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近年来，环境空气质量越来越受到公众、政府和学者们的关注，尤其是特殊时段的空气质量变化研究[1-3]。中国农历春节是中华民族的传统节日，春节期间大部分工厂停工，打工人员返乡，城市里工业源和交通源的污染物排放量急剧减少，但是已有多年历史的燃放烟花爆竹习俗一直存在。燃放烟花爆竹会释放大量二氧化硫（SO2）、重金属、颗粒物和有毒有害物质等，造成短时严重空气污染，使春节期间城市环境空气质量具有其特殊性。关于春节期间环境空气质量的相关研究已有很多，陆晓波等[4]分析了2012年春节期间烟花爆竹燃放对南京市气溶胶细粒子的影响；邹强等[5]研究发现,烟花爆竹燃放造成苏州市区环境空气中有毒有害物质在短期内急剧上升；赵素平等[6]研究发现，2011年春节期间兰州市烟花爆竹燃放对春节期间颗粒物浓度具有不同程度的影响；赵辉[7]研究表明2011年春节期间西安市NO2、SO2和PM10平均质量浓度比春节前和春节后均偏高。
2020年的春节具有其特殊性，春节假期比往年延长了3 d，是近些年来未曾有过的。而且2020年春节是沈阳市三环以内城区准许销售、燃放烟花爆竹的最后一年。
本研究针对这个特别的春节假期，从环境空气质量状况、气象条件和空气质量变化原因等几方面进行了分析，并与2019年同期的空气质量进行了对比，以期能为改善沈阳市环境空气质量和开展大气污染防治工作提供有效的理论支撑。
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2020年春节假期原本是2020年1月24～31日，后由于特殊原因，国务院将春节假期延长至2月2日，而且春节假期后沈阳市实行了弹性工作制。因此，本研究时段确定为2020年1月和2月，重点研究2020年1月24日至2月28日期间烟花爆竹燃放、燃煤锅炉烟气排放、机动车尾气排放和社会活动水平对环境空气质量的影响。
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环境空气质量监测数据来自于辽宁省沈阳生态环境监测中心，主要污染物有PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3和CO；气象数据来自于沈阳市气象台；污染源监测数据来源于沈阳市污染源自动监控平台。
1.1. 研究时段的确定
1.2. 数据来源
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2020年1月优良天数为11 d，同比减少8 d。环境空气中6项主要污染物浓度与去年同期相比，SO2持平，PM2.5、PM10、NO2、CO和O3浓度均上升。
2020年2月优良天数为22 d，同比增加2 d。环境空气中6项主要污染物浓度与去年同期相比，仅O3浓度略有上升，其余5项污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO浓度同比均有大幅度下降。2020年2月优良率高达75.9%，为2016年以来同期空气质量最好的月份。
2020年1月24日至2月28日期间优良天数为23 d，同比减少2 d；环境空气中6项主要污染物PM2.5、O3浓度同比略有上升，其余4项污染物PM10、SO2、NO2和CO浓度同比均下降。
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根据2020年春节期间的特殊性，将重点研究时间分为3个阶段，第一阶段春节假期期间（2020年1月24～2月2日），第二阶段弹性工作制期间，社会活动水平降至最低（2020年2月3～23日），第三阶段部分社会活动逐步恢复期间（2020年2月24～2月28日）。各阶段环境空气质量情况见表1，主要污染物浓度见表2。
表1和表2可知，第一阶段优良天数仅有3 d，同比减少6 d。6项主要污染物浓度均高于去年同期，其中PM2.5浓度增加136.5%。第二阶段优良天数为15 d，同比减少1 d。6项主要污染物除O3浓度增加外，其余5项污染物浓度与去年同期相比均有大幅度下降，其中PM2.5浓度减少18.2%。第三阶段优良天数为5 d，同比增加3 d；6项主要污染物浓度与去年同期相比均有大幅度下降，其中PM2.5浓度减少64.9%。
3个阶段正处于冬季采暖期，冬季采暖期沈阳市首要污染物主要是PM2.5，为此对3个阶段的PM2.5日均浓度进行统计分析，见图1。
图1可见，第一阶段PM2.5浓度很高，超过环境空气质量二级日标准0.6倍，出现3个较高的峰值，导致出现3 d重度污染，1 d严重污染。第二阶段PM2.5浓度相比第一阶段有明显的下降，低于环境空气质量二级日标准28.0%。第三阶段PM2.5浓度比第二阶段又有明显的下降，低于环境空气质量二级日标准54.7%。
