禁燃烟花爆竹对萍乡市春节期间空气质量的影响

刘 澍，周 云

（1.江西省萍乡生态环境监测中心，江西 萍乡 337000；2.萍乡市气象台，江西 萍乡 337000）

春节期间燃放烟花爆竹是我国的传统习俗，萍乡市作为中国烟花爆竹的发祥地，生产、燃放烟花爆竹历史已有1 300多年。春节期间烟花爆竹集中燃放，会造成空气质量显著恶化，使空气中颗粒物等污染物超标，产生的气溶胶粒子含有重金属、元素碳和二次污染物，对人体健康造成危害[1-4]。燃放烟花爆竹产生的污染物进入大气后，其扩散传输和转化主要取决于气象条件[5-6]，风速、湿度等是影响污染物扩散与传输的主要气候因素。

自2018年10月1日起，《萍乡市中心城区禁止燃放烟花爆竹工作实施方案》正式实施，“方案”规定在萍乡市中心城区划定范围内全面禁止燃放烟花爆竹。2019年春节是萍乡市中心城区全面禁燃的第一个春节，期间，垃圾产生量同比下降13.2%，火灾事故同比减少80%。研究表明[7-8]，春节期间大量燃放烟花爆竹导致PM2.5和PM10浓度短时间内快速上升，但对SO2和NO2浓度的影响不明显，所以本研究基于萍乡市2018年和2019年春节期间（腊月二十九至正月初六）空气质量监测数据，重点研究PM2.5、PM10两种颗粒物的浓度变化，分析萍乡市中心城区实施全面禁止燃放烟花爆竹前后，春节期间空气质量变化特征，以期为完善萍乡市烟花爆竹燃放管理，改善春节期间空气质量状况提供参考。

1 数据来源及评价方法

研究时段为2018年2月14日 （腊月二十九） —21日（正月初六） 和2019年2月3日（腊月二十九）—10日（正月初六）。

空气质量监测数据来自江西省萍乡生态环境监测中心，是基于萍乡市中心城区4个国控空气自动监测站（中医院、政府车库、市环保局、安源区政府站点）的城市评价点实况数据，主要为空气质量指数（AQI）和PM2.5、PM10浓度数据。AQI依据《环境空气质量指数（AQI） 技术规定（试行）》 （HJ 633—2012） 计算，分析评价参照《环境空气质量评价技术规范（试行）》（HJ 663—2013） 有关要求进行。气象资料来源于萍乡市气象台。

2 结果分析

2.1 空气质量状况

2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区AQI指数对比情况如图1所示。2018年春节期间，8 d中有4 d的AQI指数超过100，其中正月初一和除夕的AQI指数最高，AQI分别为265（重度污染） 和179（中度污染），污染过程呈“前后低、中间高”特征，且污染变化明显。由于除夕和初一是烟花爆竹的集中燃放期，春节期间烟花爆竹燃放对空气质量影响显著[9]。禁燃后，2019年春节期间萍乡市中心城区日AQI范围为18～140，8 d中有2 d的AQI指数超过100，为初一和除夕，其AQI指数分别为140（轻度污染） 和104（轻度污染），虽然污染过程变化特征与禁燃前相同，但变化幅度明显变小，未出现中度污染及以上等级天气。

图1 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区AQI指数对比

2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5、PM10日均浓度变化情况如图2和图3所示。禁燃前，PM2.5日均浓度范围为 22～215 μg/m3，春节期间平均浓度为90 μg/m3；PM10日均浓度范围为 26～289 μg/m3，春节期间平均浓度为125 μg/m3。禁燃后，PM2.5日均浓度范围为12～107 μg/m3，春节期间平均浓度为 49 μg/m3；PM10日均浓度范围为17～127 μg/m3，春节期间平均浓度为 66 μg/m3，禁燃后比禁燃前 PM2.5、PM10日均浓度最大值分别下降50.2%、56.1%，春节期间平均浓度分别下降45.6%、47.2%。

从禁燃前后萍乡市空气质量指数和颗粒物日均浓度对比来看，禁燃烟花爆竹对城市空气质量改善作用明显，颗粒物日均浓度最大值和春节期间平均浓度降幅范围为45.6%～56.1%。

2.2 主要污染物小时浓度变化情况

2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5、PM10小时浓度变化情况如图4和图5所示。禁燃前，2018年春节期间PM2.5、PM10小时浓度变化范围较大，变化趋势基本一致，高污染阶段主要集中在除夕至正月初四。PM2.5浓度从除夕12：00开始明显升高，在20：00到达第一个峰值301 μg/m3，为年夜饭烟花爆竹集中燃放时段，是春节期间PM2.5小时浓度最高值；随后略有下降，到正月初一0：00左右，按照当地习俗，家家户户都会集中燃放烟花爆竹，寓意辞旧迎新，故0：00 PM2.5浓度又开始上升，至3：00时达到第二个峰值272 μg/m3；而后浓度涨落交替，受初一早晨“开门红”爆竹影响，10：00时出现第三个峰值268 μg/m3，期间持续维持在较高浓度水平，直至15：00开始回落；受逆温不利气象因素影响，20：00再次上升，在21：00出现第四个峰值269 μg/m3，对应时段的PM10浓度分别为401 μg/m3、 354 μg/m3、 396 μg/m3、 350 μg/m3。上述4个峰值时刻对应的质量浓度比ρ（PM2.5）/ρ（PM10）分别为75.1%、76.8%、67.7%、76.9%，表明颗粒物中PM2.5所占比重较大。

