对城市环境空气中颗粒物影响成因的研究

郭浩 纪德钰 苗书一 王曼华 王伟（大连市环境监测中心 辽宁大连 116023）

1 空气中颗粒物成用

烟花爆竹是以火药为基础原料制成的一类民用爆炸物的统称，它主要是通过火源引燃而发生剧烈燃烧（或爆炸）并伴有声、光、色、烟、雾等效果的产品。春节期间燃放烟花爆竹早已成为中国人的传统习俗，可以创造出喜庆热闹的气氛，更作为一种文化延续至今。

传统烟花爆竹的主要成分是黑火药，有的还要加入镁粉、铁粉、铝粉、锑粉和某些金属离子盐，当烟花爆竹燃放时，黑火药会被氧化生成CO2、CO、NOx、SO2等，同时烟花中的一些细微金属颗粒会在大气中形成气溶胶，这些都会带来一定程度的环境污染[1]。

目前，我国颗粒物监测主要针对PM10和PM2.5。PM10是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于10微米的颗粒物，也称为可吸入颗粒物。PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为细颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响，与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因此燃放烟花爆竹会产生一系列的环境问题，如燃放时产生的空气污染问题、噪音污染问题、燃放后产生的固体废弃物问题及安全问题等，本文只针对环境空气中颗粒物污染方面做简单的研究。

2 颗粒物的采集取样及分析

按照中国人的习俗，广义的春节应从农历腊月廿三开始，至正月十五元宵节结束，但是烟花爆竹燃放最为集中的是除夕至正月初五，以及元宵节，参考目前国内的放假制度，选取农历腊月二十九（三十）至正月初六这七天为春节期；选取农历腊月廿二至廿八的七天代表春节前，而正月初七至十三的七天代表春节后。此次研究主要侧重春节前、春节期、春节后三个阶段燃放烟花爆竹对城市环境空气中颗粒物的影响。

大连市共有10个空气自动监测子站，选取其中6个位于市区的子站，2012年8月各子站开始对PM2.5进行监测，以下是2013年春节前、春节期、春节后三个阶段燃放烟花爆竹对城市环境空气中PM2.5和PM10的影响。（只统计市区6个子站的监测数据）

我国的环境空气质量标准(GB3095-2012)将环境空气质量功能区分为三类[2],分别是：一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区；二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；三类区为特定

工业区。子站名称及PM2.5和PM10的浓度限值见表1。

表1 大连市区空气自动监测子站及PM2.5 和PM10 浓度限值

本文PM2.5及PM10的监测方法为β 射线法，原理：环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出。颗粒物沉淀在采样滤膜上，当β 射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β 射线能量衰减，通过对衰减量的测定计算出颗粒物的浓度[3]。它们之间的关系由下式表示：

式中：I—通过沉积着颗粒物滤膜的β 射线量；

I0—通过滤膜的β 射线量；

μ—质量吸收系数，cm/mg；

M—颗粒物质量，mg/cm2；

C—质量浓度，mg/cm3；

S—捕集面积，cm2；

V—捕集气流体积，m3。

由图1和图2可以看出，春节期间燃放烟花爆竹对城市空气中PM2.5和PM10的浓度都有显著的影响。春节前，PM2.5和PM10浓度均值基本稳定在一级标准左右,变化不大；春节期，由于燃放烟花爆竹增多，城市空气中PM2.5和PM10的浓度也随着显著升高，接近甚至超出了二级浓度限值，受影响最大的是星海三站，该站位于居民区，人口较为密集，居民燃放烟花爆竹现象也较多；春节后，企事业单位开始上班，假期结束，随着燃放烟花爆竹的减少，PM2.5和PM10的浓度也随着降低。

图1 2013 年春节前、春节期、春节后PM2.5 浓度均值变化图

图2 2013 年春节前、春节期、春节后PM10 浓度均值变化图

图3 PM2.5/PM10 比重关系图

3 结语

PM10包含PM2.5，通过图3看出，春节前PM2.5/PM10的比重范围在40%-60%之间；春节期，烟花爆竹燃放增多，PM2.5/PM10的比重增大，最大达到73.5%；春节后，PM2.5/PM10的比重有所降低。这说明，在春节期燃放烟花爆竹的过程中，对城市环境空气中PM2.5和PM10的浓度都有影响，二者都随着燃放烟花爆竹的增多而增高，从二者的比重关系分析，燃放烟花爆竹对细颗粒物PM2.5的影响更为明显。

通过监测数据的分析可以知道，春节期间燃放烟花爆竹对城市空气中PM2.5和PM10的影响是比较显著的，个别子站PM2.5浓度均值已经超出二级标准限值。对于人口密集的居民区，集中燃放烟花爆竹会使PM2.5和PM10浓度升高，其中对细颗粒物PM2.5的影响更为明显,危害城市空气质量，对人体健康不利。

[1]金军，王英，李令军，等.北京春节期间大气颗粒物污染及影响m.环境污染与防治.2007,29(3):229-232.

[2]GB3095-2012,环境空气质量标准[S].中华人民共和国环境保护部.

[3]空气和废气监测分析方法（第四版）.