2015—2020年春節(jié)期間燃放煙花爆竹對京津冀空氣質(zhì)量的影響

閆文蕊，朱兆洲，李緒威，張紫靜

（1.天津師范大學(xué)水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387；2.天津師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，天津300387）

國內(nèi)外重要節(jié)日和重要事件發(fā)生時(shí)均有燃放煙花爆竹的傳統(tǒng)和習(xí)慣，這一習(xí)俗在我國春節(jié)期間表現(xiàn)得尤為突出.煙花爆竹中含有大量的硫磺、木炭、硝酸鉀和有機(jī)物等，短時(shí)間內(nèi)集中燃放會(huì)釋放大量的污染物，造成嚴(yán)重的空氣污染，對人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害.我國學(xué)者在煙花爆竹對空氣質(zhì)量影響方面開展了大量的研究工作.王占山等[1]對春節(jié)期間北京市的空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，研究發(fā)現(xiàn)，由于煙花爆竹的燃放，PM2.5、PM10和SO2質(zhì)量濃度顯著增加.程念亮等[2]通過定量計(jì)算發(fā)現(xiàn)2015年春節(jié)期間北京市區(qū)煙花爆竹排放PM2.5總量高達(dá)2.13×105kg.張小玲等[3]發(fā)現(xiàn)2006年春節(jié)期間北京近郊區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度最高可達(dá)該月平均值的6倍，燃放高峰期PM10平均質(zhì)量濃度超過400 μg/m3.郝天依等[4]分析了天津市春節(jié)期間常規(guī)污染物質(zhì)量濃度的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在2016年和2017年初一0：00至1：00時(shí)間段，PM10、PM2.5、SO2和NO2質(zhì)量濃度分別比非燃放期同時(shí)段增加了305、178、80和7 μg/m3.操晚等[5]和馬小會(huì)等[6]通過分析天津和北京春節(jié)期間的空氣狀況，證明煙花爆竹禁放和限放政策的實(shí)施使PM2.5質(zhì)量濃度在煙花燃放密集期存在明顯的空間差異.

2015年至今，京津冀地區(qū)逐步對煙花爆竹的燃放進(jìn)行了嚴(yán)格管控.雖然已有學(xué)者對京津冀地區(qū)春節(jié)期間的空氣質(zhì)量展開研究，但針對煙花爆竹禁、限放政策對空氣質(zhì)量的影響尚缺少相關(guān)分析.因此，本研究根據(jù)京津冀地區(qū)2015—2020年春節(jié)期間空氣中常規(guī)污染物數(shù)據(jù)，對春節(jié)期間該地區(qū)污染物的總體分布狀況、逐小時(shí)污染物質(zhì)量濃度的變化特征以及煙花爆竹對污染物的貢獻(xiàn)等進(jìn)行分析，旨在為我國煙花爆竹燃放政策的制定以及春節(jié)期間空氣污染的控制提供科學(xué)參考.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

京津冀地區(qū)位于113°27′E~119°50′E，36°05′N~42°40′N，北部為燕山山脈，南部為華北平原，西接太行山，東臨渤海灣.京津冀地區(qū)是中國的政治和文化中心，也是中國北方經(jīng)濟(jì)的重要核心區(qū).本研究中京津冀地區(qū)包含北京和天津2個(gè)直轄市以及河北的11個(gè)地級(jí)市（石家莊市、唐山市、滄州市、秦皇島市、保定市、張家口市、邯鄲市、承德市、衡水市、廊坊市和邢臺(tái)市）.空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于該地區(qū)的83個(gè)城市國控空氣自動(dòng)監(jiān)測站，具體監(jiān)測點(diǎn)的位置如圖1所示.本研究主要收集了2015—2020年春節(jié)期間PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3共6種主要大氣污染物的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù).本研究中春節(jié)期間特指除夕至正月初六這一時(shí)間段，共計(jì)7 d.

圖1 京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的分布情況Fig.1 Distribution of air quality monitoring sites in BTH

1.2 研究方法

監(jiān)測數(shù)據(jù)按照《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范》（HJ 817-2018）[7]和《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物（SO2、NO2、O3、CO）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范》（HJ 818-2018）[8]要求進(jìn)行.測量PM2.5和PM10主要采用微量動(dòng)蕩天平法和β射線法；CO主要采用氣體濾波相關(guān)紅外吸收法和非分散紅外吸收法；NO2主要采用化學(xué)發(fā)光法和差分吸收光譜分析法；SO2主要采用紫外熒光法和差分吸收光譜分析法；O3主要采用紫外光度法和差分吸收光譜分析法.

