2019年春節(jié)期間重慶市煙花爆竹禁放效果評(píng)估*

劉姣姣 張 天 葉 堤 許麗萍 劉芮伶

(1.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 401147；2.城市大氣環(huán)境綜合觀測(cè)與污染防控重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401147; 3.重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院，重慶 401120)

煙花爆竹的集中燃放會(huì)在短時(shí)間內(nèi)排放大量污染物，如PM10、PM2.5、CO、SO2等，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量造成明顯污染[1-2]，并可能對(duì)人群產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)[3]。有研究者研究了煙花爆竹燃放對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響[4-7]，認(rèn)為煙花爆竹的集中燃放會(huì)造成顆粒物短時(shí)間內(nèi)成倍增加，并進(jìn)一步分析了其主要污染物的組成和特性[8-10]。近年來(lái)，隨著煙花爆竹禁放措施的實(shí)施，部分學(xué)者對(duì)禁放后的實(shí)施效果進(jìn)行了評(píng)估，均發(fā)現(xiàn)禁放區(qū)污染物濃度明顯降低，空氣質(zhì)量明顯改善[11-13]，但有可能受到郊縣等周邊地區(qū)煙花爆竹燃放的傳輸影響，導(dǎo)致重污染天氣出現(xiàn)[14]。

根據(jù)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》要求，為切實(shí)打好大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，2019年春節(jié)期間重慶市啟動(dòng)了《重慶市燃放煙花爆竹管理?xiàng)l例》，規(guī)定重慶市主城區(qū)繞城高速以內(nèi)及江津區(qū)、合川區(qū)等城市建成區(qū)禁止燃放煙花爆竹。本研究基于2015—2019年春節(jié)期間空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，分析了主城區(qū)主要污染物的時(shí)間變化規(guī)律，對(duì)2019年春節(jié)期間重慶市煙花爆竹禁放政策的實(shí)施效果進(jìn)行了評(píng)估，并量化估算煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)量及貢獻(xiàn)率，有助于環(huán)境管理部門(mén)科學(xué)決策。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位與監(jiān)測(cè)方法

選取重慶市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱測(cè)點(diǎn))作為研究對(duì)象，目前重慶市共設(shè)有71個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中主城區(qū)測(cè)點(diǎn)30個(gè)。研究所分析的數(shù)據(jù)為2015—2019年春節(jié)期間的空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)和主要污染物(PM2.5、PM10、CO)濃度的逐時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)分析

大氣主要污染物中CO相對(duì)穩(wěn)定，受燃放的影響較小，因此以CO作為參照氣體，基于PM2.5/CO法分析煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)。計(jì)算公式如下：

M=CPM-CCO×C’PM，a/C’CO，a

(1)

η=M/CPM×100%

(2)

式中：M為集中燃放期(選取除夕23：00至初一4：00)煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5貢獻(xiàn)量，μg/m3；CPM為集中燃放期PM2.5質(zhì)量濃度，μg/m3；CCO為集中燃放期CO質(zhì)量濃度，mg/m3；C’PM,a為非集中燃放期(選取除夕1：00—18：00)PM2.5平均質(zhì)量濃度，μg/m3；C’CO,a為非集中燃放期CO平均質(zhì)量濃度，mg/m3；η為煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率，%。

基于重慶市本地?zé)熁ū袢挤帕?xí)俗，假設(shè)除夕1：00—18：00不存在煙花爆竹燃放現(xiàn)象且不發(fā)生顯著的污染氣團(tuán)傳輸現(xiàn)象，除夕23：00開(kāi)始集中燃放煙花。

2 結(jié)果與討論

2.1 近5年主城區(qū)春節(jié)期間空氣質(zhì)量總體情況

2015—2019年春節(jié)期間(除夕至初六)主城區(qū)優(yōu)良天數(shù)和顆粒物質(zhì)量濃度變化見(jiàn)表1。2019年春節(jié)期間優(yōu)良天數(shù)為6 d，同比增加3 d，優(yōu)良天數(shù)為近5年來(lái)最多。PM2.5和PM10平均質(zhì)量濃度分別為55、74 μg/m3，同比分別下降22.5%和18.7%，PM2.5和PM10平均濃度為近年來(lái)最低。2019年除夕和初一空氣質(zhì)量均達(dá)標(biāo)，為近年來(lái)春節(jié)期間首次達(dá)標(biāo)。主城區(qū)繞城高速以內(nèi)及渝西地區(qū)禁放煙花爆竹，大幅減少大氣污染物排放，并有利于鞏固春節(jié)期間工地停工、工廠減產(chǎn)停產(chǎn)、主城車(chē)輛行駛大幅減少的減排成果，正效應(yīng)疊加對(duì)主城區(qū)除夕和初一空氣質(zhì)量好轉(zhuǎn)起到?jīng)Q定性作用。

