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      燃放煙花爆竹對蘭州市區空氣質量的影響分析

      發布時間:2020-11-09 09:44所屬分類:生態學加入收藏

      摘要:根據蘭州市2016-2020年春節期間環境空氣質量監測數據、顆粒物組分等資料,分析研究了煙花爆竹燃放對蘭州市區空氣質量的影響。研究發現,隨著各

        摘要:根據蘭州市2016-2020年春節期間環境空氣質量監測數據、顆粒物組分等資料,分析研究了煙花爆竹燃放對蘭州市區空氣質量的影響。研究發現,隨著各級政府煙花爆竹限放或禁放政策的實施和管理力度的加強,2016年以來蘭州市春節期間空氣質量優良天數呈逐年遞增的趨勢;空氣中PM25和SO2濃度逐年下降;煙花爆竹集中燃放期大氣中主要污染物濃度高于非燃放期;除夕顆粒物濃度爆發式上升,最大峰值均出現在初一凌晨;利用Spearman秩相關系數分析,PM10、PM2.5的Rs<0,表明污染逐年下降;煙花爆竹的燃放導致了空氣中SO42-、NO3-濃度明顯增加。

        關鍵詞:煙花爆竹;空氣質量;春節期間;蘭州

      環境污染論文

        0引言

        燃放煙花爆竹是中華民族的傳統習俗,春節是中華民族最隆重的傳統佳節,燃放煙花爆竹作為農歷新年辭舊迎新一項必不可少的活動。但是集中燃放煙花爆竹不僅易引發火災,造成生命財產損失,還易帶來環境污染,從而危害廣大市民的身體健康[1]。近年來隨著“大氣污染防治行動計劃”的實施,大部分城市出臺了煙花爆竹限放或禁放規定,但春節期間燃放仍較為普遍,其中除夕之夜是最為集中的時段。煙花爆竹在短時間集中燃放會造成大氣中顆粒物及氣態污染物濃度的急劇上升,我國多城市春節期間均出現重污染天氣,許多學者對部分城市(如北京[2]、天津[3]、哈爾濱[4]、成都[5]等)進行分析研究,發現煙花爆竹集中燃放會使大氣中PM25及PM10濃度突升;部分地區研究結果顯示,大量燃放煙花爆竹對大氣巾SO2濃度影響較大[6],但對大氣中O3和NO3濃度影響較小[7]。全國地級城市空氣自動站監測結果顯示,2020年農歷除夕至正月初一(以下簡稱除夕至初一),337個地級城市中有61個城市空氣質量達到重度及以上污染級別,與前一日相比增加19個城市;1月24日(除夕)19時-25日(正月初一)2時,337個城市PM2.5小時濃度快速升高;25日2時,337個城市PM2.5小時平均濃度為123μg/m3,超過PM2.5日均標準限值0.6倍,反映出燃放煙花爆竹對各地城市空氣質量均產生較大的影響。

        城市空氣的“春節效應”加重了空氣污染,也對公眾的身體健康造成影響。蘭州市地處內陸,群山環抱、黃河東西穿流而過,平均海拔1500m,具有盆地城市的特征。目前,燃放煙花爆竹對蘭州市區空氣質量影響研究較少,文章利用蘭州市區國控空氣自動站監測數據,對2016-2020年春節期間(除夕~初六)、煙花爆竹集中燃放期(除夕~初一)和非燃放期(正月初七后一周)空氣質量進行分析,探討燃放煙花爆竹對空氣質量的影響,以期為蘭州市煙花爆竹燃放政策的修訂及大氣污染控制措施的改進提供參考。

        1監測概況

        蘭州市共布設4個國控空氣質量自動監測站點,分別為城關區生物制品所(103.8412,36.0726)、城關區鐵路設計院(103.831,36.0464)、西固區蘭煉賓館(103.631,36.1031)、安寧區教育港(103.7158,36.1058)。各站點實時監測空氣質量,監測指標按照《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)要求,包括細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)等6項指標。PM10、PM2.5.監測方法為β射線吸收法;SO2監測方法采用紫外熒光法。監測過程中,各測試儀器均用校準儀參照《環境空氣質量自動監測技術規范》(HJ/T 193-2005)定期校準,并嚴格實施全程序質控措施,確保監測數據的有效性和準確性。本研究中使用數據均來源于蘭州市空氣自動站,研究時段為2016-2020年春節期間。

        2結果與討論

        2.12016—2020年春節期間空氣質量變化情況分析

        由2016年以來蘭州市春節期間(除夕~初六)環境空氣質量評價結果(圖1)看出,春節7d中,空氣優良天數數量呈現逐年遞增趨勢,2016、2017年優良天數均為5d,出現2d污染天氣;2018、2019年優良天數均達到7d;2020年由于受沙塵天氣影響,優良天數為6d。

        由2016年以來蘭州市春節期間空氣中主要污染物PM2.5和SO2濃度變化趨勢(圖2)可看出,除2020年受沙塵天氣和靜穩、高濕等極端的氣象條件的共同影響,導致PM2.5異常高外,總體表現出PM2.5逐年下降趨勢,PM2.5濃度由2016年62μg/m3到2019年35μg/m3,下降比例為43.5%;SO2濃度穩中有降,由2016年30μg/m3到2020年23μg/m3,下降比例為23.3%。

