禁燃煙花爆竹對萍鄉(xiāng)市春節(jié)期間空氣質(zhì)量的影響

劉 澍，周 云

（1.江西省萍鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，江西 萍鄉(xiāng) 337000；2.萍鄉(xiāng)市氣象臺，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

春節(jié)期間燃放煙花爆竹是我國的傳統(tǒng)習(xí)俗，萍鄉(xiāng)市作為中國煙花爆竹的發(fā)祥地，生產(chǎn)、燃放煙花爆竹歷史已有1 300多年。春節(jié)期間煙花爆竹集中燃放，會造成空氣質(zhì)量顯著惡化，使空氣中顆粒物等污染物超標(biāo)，產(chǎn)生的氣溶膠粒子含有重金屬、元素碳和二次污染物，對人體健康造成危害[1-4]。燃放煙花爆竹產(chǎn)生的污染物進(jìn)入大氣后，其擴(kuò)散傳輸和轉(zhuǎn)化主要取決于氣象條件[5-6]，風(fēng)速、濕度等是影響污染物擴(kuò)散與傳輸?shù)闹饕獨(dú)夂蛞蛩亍?/p>

自2018年10月1日起，《萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)禁止燃放煙花爆竹工作實(shí)施方案》正式實(shí)施，“方案”規(guī)定在萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)劃定范圍內(nèi)全面禁止燃放煙花爆竹。2019年春節(jié)是萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)全面禁燃的第一個(gè)春節(jié)，期間，垃圾產(chǎn)生量同比下降13.2%，火災(zāi)事故同比減少80%。研究表明[7-8]，春節(jié)期間大量燃放煙花爆竹導(dǎo)致PM2.5和PM10濃度短時(shí)間內(nèi)快速上升，但對SO2和NO2濃度的影響不明顯，所以本研究基于萍鄉(xiāng)市2018年和2019年春節(jié)期間（臘月二十九至正月初六）空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，重點(diǎn)研究PM2.5、PM10兩種顆粒物的濃度變化，分析萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)實(shí)施全面禁止燃放煙花爆竹前后，春節(jié)期間空氣質(zhì)量變化特征，以期為完善萍鄉(xiāng)市煙花爆竹燃放管理，改善春節(jié)期間空氣質(zhì)量狀況提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源及評價(jià)方法

研究時(shí)段為2018年2月14日 （臘月二十九） —21日（正月初六） 和2019年2月3日（臘月二十九）—10日（正月初六）。

空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)來自江西省萍鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，是基于萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)4個(gè)國控空氣自動監(jiān)測站（中醫(yī)院、政府車庫、市環(huán)保局、安源區(qū)政府站點(diǎn)）的城市評價(jià)點(diǎn)實(shí)況數(shù)據(jù)，主要為空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）和PM2.5、PM10濃度數(shù)據(jù)。AQI依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI） 技術(shù)規(guī)定（試行）》 （HJ 633—2012） 計(jì)算，分析評價(jià)參照《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 663—2013） 有關(guān)要求進(jìn)行。氣象資料來源于萍鄉(xiāng)市氣象臺。

2 結(jié)果分析

2.1 空氣質(zhì)量狀況

2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)AQI指數(shù)對比情況如圖1所示。2018年春節(jié)期間，8 d中有4 d的AQI指數(shù)超過100，其中正月初一和除夕的AQI指數(shù)最高，AQI分別為265（重度污染） 和179（中度污染），污染過程呈“前后低、中間高”特征，且污染變化明顯。由于除夕和初一是煙花爆竹的集中燃放期，春節(jié)期間煙花爆竹燃放對空氣質(zhì)量影響顯著[9]。禁燃后，2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)日AQI范圍為18～140，8 d中有2 d的AQI指數(shù)超過100，為初一和除夕，其AQI指數(shù)分別為140（輕度污染） 和104（輕度污染），雖然污染過程變化特征與禁燃前相同，但變化幅度明顯變小，未出現(xiàn)中度污染及以上等級天氣。

