煙花爆竹與PM25

1、煙花爆竹與PM2.5 -黃茶香、朱玉平、楊林煙花爆竹雖然是具有一定的危險爆炸物品，但也是人們喜聞樂見的傳統(tǒng)工藝美術品。燃放煙花爆竹是世界人民千百年來的習俗，我國的煙花爆竹更是歷史悠久，是國際上享有盛譽的煙花爆竹生產(chǎn)、銷售和出口大國。由于煙花爆竹在燃放過程中會生成一定的煙霧和氣體，引發(fā)了很多媒體夸大報道煙花爆竹燃放將產(chǎn)生大量的PM2.5，嚴重污染了環(huán)境，甚至被認為是造成近期全國各地出現(xiàn)連續(xù)霧霾天氣的罪魁禍首之一。鑒此，對煙花爆竹的組成原料、生產(chǎn)過程、燃放產(chǎn)物與產(chǎn)生PM2.5的關系進行全面分析，正確引導消費者消費，促進煙花爆竹產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。一. PM2.5及來源PM，英文全稱為particu

2、late matter，是指環(huán)境空氣中的顆粒物，根據(jù)空氣動力學當量直徑可用小于或等于100m的總懸浮顆粒物（TSP），小于或等于10m的可進入人體呼吸系統(tǒng)的顆粒物（PM10），以及小于或等于2.5m的可進入人體肺部的超細顆粒物（PM2.5）的年、24小時和1小時平均質量濃度來衡量空氣的受污染程度。大部分有害元素和化合物都富集在細顆粒物上，而隨著其粒徑的減小，細顆粒物在大氣中的存留時間和在呼吸系統(tǒng)的吸收率也隨之增加，對人體健康的影響也越大，因此PM2.5嚴重影響了空氣質量，同時對能見度也有重要影響，一般用PM2.5表示每立方米空氣中這種顆粒的含量，這個值越高，就代表空氣污染越嚴重。PM2.5產(chǎn)生

3、的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質，其化學組成因地區(qū)及污染源的不同而差異較大，目前所知的主要成分為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、含碳顆粒、金屬顆粒、礦物質等。一般而言，粒徑2.5微米至10微米的粗顆粒物主要來自道路揚塵等；2.5微米以下的細顆粒物（PM2.5）則主要來自化石燃料的燃燒（如機動車尾氣、燃煤）、揮發(fā)性有機物等。我國對PM2.5的檢測越來越重視，2012年2月29日新發(fā)布的環(huán)境空氣質量標準增加了細顆粒物（PM2.5）濃度限值檢測指標,采用世界衛(wèi)生組織設定的最寬限值，如下表1所示。表1 空氣環(huán)境污染物基本項目濃度極限污染物項目

4、平均時間濃度限值（g/m3）一級二級TSP年平均8020024小時平均120300PM10年平均407024小時平均50150PM2.5年平均153524小時平均1575二. 煙花爆竹組成、生產(chǎn)過程、燃放等與PM2.5的關系從煙花爆竹的組成、生產(chǎn)過程，燃放及其產(chǎn)物分析，煙花爆竹產(chǎn)生PM2.5和PM10這些細顆粒物極少，與汽車尾氣、燃煤等產(chǎn)生的PM2.5和PM10比較微乎及微。1.煙花爆竹組成與PM2.5的關系煙花爆竹主要由藥物、外殼、引燃裝置等組成。煙花爆竹的藥物主要由氧化劑、還原劑、增色增效物質和粘合劑組成。外殼主要由紙制品（瓦楞紙）、泥土（黃土和固引劑）、塑料等制成。氧化劑主要有硝酸鹽、高

5、氯酸鹽、金屬氧化物等物質。還原劑主要由金屬可燃物、非金屬可燃物（主要由無機可燃物C、S、P和有機可燃物組成）。增色增效物質主要有含氯化合物（如氯化石蠟、聚氯乙烯）以及含金屬的著色物，如碳酸鍶、氧化銅等。粘合劑主要是有機粘合劑，如酚醛樹脂等。這些組成物質中不含有毒有害、重金屬，不會直接產(chǎn)生PM2.5的成份。2.煙花爆竹生產(chǎn)過程與PM2.5的關系煙花爆竹生產(chǎn)過程是將所需藥劑經(jīng)過機械混合均勻或造粒，裝填入設計好規(guī)格尺寸的筒體內的工藝過程。在這個過程中藥劑充分混合、造粒、裝填和筒體封底等工序可能揚起粉塵，因煙花爆竹藥物的粒徑直接影響著其安定性，粒徑越小，藥物越敏感，易于發(fā)生安全事故，所以對藥劑等粒徑控

