴陵市富群花炮廠 潘鋒

醴陵市賴氏煙花有限公司 陳桔香

國(guó)家安全生產(chǎn)醴陵煙花爆竹檢測(cè)檢驗(yàn)中心 鄒瀾 肖湘杰

煙花爆竹環(huán)境污染分類研究

□文 / 瀏陽(yáng)市軍勝貿(mào)易公司 韋敏

醴陵市富群花炮廠 潘鋒

醴陵市賴氏煙花有限公司 陳桔香

國(guó)家安全生產(chǎn)醴陵煙花爆竹檢測(cè)檢驗(yàn)中心 鄒瀾 肖湘杰

1 緒論

1.1 引言

近些年來(lái)，煙花爆竹對(duì)環(huán)境的污染備受人們的關(guān)注，研究煙花爆竹的污染也成為一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。曾經(jīng)在1993年北京市下達(dá)過(guò)“禁放令”之后，全國(guó)許多城市紛紛效仿，但關(guān)注點(diǎn)并非針對(duì)環(huán)境污染，而主要是基于對(duì)人身安全的考慮，還有對(duì)于非法制造和運(yùn)輸煙花爆竹的制止。而在人們要求解禁的呼聲一浪高過(guò)一浪時(shí)，終于改“禁放”為“限放”，此時(shí)環(huán)境問(wèn)題并未引起人們應(yīng)有的重視，當(dāng)然人們也沒(méi)過(guò)多關(guān)注煙花爆竹與環(huán)境的聯(lián)系。近幾年環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重，有些檢測(cè)部門(mén)的非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，把煙花爆竹污染問(wèn)題相對(duì)擴(kuò)大化，在媒體的推波助瀾下，人們對(duì)煙花爆竹該放還是該禁產(chǎn)生了爭(zhēng)議，且相持不下。特別是2012年北京市除夕夜燃放煙花爆竹后，部分地區(qū)PM2.5濃度急劇上升，一度達(dá)到1500mg/m3，造成局部重度污染，這時(shí)人們才把環(huán)境問(wèn)題和煙花爆竹燃放聯(lián)系在一起。

2013 年，“霧霾”成為年度關(guān)鍵詞。同年1月的4次霧霾幾乎籠罩了30 個(gè)?。▍^(qū)、市），北京市僅有5天不是霧霾天。而PM2.5是引起霧霾的主要原因，這些刻不容緩的環(huán)境問(wèn)題讓人們感到害怕，并將PM2.5與煙花爆竹的燃放聯(lián)系在一起，開(kāi)始研究?jī)烧咧g的關(guān)系。

1.2 PM2.5的來(lái)源及與煙花爆竹的關(guān)系

PM2.5是指空氣環(huán)境中的顆粒物，其粒徑小于或等于 2.5mm ，所以被稱為PM2.5。它的主要產(chǎn)生來(lái)源是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過(guò)程中經(jīng)過(guò)燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)，其化學(xué)組成因地區(qū)及污染源的不同而差異較大，目前所知的主要成分為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、含碳顆粒、金屬顆粒、礦物質(zhì)等。

1.2.1 煙花爆竹組成與PM2.5的關(guān)系

煙花爆竹主要由藥物、外殼、引燃裝置等組成。煙花爆竹的藥物主要由氧化劑、還原劑、增色增效物質(zhì)和粘合劑組成。外殼主要有紙制品、泥土、塑料等制成。氧化劑主要有硝酸鹽、高氯酸鹽、金屬氧化物等物質(zhì)。還原劑主要由金屬可燃物、非金屬可燃物(主要由無(wú)機(jī)可燃物 C、S、P 和有機(jī)可燃物組成）。增色增效物質(zhì)主要由含氯化合物（如氯化石蠟、聚氯乙烯）以及金屬著色物，如碳酸鍶、氯化銅等。粘合劑主要是有機(jī)粘合劑，如酚醛樹(shù)脂等。這些組成物質(zhì)中幾乎不含有有毒有害金屬，只有少部分會(huì)間接產(chǎn)生PM2.5 成分。

