邓　茂，张永江，程睿韬，王祥炳，姚　靖，刘先良，张宗庆

(黔江区环境监测中心站，重庆 409000)



春节期间黔江区污染物浓度变化特征及相关影响因素研究

邓茂，张永江，程睿韬，王祥炳，姚靖，刘先良，张宗庆

(黔江区环境监测中心站，重庆 409000)

摘要：利用2015年春节期间黔江城区主要污染物(PM(10)、SO2、NO2、PM(2.5))自动监测数据，分析了燃放烟花爆竹对空气质量的影响。结果表明：黔江区城区春节期间集中燃放烟花爆竹造成了环境空气短时间严重污染；对空气中不同污染物浓度的影响存在差异，PM(10)污染最为严重；气象条件是影响春节期间空气质量的关键因素。

关键词：烟花爆竹燃放；环境影响；空气污染；春节期间；气象条件

0引言

春节期间燃放烟花爆竹是我国民间的传统习俗，黔江区未禁止过在春节期间燃放烟花爆竹，因此人们在春节期间集中燃放烟花爆竹的现象十分普遍。但随着城市化进程的持续推进，城市人口和建筑越来越密集，在春节期间大量烟花爆竹的燃放，带来的环境影响及对人体健康可能造成的危害引起了人们的重视。国内外学者也开展了烟花爆竹的燃放对环境空气质量影响的相关研究[1-6]。T.Nishanth[7]等人研究了印度南部喀拉拉邦的坎纳诺尔在2010和2011年4月举行Vishu节庆典时燃放烟花爆竹所产生的O3、 NO2、NO、PM10的污染水平，其中臭氧浓度比该月平日增加了2倍，NO2、PM10的浓度也增加了100%，NO的浓度比平日降低了4倍。王占山[8]等对北京市春节期间常规污染物浓度、PM2.5化学组分进行分析，并量化估算烟花爆竹燃放对PM2.5中化学成分的贡献率。

目前，针对黔江区春节期间空气质量的研究鲜有报道。本文利用2015年黔江区春节期间2个自动监测点的数据，对黔江区城区春节期间大气质量进行监测、分析和评价，为黔江区春节期间环境空气污染综合治理、防治和监管提供参考数据，为黔江区环境管理提供切实的参考依据。对指导烟花爆竹的有序燃放，保障城市居民身体健康和改善黔江城区环境空气质量具有重要的实际意义。

1监测点位和自动监测原理

黔江城区空气自动监测点位设置2个，位于区政府会议楼和下坝民族中学，空气质量自动监测实施24h连续采样。自动监测项目为二氧化硫、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物(PM10)、风向、风速、气温、气压、湿度等相关参数，监测频率为24h连续自动监测，执行《HJ/T193-2005 环境空气质量自动监测技术规范》。

在2015年春节期间对大气质量浓度进行了连续观测，对所取得数据按照仪器规范进行了质量控制，剔除了无效数据。

2统计分析说明

(1)春节期代表日的确定

春节期：传统意义上的春节是指从腊月的腊祭或腊月二十三或二十四的祭灶，一直到正月十九。本文主要分析农历腊月二十五至正月初十期间的自动监测数据，即春节期半月。

(2)时平均质量浓度：监测站监测的1h平均质量浓度。

(3)日平均质量浓度：前一日13∶00至当日12∶00质量浓度的平均值。

3结果与讨论

3.1春节期间主要污染物浓度变化特征

春节期间2015年2月15日—2月28日黔江区2个空气自动观测站SO2、PM10、NO2、O3日均质量浓度时间变化曲线见图1。

从图1可以看出，下坝和西山站监测点PM10日均值变化浓度分别为13～169μg/m3、1～107μg/m3。春节期间下坝站超过《GB3095-1996 环境空气质量标准》二级标准(150μg/m3)的天数比率为21.4%，分别为腊月二十九、除夕和春节3天。除夕PM10日均值为169μg/m3，为二级标准的1.1倍。这主要是除夕前后大量的烟花爆竹燃放，致使空气中颗粒物增加的缘故。西山站监测表明，春节期间PM10日均值低于国家二级标准，但是变化趋势与下坝站一致，说明同样受到烟花爆竹燃放的影响。

观测期间下坝和西山站SO2日均值变化范围分别为6～65μg/m3、6～41μg/m3，均低于《GB3095-1996 环境空气质量标准》二级标准(150μg/m3)，且呈现下坝>西山的趋势。这种空间差异可能与监测点的位置、周边环境和气象条件有关。下坝站附近居民多使用燃煤作为燃料，同时靠近319国道，大量汽车的废气排放对SO2的浓度造成影响。西山站位于森林公园附近，且附近居民全部使用天然气，无明显的排放源，加上植被的净化作用，使得该点SO2浓度较低。春节期间下坝和西山站SO2变化趋势基本一致，呈波浪形变化。除夕前后由于烟花爆竹的燃放，SO2浓度普遍要高于其他时间段。

