范小露，張新毅

(阜陽師范大學(xué) 歷史文化與旅游學(xué)院，安徽 阜陽 236037)

1 引言

煙花爆竹對(duì)空氣質(zhì)量的影響主要來源于其特定時(shí)間段的集中燃放，尤其是重大傳統(tǒng)歡慶節(jié)日。國內(nèi)外對(duì)于特定節(jié)日煙花爆竹燃放所致空氣污染相關(guān)方面的研究主要集中于我國的春節(jié)[4]和印度的排燈節(jié)[5]，煙花爆竹大量集中燃放造成全國乃至區(qū)域短暫的空氣重度污染，對(duì)人體健康造成極大威脅，已引起政府和學(xué)者的高度重視。城市作為人口的高度密集地，在煙花爆竹燃放時(shí)同樣存在短時(shí)間內(nèi)點(diǎn)狀重度污染，多數(shù)研究亦是以城市的典型污染事件作為研究點(diǎn)，比如北京[4]、天津[6]、南京[7]、上海[8]、蘭州[9]等，點(diǎn)狀污染繼而可隨著氣流擴(kuò)散形成覆蓋大面積周邊地區(qū)的面狀污染。此外，對(duì)于煙花爆竹造成的跨地域污染，亦受到重視，如中國春節(jié)期間大量燃放煙花爆竹造成的空氣污染可隨著西伯利亞寒流飄散至朝鮮半島等地，對(duì)當(dāng)?shù)乜諝庠斐蛇B帶性污染[10]。

煙花爆竹燃放導(dǎo)致空氣污染的根源在于其燃放產(chǎn)物，因此探究煙花爆竹燃放產(chǎn)物的物理化學(xué)特征對(duì)于污染機(jī)理的認(rèn)知及防治就十分必要。對(duì)燃放產(chǎn)物的研究主要集中于可吸入顆粒物(含PM10、PM2.5)[11]、氣溶膠[5]、金屬[12]、臭氧[13]等。PM2.5和氣溶膠是霧霾的主要成分，短時(shí)間濃度提升容易引起霧霾天氣，金屬中砷、汞、鉻等重金屬容易造成水土污染繼而造成重金屬中毒，其中，煙花爆竹燃放對(duì)可吸入顆粒物濃度的影響最為顯著。

隨著對(duì)煙花爆竹燃放危害的研究和認(rèn)識(shí)逐步加深，我國各地相繼出臺(tái)煙花爆竹禁燃政策，如《京津冀及周邊地區(qū)2017～2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》《南京市關(guān)于禁止燃放煙花爆竹的規(guī)定》《鄭州市禁止燃放煙花爆竹規(guī)定》等，明確規(guī)定各地市區(qū)內(nèi)禁止燃放煙花爆竹的范圍和時(shí)間段。對(duì)煙花爆竹禁燃政策實(shí)施成效進(jìn)行評(píng)估研究，可以了解煙花爆竹集中燃放對(duì)空氣質(zhì)量的污染情況，同時(shí)可為今后空氣污染控制及相關(guān)政策的制定完善提供理論支撐與參考。阜陽市近年來相繼出臺(tái)愈發(fā)嚴(yán)格的煙花爆竹禁燃管理?xiàng)l例，為評(píng)估禁燃政策實(shí)施成效，以阜陽市近6年(2016～2021)春節(jié)期間(除夕至大年初一)空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，分析其濃度變化特征并對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過定量計(jì)算對(duì)比空氣質(zhì)量指標(biāo)(如PM2.5、SO2、CO等)在煙花爆竹禁燃政策實(shí)施前后的變化幅度，量化評(píng)估煙花爆竹燃放對(duì)空氣污染的貢獻(xiàn)量與貢獻(xiàn)率，繼而轉(zhuǎn)化為禁燃政策成效指標(biāo)，為今后空氣污染控制及政策完善提供理論參考與方向。