1.2.2 煙花爆竹生產(chǎn)過(guò)程與PM2.5的關(guān)系

煙花爆竹生產(chǎn)過(guò)程是將所需藥劑經(jīng)過(guò)機(jī)械混合均勻或造粒，裝填入設(shè)計(jì)好規(guī)格尺寸的筒體內(nèi)的工藝過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中藥劑充分混合、造粒、裝填和筒體封底等工序可能揚(yáng)起粉塵，因煙花爆竹藥物的粒徑直接影響著其安定性，粒徑越小，藥物越敏感，易于發(fā)生安全事故，所以對(duì)藥劑等粒徑控制很嚴(yán)格，各藥劑成分和泥土粒徑一般控制在80～200目（即75～180mm）之間，即使是粒徑最小的成份鋁銀粉不超過(guò)320 目（即不低于45mm），而且還與油脂包裹混合，封底用的黃土必須保持一定大的粒度和潤(rùn)性才能粘合牢固。因此，在煙花爆竹生產(chǎn)過(guò)程中，幾乎不可能產(chǎn)生10mm及以下的顆粒，更不用說(shuō)產(chǎn)生PM2.5了。和礦山開(kāi)采、玻璃、水泥制造等接觸二氧化硅、硅酸鹽、纖維粉塵無(wú)法相比，至今千百年，從事煙花爆竹生產(chǎn)的工人未出現(xiàn)過(guò)一例得塵肺病的情況。

1.2.3 煙花爆竹燃放與PM2.5的關(guān)系

煙花爆竹引燃后發(fā)生燃燒或爆炸，產(chǎn)生光、聲、色、煙霧等效果，有的產(chǎn)品藥物成分不可缺少含硫物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生SO2能引起酸雨，當(dāng)然會(huì)有PM2.5產(chǎn)生，但燃放煙花爆竹所造成的環(huán)境污染相對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放而言，是微不足道的。這并非要我們忽略燃放煙花爆竹所帶來(lái)的污染，而是我們不應(yīng)該過(guò)度集中在PM2.5上。我們應(yīng)在國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)地分類、研究，使人們對(duì)燃放煙花爆竹造成的環(huán)境污染有正確的了解，也可以為減少或基本解決這些污染問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。

1.3 煙花爆竹國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

1.3.1 國(guó)外的研究進(jìn)展

自火藥傳入歐洲以后，隨著科技的不斷進(jìn)步，經(jīng)過(guò)改進(jìn)煙花爆竹在國(guó)外也有著廣泛的應(yīng)用，主要用于一些大型的節(jié)日慶典，例如美國(guó)的獨(dú)立日，舉行大型體育賽事的開(kāi)閉幕會(huì)都燃放煙花爆竹。尤其近些年，全球化步伐的速度不斷加快，各國(guó)各民族不斷的融合，國(guó)外過(guò)春節(jié)的人也變得越來(lái)越多了，為了營(yíng)造節(jié)日的氣氛，自然少不了煙花爆竹的參與，如此一來(lái)也就造成了環(huán)境污染。

國(guó)外開(kāi)展煙花爆竹研究的時(shí)間較早，研究的內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：

（1）燃放煙花爆竹產(chǎn)生的主要污染物的污染水平的研究

Sayantan Sarkar等人通過(guò)研究2009年10月印度新德里DiWali節(jié)燃放煙花爆竹的行為，得出節(jié)日燃放煙花爆竹所產(chǎn)生的PM10的平均濃度為317.2至616.8mg/m3，超出了WHO標(biāo)準(zhǔn)所限的日平均濃度的6-12 倍,并且估計(jì)DiWali節(jié)當(dāng)天產(chǎn)生的PM10中約有23%—33%是由于煙花爆竹的燃放所產(chǎn)生的氣溶膠所提供的。Dabrina、Ducher等人曾分析了燃放煙花爆竹對(duì)休斯頓體育館內(nèi)顆粒物濃度的影響，結(jié)果表明，燃放煙花爆竹所產(chǎn)生的顆粒物主要是細(xì)粒子，其中K元素和S元素含量最多，兩者的質(zhì)量比為2.76。Roberta Vecchi等人在意大利2006年7月世界杯奪冠后，米蘭城各種慶典所燃放的煙花爆竹造成的空氣質(zhì)量下降進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在燃放活動(dòng)進(jìn)行一小時(shí)后空氣中一些金屬離子的濃度明顯增加，其中鍶最明顯，為背景值的120倍，同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)鍶在平時(shí)的監(jiān)測(cè)值都低于或等于其分析方法的最大檢出限，因此他們認(rèn)為鍶是很好的煙花爆竹示蹤元素。

