春节烟花燃放对颗粒物贡献的定量分析_王维.pdf

摘要：根据 20152021 年内江市环境空气质量监测数据，采用相对比值法对内江市城区烟花燃放的影响情况进行评估。结果表明：春节烟花燃放对内江城区 PM25，PM10的年贡献值分别为 001084，001094 g/m3；对 PM25，PM10的年贡献率分别为003171，002136；对 PM25，PM10浓度的抬升率分别为 2021691，2151262；斯皮尔曼（Spearman）秩相关系数分析表明，燃放期 PM25（PM10）浓度峰值的下降趋势有显著性，但年贡献值和年贡献率的下降趋势不具有显著性，烟花燃放不利影响的改善不具有显著性。关键词：烟花燃放；年贡献率；相对比值法；内江市Abstract：According to the monitoring data of ambient air quality in Neijiang from 2015 to 2021，the impact offireworks discharge in Neijiang is evaluated by using the relative ratio method.The results show that the annualcontribution of Spring Festival fireworks discharge to PM2.5/PM10in Neijiang is 0.01-0.84 g/m3，0.01-0.94g/m3；the annual contribution rates to PM2.5/PM10are 0.03%-1.71%and 0.02%-1.36%respectively；the uplift rates of PM2.5/PM10are 20.2%-169.1%and 21.5%-126.2%respectively.Spearman correlation analysis shows that during thedischarge period，the peak concentration of PM2.5（PM10）has a significant downward trend，but the downward trend ofannual contribution value and annual contribution rate is not significant.The improvement in adverse effects offireworks were not significant.Key words：fireworks discharge；annual contribution rate；relative ratio method；Neijiang city中图分类号：X513文献标识码：A文章编号：16741021（2023）010081-041引言烟花燃放是冬季和春节的一个重要污染源，烟花燃放导致空气中大量颗粒物和气态污染物浓度急剧上升，环境空气质量迅速恶化，加剧大气污染，从而危害人体健康。近几年，我国各地区视当地情况采取了相应管控措施，整体趋势向好。烟花燃放是 PM25的重要污染源之一，春节又是烟花爆竹燃放的集聚期。目前，已有大量研究对春节烟花燃放的影响进行了分析，王哲等1-4的研究表明，在环境空气 6 项常规污染物中，CO 受烟花燃放的影响最小，最为稳定；在扣除烟花燃放对 PM25的影响后，PM25与 CO 在烟花燃放前后一段时间存在较好的相关性，由此提出了以 CO 为参考的 PM25预测方法，用以评估烟花燃放对 PM25的影响。根据 20152021 年内江市城区环境空气质量监测数据，内江城区近几年春节均不同程度受到烟花燃放影响，对内江市整体空气质量的负面影响很大。2017 年内江城区开始采取烟花燃放管控措施，但2021 年仍出现烟花燃放导致的重污染日，烟花燃放管控的效果不够稳定。为更好地评估现有烟花燃放管控措施的效果，采用相对比值法对内江市春节烟花燃放的影响进行定量评估，为内江市制定针对性的春节烟花管控措施提供依据。2数据来源与方法本文采用中国环境监测总站国家空气质量监测网城市空气质量自动监测数据，依据 GB 30952012 环境空气质量标准 和 HJ 6632013 环境空气质量评价技术规范（试行）进行评价。由于大气污染物受气象变化影响，存在一定的连续性和稳定性，在不受强冷空气等突变气象因素影响时，参考王哲等的研究，可假设春节烟花集中燃放期前后一段时间内 PM25（PM10）的浓度与 CO 的浓收稿日期：2022-07-19；修订日期：2023-01-10。作者简介：王维，男，1988 年生，工程师，主要从事环境监测分析与预警预报工作。春节烟花燃放对颗粒物贡献的定量分析王维程灏旻（四川省内江生态环境监测中心站，四川内江 641000）81年份燃放期时长/h日贡献量/（gm-3）年贡献率/%年均值/（gm-3）抬升率/%年贡献值/（gm-3）2015年2890.40.455564.50.252016年74306.5107.80.841.71492021年24128.4141.70.351.00352017年39123.852.10.340.77442018年2172.686.40.200.57352019年23102.9169.10.280.81352020年63.220.20.010.0334最高浓度/（gm-3）54462144063148130784重污染时长/h1738331313017表 220152021 年内江市城区烟花燃放影响期 PM25评估结果注：2016 年 PM25最高值倒挂。20152021 年内江市城区烟花燃放影响期PM25评估结果见表 2。