滁州市2017—2021 年春节期间空气质量分析

康 涛

(安徽省滁州生态环境监测中心,安徽 滁州 239000)

燃放烟花爆竹是我国上千年的民间传统习俗。老百姓时逢婚丧嫁娶、升学、乔迁、周岁纪念等都会燃放烟花爆竹,烘托气氛。春节期间更是烟花爆竹集中燃放期,没有鞭炮声似乎就缺少了年的味道[1]。然而众所周知,燃放烟花爆竹不仅易发生安全事故,产生大量垃圾,而且会产生噪音污染和大气污染,燃放产生的气体含有大量重金属和颗粒物,污染物使周边空气质量瞬时恶化,各项污染物浓度显著上升,出现超标现象,严重危害人体健康[2]。

2015 年11 月1 日,《滁城限制燃放烟花爆竹管理规定》正式实施,对烟花爆竹的燃放有所限制;2019 年1 月1 日,《滁城禁止燃放烟花爆竹管理规定》正式实施,全面禁止烟花爆竹的燃放,在禁止燃放区内明确全年任何时间不得燃放烟花爆竹;2021 年1 月1 日,《滁州市燃放烟花爆竹管理条例》(以下简称条例)经省人大批准颁布实施。由限制燃放到禁止燃放,由规定到条例,进一步对燃放烟花爆竹进行有效管理,该条例的出台为人民身体健康、空气质量改善提供了有力保障。2021 年春节是条例正式实施的第一个春节,以往春节和元宵节期间的那种乌烟瘴气、火星乱窜的场景不见了,取而代之的是“春节蓝”“滁州蓝”,春节期间的空气质量优良率达到100%,人民群众生活的幸福感、获得感明显提升。

笔者利用2017—2021 年滁州市春节和元宵节期间的空气质量监测数据和气象条件,深入分析燃放烟花爆竹对空气质量的影响,结合烟花爆竹实施限制燃放和禁止燃放的成效,分析该地区春节和元宵节期间空气质量变化特征,以期为滁州市春节和元宵节期间空气质量改善关键时期(秋冬季)提供参考和数据支撑。

1 监测数据来源及评价方法

选取滁州市6 个环境空气质量自动监测站2017—2021 年春节和元宵节期间监测数据,并结合滁州市气象台的气象资料进行分析。环境空气质量自动监测站由第三方运维公司按照技术规范开展日常运维工作,及时维护和校准,确保监测数据准确可靠。监测数据的统计评价依据《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)、《环境空气质量指数(AQI)技术规定》(HJ 633—2012)和《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663—2012)中的有关要求进行。

2 分析评价与成因分析

2.1 2017—2021 年春节期间空气质量状况

2.1.1 分析评价结果

结合多年环境空气历史监测数据可知,春节期间多数企业工厂都会提前几天放假,建筑工地也都停止施工,大气污染物排放强度明显降低,环境空气自净能力明显提升,在空气扩散条件不急剧降低时一般不会出现污染天气[3]。然而春节时集中燃放烟花爆竹的习俗使得空气质量瞬时变差,小时空气质量指数AQI 可达重度污染级别[4],直接拉高日AQI,达到轻度污染或中度污染。2017—2021 年春节期间的综合指数总体呈下降趋势,2018 年下降明显,2019 年同比有所上升。

2.1.2 成因分析

2017—2021 年5 a 间共出现10 d 污染天气,前4 a 中均出现污染天气,2021 年《滁州市燃放烟花爆竹管理条例》正式实施后,未出现污染天气,空气质量改善显著,通过开展禁止燃放烟花爆竹的广泛宣传,各职能部门协同管理,市民素质和环保意识逐步提高,真正按照条例执行到位。2017—2021 年春节期间空气质量监测数据如表1 所示:

表1 2017—2021 年滁州市春节期间空气质量监测数据

中央气象台在春节期间均多次发布了烟花爆竹燃放气象指数预报图,在春节期间中东部地区的气象条件一般,大气自净能力有限,扩散能力不强,不支持燃放烟花爆竹[5]。

春节期间污染天气主要集中在除夕至初二,这与居民集中燃放烟花爆竹时段相吻合[6]。2020年农历初四和初六分别为轻度污染和中度污染,根据分析并非燃放烟花爆竹导致,而是中东部地区出现了大范围的雾霾天气。2017—2021 年春节期间日AQI 分布如图1 所示:

图1 滁州市2017—2021 年春节期间日AQI 分布

2.2 春节期间主要污染物浓度变化情况分析

通常春节期间集中燃放烟花爆竹时段主要集中在除夕至初二,PM2.5小时浓度逐渐升高,且持续时间较长,这与老百姓吃年夜饭和亲朋好友聚会时燃放烟花爆竹存托气氛的生活习惯极为吻合。[7]初三和初四空气质量明显好转,PM2.5浓度相对较低。值得注意的是初五和初六也出现了颗粒物浓度的大幅上升,这与本地“年初五迎财神”的习俗不无关系,另外一些厂矿企业为给工厂新年开工来个“开门红”,会选择初六或初七集中燃放烟花爆竹,在新年祈求企业“财运”亨通。

2.2.1 烟花爆竹限制燃放阶段(2017—2018 年)这阶段的除夕至初五和元宵节期间是可以燃放烟花爆竹的,这个时段的空气中PM2.5小时浓度随着烟花爆竹的燃放剧增。2017 年除夕11:00达到峰值169 μg/m3,空气质量为重度污染;2018年初一21:00 达到峰值134 μg/m3,空气质量为中度污染,污染物浓度较2017 年有所下降,结合当时气象资料,空气质量有所改善主要受降雨清除作用影响。

2.2.2 实施烟花爆竹禁止燃放第一阶段(2019 年)

2019 年开始实施是新修订的管理规定,是实施烟花爆竹禁止燃放阶段的第一年。老百姓的思想认识仍然延续之前观念,认为春节期间还可以燃放烟花爆竹,宣传力度和处罚措施都没有及时加强,导致2019 年烟花爆竹禁止燃放规定实施后春节期间的空气质量不但没有改善,反而污染程度加重。2019 年春节期间PM2.5小时浓度多次出现峰值,最高值达到178 μg/m3,较2017 年和2018 年同比分别上升5.3%和32.8%,除夕至初二3 d 的PM2.5日均浓度较2017 年和2018 年同比分别上升43.6%和73.6%,结果表明禁止燃放管理规定没有取得任何成效。2017—2021 年滁州市春节和元宵节期间的PM2.5日均和小时浓度变化情况如图2 和图3 所示:

图2 滁州市2017—2021 年春节和元宵节期间PM2.5日均浓度变化对比

图3 滁州市2017—2021 年春节期间PM2.5 小时浓度变化对比

值得注意的是,2019 年春节期间远郊地区的南谯政务中心站点颗粒物浓度值和峰值明显高于市区其他站点。从站点地理位置分析可知,该站点位于滁州市乌衣镇,远离主城区,那里的相关宣传工作和管理水平可想而知,最严重的状况发生在2019 年2 月5 日(初一),该站点PM10和PM2.5峰值达到590 μg/m3和481 μg/m3,颗粒物瞬时浓度“爆表”,当日该站点PM2.5日均浓度为171 μg/m3,空气质量为重度污染,均高于市区4 个站点的日均值(图书馆站点为2019 年底建成,无此时段监测数据),充分说明该区域的烟花爆竹燃放量很大,禁止燃放规定对区域范围的设置有待扩大。2019 年2 月5 日各站点PM10和PM2.5小时浓度变化情况如图4 和图5 所示。

图5 滁州市2019 年2 月5 日各站点PM2.5 小时浓度变化

2.2.3 烟花爆竹禁止燃放第二阶段(2020 年)