數(shù)據(jù)處理主要利用ArcGIS10.2，采用自然鄰域法對京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量的地域分布特征進(jìn)行分析；運(yùn)用相對比值法和線性回歸法定量計(jì)算燃放煙花爆竹對大氣污染物的貢獻(xiàn)和排放量.

2 結(jié)果與分析

2.1 春節(jié)期間空氣質(zhì)量總體情況

2015—2020 年春節(jié)期間京津冀地區(qū)整體空氣質(zhì)量特征如表1所示，表1中空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)為春節(jié)期間（7 d）的平均值，質(zhì)量濃度比為除夕18：00至初一12：00大氣中PM2.5和PM10濃度與前一天相同時(shí)間段PM2.5和PM10濃度之比.

表1 2015—2020年春節(jié)期間京津冀地區(qū)污染物質(zhì)量濃度特征Tab.1 Mass concentration characteristics of pollutants in BTH during the Spring Festival from 2015 to 2020

由表1可以看出，除2019年外，其他年份空氣質(zhì)量均為輕度污染或中度污染，首要污染物均為PM2.5，其日平均質(zhì)量濃度分別為103、95、99、115和119 μg/m3，超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）[9]二級(jí)濃度限值37%、28%、32%、53%和58%.同時(shí)，該區(qū)域PM10日平均質(zhì)量濃度在2015年和2018年達(dá)到178μg/m3和154μg/m3，分別超過國家標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)限值18%和2%.而SO2、NO2、CO和O3這4種污染物的日平均質(zhì)量濃度均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)限值.2019年春節(jié)中后期（初三至初五），京津冀地區(qū)受來自北方的較強(qiáng)冷空氣影響，出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣，保定、張家口和承德地區(qū)風(fēng)力達(dá)到4~6級(jí)，對空氣中污染物起到非常好的稀釋作用，因此2019年春節(jié)期間的空氣質(zhì)量明顯好于其他年份.

此外，由于煙花爆竹的燃放時(shí)間主要集中在除夕18：00至初一9：00，本研究對京津冀地區(qū)此時(shí)間段與前一天相同時(shí)段（非集中燃放期）PM2.5和PM10的質(zhì)量濃度進(jìn)行對比.由表1可以看出，實(shí)施煙花爆竹禁、限放政策后，PM2.5和PM10的質(zhì)量濃度比在2019年和2020年顯著下降，尤其是2020年P(guān)M2.5和PM10的質(zhì)量濃度比下降至1.18和1.17，說明整個(gè)京津冀地區(qū)實(shí)施禁、限放政策后，煙花爆竹源對空氣的污染得到了非常有效的控制.2015—2020年春節(jié)期間京津冀地區(qū)主要污染物PM2.5和PM10日平均質(zhì)量濃度（7 d均值）的分布情況如圖2所示.

圖2 2015—2020年春節(jié)期間京津冀地區(qū)PM2.5和PM10質(zhì)量濃度的空間分布情況Fig.2 Spatial distribution of PM2.5 and PM10 mass concentrations in BTH during the Spring Festival from 2015 to 2020

由圖2可以看出，京津冀地區(qū)北部的張家口、承德和秦皇島空氣質(zhì)量等級(jí)為良，首要污染物為PM2.5，質(zhì)量濃度為42~65 μg/m3；中部的北京、天津、唐山、廊坊和滄州空氣質(zhì)量等級(jí)為輕度污染，首要污染物和超標(biāo)污染物均為PM2.5，質(zhì)量濃度為83~104 μg/m3；南部區(qū)域的保定、石家莊、衡水、邢臺(tái)和邯鄲為中度污染，PM2.5和PM10均超過國家標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)限值，二者的質(zhì)量濃度分別為117~149 μg/m3和176~207 μg/m3.保定的污染最為嚴(yán)重，PM2.5和PM10的質(zhì)量濃度在京津冀地區(qū)最高，分別為149 μg/m3和207 μg/m3.綜合以上分析可知，PM2.5和PM10質(zhì)量濃度總體呈現(xiàn)由北向南逐漸升高的趨勢.