度比值在扣除烟花燃放的影响后也保持不变，由于烟花燃放对 CO 的影响很小，可以忽略不计，则可根据烟花燃放影响期内的 CO 实测值推算出扣除烟花燃放影响后的 PM25（PM10）浓度（M 预测）；刘丽等5-7的分析表明，PM25和 PM10的浓度存在明显的 24 h周期性变化，故以烟花燃放影响开始时刻前 24 h 颗粒物的浓度均值 Ma和 CO 浓度的均值 Ca为非烟花燃放影响期（以下简称“非燃放期”）作参考，可较好保证烟花燃放前后气象条件、本地排放、污染输入等情况的连续性和相对稳定，降低因选取的非燃放期时长过短导致估算结果的偶然性。定义 A 时刻为烟花燃放影响期（以下简称“燃放期”）的开始时刻，则 A 时刻需满足：（1）A 时刻 PM25（PM10）浓度处在一个连续升高的趋势中；（2）A 时刻PM25（PM10）浓度（MA）与 CO 浓度（CA）应满足：MAMA预测且 MA1MA1 预测（MAMaCA/Ca）。定义 B 时刻为烟花燃放影响结束的时刻，B 时刻需满足：（1）B 时刻颗粒物浓度处在一个连续降低的趋势中；（2）B 时刻的颗粒物浓度（MB）与 CO 浓度（CB）需满足：MBMB 预测且 MB1MB1 预测（MBMaCB/Ca）。20152021 年内江城区烟花燃放影响评估计算公式为：Mf MMa（C/Ca）N/24Mc M/Ma（C/Ca）1 100MyMf/YdYyMy/Ym100式中，Mf为燃放期对 PM25（PM10）的日贡献量，g/m3；M 为燃放期 AB 时刻 PM25（PM10）的浓度均值，g/m3；Ma为非燃放期 PM25（PM10）浓度均值，g/m3；C 为燃放期的 CO 浓度均值，mg/m3；Ca为非燃放期的 CO 浓度均值，mg/m3；Mc为燃放期对 PM25（PM10）的浓度抬升率，；N 为燃放期的实际影响小时数，h；My为燃放期对当年的浓度贡献值（年贡献值），g/m3；Ym为PM25（PM10）年均浓度，g/m3；Yy为燃放期对当年污染物的年贡献率，；Yd为当年该污染物的有效计量天数，d。3结果与讨论将20152021 年的相关数据代入上述计算公式，可得出燃放期 PM10和 PM25相关结果。20152021 年内江市城区烟花燃放影响期 PM10评估结果见表 1。表 120152021 年内江市城区烟花燃放影响期 PM10评估结果年份燃放期时长/h日贡献量/（gm-3）年贡献率/%年均值/（gm-3）抬升率/%年贡献值/（gm-3）2015年2787.60.327547.50.242016年74344.3102.40.941.36692021年24139.4126.20.380.73522017年37130.947.30.360.56642018年2081.972.90.220.42532019年2089.895.70.250.48512020年53.221.50.010.0248最高浓度/（gm-3）644602495771590353100重污染时长/h173832131301782环境保护与循环经济综合来看，内江市城区烟花燃放影响的降低趋势无统计学显著性，烟花燃放的影响在 2021 年出现较大反弹，时隔 2 年再现重度污染；春节烟花燃放在本地排放和气象条件不利时对大气污染的叠加效应十分明显，基础污染越重时烟花燃放影响越重；内江市城区现有管控策略主要为主城区禁燃，周边倡导性禁燃，但胡丙鑫等8的研究表明，管控城区空气质量会受到周边烟花燃放影响；郑亦佳等9的分析表明，禁放区未及时扩大会导致近郊非禁放区的烟花爆竹燃放贡献率较大，同时禁放区分布分散则会导致城区空气质量受到周边烟花爆竹燃放传输影响。4结论与建议41结论（1）春节燃放烟花，对内江市城区 PM25，PM10年贡献值分别为 001084，001094 g/m3；对 PM25，PM10年贡献率为 003171，002136；对PM25，PM10的抬升率分别为 2021691，2151262。烟花燃放期对 PM25（PM10）年贡献值和年贡献率除 2020 年疫情影响较低外，其余年份均较高。（2）Spearman 秩相关系数分析表明，20152021年烟花燃放期仅 PM25（PM10）的浓度峰值下降趋势有统计学显著性，其余参数下降趋势无统计学显著性；剔除 2020 年疫情影响后，20152021 年烟花燃放期 PM25（PM10）的日贡献值、浓度峰值、年贡献值、年贡献率、抬升率、重污染时长、燃放期时长等受烟花燃放影响的参数均未出现有统计学意义的显著改善，表明内江市城区烟花燃放的管控仍有较大改进空间。42建议（1）建议加强春节重点时段和重点区域的管控，避免“破窗效应”造成管控效果打折；考虑借助卫星遥感分析、雷达走航和扫描分析等手段，对春节时段的污染状况分布和来源进行分析溯源，为精准管控决策提供参考。（2）建议进一步扩大烟花燃放管控区域，加强城乡联动和区域协同，减少周边烟花燃放对城区空气质量的不利影响。参考文献1 王哲，王自发，郑海涛一种评估烟花爆竹燃放对大气 PM25分析结果表明，20152021 年，烟花燃放对内江市城区 PM10和 PM25浓度均有不同程度的抬升，对 PM10抬升率为 2151262，其中 2020 年抬升率最低，其余年份均超过 47；对 PM25浓度抬升率为 2021691，其中 2020 年最低，其余年份均超过 50；除 2020 年受疫情影响外，其余年份烟花燃放对 PM25浓度的抬升率均大于对 PM10浓度的抬升率，表明烟花燃放对二次污染的影响更大。从燃放的年贡献值看，2016 年因基础污染重，烟花燃放影响时间更长、程度更高，年贡献值和年贡献率也最大，这可能与该年度基础污染较重，导致烟花排放成分的沉降扩散等过程变缓慢有关。用 Spearman 秩相关系数法对表 1 和表 2 中PM25（PM10）各参数进行趋势性变化评估，查表发现仅 PM25（PM10）年均浓度和 PM25（PM10）最高浓度的秩相关系数（s）呈有统计学意义的显著下降趋势，其他参数均无显著性趋势。将疫情影响的 2020 年剔除后评价，仅 PM25（PM10）年均浓度有显著性下降趋势，其余参数均无显