        2.2煙花爆竹燃放對空氣質量影響分析

        2.2.1集中燃放時段空氣質量變化

        由2016-2020年蘭州市春節煙花爆竹集中燃放時段(除夕18:00-初一6:00),空氣中主要污染物PM10、PM2.5小時濃度變化(圖3、圖4)可看出,二者濃度變化趨勢具有一致性,呈明顯波峰型變化特征。2016年由于管控措施尚未全面到位,燃放周期較長,除夕22:00和初一凌晨PM2.5、PM10濃度同步出現雙峰值,PM2.5由64μg/m3上升到203μg/m3,PM10由101μg/m3上升到284μg/m3,分別上升217%和181%;2017年開始,燃放時段集中,PM2.5、PM10濃度在初一凌晨1:00達到峰值,PM2.5濃度上升幅度74%-138%,PM10濃度上升幅度46%-119%,隨后呈下降趨勢,初一6:00時趨于平穩。煙花爆竹燃放使空氣中顆粒物濃度爆發式上漲,各年度集中燃放時段PM10、PM2.5小時濃度峰值均超過《環境空氣質量標準》((GB3095-2012)日均值標準限值,燃放對空氣質量影響顯著。

        2.2.2燃放期與非燃放期污染物濃度變化

        蘭州市春節煙花爆竹燃放主要集中在除夕,將除夕、初一兩日定為燃放期,初七后一周視為非燃放期,燃放期和非燃放期空氣中主要污染物PM2.5、PM10、SO2平均濃度變化(圖5)比較可看出,污染物濃度呈現出燃放期高于非燃放期,最大高出比例分別為48.3%、51.4%和51.2%,說明煙花爆竹燃放對空氣質量造成一

        對2016-2020年除夕至初一PM10、PM2.5平均濃度利用Spearman秩相關系數進行計算分析,二者秩相關系數Rs<0,表明污染物濃度變化呈下降趨勢。說明蘭州市政府采取的禁放、限放煙花爆竹等污染防治措施效果明顯,同時也反映出市民過年燃放煙花爆竹的傳統習俗正在改變,公眾的環保意識逐漸增強。

        2.3煙花爆竹集中燃放時段顆粒物組分變化分析

        蘭州市空氣超級監測站(位于城關區蘭州大學)2020年1月24日(除夕)PM2.5組分重構結果顯示(圖6),0:00-18:OOPM2.5濃度和組分重構變化幅度均很小,PM2.5濃度低于50μg/m3; 24日18:00開始PM2.5濃度增長明顯,25日(初一)凌晨達到最高值145μg/m3,此污染期間,PM2.5組分中有機物、氯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽和微量元素濃度大幅度增長;25日6:00開始PM2.5濃度逐漸降低,組分中有機物和氯鹽濃度明顯較小,硝酸鹽和硫酸鹽濃度相對仍然較高。煙花爆竹的主要成分是硝酸鉀、木炭粉和硫磺等,其燃燒后會導致氣溶膠中硝酸鹽和硫酸鹽等濃度上升,由此可推測此次PM2.5的污染源于煙花爆竹的燃放;這與王占山等[2]發現煙花爆竹的燃放會造成PM2.5中硝酸鹽、硫酸鹽等質量濃度迅速上升的研究結果相似。

        3結論

        (1)2016年以來春節期間蘭州市區空氣質量優良天數呈現逐年遞增的趨勢,空氣巾主要污染物PM2.5和SO2濃度逐年下降,空氣質量改善明顯。

        (2)2016-2020年春節煙花爆竹集中燃放時段蘭州市空氣中PM2.5、PM10小時濃度變化明顯,最高峰值均出現在初一凌晨;燃放期空氣巾顆粒物、SO2濃度均高于非燃放期;燃放期污染物濃度逐年下降,管控措施效果明顯。

        (3)PM2.5組分重構結果表明除夕夜間至初一凌晨空氣巾顆粒物濃度出現峰值,其組分中有機物、氯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽和微量元素濃度大幅度增長,這與煙花爆竹燃放產物具有一致性。

        燃放煙花爆竹會對空氣質量造成嚴重影響,建議政府繼續加大燃放煙花爆竹對安全和環境影響的宣傳力度,使人們自覺減少燃放煙花爆竹的數量;改變傳統的煙花爆竹制作工藝,研制安全環保型的替代產品,從源頭上減輕煙花爆竹燃放對環境空氣質量的影響。

        參考文獻:

        [1]鄒強,姚玉剛.春節煙花爆竹燃放期間蘇州市區PM2.5組分特征分析[J].中國環境監測,2014(4):100-106.

        [2]程念亮,陳添,張大偉,等.2015年春節北京市空氣質量分析[J].環境科學,2015(9):3150-3158.

        [3]操晚,唐邈,薛鵬,等.煙花爆竹燃放對天津市空氣質量的影響研究[J].氣候與環境研究,2018,23(2).

        [4]郭新喬,萬魯河,楊旭.哈爾濱市2016年春節期間空氣質量時空變化特征[J].環境科學與技術,2017,40(7):14-21.

        [5]唐信英,羅磊,曹軍驥,等.成都市春節期間大氣PM2.5化學元素的特征[J].環境科學與技術,2013,36(5):151-155,170.

        [6]賀光艷,羅彬,陳建文,等.成都市城區春節期間燃放煙花爆竹對空氣質量的影響[J].四川環境,2014,33(1):67-70.

        [7]馬小會,孫兆彬,丁海燕,等.煙花爆竹燃放和氣象條件對北京市空氣質量的影響[J].氣象與環境學報,2015(3):50-55.

        [8]王占山,張大偉,李云婷,等.2014年春節期間北京市空氣質量分析[J].環境科學學報,2015,35(2):371-378.

        作者:趙凱歌

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