周 游，顧禮明，張 磊，章文斌

(1.常州市環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇 常州 213022；2.常州環(huán)保服務(wù)公司，江蘇 常州 213000；3.江蘇省常州環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 常州 213000)

1 引言

自2013年冬季我國首次爆發(fā)強(qiáng)霧霾天氣以來，“霧霾”作為一個大氣災(zāi)害名詞逐漸為公眾所熟知，2013年中國出現(xiàn)霧霾天氣的地區(qū)高達(dá)75%，受到影響的人口超過6000萬人。霧霾是典型的復(fù)合型大氣污染現(xiàn)象，且在冬季發(fā)生率較高，很多研究表明，細(xì)顆粒物(PM2.5)污染的加重會大大降低大氣能見度，也是導(dǎo)致區(qū)域或局地霧霾天氣增多，影響氣候和生態(tài)平衡的根本原因[1,2]。細(xì)顆粒物通過呼吸道進(jìn)入肺部并沉積，如果長期生活在大氣顆粒物濃度較高的環(huán)境下會導(dǎo)致心肺疾病和局部缺血心臟病而死亡的概率增加，據(jù)統(tǒng)計，每年全球有近200萬人過早死亡與顆粒物導(dǎo)致的室內(nèi)空氣污染有關(guān)，室外空氣中的顆粒污染每年可導(dǎo)致約115萬人死亡[3]。

大氣中的PM2.5除了自然源和人為源直接排放的一次顆粒物外，還存在由一次污染物二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氨氣(NH3)和揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)等大氣中經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次顆粒物[8]。在中國，每逢重大節(jié)日和重要活動，人們通常選擇燃放煙花爆竹烘托氣氛。研究表明，煙花爆竹的大量燃放對當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量的影響十分明顯[4]，燃放過程中會導(dǎo)致大氣中的顆粒物(PM2.5、PM10)、NO2、SO2、CO等污染物濃度大幅上升，且產(chǎn)生的氣溶膠粒子含有重金屬、元素碳和二次污染物等多種污染物，除了影響空氣質(zhì)量外，還可能對人體健康造成影響。

因此本文基于常州市6個國控站點(diǎn)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了常州市2018年除夕至年初一期間主要污染物的小時濃度和PM2.5組分濃度變化規(guī)律，探究常州市春節(jié)期間大氣顆粒物污染水平，幫助客觀科學(xué)的認(rèn)識常州市春節(jié)期間PM2.5濃度的變化規(guī)律和污染現(xiàn)狀，幫助管理人員及科研工作者提供客觀科學(xué)的依據(jù)。

2 采樣位置與在線監(jiān)測設(shè)備

2.1 因地制宜

本研究數(shù)據(jù)采集來自常州市空氣質(zhì)量自動監(jiān)測(監(jiān)控)平臺發(fā)布的審核后空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站空氣質(zhì)量小時數(shù)據(jù)。選取常州市6個國控站點(diǎn)：市監(jiān)測站、鐘樓、行政中心、武進(jìn)監(jiān)測站、安家和經(jīng)開區(qū)(圖1)，時間范圍為2018年2月15日8:00至16日8:00時段。

圖1 監(jiān)測點(diǎn)位分布

2.2 在線監(jiān)測設(shè)備

PM10監(jiān)測采用1020顆粒物分析儀，生產(chǎn)商為MET ONE；PM2.5監(jiān)測采用5030顆粒物分析儀，生產(chǎn)商為ThermoScientific，SO2監(jiān)測采用T100二氧化硫分析儀，生產(chǎn)商為API；NO、NO2、NOx監(jiān)測采用42i氮氧化物分析儀或T200 NOx分析儀，生產(chǎn)商為ThermoScientific或API，CO監(jiān)測采用T300一氧化碳分析儀，生產(chǎn)商為API，O3分析采用T400臭氧分析儀，生產(chǎn)商為API。各監(jiān)測儀器均有校準(zhǔn)儀，參照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定期校準(zhǔn)，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

3.1 春節(jié)期間各主要污染物濃度變化

常州市煙花爆竹燃放區(qū)域和時間按照2011年《市人民政府關(guān)于加強(qiáng)市區(qū)煙花爆竹燃放管理的通告》規(guī)定執(zhí)行。市區(qū)范圍內(nèi)禁止燃放煙花爆竹，市區(qū)限放區(qū)域?yàn)橹袇谴蟮酪员?、麗華北路、青龍西路以西、龍城大道以南、龍江南路以東所形成的區(qū)域以及戚墅堰街道行政區(qū)域，限放時間為農(nóng)歷除夕6時起至正月15日24時止。