（2）燃放煙花爆竹產(chǎn)生污染物種類的研究

Attri等人研究表明煙花爆竹燃放所產(chǎn)生的污染主要是氣態(tài)污染物，如臭氧、二氧化硫、氮氧化合物；Ravindra等人表示煙花爆竹的燃放還會(huì)產(chǎn)生大量的懸浮顆粒物。O.Fleischer和 P.Dyke等研究表明，煙花爆竹中煙火藥的有機(jī)成分燃燒后會(huì)產(chǎn)生多氯聯(lián)苯并-對(duì)-二噁英和多氯聯(lián)苯并呋喃。S.S.BABU等人認(rèn)為燃放煙花爆竹對(duì)顆粒物中的黑炭貢獻(xiàn)明顯。Alexandre Joly等人分析PM2.5顆粒物樣品發(fā)現(xiàn)其中的粒子主要為K、Cl、Al、Mg和Ti。Georg Steinhauser通過(guò)對(duì)奧地利薩爾巴赫2008年元旦降雪進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)燃放煙花爆竹之后含有大量的Ba、Sr還有微量的As，其中在降雪中Ba的含量為空白值的580倍。

（3）燃放煙花爆竹的環(huán)境危害研究

Ravindra等報(bào)告稱燃放煙花爆竹時(shí)所排放的復(fù)雜顆?？赡苋梭w健康造成不利影響；Renato Camilleri等人對(duì)馬耳他2005年7至8月間和9至10月間，燃放煙花爆竹的宗教節(jié)日當(dāng)天空氣質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，得出煙花表演所產(chǎn)生的飄塵每年都嚴(yán)重且長(zhǎng)期的影響著馬耳他的空氣質(zhì)量，在馬耳他的PM10的污染已經(jīng)成為棘手的環(huán)境空氣質(zhì)量問(wèn)題。

1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)于煙花爆竹燃放的環(huán)境影響研究開(kāi)展的不是很多，現(xiàn)有的研究也只是集中在對(duì)于燃放煙花爆竹產(chǎn)生的PM10、SO2、CO等大氣污染物進(jìn)行研究，燃放所排放的氣溶膠粒子中的金屬離子和有毒有機(jī)物的研究開(kāi)展的不多；對(duì)于燃放造成的噪聲污染也涉及的較少。

李令軍等分析了北京市鞭炮燃放“禁改限”之前禁放區(qū)和非禁放區(qū)除夕夜大氣污染變化規(guī)律的明顯差異，以及“禁改限”后以上區(qū)域大氣污染變化的趨同特點(diǎn)，同時(shí)評(píng)估了2000～2006年春節(jié)期間空氣污染狀況。結(jié)果表明，大量鞭炮集中燃放造成空氣質(zhì)量短時(shí)間內(nèi)嚴(yán)重污染，但隨著燃放的減少，污染狀況迅速改善；燃放煙花爆竹對(duì)不同大氣污染物影響存在著差異，PM10污染最為嚴(yán)重，其中對(duì)細(xì)粒子的影響最為顯著，SO2、NOX濃度也明顯升高，CO變化存在著一定的滯后，甚至影響不明顯。張敏等人使用大量程顆粒粒徑譜儀對(duì)上海市 2009年春節(jié)期間產(chǎn)生的10nm至10μm顆粒物進(jìn)行了分析。張恩飛根據(jù)春節(jié)期間對(duì)城市居民身體健康的調(diào)查資料和監(jiān)測(cè)資料，討論和分析燃放煙花爆竹對(duì)城市居民身體健康的影響。由于煙花爆竹起源于中國(guó)，加上中國(guó)人的傳統(tǒng)觀念較強(qiáng)，因此對(duì)燃放煙花爆竹所造成的環(huán)境影響往往被人們忽略，我國(guó)也并未對(duì)集中燃放煙花爆竹造成的環(huán)境污染進(jìn)行相應(yīng)的措施防治。

1.4 研究的目的和意義

研究的目的：研究煙花爆竹的污染來(lái)源，解決其帶來(lái)境問(wèn)題和安全問(wèn)題。其實(shí)帶來(lái)的安全問(wèn)題主要包括燃放煙花爆竹會(huì)引起火災(zāi)，燃放者自身也會(huì)受到人身傷害，銷售點(diǎn)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

研究的意義：目前環(huán)境污染嚴(yán)重，霧霾天氣頻頻出現(xiàn)，而燃放煙花爆竹又是我國(guó)民間的傳統(tǒng)習(xí)俗，可謂深入人心，禁止燃放困難重重。所以急需找到一條能減少環(huán)境污染的路，在滿足人們過(guò)節(jié)需求的同時(shí)，也減少對(duì)環(huán)境的污染。