2 阜陽市煙花爆竹禁燃概況

阜陽市于2016年9月正式頒布了《阜陽市煙花爆竹燃放管理規(guī)定》并于2017年春節(jié)開始實(shí)施，首次出臺(tái)的管理規(guī)定劃定的阜陽市城區(qū)禁燃區(qū)域?yàn)橹鞒菂^(qū)域。2018年底在原《阜陽市煙花爆竹燃放管理規(guī)定》的基礎(chǔ)上頒布了《阜陽市燃放煙花爆竹和大盤香管理?xiàng)l例》，新條例自2019年1月1日開始執(zhí)行，相對(duì)于2016年的管理規(guī)定，新的管理?xiàng)l例不僅將原禁燃范圍擴(kuò)大，同時(shí)首次以立法形式將大盤香納入禁燃清單。2019年開始實(shí)施的管理?xiàng)l例關(guān)于管理范圍，在原主城區(qū)的基礎(chǔ)上增加了阜合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)為煙花爆竹禁燃區(qū)域，同時(shí)規(guī)定劃入城市規(guī)劃區(qū)的周邊農(nóng)村禁燃大盤香，且禁燃時(shí)間為全年禁燃。簡而言之，阜陽市以立法形式禁止燃放煙花爆竹始于2017年春節(jié)，2019年及其后春季的煙花爆竹禁燃區(qū)域相對(duì)于2017年和2018年春節(jié)擴(kuò)大。

3 數(shù)據(jù)來源與方法

空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于阜陽市6個(gè)檢測點(diǎn)(市監(jiān)測站、市委黨校站、開發(fā)區(qū)站、阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院站、市規(guī)劃館站、棗園社區(qū)站)，數(shù)據(jù)類型包括AQI、CO、NO2、O3、SO2及PM2.5，數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為1 h。對(duì)于其中個(gè)別缺失的數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際采用插值法進(jìn)行差值。研究時(shí)間區(qū)段為2016～2021年春節(jié)的除夕至初一兩天，對(duì)應(yīng)時(shí)間分為為2016年2月7～8日、2017年1月27～28日、2018年2月15～16日、2019年2月4～5日、2020年1月24～25日和2021年2月11～12日。阜陽市煙花爆竹禁燃開始于2017年春節(jié)，因此2016年春節(jié)為無禁燃對(duì)照年。此外，2019年春節(jié)起禁燃范圍擴(kuò)大，2019～2021年作為禁燃政策升級(jí)年。

對(duì)于阜陽市煙花爆竹禁燃成效評(píng)估，采用定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。定性評(píng)價(jià)通過各個(gè)年度AQI指數(shù)及各種污染濃度對(duì)比、峰值對(duì)比、峰數(shù)對(duì)比等途徑進(jìn)行。定量評(píng)價(jià)以穩(wěn)定污染物CO作為參照物，計(jì)算煙花爆竹燃放對(duì)當(dāng)年P(guān)M2.5濃度的貢獻(xiàn)，基于煙花爆竹燃放對(duì)污染物PM2.5的貢獻(xiàn)率定量評(píng)價(jià)禁燃政策成效。

