燃放烟花爆竹对兰州市区空气质量的影响分析

赵凯歌 张良 成丹

摘要：根据兰州市2016-2020年春节期间环境空气质量监测数据、颗粒物组分等资料，分析研究了烟花爆竹燃放对兰州市区空气质量的影响。研究发现，随着各级政府烟花爆竹限放或禁放政策的实施和管理力度的加强，2016年以来兰州市春节期间空气质量优良天数呈逐年递增的趋势;空气中PM25和SO2浓度逐年下降;烟花爆竹集中燃放期大气中主要污染物浓度高于非燃放期;除夕颗粒物浓度爆发式上升，最大峰值均出现在初一凌晨;利用Spearman秩相关系数分析，PM10、PM2.5的Rs<0，表明污染逐年下降;烟花爆竹的燃放导致了空气中SO42-、NO3-浓度明显增加。

关键词：烟花爆竹;空气质量;春节期间;兰州

中图分类号：X823

文献标志码：A

0引言

燃放烟花爆竹是中华民族的传统习俗，春节是中华民族最隆重的传统佳节，燃放烟花爆竹作为农历新年辞旧迎新一项必不可少的活动。但是集中燃放烟花爆竹不仅易引发火灾，造成生命财产损失，还易带来环境污染，从而危害广大市民的身体健康[1]。近年来随着“大气污染防治行动计划”的实施，大部分城市出台了烟花爆竹限放或禁放规定，但春节期间燃放仍较为普遍，其中除夕之夜是最为集中的时段。烟花爆竹在短时间集中燃放会造成大气中颗粒物及气态污染物浓度的急剧上升，我国多城市春节期间均出现重污染天气，许多学者对部分城市（如北京[2]、天津[3]、哈尔滨[4]、成都[5]等）进行分析研究，发现烟花爆竹集中燃放会使大气中PM25及PM10浓度突升;部分地区研究结果显示，大量燃放烟花爆竹对大气巾SO2浓度影响较大[6]，但对大气中O3和NO3浓度影响较小[7]。全国地级城市空气自动站监测结果显示，2020年农历除夕至正月初一（以下简称除夕至初一），337个地级城市中有61個城市空气质量达到重度及以上污染级别，与前一日相比增加19个城市;1月24日（除夕）19时-25日（正月初一）2时，337个城市PM2.5小时浓度快速升高;25日2时，337个城市PM2.5小时平均浓度为123μg/m3，超过PM2.5日均标准限值0.6倍，反映出燃放烟花爆竹对各地城市空气质量均产生较大的影响。

城市空气的“春节效应”加重了空气污染，也对公众的身体健康造成影响。兰州市地处内陆，群山环抱、黄河东西穿流而过，平均海拔1500m，具有盆地城市的特征。目前，燃放烟花爆竹对兰州市区空气质量影响研究较少，文章利用兰州市区国控空气自动站监测数据，对2016-2020年春节期间（除夕～初六）、烟花爆竹集中燃放期（除夕～初一）和非燃放期（正月初七后一周）空气质量进行分析，探讨燃放烟花爆竹对空气质量的影响，以期为兰州市烟花爆竹燃放政策的修订及大气污染控制措施的改进提供参考。

1监测概况

兰州市共布设4个国控空气质量自动监测站点，分别为城关区生物制品所（103.8412，36.0726）、城关区铁路设计院（103.831，36.0464）、西固区兰炼宾馆（103.631，36.1031）、安宁区教育港（103.7158，36.1058）。各站点实时监测空气质量，监测指标按照《环境空气质量标准》（GB3095-2012）要求，包括细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等6项指标。PM10、PM2.5.监测方法为β射线吸收法;SO2监测方法采用紫外荧光法。监测过程中，各测试仪器均用校准仪参照《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T 193-2005）定期校准，并严格实施全程序质控措施，确保监测数据的有效性和准确性。本研究中使用数据均来源于兰州市空气自动站，研究时段为2016-2020年春节期间。

2结果与讨论

2.12016—2020年春节期间空气质量变化情况分析

由2016年以来兰州市春节期间（除夕～初六）环境空气质量评价结果（图1）看出，春节7d中，空气优良天数数量呈现逐年递增趋势，2016、2017年优良天数均为5d，出现2d污染天气;2018、2019年优良天数均达到7d;2020年由于受沙尘天气影响，优良天数为6d。

由2016年以来兰州市春节期间空气中主要污染物PM2.5和SO2浓度变化趋势（图2）可看出，除2020年受沙尘天气和静稳、高湿等极端的气象条件的共同影响，导致PM2.5异常高外，总体表现出PM2.5逐年下降趋势，PM2.5浓度由2016年62μg/m3到2019年35μg/m3，下降比例为43.5%;SO2浓度稳中有降，由2016年30μg/m3到2020年23μg/m3，下降比例为23.3%。

