春节期间禁限放烟花爆竹对昌宁县城区空气质量效果评估

＊杨 惟

（保山市生态环境局昌宁分局生态环境监测站 云南 678100）

引言

我国近千年来就有春节期间燃放烟花爆竹的习俗，而近年来大量研究表明烟花爆竹短时间内集中燃放会产生大量二氧化硫（SO2）、颗粒物（PM2.5和PM10），其中颗粒物中含有大量水溶性无机离子和重金属，可迅速造成空气污染，对人体的健康造成一定的影响。影响春节期间空气质量的因素非常复杂，气象、人类活动水平（包含烟花爆竹燃放）以及外来传输是造成春节期间空气质量变化的主要原因，在区域传输和弱扩散条件下，烟花爆竹燃放易导致空气形成复合型污染，在短时间内空气质量会迅速恶化[1-4]。

根据2018年7月3日由国务院公开发布的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》要求，为切实打好大气污染防治攻坚战，全国各地相继出台春节期间烟花爆竹的禁限放措施。自2019年以来昌宁县污染防治领导小组充分利用电视、广播、宣传栏、微信公众号等宣传平台发布《关于春节期间禁限燃放烟花爆竹的倡议书》，引导广大人民群众自觉遵守相关规定。因昌宁县位于云贵高原以西南昌宁县城区地处坝区，地势较为平坦，东西两侧略高，中部略低，城区有右甸河从中部南北向流过，冬季气候特色为多雾，冬春季大气层较为稳定，春节期间烟花爆竹集中燃放极易造成空气污染。本研究通过对比2018-2020年春节期间环境空气质量监测气态（SO2、NO2、CO、O3）、颗粒污染物（PM2.5、PM10）小时浓度及空气质量指数（AQI）的变化，分析昌宁县春节期间空气质量变化特征及燃放烟花爆竹对空气质量的影响，为后期精准化管控和生态文明建设提供依据。

1.地理简介及数据来源

(1)昌宁概况

昌宁县属保山市，其城区位于田园镇，国土面积256km2，建成区面积9.3km2。地理坐标为东经99°36′至99°46′，北纬24°49′；境内海拔1562-2442m。全镇辖13个社区（其中5个城市社区）282个村民小组，总人口62996人。

(2)气象条件

昌宁县具有高山坝谷的地貌，山坝南北纵列，地势自西北向东南由高渐低。多年平均气温15.1℃，最高月平均气温22.3℃，最低月平均气温9.8℃，极端最高气温31.2℃，极端最低气温-5.1℃。全年日照时数2200h，全年无霜期310天。相对湿度81%，多年平均降水量1231.3mm，多年平均蒸发量1724.6mm（20cm蒸发皿观测值）。实测多年平均风速1.8m/s，多年平均最大风速15.0m/s，8～9月盛行南风、其余盛行西南风。

(3)大气自动监测站

昌宁县空气自动监测站建于2016年底，2017年5月31日经验收合格正式投入试运行。监测项目为SO2、NO2、CO、O3、PM10和PM2.5六项，连续24h自动监测，并同步对大气压、风速、风向、温度、湿度等气象参数进行监测。其中：SO2采用紫外荧光法监测、NO2采用化学发光法监测、CO采用非分散红外吸收法监测、O3采用紫外光度法监测、PM10和PM2.5采用β射线法监测。

2.结果分析

(1)春节期间空气质量状况

在昌宁的春节民俗中，从除夕晚上到大年初二每天都祈福祭祖、燃放鞭炮，由其是在除夕晚上燃放大量烟花爆竹来迎接新的一年。本文截取腊月二十九至大年初三时段小时AQI数据进行比较分析，2018-2020年春节期间的天气以晴为主，风速小于3级，无待续风向，接近于静风状态，且气温逐年降低。

由图1中可见，未受燃放烟花爆竹燃放的前后一段时间内昌宁空气质量以优良为主，到除夕晚24时前后因市民集中燃放烟花爆竹，AQI在大年初一凌晨1～3时达到峰值，其中2018年凌晨3:00 AQI达384，为严重污染；2019年凌晨2:00 AQI达145，为轻度污染；2020年凌晨2:00 AQI仅为94，表明空气质量可接受。

图1 2018年-2020年春节期间空气质量变化

继大年初一凌晨高峰之后，在大年初一和初二中午11:00左右又出现一个连续高峰，这除与当地大年初一和初二上午祈福祭祖燃放鞭炮习俗有关外，还跟昌宁县高山坝谷的特殊地貌形态有关。这种地貌很容易形成逆温，在静稳的大气环境条件下污染物不能得到有效的扩散[6]。随着地面温度升高，逆温层自下而上消失，在中午过后空气质量回降。这点在未受烟花爆竹燃放影响的腊月二十九和大年初三时段的小峰可以看出。