1.5 煙花爆竹的燃放對(duì)環(huán)境影響的理論分析

煙花爆竹的化學(xué)組成主要分四大類：

第一類是氧化劑，如硝酸鹽類、氯酸鹽類等。

第二類是可燃物質(zhì)，如硫磺、木炭、鎂粉和赤磷。爆竹內(nèi)的火藥是以1硫2硝3碳的黑色火藥為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的，一般配方是：硝酸鉀(KNO3) 3克，硫磺(S) 3克，炭粉(C)4.5克，蔗糖5克，鎂粉(Mg)1-2克。其中蔗糖作為氣體發(fā)生劑以增加響度，鎂為發(fā)光劑。點(diǎn)燃后的爆炸反應(yīng)主要是：S + 2KNO3+3C → K2S +N2+3CO2+707KJ。

第三類是火焰著色物，如鋇鹽、銘鹽、鈉鹽和銅鹽。焰色來(lái)源于高溫下金屬離子的焰色反應(yīng)，如果這些重金屬被人大量吸入的話，將有可能使人重金屬中毒，嚴(yán)重的有可能致人死亡。

第四類是其他特效藥物，如苦味酸鉀、聚氯乙烯樹(shù)脂、六氯乙烷、各種油脂和硝基化合物，這些物質(zhì)又會(huì)造成有機(jī)污染。

2 對(duì)煙花爆竹環(huán)境污染的分類和研究

2.1 粉塵污染

2.1.1 粉塵污染的來(lái)源

在煙花爆竹生產(chǎn)過(guò)程中，特別是煙火藥劑的粉碎、篩選、配料、混合等工序中，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)環(huán)境造成污染，而在煙花爆竹燃放后也會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵顆粒。主要來(lái)自煙花爆竹燃放爆炸泥土的顆粒，還有各種氧化劑和還原劑。有的煙火藥劑中還含有火焰著色物，如：鋇鹽、鍶鹽、銻鹽、和銅鹽，它們會(huì)引起重金屬污染，這些重金屬的泄露會(huì)引起重金屬中毒。

2.1.2 粉塵污染帶來(lái)的危害

在煙花爆竹生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量粉塵。它對(duì)工作者本身有嚴(yán)重的傷害，粉塵濃度越高傷害越大。粉塵對(duì)眼睛產(chǎn)生局部刺激作用，金屬粉塵對(duì)眼角膜有損傷。酸性和堿性粉塵對(duì)眼角膜有腐蝕作用，可引起急性結(jié)膜炎、急性角膜炎、角膜混濁等病變，引起視力下降。粉塵還可能對(duì)皮膚造成傷害，可以刺激機(jī)體引起變態(tài)反應(yīng)，造成皮膚癌。粉塵進(jìn)入消化道后可是消化道分泌機(jī)能受到破壞引起消化不良和胃炎。但是目前對(duì)顆粒物在人體的作用機(jī)理還不明確。因此應(yīng)該特別加強(qiáng)煙花爆竹的環(huán)?；芯?，并測(cè)量煙花產(chǎn)生的顆粒物濃度，進(jìn)一步研究煙花產(chǎn)生顆粒物的粒徑分布，煙花種類和產(chǎn)生的可吸入顆粒物的關(guān)系等。

2.2 有害氣體污染

2.2.1 有害氣體污染的來(lái)源

制造煙花爆竹所用的煙火藥劑的化學(xué)成分主要有兩大類，第一類是氧化劑，如硝酸鹽類、氯酸鹽類等，第二類是可燃物質(zhì)，如硫磺、木炭、鎂粉和赤磷等，煙花爆竹在高溫、高壓條件下燃放時(shí)，爆竹中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，放出大量的CO、SO2、氮氧化物等氣體。對(duì)人類的健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

2.2.2 所產(chǎn)生的有害氣體的危害

（1）資料表明，大氣中的污染水平每增加28.3μg/m3，呼吸道疾病患者增加9%，1994 年除夕夜，蒲文興在廣西醫(yī)科大學(xué)的監(jiān)測(cè)表明，CO日平均濃度為48.75ppm。按照我國(guó)的《環(huán)境空氣質(zhì)星標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-1996)，超標(biāo)10倍。而1995年除夕夜在同一地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果濃度為1-3ppm(1995年實(shí)行鞭炮禁放)。