春节期间2个监测点NO2日均浓度变化范围分别是5～48μg/m3、7～32μg/m3，均未超过《GB3095-1996 环境空气质量标准》二级标准(80μg/m3)。春节期间NO2浓度变化与PM10的逐日变化趋势一致，说明烟花爆竹也对其有影响。

观测期间黔江区下坝和西山2个监测点O3日均值变化范围分别为24～98μg/m3、6～41μg/m3。从图1可知，在春节期间，O3的峰值与NO2、PM10等峰值相比，出现的时间呈现滞后的情况，这是因为O3化学反应过程非常复杂，其过程受气象条件和前体污染物(NOx、VOCs、CO和CH4)的控制。

3.2污染物日变化特征

从图2可看出，春节期间城区空气污染物平均小时浓度有明显的峰值变化。2月18日下午14∶00—19日凌晨2∶00烟花爆竹燃放高峰，峰值变化极为显著。PM10的小时均值浓度高达326μg/m3，出现在凌晨2∶00，正是烟花爆竹集中燃放的时候；次高值199μg/m3，出现在凌晨1∶00。SO2浓度高峰值出现在凌晨1∶00，为61μg/m3；凌晨2∶00起SO2浓度开始明显下降，为12μg/m3。NO2变化不大，但仍有峰值出现，从18日下午17∶00开始增加比较明显，到1∶00出现峰值，浓度为26μg/m3。O3浓度在19日凌晨2∶00降至最低，可能是夜间O3在逆温层中被NO等还原性物质消耗，在缺少累计过程的情况下，降为最低。SO2、NO2日变化趋势一致，均为双峰型，峰值出现的时间与PM10相近。相关统计分析表明SO2、NO2与PM10均具有明显相关性(r为0.53、0.48，p=0.05)。O3与PM10的相关系数r为0.005，p=2.1×10-4，说明二者无明显相关性。

监测结果表明烟花爆竹的燃放导致近地面空气中主要污染物(PM10、SO2与NO2)浓度上升，但是由于气象条件、烟花爆竹的种类及人口密集程度等影响，下坝和西山站有不同的变化特征。为进一步研究春节期间烟花爆竹对黔江区空气质量的影响，分别选取下坝和西山两个自动站2月17日—2月19日(腊月二十九—正月初一)3天的每日不同时刻的污染物浓度(PM10、SO2与NO2)的平均值进行分析(图3)。

由图3可见，腊月二十八至腊月二十九从19∶00开始，PM10质量浓度上升，到22∶00后逐渐回落。除夕下午14∶00—正月初一2∶00烟花爆竹燃放高峰，峰值变化极为显著。下坝和西山站PM10的小时均值浓度分别高达381μg/m3、276μg/m3，出现在初一凌晨2∶00和1∶00。PM10质量浓度峰值出现与烟花爆竹集中燃放的时间基本一致并略有延后，显示出一定的积累效应。由此可以看出，烟花爆竹燃放与PM10质量浓度增加呈正相关，属于引起PM10污染的重要因素。

下坝站SO2质量浓度呈双峰变化，除夕下午15∶00和初一凌晨1∶00达到峰值，其浓度分别为87μg/m3和67μg/m3。西山站浓度峰值出现在初一凌晨1∶00，为54μg/m3。下坝和西山站SO2质量浓度变化与烟花爆竹燃放的高峰期相符合，高峰期过后质量浓度急剧下降。由此说明，烟花爆竹燃放对SO2质量浓度产生正向影响，属于引起SO2质量浓度变化的重要原因。

下坝站NO2质量浓度变化趋势与SO2质量浓度变化趋势一致，峰值同样出现在除夕下午15∶00和初一凌晨1∶00，其浓度为41μg/m3和29μg/m3。西山站浓度峰值则在初一凌晨1∶00出现，为24μg/m3。NO2浓度变化趋势与烟花爆竹燃放的时间规律相符，与SO2质量浓度变化相比，其变化幅度相对较小，说明烟花爆竹的燃放是引起NO2浓度变化的因素之一。

3.3春节烟花爆竹燃放时段PM2.5的浓度变化特征

黑火药和缓燃药是烟花爆竹的主要成分，药粒由成千上万的粉粒组成。烟花爆竹燃放时，剧烈爆炸时含有极为丰富的PM10和PM2.5。从图4可以看出，西山PM2.5的质量浓度出现的峰值时间是初一凌晨1∶00和2∶00，分别为100μg/m3和134μg/m3，与PM10质量浓度变化趋势基本一致。

除夕夜PM2.5/PM10的逐时变化表明，随着燃放烟花爆竹的数量增多，PM2.5在PM10中的比例明显增大。在烟花爆竹燃放的高峰时期，PM2.5/PM10值同样出现峰值，但峰值出现的时间滞后于颗粒物浓度的峰值，主要是因为粒径大的颗粒物的沉降速度快于粒径小的颗粒物。

从图5可以看出，PM2.5与PM10呈现非常显著的正相关(r=0.89)，表明在除夕夜当天PM10浓度急剧增加时，PM2.5的浓度也随之快速增加。烟花爆竹的燃放不仅对PM10有较大贡献，同时对PM2.5的浓度快速增加也有重要影响。