6、制很嚴格，各藥劑成分和泥土粒徑一般控制在80200目（即18075微米）之間，即使是粒徑最小的成份鋁銀粉不超過320目（即不低于45微米），而且還與油脂包裹混合，封底用的黃土必須保持一定大的粒度和潤性才能粘合牢固。因此，在煙花爆竹生產(chǎn)過程中，幾乎不可能產(chǎn)生10微米及以下的顆粒，更不用說產(chǎn)生PM2.5了。和礦山開采、玻璃、水泥制造等接觸二氧化硅、硅酸鹽、纖維粉塵無法相比，至今千百年，從事煙花爆竹生產(chǎn)的工人未出現(xiàn)過一例得塵肺病的情況。3.煙花爆竹燃放與PM2.5的關系煙花爆竹引燃后發(fā)生燃燒或爆炸，產(chǎn)生光、聲、色、型、煙霧等效果，雖然有的產(chǎn)品藥物成分中不可缺少含有硫磺，但分析其燃放的特點、燃放生成物

7、，發(fā)現(xiàn)煙花爆竹的燃放對環(huán)境所造成的影響與日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放相比是微不足道的。1） 煙花爆竹燃放具有短期性煙花爆竹是一次性娛樂消費品，燃放過程是短暫的，有的是瞬間爆響，有的持續(xù)燃燒產(chǎn)生效果時間也會不超過幾十秒鐘。人們一般只在婚喪、喜慶等重大節(jié)日里間斷性的燃放煙花爆竹，即使是重大慶典活動（如北京08年奧運會開閉幕式、國慶60周年等）的大型焰火燃放，持續(xù)燃放時間也只有十幾分鐘。短暫性的燃放煙花爆竹產(chǎn)生的煙霧揮發(fā)消散很快，一般正常燃放在幾分鐘內濃度迅速降低，恢復原有空氣環(huán)境質量，不會形成積累，對環(huán)境影響很小。2） 室外空曠的燃放環(huán)境煙花爆竹是一種危險爆炸的娛樂品，燃放要求有一定的安全距離

8、，如C級15米、B級50米、A級100米，除少數(shù)幾種D級產(chǎn)品如舞臺噴花、玩具類、摩擦類（被取消）外，均需在室外空曠的環(huán)境中燃放，觀賞距離要求在一定范圍之外。且煙花爆竹中大多數(shù)都是高空類產(chǎn)品，如組合煙花、禮花彈和升空類等。其中組合煙花的占到產(chǎn)品總量的60%以上，最低爆炸高度都在十幾米以上；禮花彈中最小的3號產(chǎn)品，最低爆炸高度都在45米以上。另外，煙花爆竹標準對產(chǎn)品的藥量作了嚴格的控制。煙花爆竹在室外空曠的空中燃放后產(chǎn)生煙霧很容易擴散，其濃度與擴散距離二次方遞減，當經(jīng)過安全距離到達觀眾時，濃度已很低，對人群和環(huán)境造成的影響都很小。3） 燃放生成物可吸入部分少，產(chǎn)生PM2.5更少煙花爆竹的組成成分和

9、生產(chǎn)過程中基本上不會產(chǎn)生PM2.5，甚至是可吸入的PM10。只有在煙火藥發(fā)生燃燒反應時，按所產(chǎn)生的焰火效應要求，生成不同的氣相或凝聚相（固、液）物質。根據(jù)近年來煙花爆竹制作工藝和藥物配方的不斷研究改進，煙火藥燃燒能夠達到或接近零氧平衡，在這種條件下生成的CO、NOX、H2等有毒氣體和可吸入部分為最少。煙花爆竹燃放后會生成氣體煙霧、漂浮物和殘余物，其具體成分往往因產(chǎn)品品種、藥物成分，以及燃燒程度不同而各異，如有的產(chǎn)品藥劑中不含硫，有的不含碳，有的是采用塑料等等。尤其是煙花爆竹標準中對產(chǎn)品藥量進行了嚴格的限制，生成物中的氣體煙霧以微粒（煙）、溶液（霧）和氣體的形式短暫的飄散在大氣中，具有量少，顆粒

