對(duì)城市環(huán)境空氣中顆粒物影響成因的研究

郭浩 紀(jì)德鈺 苗書一 王曼華 王偉（大連市環(huán)境監(jiān)測(cè)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(chǔ)原料制成的一類民用爆炸物的統(tǒng)稱，它主要是通過(guò)火源引燃而發(fā)生劇烈燃燒（或爆炸）并伴有聲、光、色、煙、霧等效果的產(chǎn)品。春節(jié)期間燃放煙花爆竹早已成為中國(guó)人的傳統(tǒng)習(xí)俗，可以創(chuàng)造出喜慶熱鬧的氣氛，更作為一種文化延續(xù)至今。

傳統(tǒng)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(dāng)煙花爆竹燃放時(shí)，黑火藥會(huì)被氧化生成CO2、CO、NOx、SO2等，同時(shí)煙花中的一些細(xì)微金屬顆粒會(huì)在大氣中形成氣溶膠，這些都會(huì)帶來(lái)一定程度的環(huán)境污染[1]。

目前，我國(guó)顆粒物監(jiān)測(cè)主要針對(duì)PM10和PM2.5。PM10是指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)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(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為細(xì)顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20。雖然PM2.5只是大氣成分中含量很少的組分，但它對(duì)空氣質(zhì)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(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因此燃放煙花爆竹會(huì)產(chǎn)生一系列的環(huán)境問(wèn)題，如燃放時(shí)產(chǎn)生的空氣污染問(wèn)題、噪音污染問(wèn)題、燃放后產(chǎn)生的固體廢棄物問(wèn)題及安全問(wèn)題等，本文只針對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物污染方面做簡(jiǎn)單的研究。

2 顆粒物的采集取樣及分析

按照中國(guó)人的習(xí)俗，廣義的春節(jié)應(yīng)從農(nóng)歷臘月廿三開始，至正月十五元宵節(jié)結(jié)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(jié)，參考目前國(guó)內(nèi)的放假制度，選取農(nóng)歷臘月二十九（三十）至正月初六這七天為春節(jié)期；選取農(nóng)歷臘月廿二至廿八的七天代表春節(jié)前，而正月初七至十三的七天代表春節(jié)后。此次研究主要側(cè)重春節(jié)前、春節(jié)期、春節(jié)后三個(gè)階段燃放煙花爆竹對(duì)城市環(huán)境空氣中顆粒物的影響。

大連市共有10個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站，選取其中6個(gè)位于市區(qū)的子站，2012年8月各子站開始對(duì)PM2.5進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以下是2013年春節(jié)前、春節(jié)期、春節(jié)后三個(gè)階段燃放煙花爆竹對(duì)城市環(huán)境空氣中PM2.5和PM10的影響。（只統(tǒng)計(jì)市區(qū)6個(gè)子站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)）

我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)將環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分為三類[2],分別是：一類區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護(hù)的地區(qū)；二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)；三類區(qū)為特定

工業(yè)區(qū)。子站名稱及PM2.5和PM10的濃度限值見表1。

表1 大連市區(qū)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站及PM2.5 和PM10 濃度限值

本文PM2.5及PM10的監(jiān)測(cè)方法為β 射線法，原理：環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管，經(jīng)過(guò)濾膜后排出。顆粒物沉淀在采樣濾膜上，當(dāng)β 射線通過(guò)沉積著顆粒物的濾膜時(shí)，β 射線能量衰減，通過(guò)對(duì)衰減量的測(cè)定計(jì)算出顆粒物的濃度[3]。它們之間的關(guān)系由下式表示：

式中：I—通過(guò)沉積著顆粒物濾膜的β 射線量；

I0—通過(guò)濾膜的β 射線量；

μ—質(zhì)量吸收系數(shù)，cm/mg；

M—顆粒物質(zhì)量，mg/cm2；

C—質(zhì)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(jié)期間燃放煙花爆竹對(duì)城市空氣中PM2.5和PM10的濃度都有顯著的影響。春節(jié)前，PM2.5和PM10濃度均值基本穩(wěn)定在一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)左右,變化不大；春節(jié)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(jí)濃度限值，受影響最大的是星海三站，該站位于居民區(qū)，人口較為密集，居民燃放煙花爆竹現(xiàn)象也較多；春節(jié)后，企事業(yè)單位開始上班，假期結(jié)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(jié)前、春節(jié)期、春節(jié)后PM2.5 濃度均值變化圖

圖2 2013 年春節(jié)前、春節(jié)期、春節(jié)后PM10 濃度均值變化圖

圖3 PM2.5/PM10 比重關(guān)系圖

3 結(jié)語(yǔ)

PM10包含PM2.5，通過(guò)圖3看出，春節(jié)前PM2.5/PM10的比重范圍在40%-60%之間；春節(jié)期，煙花爆竹燃放增多，PM2.5/PM10的比重增大，最大達(dá)到73.5%；春節(jié)后，PM2.5/PM10的比重有所降低。這說(shuō)明，在春節(jié)期燃放煙花爆竹的過(guò)程中，對(duì)城市環(huán)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(guān)系分析，燃放煙花爆竹對(duì)細(xì)顆粒物PM2.5的影響更為明顯。

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可以知道，春節(jié)期間燃放煙花爆竹對(duì)城市空氣中PM2.5和PM10的影響是比較顯著的，個(gè)別子站PM2.5濃度均值已經(jīng)超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。對(duì)于人口密集的居民區(qū)，集中燃放煙花爆竹會(huì)使PM2.5和PM10濃度升高，其中對(duì)細(xì)顆粒物PM2.5的影響更為明顯,危害城市空氣質(zhì)量，對(duì)人體健康不利。

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

[2]GB3095-2012,環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.

[3]空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）.