燃放煙花爆竹對(duì)蘭州市區(qū)空氣質(zhì)量的影響分析

趙凱歌 張良 成丹

摘要：根據(jù)蘭州市2016-2020年春節(jié)期間環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、顆粒物組分等資料，分析研究了煙花爆竹燃放對(duì)蘭州市區(qū)空氣質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著各級(jí)政府煙花爆竹限放或禁放政策的實(shí)施和管理力度的加強(qiáng)，2016年以來(lái)蘭州市春節(jié)期間空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)呈逐年遞增的趨勢(shì);空氣中PM25和SO2濃度逐年下降;煙花爆竹集中燃放期大氣中主要污染物濃度高于非燃放期;除夕顆粒物濃度爆發(fā)式上升，最大峰值均出現(xiàn)在初一凌晨;利用Spearman秩相關(guān)系數(shù)分析，PM10、PM2.5的Rs<0，表明污染逐年下降;煙花爆竹的燃放導(dǎo)致了空氣中SO42-、NO3-濃度明顯增加。

關(guān)鍵詞：煙花爆竹;空氣質(zhì)量;春節(jié)期間;蘭州

中圖分類(lèi)號(hào)：X823

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

燃放煙花爆竹是中華民族的傳統(tǒng)習(xí)俗，春節(jié)是中華民族最隆重的傳統(tǒng)佳節(jié)，燃放煙花爆竹作為農(nóng)歷新年辭舊迎新一項(xiàng)必不可少的活動(dòng)。但是集中燃放煙花爆竹不僅易引發(fā)火災(zāi)，造成生命財(cái)產(chǎn)損失，還易帶來(lái)環(huán)境污染，從而危害廣大市民的身體健康[1]。近年來(lái)隨著“大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃”的實(shí)施，大部分城市出臺(tái)了煙花爆竹限放或禁放規(guī)定，但春節(jié)期間燃放仍較為普遍，其中除夕之夜是最為集中的時(shí)段。煙花爆竹在短時(shí)間集中燃放會(huì)造成大氣中顆粒物及氣態(tài)污染物濃度的急劇上升，我國(guó)多城市春節(jié)期間均出現(xiàn)重污染天氣，許多學(xué)者對(duì)部分城市（如北京[2]、天津[3]、哈爾濱[4]、成都[5]等）進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)煙花爆竹集中燃放會(huì)使大氣中PM25及PM10濃度突升;部分地區(qū)研究結(jié)果顯示，大量燃放煙花爆竹對(duì)大氣巾SO2濃度影響較大[6]，但對(duì)大氣中O3和NO3濃度影響較小[7]。全國(guó)地級(jí)城市空氣自動(dòng)站監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2020年農(nóng)歷除夕至正月初一（以下簡(jiǎn)稱(chēng)除夕至初一），337個(gè)地級(jí)城市中有61個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)到重度及以上污染級(jí)別，與前一日相比增加19個(gè)城市;1月24日（除夕）19時(shí)-25日（正月初一）2時(shí)，337個(gè)城市PM2.5小時(shí)濃度快速升高;25日2時(shí)，337個(gè)城市PM2.5小時(shí)平均濃度為123μg/m3，超過(guò)PM2.5日均標(biāo)準(zhǔn)限值0.6倍，反映出燃放煙花爆竹對(duì)各地城市空氣質(zhì)量均產(chǎn)生較大的影響。

城市空氣的“春節(jié)效應(yīng)”加重了空氣污染，也對(duì)公眾的身體健康造成影響。蘭州市地處內(nèi)陸，群山環(huán)抱、黃河?xùn)|西穿流而過(guò)，平均海拔1500m，具有盆地城市的特征。目前，燃放煙花爆竹對(duì)蘭州市區(qū)空氣質(zhì)量影響研究較少，文章利用蘭州市區(qū)國(guó)控空氣自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)2016-2020年春節(jié)期間（除夕～初六）、煙花爆竹集中燃放期（除夕～初一）和非燃放期（正月初七后一周）空氣質(zhì)量進(jìn)行分析，探討燃放煙花爆竹對(duì)空氣質(zhì)量的影響，以期為蘭州市煙花爆竹燃放政策的修訂及大氣污染控制措施的改進(jìn)提供參考。

