馬雙良 王 楠 黃騰躍 王玲玲（河南省環(huán)境監(jiān)測中心 河南 鄭州 450000）

鄭州市春節(jié)禁止燃放煙花爆竹前后空氣質量狀況對比分析

馬雙良 王 楠 黃騰躍 王玲玲（河南省環(huán)境監(jiān)測中心 河南 鄭州 450000）

結合城市空氣質量常規(guī)監(jiān)測數據、PM2.5化學成分數據和氣象要素，分析了煙花爆竹燃放和擴散條件對鄭州市春節(jié)空氣質量的疊加影響。2015年鄭州市未采取禁燃措施，造成持續(xù)14h以上的重度及嚴重污染，PM10、PM2.5和SO2濃度均急速增長，峰值濃度出現在初一凌晨1時左右，分別達到380μg/m3、271μg/m3、113μg/m3；NO2、CO和O3等氣態(tài)污染物濃度響應不敏感；PM2.5中部分金屬元素K、As、Ba、 Cu、Pb、Sr和Cl元素濃度也受煙花爆竹影響，在春節(jié)也出現了當月的峰值濃度。2016年春節(jié)開始實施禁燃規(guī)定后，PM2.5、PM10、SO2與PM2.5化學組分出現急速增長的特征消失，空氣質量維持較好水平。

春節(jié)；重污染；禁燃；煙花爆竹；化學組分

1 引言

農歷春節(jié)期間城市機動車和人口數量驟減、大部分工地、企業(yè)停工，本地及周邊污染源排放量顯著減少，對空氣質量改善非常有利；但是煙花爆竹集中大量燃放，會導致空氣質量瞬時惡化。因此，春節(jié)期間大氣污染物的變化特征與平時秋冬季重污染天氣有很大不同。相關研究表明，燃放煙花爆竹會在短時間內釋放大量的二氧化硫、重金屬及顆粒物等，比非燃放時期高出5倍左右。鄭州市2016年重新開始在春節(jié)實施禁燃煙花爆竹，本文對近兩年春節(jié)期間的常規(guī)大氣污染物濃度進行分析，探討除夕夜間煙花爆竹燃放對大氣環(huán)境的影響。2015年鄭州市處于恢復煙花爆竹燃放期，除夕夜間空氣質量惡化顯著，期間氣象擴散條件不利，污染物積累并難以擴散，通常會延續(xù)長時間的重度或嚴重污染，危害市民身體健康，且能見度降低、造成出行不便。2016年實施禁燃措施后，空氣質量和周邊燃放煙花爆竹城市成顯著差異，改善效果顯著。

2 結果分析

2.1 春節(jié)氣象總體情況

2015年與2016年春節(jié)期間鄭州市氣象狀況總體情況：均無明顯的強降溫、強降水天氣，除2015年初一溫度變化比較平穩(wěn)之外，風速、相對濕度、氣壓的變化趨勢都較為一致，見圖1。按中國習俗，居民燃放煙花爆竹的時間段主要是從除夕17時晚間至初一10時，其中23時至凌晨01時燃放量最大；該時段與白天相比濕度較高、邊界層降低、大氣層結變穩(wěn)定，擴散條件相對略差。

圖1 2015年及2016年鄭州市除夕、初一氣象要素

2.2 春節(jié)期間顆粒物濃度變化情況分析

2015年鄭州市區(qū)未采取禁放煙花爆竹的規(guī)定，除夕至初一顆粒物濃度小時變化趨勢與爆竹燃放量基本一致（圖2）。春節(jié)期間大氣擴散條件較有利，除夕白天地面以偏東風為主，空氣相對濕度在40%左右，PM2.5濃度維持在57-96μg/m3之間。19：00濕度增至55%左右，煙花爆竹逐步燃放，空氣污染程度隨之加重，空氣質量級別從輕度污染上升至嚴重污染，19：00至01：00PM2.5小時平均增長濃度為22μg/m3，零時左右鞭炮燃放量達到最大值，PM2.5濃度急劇攀升，并于01：00達到峰值271μg/m3，達到嚴重污染級別。此峰值持續(xù)至02：00后開始下降，在04：00達到谷值190μg/m3，但仍處于重度污染；初一上午隨著燃放量再次增多，于08：00迎來次高峰值235μg/m3。10：00以后隨著風力加大、濕度減小，PM2.5濃度緩慢下降至100μg/m3左右。PM10與PM2.5的變化規(guī)律基本相似，19：00至01：00PM2.5小時平均增長濃度為30μg/m3，于01：00達到峰值380μg/m3，在04：00達到谷值230μg/m3，09：00達到次峰值268μg/m3。