2.2 2015年和2020年污染物濃度的對比

自2015年起，天津外環(huán)以內(nèi)的區(qū)域率先實(shí)施了煙花爆竹的禁放政策；2017—2018年，京津冀地區(qū)除張家口外所有城市中心區(qū)域開始實(shí)施煙花爆竹禁放政策；2019—2020年，天津全境、北京六環(huán)內(nèi)和副中心城區(qū)以及河北所有地級(jí)市的主城區(qū)及部分縣城中心區(qū)域均實(shí)施了禁放政策.圖3為2015年和2020年春節(jié)燃放高峰期（初一1：00時(shí)）PM2.5、PM10和SO2這3種污染物的質(zhì)量濃度分布特征圖.

圖3 2015年和2020年春節(jié)燃放高峰期3種污染物質(zhì)量濃度的空間分布Fig.3 Spatial distribution of three pollutant mass concentrations during the Spring Festival discharge peak in 2015 and 2020

2015年，京津冀地區(qū)PM2.5、PM10和SO2在春節(jié)1：00的質(zhì)量濃度分別為169、256和158 μg/m3；2020年，3種污染物的質(zhì)量濃度為116、142和21 μg/m3，分別下降了31%、45%和87%.從地區(qū)分布來看，除了位于太行山—燕山地區(qū)的保定、張家口和承德外，其他平原地區(qū)城市的PM2.5、PM10和SO2質(zhì)量濃度值均有不同程度的降低.其中，天津、秦皇島、北京、廊坊和邢臺(tái)PM2.5質(zhì)量濃度降低了58%~91%，降幅均超過50%；唐山、邯鄲、衡水、滄州和石家莊PM2.5質(zhì)量濃度降低了15%~44%，降幅均超過10%；但保定、張家口和承德PM2.5質(zhì)量濃度分別增加了304%、24%和35%.造成這3個(gè)地區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度增加的主要因素有2個(gè)：一是2015年春節(jié)受來自西北方向的弱冷空氣影響，保定、承德和張家口大氣擴(kuò)散條件相對較好[10]，而弱冷空氣受太行山—燕山的阻斷作用未對其他地區(qū)的污染物擴(kuò)散產(chǎn)生顯著影響；二是截至2020年，保定、張家口和承德3個(gè)城市仍僅對主城區(qū)實(shí)施煙花爆竹禁放政策，面積和人口更多的城市郊區(qū)和縣城的農(nóng)村地區(qū)均未實(shí)施煙花爆竹的禁放政策，使得城郊及縣城農(nóng)村煙花爆竹燃放產(chǎn)生的污染物遷移至市中心區(qū)域，導(dǎo)致市中心區(qū)域空氣也受到污染.與2015年相比，2020年天津、秦皇島、北京、唐山、衡水和邢臺(tái)等地區(qū)PM10質(zhì)量濃度降低了52%~96%，降幅均超過50%；承德、邯鄲、滄州、石家莊和張家口等地區(qū)PM10質(zhì)量濃度降低了9%~45%；保定的PM10質(zhì)量濃度增加了252%，達(dá)到542 μg/m3，空氣質(zhì)量等級(jí)達(dá)到嚴(yán)重污染.與2015年相比，2020年整個(gè)京津冀地區(qū)SO2質(zhì)量濃度降低非常顯著，其中天津、北京、邢臺(tái)、石家莊、廊坊和唐山SO2質(zhì)量濃度降幅均在90%以上；張家口、承德、滄州、衡水和秦皇島SO2質(zhì)量濃度降幅為67%~85%；保定SO2質(zhì)量濃度降幅為45%.除保定外，其他地區(qū)SO2質(zhì)量濃度均低于150 μg/m3，空氣質(zhì)量指數(shù)級(jí)別為一級(jí)（優(yōu)）.