圖1 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)AQI指數(shù)對比

2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5、PM10日均濃度變化情況如圖2和圖3所示。禁燃前，PM2.5日均濃度范圍為 22～215 μg/m3，春節(jié)期間平均濃度為90 μg/m3；PM10日均濃度范圍為 26～289 μg/m3，春節(jié)期間平均濃度為125 μg/m3。禁燃后，PM2.5日均濃度范圍為12～107 μg/m3，春節(jié)期間平均濃度為 49 μg/m3；PM10日均濃度范圍為17～127 μg/m3，春節(jié)期間平均濃度為 66 μg/m3，禁燃后比禁燃前 PM2.5、PM10日均濃度最大值分別下降50.2%、56.1%，春節(jié)期間平均濃度分別下降45.6%、47.2%。

從禁燃前后萍鄉(xiāng)市空氣質(zhì)量指數(shù)和顆粒物日均濃度對比來看，禁燃煙花爆竹對城市空氣質(zhì)量改善作用明顯，顆粒物日均濃度最大值和春節(jié)期間平均濃度降幅范圍為45.6%～56.1%。

2.2 主要污染物小時(shí)濃度變化情況

2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5、PM10小時(shí)濃度變化情況如圖4和圖5所示。禁燃前，2018年春節(jié)期間PM2.5、PM10小時(shí)濃度變化范圍較大，變化趨勢基本一致，高污染階段主要集中在除夕至正月初四。PM2.5濃度從除夕12：00開始明顯升高，在20：00到達(dá)第一個(gè)峰值301 μg/m3，為年夜飯煙花爆竹集中燃放時(shí)段，是春節(jié)期間PM2.5小時(shí)濃度最高值；隨后略有下降，到正月初一0：00左右，按照當(dāng)?shù)亓?xí)俗，家家戶戶都會集中燃放煙花爆竹，寓意辭舊迎新，故0：00 PM2.5濃度又開始上升，至3：00時(shí)達(dá)到第二個(gè)峰值272 μg/m3；而后濃度漲落交替，受初一早晨“開門紅”爆竹影響，10：00時(shí)出現(xiàn)第三個(gè)峰值268 μg/m3，期間持續(xù)維持在較高濃度水平，直至15：00開始回落；受逆溫不利氣象因素影響，20：00再次上升，在21：00出現(xiàn)第四個(gè)峰值269 μg/m3，對應(yīng)時(shí)段的PM10濃度分別為401 μg/m3、 354 μg/m3、 396 μg/m3、 350 μg/m3。上述4個(gè)峰值時(shí)刻對應(yīng)的質(zhì)量濃度比ρ（PM2.5）/ρ（PM10）分別為75.1%、76.8%、67.7%、76.9%，表明顆粒物中PM2.5所占比重較大。

圖2 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5日均濃度對比

圖3 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM10日均濃度對比

禁燃后，2019年春節(jié)期間PM2.5、PM10小時(shí)濃度變化趨勢與禁燃前基本一致，除夕晚上至正月初一晚上，顆粒物濃度出現(xiàn)兩次升高。PM2.5從除夕 19：00開始逐漸升高，在 21：00—22：00到達(dá)第一個(gè)峰值170 μg/m3，也是春節(jié)期間的小時(shí)最高值；隨后逐漸下降，于正月初一6：00時(shí)降至濃度升高前的水平；隨后在11：00時(shí)又開始上升，至20：00達(dá)到第二個(gè)峰值161 μg/m3，而后逐漸回落，并穩(wěn)定在(45±10)μg/m3范圍內(nèi)；初三5：00可能受外部輸入性污染影響，出現(xiàn)第三個(gè)峰值107 μg/m3，但持續(xù)時(shí)間不長，隨著污染物擴(kuò)散條件改善，PM2.5濃度逐漸走低，一度低至個(gè)位數(shù)。對應(yīng)時(shí)段的PM10濃度分別為229 μg/m3、181 μg/m3、152 μg/m3。上述 3 個(gè)峰值時(shí)刻對應(yīng)的質(zhì)量濃度比 ρ（PM2.5）/ρ（PM10）分別為 74.2%、89.0%、70.4%，與禁燃前類似。

圖4 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5小時(shí)濃度對比

圖5 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM10小時(shí)濃度對比

從2018年和2019年春節(jié)期間PM2.5、PM10小時(shí)濃度變化對比來看，禁燃后除夕和正月初一晚上20：00左右各達(dá)到一次峰值，與禁燃前的規(guī)律相同，但濃度僅為禁燃前的56.5%和59.9%，未出現(xiàn)禁燃前正月初一0：00—15：00顆粒物長時(shí)間、高濃度的污染過程，表明禁燃煙花爆竹對控制顆粒物濃度效果明顯。