2016年實施禁燃規(guī)定后，除夕19：00至01：00 PM2.5與PM10增長速率僅為1μg/m3﹒h和3μg/m3﹒h，同時峰值消失。但在郊區(qū)由于有偷燃現象發(fā)生，根據鄭州市不同站點的空氣自動站數據對比結果顯示，位于郊區(qū)的供水公司和崗李水庫站點自除夕夜間至早上顆粒物濃度均明顯高于市區(qū)站點（圖3）。但整體來說，除夕至初一未出現長時間的中度及以上污染，基本維持在良至輕度污染的水平。

2.3 氣態(tài)污染物濃度變化情況分析

煙花爆竹燃放對不同大氣污染物影響存在明顯差別。SO2的濃度響應最為明顯；2015年春節(jié)空氣相對濕度低于60%的情況，SO2與顆粒物的增長趨勢一致，峰值濃度為113μg/m3。而2016年初一凌晨時刻SO2濃度值較高的原因可能是受當天局部排放源或者偷燃煙花爆竹引起的。

監(jiān)測結果顯示，NO2濃度與1、2月份均值相比，有明顯的降低，這是由于NO2主要來源為機動車，在節(jié)假日期間機動車數量大大減少。其濃度隨著煙花爆竹的燃放量增多并沒有立即上升，未出現明顯的峰值，且濃度浮動也沒有一致的規(guī)律性（圖2）。

圖2 2015年及2016年除夕至初一污染物六因子濃度變化曲線

CO濃度受長時間排放積累影響較大，兩年的小時值均比較穩(wěn)定，日變化趨勢不明顯，受煙花爆竹燃放量干擾較小。

O3是通過光化學反應產生的，入夜之后濃度會降低，這與非燃放煙花爆竹期間趨勢一致，因此燃放煙花爆竹對O3濃度影響不大。

2.4 PM2.5中化學成分變化情況分析

圖4圖5選取了兩年春節(jié)前后20d左右的PM2.5中部分元素的小時濃度變化趨勢。2015年初一（公歷2月19日） 凌晨K、As、Ba、Cu、Pb、Sr和Cl濃度出現了明顯的峰值。其中，K與Cl的質量濃度在19日0：00分別達到了41.3μg/m3與24.1μg/m3，分別為當月月均濃度的11.9倍和5.5倍，大幅增加的原因是煙花爆竹主要成分中含有高氯酸鉀和其他氯酸鹽。同時，As、Ba、Cu、Pb、Sr在19日零時也達到了當月 的 峰 值 ， 分 別 為 0.417、3.257、0.565、1.325、1.101μg/m3，為當月均濃度平均值的5.9、25.1、17.1、8.7、19.3倍。金屬濃度升高的主要原因是：為了在煙花爆竹燃放時形成鮮艷明亮的顏色，會在其成分中添加金屬或重金屬鹽類。上述七種元素19日0：00質量濃度之和占PM2.5小時質量濃度的百分比為31.9%，與2月非煙花爆竹燃放期間平均占比8%相比，有顯著上升。而2016年春節(jié)期間，金屬與氯濃度并沒有明顯的峰值出現，在初一0：00的濃度值反而比月均濃度有所下降，這是由于春節(jié)期間污染排放量減小，同時無煙花爆竹燃放，顆粒物濃度值較低，致使氣溶膠中各項元素的含量也隨之減小。

圖3 2016年除夕至初一鄭州市四站點顆粒物濃度變化曲線

表1 2015年與2016年初一零時各項元素小時平均濃度與2月月均濃度

圖4 2015年2月PM2.5中部分金屬與氯離子小時平均濃度變化曲線

圖5 2016年2月PM2.5中部分金屬與氯離子小時平均濃度變化曲線

3 結論

（1）2015年春節(jié)期間，PM10、PM2.5、SO2的濃度對燃放煙花爆竹的量呈正相關，除夕夜間三種污染物濃度瞬間上升并于凌晨達到峰值380μg/m3，271μg/m3，113μg/m3，且濃度變化規(guī)律與煙花爆竹燃放量保持一致。燃放煙花爆竹量對NO2、CO與O3濃度響應不明顯。