春節(jié)期間煙花爆竹燃放，一般集中在除夕夜至初一早上，屬于短時的集中活動，所以選取常州市6個國控站點(diǎn)：市監(jiān)測站、鐘樓、行政中心、武進(jìn)監(jiān)測站、安家和經(jīng)開區(qū)在2018年2月15日8:00至16日8:00時段各污染物的平均值分析煙花爆竹燃放對常州市空氣中各主要污染物濃度的影響(圖2)。

圖2 各主要污染物濃度變化

由圖2可知，6個國控站點(diǎn)的SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO5種污染物平均值變化趨勢基本一致，其中PM2.5和PM10的變化幅度最大。除夕夜PM2.5和PM10的濃度均有2個高峰期，2月15白天PM10和PM2.5濃度還維持在較低水平，傍晚后開始出現(xiàn)較明顯的上升，在19時左右達(dá)到第一個峰值，隨后濃度有所下降，然后在2月16日0:00達(dá)到第二個峰值，此時的濃度值達(dá)到最高值，PM10和PM2.5濃度分別近140 μg/m3和90 μg/m3，0:00點(diǎn)以后質(zhì)量濃度呈直線下降趨勢但仍維持在較高水平。初一早上8點(diǎn)質(zhì)量濃度降至80 μg/m3。PM2.5和PM10的濃度出現(xiàn)的兩個峰值之間有短暫的間歇期，峰值的時間點(diǎn)與市民多選擇在年夜飯前后和零點(diǎn)前后燃放煙花爆竹的民俗習(xí)慣相吻合。兩次高峰氣態(tài)污染物除SO2在0:00出現(xiàn)峰值(～20 μg/m3)外，NO2和CO并無明顯變化，保持在相對穩(wěn)定的趨勢。此外，除夕夜至初一早上由于常州市內(nèi)出行車輛的減少，交通流量有所控制，汽車尾氣的排放量也大幅降低，這對氮氧化物和一氧化碳的減少也有積極意義。

3.2 春節(jié)期間PM2.5各組分濃度變化

煙花爆竹主要成分是黑火藥,含有硫磺、木炭粉，有的含有硝酸鉀和氯酸鉀,為使煙花產(chǎn)生絢麗色彩的效果還要加入鋁、鐵、銻等金屬粉末和無機(jī)鹽，不同的金屬和金屬離子在燃燒時會呈現(xiàn)出不同的顏色，例如:鋁鎂合金燃燒時會發(fā)出耀眼的白色光，硝酸鍶和鋰燃燒時會發(fā)出紅色光，硝酸鈉燃燒時會發(fā)出黃色光，硝酸鋇燃燒時則會發(fā)出綠色光等。當(dāng)煙花爆竹點(diǎn)燃后,木炭粉、硫磺粉、金屬粉末等在氧化劑的作用下迅速燃燒,產(chǎn)生含碳、氮、硫等的氣體及金屬氧化物的粉塵,同時產(chǎn)生大量光和熱。

圖3 PM2.5組分濃度變化分析

4 結(jié)語

(1)春節(jié)期間煙花爆竹的燃放對不同大氣污染物的影響存在較明顯的差別，其中，在除夕夜間，PM10和PM2.5顆粒物質(zhì)量濃度短時內(nèi)迅速上升，在0:00時，兩者小時平均質(zhì)量濃度達(dá)到最大值分別為140 μg/m3和90 μg/m3。但對SO2、NO2和CO的質(zhì)量濃度影響不顯著，春節(jié)期間空氣污染主要是由PM10和PM2.5顆粒物造成的。

(3)煙花爆竹燃放是造成春節(jié)期間污染物濃度上升的重要因素。因此，為改善春節(jié)期間的空氣質(zhì)量，應(yīng)盡量減少煙花爆竹的燃放。改變傳統(tǒng)的煙花爆竹制作工藝，研制小排量、輕污染的新型炸藥來代替黑火藥，既可以滿足人們紅火喜慶心理，又可以達(dá)到減少其危害的目的。