表12015—2019年春節(jié)期間主城區(qū)優(yōu)良天數(shù)和顆粒物質(zhì)量濃度

2.2 小時(shí)變化趨勢(shì)對(duì)比分析

2015—2019年主城區(qū)除夕至初一PM2.5和PM10小時(shí)質(zhì)量濃度變化如圖1所示。2019年采取煙花爆竹禁放管控措施后，PM2.5和PM10最大峰值分別為77、102 μg/m3，沒(méi)有出現(xiàn)大幅陡升情況，同比分別下降72.8%和74.1%，較近5年平均峰值分別下降68.2%和65.5%。全市71個(gè)測(cè)點(diǎn)中，實(shí)時(shí)空氣質(zhì)量達(dá)到重度及以上級(jí)別的測(cè)點(diǎn)同比減少37個(gè)，其中達(dá)到嚴(yán)重級(jí)別的測(cè)點(diǎn)同比減少25個(gè)。與往年同期相比，2019年除夕夜間至初一空氣質(zhì)量改善明顯。另外，對(duì)正月十五煙花爆竹集中燃放時(shí)段PM2.5和PM10小時(shí)濃度變化分析表明，2019年P(guān)M2.5和PM10濃度也沒(méi)有出現(xiàn)大幅陡升情況，僅受正月十五前后小風(fēng)、高濕、靜穩(wěn)等不利氣象條件的影響，顆粒物濃度呈緩慢累積上升趨勢(shì)。

2.3 水溶性離子監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

在煙花爆竹燃放最為集中的時(shí)段(初一0：00—2:00)，煙花污染的強(qiáng)示蹤組分K+、Mg2+、Cl-等較往年同期相比沒(méi)有出現(xiàn)明顯陡升的情況，說(shuō)明主城區(qū)煙花爆竹禁放效果明顯。受夜間輻射逆溫、邊界層明顯下壓等不利氣象驅(qū)動(dòng)的影響，這些強(qiáng)示蹤組分的峰值出現(xiàn)在初一8：00—11：00左右(見(jiàn)圖2)，與2019年P(guān)M2.5濃度峰值出現(xiàn)時(shí)間基本一致。在峰值時(shí)段，K+、Mg2+、Cl-等煙花污染強(qiáng)示蹤組分濃度相對(duì)于其他參考組分(如Na+)上升更為明顯，其濃度以及在PM2.5中的占比均有所上升。從中國(guó)氣象局氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(MICAPS)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，初一凌晨重慶主城以東南風(fēng)為主，同時(shí)用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)的混合單粒子拉格朗日綜合軌跡模式(HYSPLIT)進(jìn)行模擬，分析初一重慶市主城區(qū)氣團(tuán)軌跡，結(jié)果顯示，500、800、1 000 m的氣團(tuán)均源于主城區(qū)東南方向，經(jīng)過(guò)萬(wàn)盛區(qū)、南川區(qū)上空到達(dá)主城區(qū)。結(jié)合主城區(qū)東南面測(cè)點(diǎn)小時(shí)濃度變化，初一6:00前主城區(qū)PM2.5濃度級(jí)別為良，主城區(qū)東南面萬(wàn)盛區(qū)和南川區(qū)為中度至重度污染，8:00主城區(qū)東南部巴南區(qū)、南岸區(qū)等區(qū)域PM2.5濃度逐步攀升達(dá)到輕度污染，從而導(dǎo)致主城區(qū)PM2.5濃度總體上升，但主城區(qū)其余區(qū)域仍為良，說(shuō)明主城區(qū)在一定程度上也受到了周邊非禁放區(qū)域煙花爆竹污染物輸送的影響，但與其他地區(qū)相比，主城區(qū)受影響程度相對(duì)較小。

圖1 2015—2019年除夕至初一主城區(qū)逐時(shí)PM2.5和PM10變化Fig.1 Hourly mass concentration of PM2.5 and PM10 in the main urban area from Chinese New Year’s Eve to Chinese New Year’s Day during 2015-2019

注：考慮到8種水溶性離子中，K+、Mg2+、Cl-的變化最具有代表性，因此只展現(xiàn)了這3種水溶性離子。圖2 2019年春節(jié)期間PM2.5組分質(zhì)量濃度逐時(shí)變化Fig.2 Hourly mass concentration of PM2.5 components during the Spring Festival in 2019