（2）實施禁燃規(guī)定后，雖然郊區(qū)有偷燃現象發(fā)生，但整體改善效果顯著，PM2.5、PM10與SO2的濃度凸升的現象得到遏止。

（3）與非燃放期相比，燃放期間PM2.5中K、As、Cu、Pb、Sr和Cl等成分的質量濃度迅速增長，并在春節(jié)凌晨達到當月的峰值，分別為當月均濃度平均值的11.9、5.9、25.1、17.1、8.7、19.3和5.5倍。這與煙花爆竹主要成分中含有鉀鹽、氯酸鹽和其他金屬化合物等有關。

〔1〕Moreno T，Quevol X，Alasluey A，et al.Recreational atmospheric pollution episodes：Inhalable metalliferous particles from firework displays〔J〕.Atmospheric Environment，2007，41（5）：913-922.

〔2〕耿紅，宣瑩瑩，蔡夏童，等．太原市2014年春節(jié)期間常規(guī)大氣污染物濃度變化及聚類分析〔J〕．環(huán)境科學學報，2015，35（4）：965-974.

〔3〕雷瑜，張小玲，唐宜西，等．北京城區(qū)PM2.5及主要污染氣體“周末效應”和“假日效應”研究〔J〕.環(huán)境科學學報，2015，35（5）：1520-1528.

〔4〕Wang Y，Zhuang G S，Xu C，et al.The air pollution caused by the burning of fireworks during the lantern festival in Beijing〔J〕.Atmospheric Environment，2007，41（2）：417-431.

〔5〕金軍，王英，李令軍，等．北京春節(jié)期間大氣顆粒物污染及影響〔J〕．環(huán)境污染與防治，2007，29（3）：229-232.

〔6〕李令軍，李金香，辛連忠，等．北京市春節(jié)期間大氣污染分析〔J〕.中國環(huán)境科學，2006，26（5）：537-541.

〔7〕凌宏，王迎紅，胡波，等．2007年夏季北京大氣CO檢測分析〔J〕.環(huán)境化學，2009，28（4）：567-570.

〔8〕王占山，張大偉，李云婷，等．2014年春節(jié)期間北京市空氣質量分析〔J〕．環(huán)境科學學報，2015，35（2）：371-378.

〔9〕孫峰，張大偉，孫瑞雯，等.北京地區(qū)冬季典型PM2.5重污染案例分析〔J〕.中國環(huán)境監(jiān)測，2014，30（6），1-12.

〔10〕鄒強，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〕.中國環(huán)境監(jiān)測.2014（04）.

Comparative Analysis of Air Quality Before and After Fireworks Prohibition in ZhengZhou City During the Spring Festival

MaShuangliang（Environment Monitoring Center of HeNan Province ZhengZhou HeNan 450000）

Monitoring data of air quality，chemical components of PM2.5and meteorological factors were applied to analyse the effect of firework burning and diffusion condition on the air quality of ZhengZhou city in Spring Festival.When firework prohibition measure was not taken in 2015，the result was heavy pollution or severe pollution in more than 14 hours.The concentration of PM10、PM2.5and SO2increased rapidly and peak concentration appeared at 01：00 a.m.in the Spring Festival which reached 380μg/m3，271μg/m3and 113μg/m3respectively.The concentration of gaseous pollutants such as NO2，CO and O3was not sensitive to firework burning.Burning of firework also had a significant impact on the concentration of K、As、Ba、Cu、Pb、Sr and Cl which reached the peaks in January.When firework prohibition measure was taken in 2016，the characteristics of rapid growth in the concentration of PM10、PM2.5and SO2and chemical components of PM2.5disappeared and air quality maintained in a good level.

Spring festival Serious pollution Fireworks prohibition Chemical component

X511

A

1674-263X（2017）03-0025-05

2017-09-20

馬雙良（1990-），碩士，主要從事重污染天氣分析和預報預警工作。