经过2019 年的全年禁止燃放宣传和相关措施出台,2020 年春节期间各区域均没有出现烟花爆竹燃放导致空气质量变差的现象。2020 年春节期间在初四和初六分别为轻度污染和中度污染,根据收集的资料分析,此次污染天气是中东部地区大范围灰霾天气影响所致,非因烟花爆竹集中燃放引起的空气质量变差。中央气象台发布了霾区分布图,与空气质量监测数据基本匹配,2020 年1 月28 日(初四)和1 月30 日(初六)霾范围较大,主要为中东部地区,霾区的范围与城市空气质量状况非常吻合。因此,可以确定滁州市这2 d 的空气质量变差完全是灰霾天气导致的。除去初四和初六这2 d PM2.5日均浓度,2020 年春节期间的PM2.5浓度均值为51 μg/m3,较2017—2019 年春节期间PM2.5浓度均值分别下降23.9%,7.3%和34.6%,PM2.5小时浓度峰值为128 μg/m3,仅有8 h 呈现轻度污染状态,持续时间明显减少,较2019 年最高小时浓度峰值(178 μg/m3),同比下降了50 μg/m3,下降幅度达28.1%。

2.2.4 烟花爆竹禁止燃放第三阶段(2021 年)

2021 年1 月1 日,《滁州市燃放烟花爆竹管理条例》正式实施,2021 年春节期间的PM2.5浓度均值为42 μg/m3,同比2017—2020 年春节期间PM2.5浓度均值下降幅度分别为37.3%,23.6%,46.2% 和17.6%,PM2.5小时浓度峰值仅为92 μg/m3,仅有4 h 为轻度污染状态,持续时间继续减少,较2019 年最高小时浓度峰值178 μg/m3,同比下降了86 μg/m3,下降幅度达48.3%。

滁州市春节期间的空气质量指数和PM2.5日均浓度从限制燃放到禁止燃放对比变化情况来看,空气质量明显变好,PM2.5浓度显著降低,禁止燃放对空气质量改善作用明显[8]。值得关注的是南谯政务中心站点在2020 年春节期间PM10和PM2.5小时浓度峰值分别为163 μg/m3和127 μg/m3,较2019 年春节期间PM10和PM2.5小时浓度峰值分别下降了72.4%和73.6%,2021 年春节期间PM10和PM2.5小时浓度峰值分别为108 μg/m3和91 μg/m3,较2019 年春节期间PM10和PM2.5小时浓度峰值分别下降了81.6%和81.1%。2021 年出台的条例明确市、县(市、区)城市建成区内禁止燃放烟花爆竹,正是这一规定,使得南谯政务中心站点所在地南谯区人民政府周边实行了烟花爆竹的禁燃,相关部门切实履行职责,按照规定执行到位,为空气质量改善提供了法律保障,禁止燃放效果显著。

2.3 气象因素对春节期间空气质量影响分析

对空气质量影响至关重要的两个方面即污染物排放量和扩散条件,气象因素对扩散条件有着直接影响,进而对空气质量产生较大影响[9]。根据气象部门的统计,2017—2021 年春节期间的降雨总量分别为0.2 mm、22.3 mm、32.4 mm、28.4 mm、0.3 mm,风力均值分别为2.5 m/s、2.5 m/s、2.3 m/s、2.8 m/s、2.5 m/s,相对湿度均值分别为76%,82%,85%,83%,76%。可以看出,2017—2021 年春节期间的风力和相对湿度均值基本相当,主要差别在于降雨量,2017 年和2021 年降雨量最低,基本无降雨。在低风速和高湿度时,大气污染物不利于扩散,PM2.5浓度呈升高趋势,但在有降雨时PM2.5浓度要明显降低。[9]

2017—2018 年为烟花爆竹限制燃放阶段,尽管2 a 除夕至初二期间PM2.5小时浓度频繁出现峰值,由于同期的降雨量不同,2018 年的PM2.5小时浓度明显低于2017 年,降雨的冲刷和清除作用降低了PM2.5小时浓度。2017 年和2018 年初三至初六期间降雨量差距较大,但空气质量差距不大,均为优良天气。2017 年初三至初六期间PM2.5小时浓度峰值为129 μg/m3,日均值平均浓度为52 μg/m3,2018 年同期的PM2.5小时浓度峰值为105 μg/m3,日均值平均浓度为42 μg/m3,分别较2017 年同期下降了18.6%和19.2%,PM2.5浓度的下降一方面是降雨清除作用所致,另一方面是春节假期后期的烟花爆竹燃放量迅速下降,使得空气质量明显好转。