與2015年相比，2020年實(shí)施煙花爆竹全區(qū)域禁放的天津市空氣質(zhì)量改善最為明顯，禁放后PM2.5、PM10和SO2質(zhì)量濃度分別降低了91%、96%和98%，空氣質(zhì)量等級(jí)由嚴(yán)重污染變?yōu)閮?yōu).京津冀地區(qū)除天津?yàn)槿珔^(qū)域禁放煙花爆竹外，其他城市均實(shí)施了部分區(qū)域禁放和限放政策，這些城市中北京空氣質(zhì)量等級(jí)由嚴(yán)重污染變?yōu)檩p度污染，石家莊空氣質(zhì)量等級(jí)由重度污染變?yōu)橹卸任廴?，唐山和衡水空氣質(zhì)量等級(jí)由重度污染變?yōu)檩p度污染，廊坊、秦皇島和邢臺(tái)空氣質(zhì)量等級(jí)由重度污染變?yōu)榱?，邯鄲和滄州空氣質(zhì)量等級(jí)由輕度污染變?yōu)榱?位于山區(qū)的保定空氣質(zhì)量等級(jí)由中度污染變?yōu)閲?yán)重污染，承德由輕度污染變?yōu)橹卸任廴荆瑥埣铱诳諝赓|(zhì)量等級(jí)保持為良.由此可知，位于太行山—燕山以東的平原地區(qū)城市在實(shí)施了煙花爆竹禁放和限放政策后，空氣質(zhì)量等級(jí)均有不同程度的提高，且全面禁燃的效果要明顯好于部分禁放和限放.但在靜穩(wěn)天氣條件下，山區(qū)城市空氣擴(kuò)散條件相對較差，即使在部分區(qū)域?qū)嵤┝藷熁ū窠耪?，空氣質(zhì)量仍未得到明顯改善.

2.3 除夕前后污染物濃度的逐小時(shí)變化特征

中國煙花爆竹燃放最為集中的時(shí)間為除夕至初一.圖4為2015—2020年除夕和初一6種污染物的逐小時(shí)6年平均質(zhì)量濃度變化情況.

圖4 除夕和初一污染物的逐小時(shí)平均質(zhì)量濃度Fig.4 Hourly average mass concentration of pollutants on lunar New Year′s Eve and Lunar New Year′s Day

由圖4可以看出，PM2.5、PM10和SO2的變化趨勢受煙花爆竹集中燃放的影響較為顯著，且呈現(xiàn)階梯式增長模式.3種污染物的質(zhì)量濃度第1次快速升高由除夕18：00開始至21：00結(jié)束，質(zhì)量濃度分別從56、102和31 μg/m3增加到159、225和62μg/m3，增加了103、123和31μg/m3.3種污染物質(zhì)量濃度在21：00至24：00相對穩(wěn)定，說明這一時(shí)間段煙花爆竹燃放相對較少.初一0：00至1：00，PM2.5、PM10和SO2的質(zhì)量濃度第2次快速升高，質(zhì)量濃度分別從166、228和73 μg/m3增加至231、302和111 μg/m3，增加了65、74和38 μg/m3.值得注意的是SO2為煙花爆竹產(chǎn)生的一次污染物[11-12]，初一1：00后隨著大氣的擴(kuò)散作用，其質(zhì)量濃度開始逐漸降低.而PM2.5和PM10的來源不僅包括煙花爆竹燃放的直接排放，還包括煙花爆竹燃放產(chǎn)生的有機(jī)物、SO42-、K+和NO3-等形成的二次污染[13-14]，因此PM2.5和PM10峰值出現(xiàn)得相對滯后，出現(xiàn)在初一2：00，質(zhì)量濃度 分 別 為235 μg/m3和324 μg/m3.與 除 夕18：00 PM2.5、PM10和SO2的質(zhì)量濃度相比，三者的峰值濃度分別增加了3.18、2.19和2.55倍，為國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的3.14、2.16和0.74倍.隨著大氣擴(kuò)散的作用，污染物質(zhì)量濃度在初一6：00左右降低至一個(gè)波谷，分別為181、243和64 μg/m3.但初一6：00后，3種污染物的質(zhì)量濃度再次快速升高，在初一9：00達(dá)到峰值，濃度分別為210、296和88 μg/m3.除夕18：00至21：00、初一0：00至1：00和6：00至9：00這3個(gè)煙花爆竹集中燃放期，PM2.5質(zhì)量濃度的增加速率分別為34、65和10 μg/（m3·h）；PM10質(zhì)量濃度的增加速率分別為41、74和17 μg/（m3·h）；SO2質(zhì)量濃度的增加速率分別為10、3和8 μg/（m3·h）.對比這3個(gè)時(shí)段污染物質(zhì)量濃度的變化特征可知，由于煙花爆竹的集中燃放，除夕18：00至21：00污染物質(zhì)量濃度增長最多，初一0：00至1：00污染物質(zhì)量濃度增加的最快.