4 大氣污染物濃度變化特征

4.1 AQI變化特征

2016～2021年春節(jié)期間(除夕至初一)AQI均值分別為159.29、199.81、127.83、183.92、138.83和107.33。禁燃之前，2016年春節(jié)為中度污染。禁燃之后，2017年和2019年為中度污染，2018～2021年為輕度污染。從2016～2021年春節(jié)期間AQI變化趨勢來看，2016年存在3個(gè)主要AQI峰，分別對(duì)應(yīng)于除夕23:00 AQI峰值為479、初一2:00 AQI峰值為433和初一10:00 AQI峰值為362；2017年存在3個(gè)主要AQI峰，分別對(duì)應(yīng)于除夕11:00 AQI峰值為163、除夕21:00 AQI峰值為403和初一2:00 AQI峰值為199；2018年AQI波動(dòng)變化不顯著，最大峰值出現(xiàn)于初一9:00 AQI峰值為222；2019年AQI在除夕21:00至初一12:00處于高水平，峰值為268，出現(xiàn)于初一8:00；2020年AQI值在除夕13:00至初一1:00處于高值區(qū)間(>200)，峰值為290，出現(xiàn)于除夕21:00和22:00；2021年存在2個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)于除夕10:00和除夕23:00，峰值為223和164(圖1)。禁燃政策實(shí)施前，2016年AQI極值為479；禁燃政策出臺(tái)之后，2017～2021年AQI極值分別為403、222、268、290和223，相較于2016年分別下降了15.87%、53.65%、44.05%、39.46%和53.44%。煙花爆竹禁燃后，阜陽市空氣質(zhì)量提升明顯。

4.2 CO濃度變化特征及分析

2016～2021年春節(jié)CO濃度分別為1.01 mg/m3、1.22 mg/m3、0.64 mg/m3、1.09 mg/m3、0.99 mg/m3和0.63 mg/m3，2017年和2019年CO濃度高于2016年，2018、2020和2021年分別降低了36.6%、2.0%和37.6%。2017～2021年5年間有3年CO濃度低于禁燃前的2016年水平，且2018和2021年降幅明顯。CO濃度變化顯示：2016年存在5個(gè)CO濃度峰，峰值分別為除夕23:00的2.35 mg/m3、初一3:00的1.53 mg/m3、初一6:00的1.65 mg/m3、初一9:00的1.55 mg/m3和初一21:00的1.40 mg/m3；2017年存在3個(gè)CO濃度峰，峰值分別為除夕5:00的1.67 mg/m3、除夕11:00的1.48 mg/m3和除夕20:00的1.68 mg/m3；2018年CO濃度穩(wěn)定，最大峰值為初一8:00的0.77 mg/m3；2019年出現(xiàn)3個(gè)明顯濃度峰，分別為除夕8:00的1.7 mg/m3、除夕20:00的1.4 mg/m3和初一8:00的1.33 mg/m3；2020年CO存在2個(gè)明顯濃度峰，分別對(duì)應(yīng)于除夕19:00的1.83 mg/m3和初一10:00的0.83 mg/m3；2021年可見2個(gè)濃度峰，峰值分別為除夕10:00的1.08 mg/m3和除夕23:00的0.74 mg/m3(圖1)?？梢?，相對(duì)于2016年，此后5年CO濃度峰數(shù)量有減少趨勢，且峰值亦有降低趨勢。就各年度最大峰值而言，2017～2021年CO極值濃度同比分別下降了28.94%、67.23%、27.66%、22.13%和54.04%。

4.3 NO2濃度變化特征

2016～2021年春節(jié)期間(除夕至初一)NO2濃度均值分別為22.46 μg/m3、22.58 μg/m3、15.54 μg/m3、17.73 μg/m3、17.21 μg/m3和14.50 μg/m3，可見禁燃后的5年間除了2017年略有回升外，其余年份NO2濃度降幅明顯，2018～2021年相對(duì)于2016年分別下降了30.81%、21.06%、23.37%和35.44%。根據(jù)NO2濃度變化可知，除2016和2017年存在明顯波動(dòng)峰值外，其他年份波動(dòng)并不明顯。2016年NO2濃度最大濃度峰出現(xiàn)于除夕夜21:00，對(duì)應(yīng)峰值為67 μg/m3，且自除夕夜19:00至初一1:00均保持在大于30 μg/m3的高濃度范圍，持續(xù)達(dá)5 h。2017年開始實(shí)施煙花爆竹禁燃，情況明顯好轉(zhuǎn)，NO2濃度最大濃度峰出現(xiàn)于除夕夜20:00，對(duì)應(yīng)峰值為37 μg/m3，該情況持3 h至22:00開始好轉(zhuǎn)，相對(duì)于2016年峰值降幅為44.78%。2018年NO2極限峰值濃度出現(xiàn)于初一19:00，濃度為20 μg/m3，相對(duì)于2016年最大峰值降幅為70.15%；2019年NO2極限峰值濃度出現(xiàn)于除夕9:00，濃度為32 μg/m3，相對(duì)于2016年最大峰值降幅為52.24%；2020年NO2極限峰值濃度出現(xiàn)于除夕9:00，濃度為24 μg/m3，相對(duì)于2016年最大峰值降幅為64.18%；2021年NO2極限峰值濃度出現(xiàn)于除夕9:00，濃度為32 μg/m3，相對(duì)于2016年最大峰值降幅為52.24%(圖1)?？梢?，煙花爆竹禁燃的實(shí)施致使NO2濃度峰不再集中于盡然前的除夕夜間，而向著其他時(shí)間點(diǎn)遷移，此時(shí)的NO2濃度峰集中于除夕早9:00，應(yīng)是工作日出行車輛尾氣排放所致。