2.3 氣象條件對細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度影響

氣象條件與大氣污染物擴(kuò)散條件有較大關(guān)聯(lián)[10]。2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5日均濃度、日平均風(fēng)速和日平均相對濕度變化情況如圖6和圖7所示。2019年春節(jié)除夕和正月初一的日平均風(fēng)速低于2018年同期、日平均相對濕度高于2018年同期，較低的風(fēng)速和較高的濕度綜合作用不利于污染物擴(kuò)散[4]，但PM2.5日均濃度卻明顯低于2018年，表明禁燃效果顯現(xiàn)，加之正月初一降雨的沖刷作用，進(jìn)一步降低了PM2.5濃度；2019年正月初二至初六，相對濕度上升，但隨著日平均風(fēng)速逐漸增大，擴(kuò)散條件變好，因禁燃措施，污染物絕對濃度相對較低且未積累，使得PM2.5濃度快速下降，正月初四降至 13 μg/m3，是除夕峰值 107 μg/m3的12.1%；而2018年正月初二至初六，雖然擴(kuò)散條件與2019年基本相當(dāng)，但因煙花爆竹燃放引起相對較多污染物積累，PM2.5濃度下降緩慢，正月初四降至 68 μg/m3，是除夕峰值 215 μg/m3的31.6%，約是禁燃后占比的3倍。

圖6 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5日均濃度和日平均風(fēng)速變化

圖7 2018年和2019年春節(jié)期間萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)PM2.5日均濃度和日平均相對濕度變化

對比2018年春節(jié)期間煙花爆竹燃放高峰時(shí)段除夕、正月初一和2019年同期PM2.5日均濃度與氣象條件變化來看，雖然禁燃后氣象條件不利于污染物擴(kuò)散，但PM2.5日均濃度分別為禁燃前的58.6%、49.8%，結(jié)合之前得出的顆粒物中PM2.5所占比重較大的論斷，說明了禁燃對細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度降低起決定性作用。

針對禁燃后PM2.5日均濃度在除夕和正月初一仍然升高的現(xiàn)象，以臘月二十九日作為不受煙花爆竹燃放影響的對照日，發(fā)現(xiàn)禁燃后2019年春節(jié)除夕和正月初一較臘月二十九的PM2.5日均濃度分別上升25.8%和72.6%，分析主要原因：一是從2019年春節(jié)日平均風(fēng)速變化看（圖6），臘月二十九風(fēng)速為2.3 m/s，除夕和正月初一分別降至0.9 m/s、1.3 m/s，使得除夕和正月初一擴(kuò)散條件不理想，造成污染物積累；二是非禁燃區(qū)燃放煙花爆竹形成的污染物輸入所致。

3 結(jié)論

（1）禁燃煙花爆竹對萍鄉(xiāng)市空氣質(zhì)量改善顯著。萍鄉(xiāng)市中心城區(qū)2019年春節(jié)期間空氣污染過程變化特征與2018年同期相同，但污染物濃度上升幅度明顯變小，空氣質(zhì)量未出現(xiàn)中度污染及以上等級天氣，明顯好于禁燃前的2018年同期。對比煙花爆竹燃放高峰期的除夕和正月初一的顆粒物濃度，禁燃后出現(xiàn)峰值次數(shù)較禁燃前減少50%，峰值均出現(xiàn)在除夕和正月初一20：00左右，PM2.5、PM10小時(shí)濃度僅為禁燃前的56.5%和59.9%，未出現(xiàn)禁燃前正月初一0：00—15：00顆粒物長時(shí)間、高濃度的污染過程。禁燃后的除夕、正月初一與禁燃前同期相比，雖然氣象條件不利于污染物擴(kuò)散，但PM2.5日均濃度分別僅為禁燃前的58.6%、49.8%，反映出禁燃對PM2.5濃度降低起了決定性作用。

（2）禁燃后，受不利氣象條件和非禁燃區(qū)燃放煙花爆竹的雙重影響，2019年春節(jié)除夕和正月初一的空氣質(zhì)量狀況為輕度污染，PM2.5日均濃度出現(xiàn)一定程度的升高。建議在充分調(diào)查論證的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大禁燃區(qū)范圍。