此外，由圖4可以看出，CO、NO2和O3質(zhì)量濃度在除夕（24 h）和初一（24 h）的逐小時(shí)變化趨勢基本相同，且污染物的逐小時(shí)質(zhì)量濃度值均未超過空氣質(zhì)量指數(shù)一級(jí)質(zhì)量濃度限值.這是因?yàn)镹O2質(zhì)量濃度主要受到汽車尾氣的影響[15]；O3質(zhì)量濃度的變化主要與太陽輻射有關(guān)，呈現(xiàn)出白天高夜間低的變化趨勢[16]；而CO主要與工業(yè)生產(chǎn)中燃料的不完全燃燒和汽車尾氣排放有關(guān)[17].因此，煙花爆竹的燃放對NO2、O3和CO質(zhì)量濃度的影響不大，這與前人的研究結(jié)果相同.

2.4 燃放煙花爆竹對PM2.5和PM10的貢獻(xiàn)量和排放量

由于煙花爆竹的燃放對CO質(zhì)量濃度影響不明顯，且在非燃放時(shí)段PM2.5、PM10和CO質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出較高的相關(guān)性[18-19]，本研究中非集中燃放時(shí)段PM2.5和PM10與CO質(zhì)量濃度的相關(guān)系數(shù)分別為0.92和0.87（P＜0.1），因此，本研究使用CO作為參考標(biāo)準(zhǔn)污染物，應(yīng)用相對比值和逐小時(shí)回歸的方法估算燃放煙花爆竹對PM2.5和PM10的貢獻(xiàn)[20]：

式（1）中：GsX為煙花爆竹燃放對污染物（PM2.5和PM10）的小時(shí)質(zhì)量濃度貢獻(xiàn)量：CsX為燃放期污染物（PM2.5和PM10）逐小時(shí)實(shí)測質(zhì)量濃度值，CsCO為燃放期CO逐小時(shí)實(shí)測質(zhì)量濃度值，（CnX/CnCO）為非燃放期污染物（PM2.5和PM10）質(zhì)量濃度與CO質(zhì)量濃度的比值.

基于式（1），得到2015—2020年除夕12：00至初二6：00京津冀地區(qū)燃放煙花爆竹對空氣中PM2.5和PM10的貢獻(xiàn)作用，結(jié)果如圖5所示.初二6：00至初六24：00，京津冀地區(qū)PM2.5和PM10的理論質(zhì)量濃度值與實(shí)際質(zhì)量濃度值非常接近，該時(shí)間段內(nèi)燃放煙花爆竹對PM2.5和PM10質(zhì)量濃度的貢獻(xiàn)量可以忽略不計(jì).

圖5 除夕至初二京津冀地區(qū)燃放煙花爆竹對PM2.5和PM10的貢獻(xiàn)Fig.5 Contributions of burning fireworks to PM2.5 and PM10 in BTH from New Year′s Eve to the 2nd day of Lunar New Year

由圖5可以看出，從除夕15：00開始至初二6：00結(jié)束，燃放煙花爆竹對空氣中PM2.5的貢獻(xiàn)作用持續(xù)長達(dá)39 h；從除夕18：00開始至初二1：00結(jié)束，燃放煙花爆竹對空氣中PM10的貢獻(xiàn)作用持續(xù)31 h.其中，初一2：00左右煙花爆竹對空氣質(zhì)量的影響最大，對PM2.5和PM10貢獻(xiàn)的質(zhì)量濃度分別為134 μg/m3和167 μg/m3，貢獻(xiàn)率高達(dá)57%和52%.

為估算除夕至初一京津冀地區(qū)燃放煙花爆竹產(chǎn)生的PM2.5和PM10的總排放量，本研究利用文獻(xiàn)[2]的方法對其進(jìn)行估算，

式（2）中：Ms為t1至t2時(shí)刻燃放煙花爆竹引起的大氣顆粒物排放量；Mt1為t1時(shí)刻近地面處大氣顆粒物的濃度；Mt2為t2時(shí)刻近地面處大氣顆粒物的濃度.

設(shè)鞭炮對污染物的貢獻(xiàn)量隨高度的升高呈負(fù)指數(shù)規(guī)律遞減，則高度z處的顆粒物濃度為

假設(shè)煙花爆竹對空氣污染的最大高度為300 m，且CsXz在水平方向上分布均勻，則對京津冀地區(qū)每個(gè)城市煙花爆竹排放量Mi為

式（4）中：S為京津冀地區(qū)各城市的國土面積；t1和t2分別為燃放煙花爆竹的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間；燃放時(shí)間分別為除夕18：00至21：00、初一0：00至2：00和6：00至9：00這3個(gè)時(shí)間段；D為污染物的小時(shí)擴(kuò)散率，由于燃放煙花爆竹會(huì)增加大氣顆粒物的質(zhì)量濃度，造成大氣擴(kuò)散作用減弱，因此，在計(jì)算排放量時(shí)需要對減少的顆粒物數(shù)量進(jìn)行補(bǔ)償.本研究中D值可根據(jù)初一2：00至4：00顆粒物質(zhì)量濃度下降的幅度與初一2：00顆粒物質(zhì)量濃度的比值進(jìn)行粗略估算，PM2.5和PM10的D值分別為9%和10%.