系統(tǒng)采用射頻卡人員識(shí)別系統(tǒng)，只需在身份識(shí)別后方可進(jìn)行操作[10]，避免了非工作人員的誤操作。觸摸屏可顯示識(shí)別人員身份，識(shí)別失敗多次將自動(dòng)啟動(dòng)蜂鳴報(bào)警裝置。身份驗(yàn)證成功即可進(jìn)入選擇輸入監(jiān)測節(jié)點(diǎn)界面，進(jìn)行選擇監(jiān)測顯示。

圖1 2016～2021年阜陽市春節(jié)期間(除夕至初一)AQI、CO、NO2、O3、SO2和PM2.5濃度變化曲線

4.4 O3濃度變化特征

2016～2021年間O3濃度變化曲線呈現(xiàn)2個(gè)典型特點(diǎn)：第一，與其他類型污染物(CO、NO2等)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系；第二，O3濃度在禁燃政策實(shí)施前的2016年總體呈現(xiàn)低水平狀態(tài)，而在禁燃后2017～2021年呈現(xiàn)高水平狀態(tài)。與其他類型污染物呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系是因?yàn)楫a(chǎn)生O3的光化學(xué)反應(yīng)過程需消耗CO、NO、NO2等氣體，因此會(huì)表現(xiàn)出此消彼長的反相關(guān)關(guān)系[14]。2016～2021年各年間O3濃度變化曲線走勢基本一致，各年除夕至初一間O3平均濃度分別為43.28 μg/m3、50.7 μg/m3、60.66 μg/m3、70.89 μg/m3、61.34 μg/m3和57.13 μg/m3。相較于2016年，2017至2021年O3平均濃度增幅分別為17.14%、40.16%、63.79%、41.73%和32%(圖1)。禁燃政策實(shí)施后5年(2017～2021年)間，O3平均濃度呈現(xiàn)中間高兩邊低的波動(dòng)時(shí)變化特征，2019年達(dá)到最大(70.89 μg/m3)，可見禁燃政策實(shí)施伊始對(duì)O3污染并沒有抑制作用，但2019年擴(kuò)大禁燃區(qū)域后O3平均濃度出現(xiàn)明顯下滑，原因可能有兩點(diǎn)：其一，原禁燃空間范圍不夠大；其二，大盤香燃燒可能導(dǎo)致O3等污染物濃度增加。

