近日，南方科技大学海洋科学与工程系助理教授李莹团队在环境化学领域取得研究进展，揭示了环保烟花爆竹排放的颗粒物在比传统烟花爆竹少15-65%情况下，仍然会造成严重的空气污染。该研究成果以“Are Environmentally Friendly Fireworks Really “Green” for Air Quality? A Study from the 2019 National Day Fireworks Display in Shenzhen”为题发表在大气学科的自然指数顶级期刊Environmental Science & Technology。

烟花因为其独特的效果经常在世界各地的庆祝活动中被使用，但大量的烟花燃放往往导致严重的空气污染。烟花主要靠火药和金属粉末来产生声音和光线的效果，而爆炸伴随的化学反应会产生大量的颗粒物（PM）和有害气体，比如SO₂。这些高浓度的PM和SO₂虽然一般只会持续几个小时，但是会对城区大范围内的居民呼吸系统造成严重负担，颗粒物里可能含有的大量重金属、高氯酸盐等有毒物质，会对人体健康造成进一步的损害。此外，各种场合的大型烟花汇演在短时间内集中燃放，会产生极高浓度的污染物气团，一般称之为烟羽。这种烟羽影响的范围更小，但是短时间内可能达到极高的浓度，特别是靠近燃放源的区域。为减少有毒物质的排放，在必须燃放烟花的场合使用更为环保的烟花成为重要的选择，但是目前人们关于环保烟花对减轻烟花的污染到底有多大的作用所知甚少。因此，减少烟花的燃放、准确预报烟花汇演对空气质量的影响，对民众进行提前预警显得十分重要。

图1 数值模型模拟的烟花燃放产生的烟羽的轨迹，以及五个受影响站点观测的和模拟的PM_2.5浓度。

团队使用观测网络的PM_2.5数据对模型模拟烟羽的污染水平(PM_2.5浓度)进行了验证，同时基于受影响站点和未受影响站点的分布验证了烟羽的传输路径、影响范围。基于验证后的模拟结果，研究团队模拟了使用非环保烟花情况下的空气污染情况。结果显示，非环保烟花会排放加倍的污染物，站点的PM_2.5以及烟羽的影响范围也接近于加倍。基于更为详细的误差分析，环保烟花相对于非环保烟花产生的污染物水平要低15‒65%，这证明了环保烟花确实能减少烟花造成的空气污染。但是相对来说，虽然环保烟花造成的空气污染水平较低，但污染的绝对水平并不低。因此，即使使用环保烟花，限制使用数量和燃放形式也十分必要。

图2 非环保烟花(CaseTRAD)和环保烟花(CaseEF)所造成的污染水平。(a) 五个受影响站点的PM2.5浓度。(b) PM_2.5浓度高于75、150、300微克/立方米的区域面积。

这一研究详细展示了估算烟花排放的方法，增加了人们对烟花污染的理解，也为研究人员模拟烟花的影响提供了参考，为预报大型烟花汇演的影响以及对可能受影响民众的预警提供了可能。而且，环保烟花既环保（比传统烟花环保）又不“环保”（可以造成很高的污染）的性质也会对各地制定烟花的燃放政策具有重要的指导作用。

李莹课题组2019级博士生范仕东为论文第一作者，李莹为论文第二作者和通讯作者。这一研究得到了国家自然科学基金委、广东省科技计划和深圳市孔雀团队项目的支持。

论文链接：

https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-ACJHBVXAUAZ22JEMG6KK

供稿：海洋科学与工程系

通讯员：颜莎

编辑：苗雪宁

主图设计：丘妍