整個(gè)京津冀地區(qū)燃放煙花爆竹引起的大氣顆粒物排放總量Mtotal由北京、天津和河北11個(gè)地級(jí)市每個(gè)城市的排放量相加得到，

根據(jù)式（5）計(jì)算得到2015—2020年春節(jié)期間燃放煙花爆竹各時(shí)間段京津冀地區(qū)燃放煙花爆竹引起的PM2.5和PM10排放量，結(jié)果如圖6所示.

圖6 2015—2020年春節(jié)期間京津冀地區(qū)燃放煙花爆竹產(chǎn)生的PM2.5和PM10排放量Fig.6 Emissions of PM2.5 and PM10 from burning fireworks in BTH during the Spring Festival from 2015 to 2020

由圖6可以看出，2015—2020年京津冀地區(qū)由燃放煙花爆竹引起的PM2.5排放量分別為2.83×106、5.17×106、5.64×106、3.94×106、2.75×106和1.55×106kg；PM10的排放量分別為3.51×106、6.67×106、4.63×106、3.16×106、4.10×106和1.68×106kg.2017年P(guān)M2.5的排放量為近年最高，隨后排放量逐漸減少，2020年由煙花爆竹引起的PM2.5排放量比2017年下降了72%.煙花爆竹引起的PM10排放量從2016年起逐年降低（2019年除外），2020年由煙花爆竹引起的PM10排放量比2016年下降了73%.這說明在京津冀地區(qū)實(shí)施煙花爆竹禁放政策對春節(jié)期間PM2.5和PM10質(zhì)量濃度的降低起到了關(guān)鍵作用.

3 結(jié)論

本研究利用自然鄰域法、相對比值法和線性模擬法對2015—2020年春節(jié)期間京津冀地區(qū)大氣中PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3等污染物的質(zhì)量濃度進(jìn)行系統(tǒng)分析，得到以下主要結(jié)論：

（1）2015—2020年（除2019年外）春節(jié)期間京津冀地區(qū)整體空氣質(zhì)量呈現(xiàn)輕度污染和中度污染，主要污染物為PM2.5，其質(zhì)量濃度分別超過國家標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)限值37%、28%、32%、53%和58%.京津冀地區(qū)PM2.5和PM10的分布呈現(xiàn)從北向南濃度逐漸增高的趨勢；河北南部的空氣質(zhì)量受煙花爆竹影響最為嚴(yán)重，達(dá)到中度污染級(jí)別.

（2）禁放政策廣泛實(shí)施后，平原地區(qū)城市的空氣質(zhì)量顯著提高，其中以全面禁放的天津市提升效果最為明顯.位于太行山—燕山地區(qū)的保定、張家口和承德雖然在部分主區(qū)域?qū)嵤┝私耪?，但空氣質(zhì)量提升效果并不明顯.

（3）除夕和初一PM2.5和PM10質(zhì)量濃度呈階梯式增長，第一階段為除夕18：00至21：00，第二階段為初一0：00至1：00.此外，初一6：00至9：00燃放煙花爆竹對PM2.5和PM10質(zhì)量濃度的升高也有一定貢獻(xiàn).在這3個(gè)階段的增長中，除夕18：00至21：00顆粒物質(zhì)量濃度增長最多；初一0：00至1：00顆粒物質(zhì)量濃度增加最快.燃放煙花爆竹對SO2具有較為明顯的影響，但未超過國家標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)限值.燃放煙花爆竹對大氣中CO、NO2和O3質(zhì)量濃度的影響不明顯.

（4）燃放煙花爆竹對PM10和PM2.5的影響長達(dá)30~40 h，初一2：00左右燃放煙花爆竹對PM2.5和PM10貢獻(xiàn)率最高，高達(dá)57%和52%.2015—2020年，除夕和初一京津冀地區(qū)PM2.5和PM10的平均排放量分別為3.64×106kg和3.96×106kg.禁放后PM2.5和PM10的排放量顯著減少，比高峰期時(shí)分別下降72%（2017年）和73%（2016年）.