（2）產(chǎn)生的氮氧化合物會(huì)引起光化學(xué)煙霧污染，煙花爆竹燃燒生成的氮氧化合物，經(jīng)陽(yáng)光紫外線照射，會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種光化學(xué)煙霧，是一種有毒性的二次污染物光化學(xué)煙霧對(duì)人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道粘膜，引起眼睛紅腫和喉炎，這可能與產(chǎn)生的醛類等二次污染物的刺激有關(guān)。光化學(xué)煙霧對(duì)人體的另一些危害則與臭氧濃度有關(guān)。當(dāng)大氣中臭氧的濃度達(dá)到200-1000μg/m3時(shí)，會(huì)引起哮喘發(fā)作，導(dǎo)致上呼吸道疾患惡化，同時(shí)也刺激眼睛，使視覺(jué)敏感度和視力降低。

2.3 噪聲污染

理想聲音環(huán)境是15-40分貝，無(wú)害聲音環(huán)境為60分貝以下，而煙花爆竹所產(chǎn)生的聲音在100分貝左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了理想環(huán)境聲音。在夜間人們所能接受的噪音不得超過(guò)45分貝，相當(dāng)于蛙鳴聲。而春節(jié)期間燃放鞭炮地區(qū)的噪聲高達(dá)135分貝，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人的聽(tīng)覺(jué)范圍和耐受限度。中國(guó)和德國(guó)的幾位科學(xué)家曾做過(guò)一項(xiàng)調(diào)查，在對(duì)1150個(gè)病例的分析中，得出了“即使是近距離接觸燃放鞭炮1次，就有可能造成終生聽(tīng)覺(jué)損害的結(jié)論”另外噪音還會(huì)損害人的心血管系統(tǒng)，影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，使人急躁、易怒，影響睡眠、造成疲勞等。

2.4 固體廢棄物污染

煙花爆竹生產(chǎn)過(guò)程中使用了大量的化工原材料，在燃放時(shí)將會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物及鞭炮碎屑。這些固體廢棄物有的不能降解，一些尖銳的碎片甚至對(duì)生命安全構(gòu)成威脅。而且煙花爆竹燃放后的滿地紙屑、煙塵，嚴(yán)重影響了環(huán)境衛(wèi)生，大量堆積加大了環(huán)境治理的成本。

2.5 對(duì)煙花爆竹所產(chǎn)生的污染的治理的建議和解決辦法

2.5.1 控制和減少環(huán)境污染的措施

（1）制定相關(guān)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

煙花爆竹不僅易產(chǎn)生燃燒爆炸事故，引發(fā)人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等安全問(wèn)題，而且造成環(huán)境污染。就安全與環(huán)保而言，目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙花爆竹產(chǎn)品的技術(shù)要求側(cè)重于安全，對(duì)環(huán)保方面的要求幾乎沒(méi)有。只有產(chǎn)品禁用藥的一些規(guī)定涉及了環(huán)境保護(hù)，但這些規(guī)定根本上還是針對(duì)藥劑和產(chǎn)品的安全。因此，制定相關(guān)的煙花爆竹環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，可減少或消除煙花爆竹產(chǎn)生的環(huán)境危害，促使煙花爆竹產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境技術(shù)與國(guó)際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，促進(jìn)這一傳統(tǒng)民族工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。制定煙花爆竹環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)可從以下幾方面著手：一是制定最大粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)。二是制定最大有害氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)。三是修訂最大聲級(jí)值標(biāo)準(zhǔn)。四是制定廢棄物品處理規(guī)范。

（2）加強(qiáng)煙花爆竹監(jiān)管，提高居民環(huán)保意識(shí)

煙花爆竹產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)，目前已成為我國(guó)一些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，如湖南瀏陽(yáng)市、醴陵市,江西上栗、萬(wàn)載等縣。但是煙花爆竹的環(huán)境安全問(wèn)題仍然不容忽視，應(yīng)加強(qiáng)政府的監(jiān)管力度，減少煙花爆竹生產(chǎn)及燃放各環(huán)節(jié)造成的環(huán)境污染。具體措施如下：采用溫和、有針對(duì)性的方式協(xié)調(diào)各方利益。加大政府對(duì)煙花爆竹安全與污染方面的科研投入，生產(chǎn)產(chǎn)生有害氣體少、價(jià)格低廉的環(huán)保型、安全型煙花產(chǎn)品。

3 結(jié)論

綜上所述，煙花爆竹所產(chǎn)生的污染有少量PM2.5，但并非主要污染，其中主要污染為有害氣體產(chǎn)生的氮氧化合物，含硫化合物會(huì)產(chǎn)生酸雨和光化學(xué)煙霧，噪聲污染等。建議大家在倡導(dǎo)環(huán)保的情況下，也不忘我們上千年文化內(nèi)涵的傳承。

□責(zé)任編輯/張帆