2.2烟花爆竹燃放对空气质量影响分析

2.2.1集中燃放时段空气质量变化

由2016-2020年兰州市春节烟花爆竹集中燃放时段（除夕18：00-初一6：00），空气中主要污染物PM10、PM2.5小时浓度变化（图3、图4）可看出，二者浓度变化趋势具有一致性，呈明显波峰型变化特征。2016年由于管控措施尚未全面到位，燃放周期较长，除夕22：00和初一凌晨PM2.5、PM10浓度同步出现双峰值，PM2.5由64μg/m3上升到203μg/m3，PM10由101μg/m3上升到284μg/m3，分别上升217%和181%;2017年开始，燃放时段集中，PM2.5、PM10浓度在初一凌晨1：00达到峰值，PM2.5浓度上升幅度74%-138%，PM10浓度上升幅度46%-119%，随后呈下降趋势，初一6：00时趋于平稳。烟花爆竹燃放使空气中颗粒物浓度爆发式上涨，各年度集中燃放时段PM10、PM2.5小时浓度峰值均超过《环境空气质量标准》（（GB3095-2012）日均值标准限值，燃放对空气质量影响显著。

2.2.2燃放期与非燃放期污染物浓度变化

兰州市春节烟花爆竹燃放主要集中在除夕，将除夕、初一两日定为燃放期，初七后一周视为非燃放期，燃放期和非燃放期空气中主要污染物PM2.5、PM10、SO2平均浓度变化（图5）比较可看出，污染物浓度呈现出燃放期高于非燃放期，最大高出比例分别为48.3%、51.4%和51.2%，说明烟花爆竹燃放对空气质量造成一

对2016-2020年除夕至初一PM10、PM2.5平均浓度利用Spearman秩相关系数进行计算分析，二者秩相关系数Rs<0，表明污染物浓度变化呈下降趋势。说明兰州市政府采取的禁放、限放烟花爆竹等污染防治措施效果明显，同时也反映出市民过年燃放烟花爆竹的传统习俗正在改变，公众的环保意识逐渐增强。

2.3烟花爆竹集中燃放时段颗粒物组分变化分析

兰州市空气超级监测站（位于城关区兰州大学）2020年1月24日（除夕）PM2.5组分重构结果显示（图6），0：00-18：OOPM2.5浓度和组分重构变化幅度均很小，PM2.5浓度低于50μg/m3; 24日18：00开始PM2.5浓度增长明显，25日（初一）凌晨达到最高值145μg/m3，此污染期间，PM2.5组分中有机物、氯盐、硝酸盐、硫酸盐和微量元素浓度大幅度增长;25日6：00开始PM2.5浓度逐渐降低，组分中有机物和氯盐浓度明显较小，硝酸盐和硫酸盐浓度相对仍然较高。烟花爆竹的主要成分是硝酸钾、木炭粉和硫磺等，其燃烧后会导致气溶胶中硝酸盐和硫酸盐等浓度上升，由此可推测此次PM2.5的污染源于烟花爆竹的燃放;这与王占山等[2]发现烟花爆竹的燃放会造成PM2.5中硝酸盐、硫酸盐等质量浓度迅速上升的研究结果相似。

3结论

（1）2016年以来春节期间兰州市区空气质量优良天数呈现逐年递增的趋势，空气巾主要污染物PM2.5和SO2浓度逐年下降，空气质量改善明显。

（2）2016-2020年春节烟花爆竹集中燃放时段兰州市空气中PM2.5、PM10小时浓度变化明显，最高峰值均出现在初一凌晨;燃放期空气巾颗粒物、SO2浓度均高于非燃放期;燃放期污染物浓度逐年下降，管控措施效果明显。

（3）PM2.5组分重构结果表明除夕夜间至初一凌晨空气巾颗粒物浓度出现峰值，其组分中有机物、氯盐、硝酸盐、硫酸盐和微量元素浓度大幅度增长，这与烟花爆竹燃放产物具有一致性。

燃放烟花爆竹会对空气质量造成严重影响，建议政府继续加大燃放烟花爆竹对安全和环境影响的宣传力度，使人们自觉减少燃放烟花爆竹的数量;改变传统的烟花爆竹制作工艺，研制安全环保型的替代产品，从源头上减轻烟花爆竹燃放对环境空气质量的影响。

参考文献：

[1]邹强，姚玉刚.春节烟花爆竹燃放期间苏州市区PM2.5组分特征分析[J].中国环境监测，2014（4）：100-106.

[2]程念亮，陈添，张大伟，等.2015年春节北京市空气质量分析[J].环境科学，2015（9）：3150-3158.

[3]操晚，唐邈，薛鹏，等.烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究[J].气候与环境研究，2018，23（2）.

[4]郭新乔，万鲁河，杨旭.哈尔滨市2016年春节期间空气质量时空变化特征[J].环境科学与技术，2017，40（7）：14-21.

[5]唐信英，罗磊，曹军骥，等.成都市春节期间大气PM2.5化学元素的特征[J].环境科学与技术，2013，36（5）：151-155，170.

[6]贺光艳，罗彬，陈建文，等.成都市城区春节期间燃放烟花爆竹对空气质量的影响[J].四川环境，2014，33（1）：67-70.

[7]马小会，孙兆彬，丁海燕，等.烟花爆竹燃放和气象条件对北京市空气质量的影响[J].气象与环境学报，2015（3）：50-55.

[8]王占山，张大伟，李云婷，等.2014年春节期间北京市空气质量分析[J].环境科学学报，2015，35（2）：371-378.

收稿日期：2020-06-28

作者簡介：赵凯歌（1994-），女，汉族，山西运城人，博士在读，主要研究方向：环境工程。