1監(jiān)測(cè)概況

蘭州市共布設(shè)4個(gè)國(guó)控空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，分別為城關(guān)區(qū)生物制品所（103.8412，36.0726）、城關(guān)區(qū)鐵路設(shè)計(jì)院（103.831，36.0464）、西固區(qū)蘭煉賓館（103.631，36.1031）、安寧區(qū)教育港（103.7158，36.1058）。各站點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，監(jiān)測(cè)指標(biāo)按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）要求，包括細(xì)顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等6項(xiàng)指標(biāo)。PM10、PM2.5.監(jiān)測(cè)方法為β射線(xiàn)吸收法;SO2監(jiān)測(cè)方法采用紫外熒光法。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，各測(cè)試儀器均用校準(zhǔn)儀參照《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 193-2005）定期校準(zhǔn)，并嚴(yán)格實(shí)施全程序質(zhì)控措施，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。本研究中使用數(shù)據(jù)均來(lái)源于蘭州市空氣自動(dòng)站，研究時(shí)段為2016-2020年春節(jié)期間。

2結(jié)果與討論

2.12016—2020年春節(jié)期間空氣質(zhì)量變化情況分析

由2016年以來(lái)蘭州市春節(jié)期間（除夕～初六）環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果（圖1）看出，春節(jié)7d中，空氣優(yōu)良天數(shù)數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，2016、2017年優(yōu)良天數(shù)均為5d，出現(xiàn)2d污染天氣;2018、2019年優(yōu)良天數(shù)均達(dá)到7d;2020年由于受沙塵天氣影響，優(yōu)良天數(shù)為6d。

由2016年以來(lái)蘭州市春節(jié)期間空氣中主要污染物PM2.5和SO2濃度變化趨勢(shì)（圖2）可看出，除2020年受沙塵天氣和靜穩(wěn)、高濕等極端的氣象條件的共同影響，導(dǎo)致PM2.5異常高外，總體表現(xiàn)出PM2.5逐年下降趨勢(shì)，PM2.5濃度由2016年62μg/m3到2019年35μg/m3，下降比例為43.5%;SO2濃度穩(wěn)中有降，由2016年30μg/m3到2020年23μg/m3，下降比例為23.3%。

2.2煙花爆竹燃放對(duì)空氣質(zhì)量影響分析

2.2.1集中燃放時(shí)段空氣質(zhì)量變化

由2016-2020年蘭州市春節(jié)煙花爆竹集中燃放時(shí)段（除夕18：00-初一6：00），空氣中主要污染物PM10、PM2.5小時(shí)濃度變化（圖3、圖4）可看出，二者濃度變化趨勢(shì)具有一致性，呈明顯波峰型變化特征。2016年由于管控措施尚未全面到位，燃放周期較長(zhǎng)，除夕22：00和初一凌晨PM2.5、PM10濃度同步出現(xiàn)雙峰值，PM2.5由64μg/m3上升到203μg/m3，PM10由101μg/m3上升到284μg/m3，分別上升217%和181%;2017年開(kāi)始，燃放時(shí)段集中，PM2.5、PM10濃度在初一凌晨1：00達(dá)到峰值，PM2.5濃度上升幅度74%-138%，PM10濃度上升幅度46%-119%，隨后呈下降趨勢(shì)，初一6：00時(shí)趨于平穩(wěn)。煙花爆竹燃放使空氣中顆粒物濃度爆發(fā)式上漲，各年度集中燃放時(shí)段PM10、PM2.5小時(shí)濃度峰值均超過(guò)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（（GB3095-2012）日均值標(biāo)準(zhǔn)限值，燃放對(duì)空氣質(zhì)量影響顯著。

2.2.2燃放期與非燃放期污染物濃度變化

蘭州市春節(jié)煙花爆竹燃放主要集中在除夕，將除夕、初一兩日定為燃放期，初七后一周視為非燃放期，燃放期和非燃放期空氣中主要污染物PM2.5、PM10、SO2平均濃度變化（圖5）比較可看出，污染物濃度呈現(xiàn)出燃放期高于非燃放期，最大高出比例分別為48.3%、51.4%和51.2%，說(shuō)明煙花爆竹燃放對(duì)空氣質(zhì)量造成一

對(duì)2016-2020年除夕至初一PM10、PM2.5平均濃度利用Spearman秩相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，二者秩相關(guān)系數(shù)Rs<0，表明污染物濃度變化呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明蘭州市政府采取的禁放、限放煙花爆竹等污染防治措施效果明顯，同時(shí)也反映出市民過(guò)年燃放煙花爆竹的傳統(tǒng)習(xí)俗正在改變，公眾的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)。

