對城市環境空氣中顆粒物影響成因的研究

郭浩 紀德鈺 苗書一 王曼華 王偉（大連市環境監測中心 遼寧大連 116023）

1 空氣中顆粒物成用

煙花爆竹是以火藥為基礎原料制成的一類民用爆炸物的統稱，它主要是通過火源引燃而發生劇烈燃燒（或爆炸）并伴有聲、光、色、煙、霧等效果的產品。春節期間燃放煙花爆竹早已成為中國人的傳統習俗，可以創造出喜慶熱鬧的氣氛，更作為一種文化延續至今。

傳統煙花爆竹的主要成分是黑火藥，有的還要加入鎂粉、鐵粉、鋁粉、銻粉和某些金屬離子鹽，當煙花爆竹燃放時，黑火藥會被氧化生成CO2、CO、NOx、SO2等，同時煙花中的一些細微金屬顆粒會在大氣中形成氣溶膠，這些都會帶來一定程度的環境污染[1]。

目前，我國顆粒物監測主要針對PM10和PM2.5。PM10是指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于或等于10微米的顆粒物，也稱為可吸入顆粒物。PM2.5是指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為細顆粒物。它的直徑還不到人的頭發絲粗細的1/20。雖然PM2.5只是大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響，與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因此燃放煙花爆竹會產生一系列的環境問題，如燃放時產生的空氣污染問題、噪音污染問題、燃放后產生的固體廢棄物問題及安全問題等，本文只針對環境空氣中顆粒物污染方面做簡單的研究。

2 顆粒物的采集取樣及分析

按照中國人的習俗，廣義的春節應從農歷臘月廿三開始，至正月十五元宵節結束，但是煙花爆竹燃放最為集中的是除夕至正月初五，以及元宵節，參考目前國內的放假制度，選取農歷臘月二十九（三十）至正月初六這七天為春節期；選取農歷臘月廿二至廿八的七天代表春節前，而正月初七至十三的七天代表春節后。此次研究主要側重春節前、春節期、春節后三個階段燃放煙花爆竹對城市環境空氣中顆粒物的影響。

大連市共有10個空氣自動監測子站，選取其中6個位于市區的子站，2012年8月各子站開始對PM2.5進行監測，以下是2013年春節前、春節期、春節后三個階段燃放煙花爆竹對城市環境空氣中PM2.5和PM10的影響。（只統計市區6個子站的監測數據）

我國的環境空氣質量標準(GB3095-2012)將環境空氣質量功能區分為三類[2],分別是：一類區為自然保護區、風景名勝區和其它需要特殊保護的地區；二類區為城鎮規劃中確定的居住區、商業交通居民混合區、文化區、一般工業區和農村地區；三類區為特定

工業區。子站名稱及PM2.5和PM10的濃度限值見表1。

表1 大連市區空氣自動監測子站及PM2.5 和PM10 濃度限值

本文PM2.5及PM10的監測方法為β 射線法，原理：環境空氣由采樣泵吸入采樣管，經過濾膜后排出。顆粒物沉淀在采樣濾膜上，當β 射線通過沉積著顆粒物的濾膜時，β 射線能量衰減，通過對衰減量的測定計算出顆粒物的濃度[3]。它們之間的關系由下式表示：

式中：I—通過沉積著顆粒物濾膜的β 射線量；

I0—通過濾膜的β 射線量；

μ—質量吸收系數，cm/mg；

M—顆粒物質量，mg/cm2；

C—質量濃度，mg/cm3；

S—捕集面積，cm2；

V—捕集氣流體積，m3。

由圖1和圖2可以看出，春節期間燃放煙花爆竹對城市空氣中PM2.5和PM10的濃度都有顯著的影響。春節前，PM2.5和PM10濃度均值基本穩定在一級標準左右,變化不大；春節期，由于燃放煙花爆竹增多，城市空氣中PM2.5和PM10的濃度也隨著顯著升高，接近甚至超出了二級濃度限值，受影響最大的是星海三站，該站位于居民區，人口較為密集，居民燃放煙花爆竹現象也較多；春節后，企事業單位開始上班，假期結束，隨著燃放煙花爆竹的減少，PM2.5和PM10的濃度也隨著降低。

圖1 2013 年春節前、春節期、春節后PM2.5 濃度均值變化圖

圖2 2013 年春節前、春節期、春節后PM10 濃度均值變化圖

圖3 PM2.5/PM10 比重關系圖

3 結語

PM10包含PM2.5，通過圖3看出，春節前PM2.5/PM10的比重范圍在40%-60%之間；春節期，煙花爆竹燃放增多，PM2.5/PM10的比重增大，最大達到73.5%；春節后，PM2.5/PM10的比重有所降低。這說明，在春節期燃放煙花爆竹的過程中，對城市環境空氣中PM2.5和PM10的濃度都有影響，二者都隨著燃放煙花爆竹的增多而增高，從二者的比重關系分析，燃放煙花爆竹對細顆粒物PM2.5的影響更為明顯。

通過監測數據的分析可以知道，春節期間燃放煙花爆竹對城市空氣中PM2.5和PM10的影響是比較顯著的，個別子站PM2.5濃度均值已經超出二級標準限值。對于人口密集的居民區，集中燃放煙花爆竹會使PM2.5和PM10濃度升高，其中對細顆粒物PM2.5的影響更為明顯,危害城市空氣質量，對人體健康不利。

[1]金軍，王英，李令軍，等.北京春節期間大氣顆粒物污染及影響m.環境污染與防治.2007,29(3):229-232.

[2]GB3095-2012,環境空氣質量標準[S].中華人民共和國環境保護部.

[3]空氣和廢氣監測分析方法（第四版）.