2019 年为禁止燃放第一年,除夕至初二没有出现降雨天气,湿度大风速小,加上烟花爆竹燃放管控不力,导致2019 年春节期间的空气质量为2017—2021 年5 a 中最差的,后期初三至初六雨水增多,空气质量随之逐步改善。由于禁止燃放效果不明显,2019 年滁州市加强了烟花爆竹禁止燃放的管理工作,以多种形式开展禁止燃放的宣传工作,使得禁止燃放深入人心。禁止燃放工作的成效在2020—2021 年春节期间得以体现,同期的PM2.5浓度明显降低,空气质量优良率逐步提高。结合气象资料可以看出,2020—2021 年除夕和初一基本无降雨,但空气质量却保持了全部优良,尤其是2021 年春节期间基本无降雨,但春节7 d 全部保持了优良天气。不考虑降雨因素,2021年与其他年份的风速和相对湿度基本无差别,但空气质量却是最好的,充分说明了禁止燃放对颗粒物的降低和空气质量的改善起了决定性作用。

2.4 元宵节空气质量变化情况分析

从烟花爆竹限制燃放到禁止燃放有个特殊的日子就是元宵节。这天对滁州市人民来说,具有特殊意义。在本地习俗里,往往把这天称为“小年”,代表春节的结束,所以在元宵节燃放烟花爆竹的历史由来已久。2017—2021 年元宵节的空气质量逐步转好,由2017 年的“轻度污染”到2018—2020 年的“良”到2021 年的“优”,PM2.5日均浓度明显降低,从2017 年87 μg/m3下降到2021 年27 μg/m3,同比下降60 μg/m3,下降最大幅度达69.0%。主要原因有以下几个方面:一是“天帮忙”,气象因素对空气质量的好坏有着直接影响,根据气象资料统计,除了2017 年和2020 年份没有降雨外,其他年份均有降雨,雨水的清除作用降低了PM2.5浓度,有利于空气质量改善;二是“人努力”,随着烟花爆竹禁止燃放工作力度加大,“在禁止燃放区内全年任何时间不得燃放烟花爆竹”已深入人心,城区里已看不到烟花爆竹经营的场所,听不到烟花爆竹燃放时嘈杂的声音,闻不到烟花爆竹燃放时呛鼻的气味。

3 结论

(1)2017—2021 年滁州市春节期间的空气质量持续改善,空气质量指数逐步降低,综合指数由2019 年最高的5.32 降至2021 年最低的3.47,下降幅度34.8%,充分表明烟花爆竹由限制燃放到禁止燃放对空气质量改善起到了关键作用。

(2)在限制燃放阶段,除夕至初二期间老百姓燃放烟花爆竹是滁州市空气质量急剧下降的主要原因。PM2.5小时浓度峰值一度“爆表”,在禁止燃放实施后,滁州市春节期间PM2.5小时浓度峰值由最高的481 μg/m3下降到91 μg/m3,PM2.5浓度均值逐年降低,污染持续时间逐年减少。由此可以确定燃放烟花爆竹是导致春节期间PM2.5浓度升高的重要原因,《滁州市燃放烟花爆竹管理条例》的实施对空气质量改善成效明显,禁止燃放烟花爆竹是有必要的。

(3)有利的气象条件增大了污染物环境容量,降雨对空气质量改善作用明显,为空气质量保持优良提供了必要条件。[10]滁州市2017—2021 年春节期间的扩散条件基本相当,几乎都不利于污染物的扩散,不适合燃放烟花爆竹。因此可以看出,气象条件不是春节期间空气质量改善的主要因素,污染物的排放量大幅下降,实施烟花爆竹禁止燃放才是春节期间空气质量改善的充分条件。

(4)烟花爆竹禁止燃放后,滁州市的空气质量虽然改善明显,但全时段达标仍有难度。一方面受不利扩散条件影响,另一方面禁止燃放区仍然能受到非禁止燃放区域(农村地区)污染传输的影响,会出现PM2.5小时浓度值超标的现象,这需要管理部门在条例实施过程中,根据实际工作需要,调整禁止燃放范围,为完成滁州市秋冬季和年度空气质量改善目标作出贡献。