从PM2.5达轻度污染的时次来看见图2，第一阶段有78 h达轻度污染，占总监测小时数的32.5%，而2019年同期仅有1 h达轻度污染。第二阶段有26 h达轻度污染，占总监测小时数的5.0%，与2019年同期持平。第三阶段小时数据全部达到空气质量二级小时标准，而2019年同期有28 h达轻度污染，占总监测小时数的23.3%。
2.1. 整体分析
2.2. 环境空气质量对比分析
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2020年1月平均气温为−10.1 ℃，低于去年同期，但高于历年同期1.4 ℃。降水量为0.9 mm，略高于去年同期，但仅为历年同期的2成。
2020年2月平均气温为−4.5 ℃，与去年同期持平，但高于历年同期2.1 ℃。降水量为11.5 mm，高于去年同期，为历年同期的2倍。
综上所述，2020年1月和2月气温与历年同期相比略有升高，2月份的降水量明显高于历年同期，空气污染气象扩散条件和大气环境容量较历年同期略好。
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燃放烟花爆竹对环境空气质量的瞬时影响较大[1]。第一阶段正处于春节假期期间，而且2020年春节是沈阳市三环以内城区准许销售、燃放烟花爆竹的最后一年。
通过分析2020年1月24～27日（农历除夕至正月初三）沈阳市环境空气质量监测小时数据，发现沈阳市PM2.5小时浓度从1月24日20:00（99 μg/m3）开始逐渐上升，到1月25日2:00达到峰值（534 μg/m3）后逐渐下降，浓度虽然开始下降但一直维持在一个较高的水平，直到1月27日4:00开始明显下降，这期间有55 h达到或超过中度污染水平，其中在1月25日和26日凌晨连续多个小时达到了严重污染水平。另外，通过对比其他5种污染物，发现PM10、SO2、CO与PM2.5协同升高和降低，明显与燃烧烟花爆竹时间点相吻合，见图3。
图3可见，2020年春节期间，沈阳市燃放烟花爆竹对环境空气质量的影响很大，尤其是除夕夜零点前后，环境空气质量的恶化达到了顶峰，因此，在春节期间应该采取必要的禁放措施以减少燃放烟花爆竹对环境空气质量产生的影响。
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随着沈阳市抗霾攻坚各项措施的实施，工业企业和供暖企业燃煤锅炉污染物排放进一步治理，燃煤锅炉对城市环境空气质量的影响得到了一定的控制，尤其是在气象扩散条件同历年同期变化较小的前提下，燃煤锅炉污染物排放量的减少对改善环境空气质量发挥了巨大的贡献。
对2020年1月1日至2月28日期间沈阳市燃煤锅炉污染物排放量进行统计见图4。
图4可见，1月18日以后非供暖企业锅炉污染物排放有一个明显的下降，同时由于春节期间停工停产的影响，1月24日至2月28日排放量维持在一个较低且相对稳定的水平，而此段时间供暖锅炉污染物排放量没有明显的变化。分析环境空气中6项污染物监测数据发现，1月18～21日环境空气中PM2.5、PM10日均浓度也有一个很明显的下降过程，与燃煤锅炉污染物排放量减少的时间点相吻合。
另外，为研究燃煤锅炉SO2排放量与环境空气中SO2浓度的关系，分析了2020年1月1日至2月28日期间沈阳市燃煤锅炉SO2排放量和环境空气中SO2日均浓度数据，可以看出二者呈现明显的正相关性见图5。
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通过上述分析可以发现2020年1月24日至2月28日沈阳市燃煤锅炉污染物排放量基本上维持在一个相对固定的水平，而此段时期气象扩散条件同历年同期相比变化也不是很明显。但统计此段时间的环境空气质量监测数据却发现，除1月24～27日受燃放烟花爆竹影响，环境空气质量恶化明显，其余时间1月28日至2月28日环境空气中6项污染物浓度均有大幅度的下降，且明显低于环境空气质量二级日标准图6。分析原因：2020年春节期间受“疫情”影响非必要不出行，沈阳市马路上除了少数特种车辆外，私家车出行量比往年大幅下降。由此可见社会活动水平和机动车尾气排放的减少对环境空气质量改善有着很大的贡献，为今后采取机动车限行提供了可靠的数据支持。
3.1. 气象条件
3.2. 烟花爆竹燃放
3.3. 燃煤锅炉烟气排放
3.4. 社会活动水平
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由于2020年春节的特殊性，企业停工停产，各类集聚型活动停办，各类公众场馆关闭，酒店、商超停业，居民外出走亲访友停止，整个社会活动水平和机动车尾气排放降至历史极低值，沈阳市环境空气质量有明显的改善，主要表现为以下特征。
1）春节假期期间由于受燃放烟花爆竹的影响，环境空气质量恶化明显，出现了重污染天气，因此，在春节假期期间应采取必要的禁放措施以减少燃放烟花爆竹对环境空气质量产生的影响。
2）在气象扩散条件同历年同期变化较小的前提下，由于工业企业停工停产，燃煤锅炉污染物排放量减少，极大地改善了环境空气质量。
3）沈阳市社会活动水平和机动车尾气排放降至历史极低值期间，2020年2月空气质量优良率高达75.9%，为2016年以来同期空气质量最好的月份。