4.5 SO2濃度變化特征

SO2濃度變化趨勢顯示，除2016年存在顯著SO2濃度峰和2017年存在小幅濃度峰外，其他各年度SO2均處于低水平狀態(tài)(圖1)，其中2016年為非禁燃年，2017年為禁燃第一年，可見禁燃政策的實(shí)施對(duì)于降低空氣中SO2濃度起到了明顯的抑制作用。2016年存在3個(gè)SO2濃度峰，分別為除夕21:00、初一1:00和初一9:00，峰值依次為372 μg/m3、302 μg/m3和296 μg/m3。2017年也存在3個(gè)小幅SO2濃度峰，時(shí)間分別為除夕20:00、初一1:00和初一9:00，與2016年基本同步，峰值依次對(duì)應(yīng)于55 μg/m3、47 μg/m3和38 μg/m3，相對(duì)于2016年同一時(shí)間段的波峰峰值，降幅分別為85.22%、84.44%和87.16%，禁燃第一年在控制空氣中SO2濃度方面成效顯著。從兩日濃度平均值來看，2016～2021年SO2平均濃度分別為 75.46 μg/m3、22.08 μg/m3、10.33 μg/m3、6.63 μg/m3、5.98 μg/m3和7.38 μg/m3，禁燃后SO248 h均值濃度降低明顯。相對(duì)于2016年，2017～2021年降幅分別達(dá)70.74%、86.31%、91.21%、92.08%和90.22%，其中2019～2021年3年的降幅均保持在90%以上，此降幅可能得益于2019年阜陽市升級(jí)禁燃政策、擴(kuò)大禁燃區(qū)域的緣故。

4.6 PM2.5濃度變化特征

與氣態(tài)污染物(如NO2、SO2等)濃度變化趨勢相比，PM2.5在時(shí)間上出現(xiàn)滯后現(xiàn)象(圖1)。比如2016年SO2的3個(gè)濃度峰分別為除夕21:00、初一1:00和初一9:00，而PM2.5的濃度峰依次出現(xiàn)于除夕23:00、初一2:00和初一10:00，滯后1～2 h，其原因應(yīng)是二者擁有同樣的污染源，但氣體污染物的擴(kuò)散速度快于顆粒污染物，致使PM2.5和PM10濃度峰滯后出現(xiàn)。2016～2021年阜陽市除夕至初一48 h濃度均值分別為129.58 μg/m3、154.71 μg/m3、94.81 μg/m3、142.13 μg/m3、107.65 μg/m3和80.73 μg/m3。相較于2016年，禁燃政策實(shí)施后PM2.5濃度在2017年和2019年出現(xiàn)回升，回升幅度分別為19.39%和9.69%；2018、2020和2021年P(guān)M2.5濃度明顯下降，降幅分別為26.83%、16.92%和37.7%。2016年出現(xiàn)3個(gè)PM2.5濃度峰，最大濃度峰值為467 μg/m3。相對(duì)于2016年，其他年份顯著峰值數(shù)量明顯減少，且峰值大幅下降，2017～2021年最大峰值分別為353 μg/m3、171 μg/m3、195 μg/m3、240 μg/m3和173 μg/m3，降幅分別為24.41%、63.38%、58.24%、48.61%和62.96%，燃化爆竹禁燃確實(shí)對(duì)PM2.5濃度降低起到重要作用。

5 阜陽市煙花爆竹禁燃成效量化評(píng)估

已有研究成果顯示，PM2.5和CO具有各自的污染源，CO相對(duì)穩(wěn)定，可利用CO作為參照物進(jìn)行煙花爆竹燃放對(duì)大氣PM2.5的貢獻(xiàn)度評(píng)估[15]，經(jīng)驗(yàn)公式如下：

Pf=P-C×(Paver/Caver)

(1)

PC=Pf/P×100%

(2)