3.4春节期间气象因素对污染物浓度变化的影响

气象条件(太阳辐射、气温、风向、风速、相对湿度等)是影响近地面空气污染物浓度的最主要因素之一。为了研究黔江地区气象因素对春节期间浓度的变化的影响，图6给出了黔江区的气压、相对湿度、风速和气温的变化曲线。

由图6可知，春节期间(2月17日—2月19日)，天气变化相对稳定，气温、气压变化不大。2月17—18日平均风速在0.4 m/s左右， 2月19日平均风速在1.0 m/s左右。地面风速在一定程度上反映了低层大气的扩散能力，对空气质量的影响尤为显著。由图4可知，除夕夜烟花爆竹的燃放对2月19日空气污染产生了严重的污染，但在烟花爆竹燃放结束后，其污染浓度下降趋势极为显著。2月17—19日的空气污染指数API分别为85、90、89。这是因为2月17—18日的地面平均风速在0.4 m/s左右，不利于污染物的扩散，出现污染物的不断积累，浓度增加。除夕夜烟花爆竹的燃放对空气质量产生严重污染，但在燃放高峰时段(22∶00—凌晨2∶00)，最大风速为2.25 m/s，对空气中污染物起到清除作用。

4结论

(1)春节期间烟花爆竹的集中燃放对城区空气质量具有一定的影响。其对PM10和PM2.5的影响远远高于空气中其他气态污染物(SO2、NO2)。SO2和NO2是气态分子，受分子运动和空气流动的影响，扩散速度快，污染持续时间短；而PM10和PM2.5是颗粒物，扩散速度慢，污染持续时间长。

(2)气象条件对污染物浓度的扩散和演变有明显作用。2015年黔江区除夕夜燃放了大量的烟花爆竹，由于存在有利的气象条件，并没有造成污染天气。

(3)春节期间对烟花爆竹的限制燃放区域，应尽量指定在空旷、空气流动性好的地方。同时应加大监管力度，加强教育宣传。如遇空气重度污染，各烟花爆竹销售点必须停止销售，市民应自觉停止燃放。应加快研制安全环保型烟花爆竹，满足民众欢度春节的需求，减少烟花爆竹引发的城市空气污染，为欢度春节增加祥和的气氛。

参考文献：

[1]Sayantan Sarkar, Pandit S. Khillare, et al. Chemical speciation of respirable suspended particulate matter during a major firework festival in India[J]. Journal of Hazardous Materials, 2010(184):321-330.

[2]Dutcher D.D., Perry K.D., Cahill T.A., et al. Effects of indoor pyrotechnic displays on the air quality in the Houston astrodome[J]. Journal of the Air and Waste Management Association, 1999(49):156-160.

[3]Alexandre Joly, Audrey Smargiassi, Tom Kosatsky, et al. Characterization of particulate exposure during fireworks displays [J]. Atmospheric Environment, 2010(44): 4325-4329.

[4]李令军，李金香，辛连忠，等.北京市春节期间大气污染分析[J].中国环境科学，2006，26(5)：537-541.

[5]徐敬，丁国安，颜鹏，等.燃放烟花爆竹对北京城区气溶胶细粒子的影响[J].安全与环境学报，2006，6(5)：79-82.

[6]王繁强，蔡新玲，周阿舒.春节期间燃放烟花爆竹对西安市大气主要污染物质量浓度的影响[J].安全与环境学报，2008，8(1)：82-86.

[7]T. Nishanth, K.M. Praseed, K. Rathnakaran, et al. Atmospheric pollution in a semi-urban, coastal region in India following festival seasons[J]. Atmospheric Environment, 2012(47):295-306.

[8]王占山，张大伟，李云婷.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.

Effects of Setting off Fireworks on Ambient Air Quality DuringtheSpring Festival in Qianjiang District

DENG Mao, ZHANG Yong-Jiang, CHENG Rui-Tao, WANG Xiang-Bing, YAO Jing,LIU Xian-Liang, ZHANG Zong-Qing,

(Qianjiang District Environmental Monitoring Center, Chongqing 409000,China)

Abstract：Based on the main pollutants monitoring data in Qianjiang district during the Spring Festivals 2015, the impacts of setting off firecrackers on air quality were analyzed. The results showed that the fireworks caused an extremely high concentration of PM(10) and SO2 in a short time period. The increase of the concentration of the PM(10) was monitored seriously. Weather conditions were the key factors influencing the air quality during the Spring Festival.

Key words：setting off fireworks; environmental impact; air pollution; Spring Festival; weather conditions

中图分类号：X51

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)03-0068-06

作者简介：邓茂(1987-)，男，助理工程师，研究方向：环境监测和环境影响评价。

基金项目：黔江区科委项目(黔科计2014023)，重庆市环境保护局项目(环科字2015CF第101号)，重庆市科委项目(前沿与应用基础研究cstc2015jcyjA0002)。

收稿日期：2015-10-21