春節(jié)期間禁限放煙花爆竹對昌寧縣城區(qū)空氣質(zhì)量效果評估

＊楊 惟

（保山市生態(tài)環(huán)境局昌寧分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 云南 678100）

引言

我國近千年來就有春節(jié)期間燃放煙花爆竹的習(xí)俗，而近年來大量研究表明煙花爆竹短時間內(nèi)集中燃放會產(chǎn)生大量二氧化硫（SO2）、顆粒物（PM2.5和PM10），其中顆粒物中含有大量水溶性無機離子和重金屬，可迅速造成空氣污染，對人體的健康造成一定的影響。影響春節(jié)期間空氣質(zhì)量的因素非常復(fù)雜，氣象、人類活動水平（包含煙花爆竹燃放）以及外來傳輸是造成春節(jié)期間空氣質(zhì)量變化的主要原因，在區(qū)域傳輸和弱擴散條件下，煙花爆竹燃放易導(dǎo)致空氣形成復(fù)合型污染，在短時間內(nèi)空氣質(zhì)量會迅速惡化[1-4]。

根據(jù)2018年7月3日由國務(wù)院公開發(fā)布的《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》要求，為切實打好大氣污染防治攻堅戰(zhàn)，全國各地相繼出臺春節(jié)期間煙花爆竹的禁限放措施。自2019年以來昌寧縣污染防治領(lǐng)導(dǎo)小組充分利用電視、廣播、宣傳欄、微信公眾號等宣傳平臺發(fā)布《關(guān)于春節(jié)期間禁限燃放煙花爆竹的倡議書》，引導(dǎo)廣大人民群眾自覺遵守相關(guān)規(guī)定。因昌寧縣位于云貴高原以西南昌寧縣城區(qū)地處壩區(qū)，地勢較為平坦，東西兩側(cè)略高，中部略低，城區(qū)有右甸河從中部南北向流過，冬季氣候特色為多霧，冬春季大氣層較為穩(wěn)定，春節(jié)期間煙花爆竹集中燃放極易造成空氣污染。本研究通過對比2018-2020年春節(jié)期間環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測氣態(tài)（SO2、NO2、CO、O3）、顆粒污染物（PM2.5、PM10）小時濃度及空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的變化，分析昌寧縣春節(jié)期間空氣質(zhì)量變化特征及燃放煙花爆竹對空氣質(zhì)量的影響，為后期精準化管控和生態(tài)文明建設(shè)提供依據(jù)。

1.地理簡介及數(shù)據(jù)來源

(1)昌寧概況

昌寧縣屬保山市，其城區(qū)位于田園鎮(zhèn)，國土面積256km2，建成區(qū)面積9.3km2。地理坐標為東經(jīng)99°36′至99°46′，北緯24°49′；境內(nèi)海拔1562-2442m。全鎮(zhèn)轄13個社區(qū)（其中5個城市社區(qū)）282個村民小組，總?cè)丝?2996人。

(2)氣象條件

昌寧縣具有高山壩谷的地貌，山壩南北縱列，地勢自西北向東南由高漸低。多年平均氣溫15.1℃，最高月平均氣溫22.3℃，最低月平均氣溫9.8℃，極端最高氣溫31.2℃，極端最低氣溫-5.1℃。全年日照時數(shù)2200h，全年無霜期310天。相對濕度81%，多年平均降水量1231.3mm，多年平均蒸發(fā)量1724.6mm（20cm蒸發(fā)皿觀測值）。實測多年平均風(fēng)速1.8m/s，多年平均最大風(fēng)速15.0m/s，8～9月盛行南風(fēng)、其余盛行西南風(fēng)。

(3)大氣自動監(jiān)測站

昌寧縣空氣自動監(jiān)測站建于2016年底，2017年5月31日經(jīng)驗收合格正式投入試運行。監(jiān)測項目為SO2、NO2、CO、O3、PM10和PM2.5六項，連續(xù)24h自動監(jiān)測，并同步對大氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等氣象參數(shù)進行監(jiān)測。其中：SO2采用紫外熒光法監(jiān)測、NO2采用化學(xué)發(fā)光法監(jiān)測、CO采用非分散紅外吸收法監(jiān)測、O3采用紫外光度法監(jiān)測、PM10和PM2.5采用β射線法監(jiān)測。

2.結(jié)果分析

(1)春節(jié)期間空氣質(zhì)量狀況

在昌寧的春節(jié)民俗中，從除夕晚上到大年初二每天都祈福祭祖、燃放鞭炮，由其是在除夕晚上燃放大量煙花爆竹來迎接新的一年。本文截取臘月二十九至大年初三時段小時AQI數(shù)據(jù)進行比較分析，2018-2020年春節(jié)期間的天氣以晴為主，風(fēng)速小于3級，無待續(xù)風(fēng)向，接近于靜風(fēng)狀態(tài)，且氣溫逐年降低。

由圖1中可見，未受燃放煙花爆竹燃放的前后一段時間內(nèi)昌寧空氣質(zhì)量以優(yōu)良為主，到除夕晚24時前后因市民集中燃放煙花爆竹，AQI在大年初一凌晨1～3時達到峰值，其中2018年凌晨3:00 AQI達384，為嚴重污染；2019年凌晨2:00 AQI達145，為輕度污染；2020年凌晨2:00 AQI僅為94，表明空氣質(zhì)量可接受。