2.4 煙花爆竹禁放措施效果評(píng)估

從圖1可以看出，往年除夕夜受煙花爆竹集中燃放影響，空氣質(zhì)量惡化明顯，與煙花爆竹燃放相關(guān)的特征污染物往往出現(xiàn)陡升現(xiàn)象，特別是PM2.5濃度上升尤為明顯，是影響空氣質(zhì)量的首要污染物。綜合考慮除夕至初一期間集中燃放期PM2.5峰值、峰值同比變化以及集中燃放期峰值相對(duì)于非集中燃放期的上升倍數(shù)等指標(biāo)，將煙花爆竹對(duì)各測(cè)點(diǎn)PM2.5濃度的影響程度劃分為5級(jí)：顯著(峰值達(dá)嚴(yán)重污染、上升倍數(shù)大于4或峰值同比明顯上升)、較顯著(峰值達(dá)重度污染、峰值同比雖有明顯下降但上升倍數(shù)仍大于2)、一般(峰值達(dá)輕度污染且上升倍數(shù)大于1)、基本無(wú)影響(峰值達(dá)輕度污染但上升倍數(shù)小于1)、無(wú)影響(峰值為優(yōu)良水平)。對(duì)全市69個(gè)測(cè)點(diǎn)(71個(gè)測(cè)點(diǎn)中有2個(gè)測(cè)點(diǎn)因停電無(wú)數(shù)據(jù)，故不參與統(tǒng)計(jì))進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)受煙花爆竹影響顯著的測(cè)點(diǎn)有12個(gè)，占17.4%；影響較顯著的測(cè)點(diǎn)有14個(gè)，占20.3%；影響一般的測(cè)點(diǎn)有9個(gè)，占13.0%；基本無(wú)影響的測(cè)點(diǎn)有14個(gè)，占20.3%；無(wú)影響測(cè)點(diǎn)有20個(gè)，占29.0%，有近一半的測(cè)點(diǎn)空氣質(zhì)量基本未受煙花爆竹影響。

除夕夜典型測(cè)點(diǎn)PM2.5峰值及上升倍數(shù)見(jiàn)圖3。主城區(qū)禁放效果整體明顯，測(cè)點(diǎn)基本均未受煙花爆竹燃放的影響；渝西地區(qū)大部分區(qū)域均禁放煙花爆竹，但測(cè)點(diǎn)受煙花爆竹燃放影響差異顯著，其中高寺路(南川區(qū))、棠香(大足區(qū))等測(cè)點(diǎn)受影響明顯，而江津一中(江津區(qū))、博物館(永川區(qū))等測(cè)點(diǎn)基本未受影響；另外其他地區(qū)因未禁放煙花爆竹，大部分測(cè)點(diǎn)受煙花爆竹燃放影響顯著，主要有桃花源中路(酉陽(yáng)縣)、秀山高級(jí)中學(xué)(秀山縣)和萬(wàn)壽大道(石柱縣)等。

利用PM2.5/CO法分析2018年與2019年春節(jié)期間煙花爆竹(以除夕夜為例)燃放對(duì)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)。2018年除夕夜煙花爆竹集中燃放對(duì)主城區(qū)PM2.5濃度上升的貢獻(xiàn)量為66～201 μg/m3，貢獻(xiàn)率為45%～71%，平均貢獻(xiàn)率約60%。而2019年除夕夜，煙花爆竹燃放對(duì)主城區(qū)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)量?jī)H為1～6 μg/m3，貢獻(xiàn)率為2%～8%，平均貢獻(xiàn)率不超過(guò)5%，表明2019年主城區(qū)煙花爆竹禁放效果顯著。典型測(cè)點(diǎn)煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)率結(jié)果見(jiàn)圖4。主城區(qū)基本不受煙花爆竹燃放影響(以國(guó)控點(diǎn)為例)；渝西地區(qū)南川區(qū)(以高寺路為例)影響顯著，璧山區(qū)(以劍山路為例)影響相對(duì)較弱；其他地區(qū)中，秀山縣(以秀山高級(jí)中學(xué)為例)、石柱縣(以萬(wàn)壽大道為例)和酉陽(yáng)縣(以桃花源中路為例)影響顯著，這與圖3研究結(jié)果基本一致。

3 結(jié) 論

(1) 2019年春節(jié)期間，重慶市主城區(qū)優(yōu)良天數(shù)為6 d，為近5年春節(jié)期間最多；PM2.5平均濃度同比下降22.5%，為近5年最低；除夕和初一空氣質(zhì)量均達(dá)標(biāo)，為近年來(lái)春節(jié)期間首次達(dá)標(biāo)；空氣質(zhì)量明顯好于往年，煙花爆竹禁放效果明顯。

(2) 除夕夜間至初一，2019年主城區(qū)PM2.5和PM10最大峰值同比下降72.8%和74.1%，較近5年平均峰值分別下降68.2%和65.5%，且煙花爆竹污染的強(qiáng)示蹤組分K+、Mg2+、Cl-等也沒(méi)有出現(xiàn)明顯陡升，空氣質(zhì)量基本未受煙花爆竹燃放影響。

圖3 除夕夜典型測(cè)點(diǎn)PM2.5峰值及上升倍數(shù)Fig.3 Peak concentration and rising multiples of PM2.5 at typical sites on Chinese New Year’s Eve

圖4 除夕夜典型測(cè)點(diǎn)煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率Fig.4 Contribution ratio of fireworks to PM2.5 at typical sites on Chinese New Year’s Eve

(3) 重慶市有近一半的測(cè)點(diǎn)空氣質(zhì)量基本未受煙花爆竹影響(基本無(wú)影響的測(cè)點(diǎn)14個(gè)，占20.3%，無(wú)影響的測(cè)點(diǎn)20個(gè)，占29.0%)。主城區(qū)煙花爆竹禁放效果整體最明顯，渝西地區(qū)禁放效果差異顯著。