10、大，時間短，揮發(fā)消散快的特征，根據(jù)標準考察年和24小時平均的PM2.5，燃放后能迅速恢復到環(huán)境質量標準要求。煙花爆竹是由紙質筒體和泥土組成的主體，燃放后會形成殘余物?；虬丛O計效果生成的紙帶、紙傘等漂浮物，以及散落的泥土、稻殼、棉籽、木桿等。漂浮物和殘余物因其顆粒大，在短時間內飄撒在大地、建筑面或水面上，不會存留在大氣中。這些物質均是可降解的，特別正在興起的紙質模具筒體，可以回收利用。不但不會產(chǎn)生PM2.5，對環(huán)境的影響也很小。生成物主要有：a） 固體微粒：K2O、K2CO3、K2SO3、K2S、BaCl2、SrCl2、CuCl2、MgO、Al2O3、CaCl2等。b） 氣體：CO、NOX、N2

11、、CO2、H2c） 漂浮物和殘余物：彈（紙）片、紙管、泥土、塑料體、稻殼、棉籽、木桿等。三. 煙花爆竹標準對有害有毒成分的控制煙花爆竹自從開始標準化建設以來，非常重視對環(huán)境的污染和消費者的傷害。相繼發(fā)布標準對煙花爆竹的組成成分、性質，制作工藝，生產(chǎn)過程進行嚴格的控制，嚴禁使用有毒有害成分。煙花爆竹產(chǎn)品基礎標準煙花爆竹 安全與質量及各分類標準中明確規(guī)定了，嚴禁使用砷化合物、汞化合物、沒食子酸、苦味酸、六氯代苯、鎂粉、鋯粉、磷（摩擦類除外）等，爆竹類、噴花類、旋轉類、吐珠類、玩具類產(chǎn)品及個人燃放類組合煙花不使用鉛化合物，另外，如噴花類、旋轉類等非炸響性藥物一般都不含硫磺。隨著對煙花爆竹安全性能的不

12、斷提高，產(chǎn)品的藥量受到嚴格的限制，也確保了產(chǎn)品的環(huán)保性。四. 煙花爆竹與汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生PM2.5的比較人們燃放煙花爆竹主要在春節(jié)、清明或喜慶的節(jié)日，但地域分散、時間短暫，產(chǎn)生的PM2.5與汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)相比微乎其微。如據(jù)有關實驗顯示：一場30分鐘的焰火燃放，于下風處檢測產(chǎn)生的PM2.5最高值為200g/m3，一臺排氣量為1.8T的汽車尾氣排放時，在尾氣排放處檢測產(chǎn)生的PM2.5最高值達到1200g/m3；據(jù)對113個重點城市調查顯示，機動車排放的氮氧化合物、揮發(fā)性有機物和可吸入顆粒物，在城市中心區(qū)所有污染源中的貢獻比例已分別達到66%、90%和26%，而對人體危害較大的可吸入細顆

13、粒物(PM2.5)也主要來源于汽車尾氣。又如2011年北京市PM2.5大概22%以上是機動車排放的；近17%是燃燒煤炭如電廠、鍋爐、散煤排放的。杭州機動車尾氣排放對PM2.5的貢獻率達33%；工業(yè)生產(chǎn)中燃煤的貢獻率達15.9%。煙花爆竹燃放時可能使當時集中地的PM2.5短暫升高，但考察其全年、24小時的平均濃度就極小了。五. 煙花爆竹與PM2.5研究方向由于PM2.5將對環(huán)境造成嚴重的影響，對人類健康帶來很大的傷害，煙花爆竹燃放時可能產(chǎn)生極少的PM2.5，為了更加科學有效的控制PM2.5的產(chǎn)生，從源頭上進行控制，確保煙花爆竹朝著更加環(huán)保的方向發(fā)展，擬在以下方面進行研究：1. 開發(fā)新材料，尋求燃燒后不產(chǎn)生CO、NOX、硫化物及金屬顆粒的新型氧化劑和可燃劑，配制綠色煙火藥，消除生成PM2.5和有毒有害氣體的可能性。2. 研究新配方、新工藝，使各種煙火藥反應盡量達到或接近零氧平衡。3. 考慮風向的影響和與居民區(qū)的安全距離，科學劃分燃放禁區(qū)和燃放區(qū)。4.