式(1)、(2)中，Pf為煙花爆竹集中燃放時(shí)段對(duì)PM2.5的小時(shí)濃度貢獻(xiàn)量，單位為μg/m3；P為煙花爆竹集中燃放時(shí)段PM2.5的小時(shí)濃度值，單位為μg/m3；C為煙花爆竹集中燃放時(shí)段CO的小時(shí)濃度值，單位為μg/m3；Paver為非煙花爆竹集中燃放時(shí)段PM2.5的濃度均值，單位為μg/m3；Caver為非煙花爆竹集中燃放時(shí)段CO的濃度均值，單位為μg/m3；PC為煙花爆竹集中燃放時(shí)段對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率，單位為%。本文選擇的煙花爆竹集中燃放時(shí)段為除夕19:00至初一15:00，非煙花爆竹集中燃放時(shí)間段為除夕前6 d。結(jié)合2016～2021年非集中燃放時(shí)段PM2.5和CO均值濃度，經(jīng)計(jì)算得到的煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)量和貢獻(xiàn)率。

非集中燃放時(shí)段PM2.5和CO均值相當(dāng)于2016～2021年春節(jié)期間PM2.5和CO的背景值(表1)，即除煙花爆竹燃放之外的穩(wěn)定污染物貢獻(xiàn)源。2016年非集中燃放時(shí)段PM2.5處于良好水平，但至除夕和初一后， PM2.5污染物濃度急劇攀升，與春節(jié)期間煙花爆竹集中燃放相關(guān)性高。由于禁燃政策持續(xù)實(shí)施，外加疫情防控等政策加持，2021年總體空氣質(zhì)量較好，PM2.5和CO都處于低水平。

表1 2016～2021年非煙花爆竹集中燃放時(shí)段PM2.5和CO均值

結(jié)合公式(1)、(2)及給出的非禁燃時(shí)段PM2.5和CO背景值，計(jì)算得出2016～2021年由煙花爆竹燃放貢獻(xiàn)的PM2.5。從集中燃放時(shí)段的平均貢獻(xiàn)量來看，禁燃前2016年平均貢獻(xiàn)量為164 μg/m3，禁燃后2017～2021年分別為80 μg/m3、64 μg/m3、59 μg/m3、19 g/m3和24 g/m3，禁燃后的貢獻(xiàn)量降幅為51.22%、60.98%、64.02%、88.41%和85.37%(表2)。就平均貢獻(xiàn)率而言，亦由禁燃前的66.47%降至41%、52.25%、35.26%、13.27%和28.31%，平均貢獻(xiàn)率降幅為38.31%、21.39%、46.95%、80.04%和57.41%(表2)。可見，禁燃政策實(shí)施后，煙花爆竹燃放對(duì)大氣PM2.5貢獻(xiàn)量和貢獻(xiàn)率均大幅降低，2019年擴(kuò)大禁燃區(qū)域?qū)ω暙I(xiàn)率降低影響明顯。

表2 2016～2021年煙花爆竹燃放對(duì)PM2.5貢獻(xiàn)值及貢獻(xiàn)率

6 結(jié)論

(1)春節(jié)期間煙花爆竹燃放導(dǎo)致阜陽市大氣污染物濃度短時(shí)間內(nèi)迅速抬升，禁燃政策實(shí)施后對(duì)空氣質(zhì)量影響明顯，大氣污染物(CO、NO2、SO2、PM2.5)濃度峰明顯減少，且濃度峰值大幅下降，禁燃政策起到了削峰作用。

(2)結(jié)合CO作為參照物的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，禁燃前2016年煙花爆竹燃放對(duì)大氣PM2.5的貢獻(xiàn)量和貢獻(xiàn)率分別為164 g/m3和66.47%，禁燃后2017～2021年間貢獻(xiàn)量和貢獻(xiàn)率分別為24～80 g/m3和13.27%～41%，呈逐年降低的趨勢。

(3)2017～2018年阜陽市對(duì)城市中心地帶實(shí)施禁燃政策，2019年開始擴(kuò)大禁燃區(qū)域，加大了管控力度和幅度，整治效果明顯，春節(jié)期間空氣質(zhì)量逐步好轉(zhuǎn)，建議今后繼續(xù)擴(kuò)大煙花爆竹禁燃區(qū)域，加大管控與宣傳力度，以期為城鄉(xiāng)居民提供更加優(yōu)良的居住環(huán)境。