(2)烟花爆竹燃放对气态污染物的影响

为进一步说明烟花爆竹燃放对气态污染物浓度影响，重点对除夕至大年初二集中燃放时段小时数据进行分析。由图2变化规律可知，CO、O3小时浓度受烟花爆竹燃放的影响不明显，NO2小时浓度在集中燃放的时段存在一定程度上的变化，但不明显，而SO2浓度在大年初一凌晨1时骤然升高到489μg/m3，达平时日均值近50倍，分析认为烟花爆竹燃放对SO2造成较大影响。发出春节期间烟花爆竹禁限放管控的第二、三年，SO2浓度峰值明显下降，由此可以推断出烟花爆竹燃放量减少。

图2 2018-2020年昌宁县除夕至大年初二气态污染物浓度变化情况

(3)烟花爆竹燃放对颗粒物污染的影响

由图3可知，2018-2020年大年初一凌晨2、3时左右PM2.5和PM10均出现一个急剧上升的浓度峰值，且PM2.5和PM10具有相关性和同源性，可见烟花爆竹的燃放对颗粒物影响较大[8]，尤其是2018年，PM2.5最高升至332μg/m3，PM10最高升至450μg/m3。

图3 2018-2020年昌宁县除夕至大年初二气态污染物浓度变化情况

相比较SO2峰值出现时间，颗粒物的峰值出现时间有明显的滞后，这与大气扩散有关外，还与监测仪器的计算有关，SO2是时时监测数据，颗粒物每1h出一组数据（即凌晨1时显示的浓度值为24时-1时采集的颗粒物计算出的浓度）。

(4)PM10和PM2.5浓度贡献值分析

为了排除气象条件所带来的影响，选取大气污染物中相对稳定的CO作为春节燃放烟花期间大气扩散条件变化的参考指标，基于PM.a/CO法[7-9]，对比分析2018-2020年春节燃放烟花爆竹对颗粒物的贡献。计算公式：

式中：

M为集中燃放期烟花爆竹燃放对颗粒物的贡献，μg/m3；

CPM为集中燃放期颗粒物质量浓度，μg/m3；

CCO为集中燃放期CO质量浓度，μg/m3；

C'PM.a为非集中燃放期颗粒物质量浓度，μg/m3；

C'CO.a为非集中燃放期CO质量浓度，μg/m3；

η为烟花爆竹燃放对颗粒物的贡献率，%。

按昌宁县习俗本文以除夕日凌晨1:00-11:00平均值作为未受烟花爆竹影响值，大年初一凌晨2:00-3:00最大浓度为峰值代入公式计算，得到表1中春节期间烟花爆竹燃放对颗粒物小时浓度值贡献量测算结果。

表1 小时均浓度值贡献量测算结果

由表1可知，烟花爆竹燃放对PM2.5小时浓度贡献率在64.0%～92.0%之间，PM10小时浓度贡献率在66.0%～92.8%之间，充分说明大量烟花爆竹集中燃放时颗粒物对空气质量影响程度。

(5)管控成效

为加强烟花爆竹燃放管控，切实保障春节期间环境空气质量，避免因燃放烟花爆竹引发轻度及以上污染天气，昌宁县人民政府认真贯彻落实《昌宁县打赢蓝天保卫战三年行动实施方案》及《保山市环境污染防治工作领导小组办公室关于做好春节期间烟花爆竹燃放管控工作的通知》要求，划定禁放区域和禁放时段，设立禁止和限制燃放烟花爆竹的区域，当省、市、县级发布污染天气预警时，昌宁城区禁止燃放烟花爆竹。通过加大宣传力度，实施网格化监管，强化监督举报等，扎实开展烟花爆竹燃放管控工作，昌宁县春节期间无重污染天气出现。

3.结论

（1）烟花爆竹燃放管控初期，城区仍有较多烟花爆竹燃放现象。随着管控措施的加强，烟花爆竹燃放量明显减少，空气质量持续改善。

（2）春节燃放烟花爆竹对污染物PM2.5、PM10、SO2的浓度影响较为明显。通过计算，烟花爆竹燃放颗粒物对空气质量贡献量在64.0%～92.8%之间，其中2020年贡献量最小。

（3）通过近三年春节期间的空气质量数据分析，烟花爆竹禁限放措施使大气污染得到有效管控，建议今后继续强化烟花爆竹管控，扩大禁限放区域，同时增加周边县区春节期间的联防联控，减轻空气污染。