圖1 2018年-2020年春節(jié)期間空氣質(zhì)量變化

繼大年初一凌晨高峰之后，在大年初一和初二中午11:00左右又出現(xiàn)一個連續(xù)高峰，這除與當?shù)卮竽瓿跻缓统醵衔缙砀＜雷嫒挤疟夼诹?xí)俗有關(guān)外，還跟昌寧縣高山壩谷的特殊地貌形態(tài)有關(guān)。這種地貌很容易形成逆溫，在靜穩(wěn)的大氣環(huán)境條件下污染物不能得到有效的擴散[6]。隨著地面溫度升高，逆溫層自下而上消失，在中午過后空氣質(zhì)量回降。這點在未受煙花爆竹燃放影響的臘月二十九和大年初三時段的小峰可以看出。

(2)煙花爆竹燃放對氣態(tài)污染物的影響

為進一步說明煙花爆竹燃放對氣態(tài)污染物濃度影響，重點對除夕至大年初二集中燃放時段小時數(shù)據(jù)進行分析。由圖2變化規(guī)律可知，CO、O3小時濃度受煙花爆竹燃放的影響不明顯，NO2小時濃度在集中燃放的時段存在一定程度上的變化，但不明顯，而SO2濃度在大年初一凌晨1時驟然升高到489μg/m3，達平時日均值近50倍，分析認為煙花爆竹燃放對SO2造成較大影響。發(fā)出春節(jié)期間煙花爆竹禁限放管控的第二、三年，SO2濃度峰值明顯下降，由此可以推斷出煙花爆竹燃放量減少。

圖2 2018-2020年昌寧縣除夕至大年初二氣態(tài)污染物濃度變化情況

(3)煙花爆竹燃放對顆粒物污染的影響

由圖3可知，2018-2020年大年初一凌晨2、3時左右PM2.5和PM10均出現(xiàn)一個急劇上升的濃度峰值，且PM2.5和PM10具有相關(guān)性和同源性，可見煙花爆竹的燃放對顆粒物影響較大[8]，尤其是2018年，PM2.5最高升至332μg/m3，PM10最高升至450μg/m3。

圖3 2018-2020年昌寧縣除夕至大年初二氣態(tài)污染物濃度變化情況

相比較SO2峰值出現(xiàn)時間，顆粒物的峰值出現(xiàn)時間有明顯的滯后，這與大氣擴散有關(guān)外，還與監(jiān)測儀器的計算有關(guān)，SO2是時時監(jiān)測數(shù)據(jù)，顆粒物每1h出一組數(shù)據(jù)（即凌晨1時顯示的濃度值為24時-1時采集的顆粒物計算出的濃度）。

(4)PM10和PM2.5濃度貢獻值分析

為了排除氣象條件所帶來的影響，選取大氣污染物中相對穩(wěn)定的CO作為春節(jié)燃放煙花期間大氣擴散條件變化的參考指標，基于PM.a/CO法[7-9]，對比分析2018-2020年春節(jié)燃放煙花爆竹對顆粒物的貢獻。計算公式：

式中：

M為集中燃放期煙花爆竹燃放對顆粒物的貢獻，μg/m3；

CPM為集中燃放期顆粒物質(zhì)量濃度，μg/m3；

CCO為集中燃放期CO質(zhì)量濃度，μg/m3；

C'PM.a為非集中燃放期顆粒物質(zhì)量濃度，μg/m3；

C'CO.a為非集中燃放期CO質(zhì)量濃度，μg/m3；

η為煙花爆竹燃放對顆粒物的貢獻率，%。

按昌寧縣習(xí)俗本文以除夕日凌晨1:00-11:00平均值作為未受煙花爆竹影響值，大年初一凌晨2:00-3:00最大濃度為峰值代入公式計算，得到表1中春節(jié)期間煙花爆竹燃放對顆粒物小時濃度值貢獻量測算結(jié)果。

表1 小時均濃度值貢獻量測算結(jié)果

由表1可知，煙花爆竹燃放對PM2.5小時濃度貢獻率在64.0%～92.0%之間，PM10小時濃度貢獻率在66.0%～92.8%之間，充分說明大量煙花爆竹集中燃放時顆粒物對空氣質(zhì)量影響程度。

(5)管控成效

為加強煙花爆竹燃放管控，切實保障春節(jié)期間環(huán)境空氣質(zhì)量，避免因燃放煙花爆竹引發(fā)輕度及以上污染天氣，昌寧縣人民政府認真貫徹落實《昌寧縣打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動實施方案》及《保山市環(huán)境污染防治工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室關(guān)于做好春節(jié)期間煙花爆竹燃放管控工作的通知》要求，劃定禁放區(qū)域和禁放時段，設(shè)立禁止和限制燃放煙花爆竹的區(qū)域，當省、市、縣級發(fā)布污染天氣預(yù)警時，昌寧城區(qū)禁止燃放煙花爆竹。通過加大宣傳力度，實施網(wǎng)格化監(jiān)管，強化監(jiān)督舉報等，扎實開展煙花爆竹燃放管控工作，昌寧縣春節(jié)期間無重污染天氣出現(xiàn)。

3.結(jié)論

（1）煙花爆竹燃放管控初期，城區(qū)仍有較多煙花爆竹燃放現(xiàn)象。隨著管控措施的加強，煙花爆竹燃放量明顯減少，空氣質(zhì)量持續(xù)改善。

（2）春節(jié)燃放煙花爆竹對污染物PM2.5、PM10、SO2的濃度影響較為明顯。通過計算，煙花爆竹燃放顆粒物對空氣質(zhì)量貢獻量在64.0%～92.8%之間，其中2020年貢獻量最小。

（3）通過近三年春節(jié)期間的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析，煙花爆竹禁限放措施使大氣污染得到有效管控，建議今后繼續(xù)強化煙花爆竹管控，擴大禁限放區(qū)域，同時增加周邊縣區(qū)春節(jié)期間的聯(lián)防聯(lián)控，減輕空氣污染。