图2 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5日均浓度对比

图3 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM10日均浓度对比

禁燃后，2019年春节期间PM2.5、PM10小时浓度变化趋势与禁燃前基本一致，除夕晚上至正月初一晚上，颗粒物浓度出现两次升高。PM2.5从除夕 19：00开始逐渐升高，在 21：00—22：00到达第一个峰值170 μg/m3，也是春节期间的小时最高值；随后逐渐下降，于正月初一6：00时降至浓度升高前的水平；随后在11：00时又开始上升，至20：00达到第二个峰值161 μg/m3，而后逐渐回落，并稳定在(45±10)μg/m3范围内；初三5：00可能受外部输入性污染影响，出现第三个峰值107 μg/m3，但持续时间不长，随着污染物扩散条件改善，PM2.5浓度逐渐走低，一度低至个位数。对应时段的PM10浓度分别为229 μg/m3、181 μg/m3、152 μg/m3。上述 3 个峰值时刻对应的质量浓度比 ρ（PM2.5）/ρ（PM10）分别为 74.2%、89.0%、70.4%，与禁燃前类似。

图4 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5小时浓度对比

图5 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM10小时浓度对比

从2018年和2019年春节期间PM2.5、PM10小时浓度变化对比来看，禁燃后除夕和正月初一晚上20：00左右各达到一次峰值，与禁燃前的规律相同，但浓度仅为禁燃前的56.5%和59.9%，未出现禁燃前正月初一0：00—15：00颗粒物长时间、高浓度的污染过程，表明禁燃烟花爆竹对控制颗粒物浓度效果明显。

2.3 气象条件对细颗粒物（PM2.5）浓度影响

气象条件与大气污染物扩散条件有较大关联[10]。2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5日均浓度、日平均风速和日平均相对湿度变化情况如图6和图7所示。2019年春节除夕和正月初一的日平均风速低于2018年同期、日平均相对湿度高于2018年同期，较低的风速和较高的湿度综合作用不利于污染物扩散[4]，但PM2.5日均浓度却明显低于2018年，表明禁燃效果显现，加之正月初一降雨的冲刷作用，进一步降低了PM2.5浓度；2019年正月初二至初六，相对湿度上升，但随着日平均风速逐渐增大，扩散条件变好，因禁燃措施，污染物绝对浓度相对较低且未积累，使得PM2.5浓度快速下降，正月初四降至 13 μg/m3，是除夕峰值 107 μg/m3的12.1%；而2018年正月初二至初六，虽然扩散条件与2019年基本相当，但因烟花爆竹燃放引起相对较多污染物积累，PM2.5浓度下降缓慢，正月初四降至 68 μg/m3，是除夕峰值 215 μg/m3的31.6%，约是禁燃后占比的3倍。

图6 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5日均浓度和日平均风速变化

图7 2018年和2019年春节期间萍乡市中心城区PM2.5日均浓度和日平均相对湿度变化

对比2018年春节期间烟花爆竹燃放高峰时段除夕、正月初一和2019年同期PM2.5日均浓度与气象条件变化来看，虽然禁燃后气象条件不利于污染物扩散，但PM2.5日均浓度分别为禁燃前的58.6%、49.8%，结合之前得出的颗粒物中PM2.5所占比重较大的论断，说明了禁燃对细颗粒物（PM2.5）浓度降低起决定性作用。

针对禁燃后PM2.5日均浓度在除夕和正月初一仍然升高的现象，以腊月二十九日作为不受烟花爆竹燃放影响的对照日，发现禁燃后2019年春节除夕和正月初一较腊月二十九的PM2.5日均浓度分别上升25.8%和72.6%，分析主要原因：一是从2019年春节日平均风速变化看（图6），腊月二十九风速为2.3 m/s，除夕和正月初一分别降至0.9 m/s、1.3 m/s，使得除夕和正月初一扩散条件不理想，造成污染物积累；二是非禁燃区燃放烟花爆竹形成的污染物输入所致。

3 结论

（1）禁燃烟花爆竹对萍乡市空气质量改善显著。萍乡市中心城区2019年春节期间空气污染过程变化特征与2018年同期相同，但污染物浓度上升幅度明显变小，空气质量未出现中度污染及以上等级天气，明显好于禁燃前的2018年同期。对比烟花爆竹燃放高峰期的除夕和正月初一的颗粒物浓度，禁燃后出现峰值次数较禁燃前减少50%，峰值均出现在除夕和正月初一20：00左右，PM2.5、PM10小时浓度仅为禁燃前的56.5%和59.9%，未出现禁燃前正月初一0：00—15：00颗粒物长时间、高浓度的污染过程。禁燃后的除夕、正月初一与禁燃前同期相比，虽然气象条件不利于污染物扩散，但PM2.5日均浓度分别仅为禁燃前的58.6%、49.8%，反映出禁燃对PM2.5浓度降低起了决定性作用。

（2）禁燃后，受不利气象条件和非禁燃区燃放烟花爆竹的双重影响，2019年春节除夕和正月初一的空气质量状况为轻度污染，PM2.5日均浓度出现一定程度的升高。建议在充分调查论证的基础上，进一步扩大禁燃区范围。