2.3煙花爆竹集中燃放時(shí)段顆粒物組分變化分析

蘭州市空氣超級(jí)監(jiān)測(cè)站（位于城關(guān)區(qū)蘭州大學(xué)）2020年1月24日（除夕）PM2.5組分重構(gòu)結(jié)果顯示（圖6），0：00-18：OOPM2.5濃度和組分重構(gòu)變化幅度均很小，PM2.5濃度低于50μg/m3; 24日18：00開(kāi)始PM2.5濃度增長(zhǎng)明顯，25日（初一）凌晨達(dá)到最高值145μg/m3，此污染期間，PM2.5組分中有機(jī)物、氯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽和微量元素濃度大幅度增長(zhǎng);25日6：00開(kāi)始PM2.5濃度逐漸降低，組分中有機(jī)物和氯鹽濃度明顯較小，硝酸鹽和硫酸鹽濃度相對(duì)仍然較高。煙花爆竹的主要成分是硝酸鉀、木炭粉和硫磺等，其燃燒后會(huì)導(dǎo)致氣溶膠中硝酸鹽和硫酸鹽等濃度上升，由此可推測(cè)此次PM2.5的污染源于煙花爆竹的燃放;這與王占山等[2]發(fā)現(xiàn)煙花爆竹的燃放會(huì)造成PM2.5中硝酸鹽、硫酸鹽等質(zhì)量濃度迅速上升的研究結(jié)果相似。

3結(jié)論

（1）2016年以來(lái)春節(jié)期間蘭州市區(qū)空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，空氣巾主要污染物PM2.5和SO2濃度逐年下降，空氣質(zhì)量改善明顯。

（2）2016-2020年春節(jié)煙花爆竹集中燃放時(shí)段蘭州市空氣中PM2.5、PM10小時(shí)濃度變化明顯，最高峰值均出現(xiàn)在初一凌晨;燃放期空氣巾顆粒物、SO2濃度均高于非燃放期;燃放期污染物濃度逐年下降，管控措施效果明顯。

（3）PM2.5組分重構(gòu)結(jié)果表明除夕夜間至初一凌晨空氣巾顆粒物濃度出現(xiàn)峰值，其組分中有機(jī)物、氯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽和微量元素濃度大幅度增長(zhǎng)，這與煙花爆竹燃放產(chǎn)物具有一致性。

燃放煙花爆竹會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，建議政府繼續(xù)加大燃放煙花爆竹對(duì)安全和環(huán)境影響的宣傳力度，使人們自覺(jué)減少燃放煙花爆竹的數(shù)量;改變傳統(tǒng)的煙花爆竹制作工藝，研制安全環(huán)保型的替代產(chǎn)品，從源頭上減輕煙花爆竹燃放對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒強(qiáng)，姚玉剛.春節(jié)煙花爆竹燃放期間蘇州市區(qū)PM2.5組分特征分析[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2014（4）：100-106.

[2]程念亮，陳添，張大偉，等.2015年春節(jié)北京市空氣質(zhì)量分析[J].環(huán)境科學(xué)，2015（9）：3150-3158.

[3]操晚，唐邈，薛鵬，等.煙花爆竹燃放對(duì)天津市空氣質(zhì)量的影響研究[J].氣候與環(huán)境研究，2018，23（2）.

[4]郭新喬，萬(wàn)魯河，楊旭.哈爾濱市2016年春節(jié)期間空氣質(zhì)量時(shí)空變化特征[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2017，40（7）：14-21.

[5]唐信英，羅磊，曹軍驥，等.成都市春節(jié)期間大氣PM2.5化學(xué)元素的特征[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36（5）：151-155，170.

[6]賀光艷，羅彬，陳建文，等.成都市城區(qū)春節(jié)期間燃放煙花爆竹對(duì)空氣質(zhì)量的影響[J].四川環(huán)境，2014，33（1）：67-70.

[7]馬小會(huì)，孫兆彬，丁海燕，等.煙花爆竹燃放和氣象條件對(duì)北京市空氣質(zhì)量的影響[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2015（3）：50-55.

[8]王占山，張大偉，李云婷，等.2014年春節(jié)期間北京市空氣質(zhì)量分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（2）：371-378.

收稿日期：2020-06-28

作者簡(jiǎn)介：趙凱歌（1994-），女，漢族，山西運(yùn)城人，博士在讀，主要研究方向：環(huán)境工程。