摘要：中国是国际上享有盛誉的烟花爆竹生产、销售和出口大国，由于其在燃放过程中会生成一定的烟雾和气体，被误认为产生大量的PM_2.5，严重污染了环境。鉴此，通过对烟花爆竹的成份组成、生产过程、燃放产物等因素与产生PM_2.5的关系进行全面分析。得知烟花爆竹由药剂、纸制品（瓦楞纸）、泥土（黄土和固引剂）等组成，无论是药剂成份，还是其它材质，其颗粒粒径都远大于2.5μm，很少产生PM_2.5颗粒，并且在其生产过程中即使产生扬尘也都是粒径远大于2.5μm的颗粒。烟花爆竹燃放因其药物燃烧会产生一定量的PM_2.5颗粒和少量的SO₂、NO_x气体，但烟花爆竹燃放是短暂性的，并且都是在室外空旷的地方燃放，即使是一场大型焰火燃放，PM_2.5日平均浓度和年平均浓度都远低于国家环境空气质量标准规定的极限浓度值，并通过和汽车尾气排放、工业生产所产生PM_2.5进行比较，烟花爆竹燃放不是大气中PM_2.5颗粒的主要来源，其产生的PM_2.5非常微少。
关键词：烟花、PM_2.5
烟花爆竹虽然是具有一定的危险爆炸物品，但也是人们喜闻乐见的传统工艺美术品。燃放烟花爆竹是世界人民千百年来的习俗，我国的烟花爆竹更是历史悠久，是国际上享有盛誉的烟花爆竹生产、销售和出口大国。由于烟花爆竹在燃放过程中会生成一定的烟雾和气体，引发了很多媒体夸大报道烟花爆竹燃放将产生大量的PM_2.5，严重污染了环境，甚至被认为是造成近期全国各地出现连续雾霾天气的罪魁祸首之一。鉴此，对烟花爆竹的组成原料、生产过程、燃放产物与产生PM_2.5的关系进行全面分析，正确引导消费者消费，促进烟花爆竹产业的健康持续发展。
一.  PM_2.5及来源
PM，英文全称为particulate matter，是指环境空气中的颗粒物，根据空气动力学当量直径可用小于或等于100μm的总悬浮颗粒物（TSP），小于或等于10μm的可进入人体呼吸系统的颗粒物（PM₁₀），以及小于或等于2.5μm的可进入人体肺部的超细颗粒物（PM_2.5）的年、24小时和1小时平均质量浓度来衡量空气的受污染程度。大部分有害元素和化合物都富集在细颗粒物上，而随着其粒径的减小，细颗粒物在大气中的存留时间和在呼吸系统的吸收率也随之增加，对人体健康的影响也越大，因此PM_2.5严重影响了空气质量，同时对能见度也有重要影响，一般用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。
PM_2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质，其化学组成因地区及污染源的不同而差异较大，目前所知的主要成分为硫酸盐、硝酸盐、铵盐、含碳颗粒、金属颗粒、矿物质等。
一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM_2.5）则主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）、挥发性有机物等。
我国对PM_2.5的检测越来越重视，2012年2月29日新发布的《环境空气质量标准》增加了细颗粒物（PM_2.5）浓度限值检测指标，采用世界卫生组织设定的最宽限值，如下表1所示。
表1 空气环境污染物基本项目浓度极限

污染物项目	平均时间	浓度限值（μg/m3）
		一级	二级
TSP	年平均	80	200
	24小时平均	120	300
PM10	年平均	40	70
	24小时平均	50	150
PM2.5	年平均	15	35
	24小时平均	15	75

二.   烟花爆竹组成、生产过程、燃放等与PM2.5的关系
从烟花爆竹的组成、生产过程，燃放及其产物分析，烟花爆竹产生PM_2.5和PM₁₀这些细颗粒物极少，与汽车尾气、燃煤等产生的PM_2.5和PM₁₀比较微乎及微。
1.烟花爆竹组成与PM_2.5的关系
烟花爆竹主要由药物、外壳、引燃装置等组成。烟花爆竹的药物主要由氧化剂、还原剂、增色增效物质和粘合剂组成。外壳主要由纸制品（瓦楞纸）、泥土（黄土和固引剂）、塑料等制成。氧化剂主要有硝酸盐、高氯酸盐、金属氧化物等物质。还原剂主要由金属可燃物、非金属可燃物（主要由无机可燃物C、S、P和有机可燃物组成）。增色增效物质主要有含氯化合物（如氯化石蜡、聚氯乙烯）以及含金属的着色物，如碳酸锶、氧化铜等。粘合剂主要是有机粘合剂，如酚醛树脂等。这些组成物质中不含有毒有害、重金属，不会直接产生PM_2.5的成份。
2.烟花爆竹生产过程与PM_2.5的关系
烟花爆竹生产过程是将所需药剂经过机械混合均匀或造粒，装填入设计好规格尺寸的筒体内的工艺过程。在这个过程中药剂充分混合、造粒、装填和筒体封底等工序可能扬起粉尘，因烟花爆竹药物的粒径直接影响着其安定性，粒径越小，药物越敏感，易于发生安全事故，所以对药剂等粒径控制很严格，各药剂成分和泥土粒径一般控制在80～200目（即180～75微米）之间，即使是粒径最小的成份铝银粉不超过320目（即不低于45微米），而且还与油脂包裹混合，封底用的黄土必须保持一定大的粒度和润性才能粘合牢固。因此，在烟花爆竹生产过程中，几乎不可能产生10微米及以下的颗粒，更不用说产生PM_2.5了。和矿山开采、玻璃、水泥制造等接触二氧化硅、硅酸盐、纤维粉尘无法相比，至今千百年，从事烟花爆竹生产的工人未出现过一例得尘肺病的情况。
3.烟花爆竹燃放与PM_2.5的关系
烟花爆竹引燃后发生燃烧或爆炸，产生光、声、色、型、烟雾等效果，虽然有的产品药物成分中不可缺少含有硫磺，但分析其燃放的特点、燃放生成物，发现烟花爆竹的燃放对环境所造成的影响与日常发电、工业生产、汽车尾气排放相比是微不足道的。
1）      烟花爆竹燃放具有短期性
烟花爆竹是一次性娱乐消费品，燃放过程是短暂的，有的是瞬间爆响，有的持续燃烧产生效果时间也会不超过几十秒钟。人们一般只在婚丧、喜庆等重大节日里间断性的燃放烟花爆竹，即使是重大庆典活动（如北京08年奥运会开闭幕式、国庆60周年等）的大型焰火燃放，持续燃放时间也只有十几分钟。短暂性的燃放烟花爆竹产生的烟雾挥发消散很快，一般正常燃放在几分钟内浓度迅速降低，恢复原有空气环境质量，不会形成积累，对环境影响很小。
2）      室外空旷的燃放环境
烟花爆竹是一种危险爆炸的娱乐品，燃放要求有一定的安全距离，如C级＞15米、B级＞50米、A级＞100米，除少数几种D级产品如舞台喷花、玩具类、摩擦类（被取消）外，均需在室外空旷的环境中燃放，观赏距离要求在一定范围之外。且烟花爆竹中大多数都是高空类产品，如组合烟花、礼花弹和升空类等。其中组合烟花的占到产品总量的60%以上，最低爆炸高度都在十几米以上；礼花弹中最小的3号产品，最低爆炸高度都在45米以上。另外，烟花爆竹标准对产品的药量作了严格的控制。烟花爆竹在室外空旷的空中燃放后产生烟雾很容易扩散，其浓度与扩散距离二次方递减，当经过安全距离到达观众时，浓度已很低，对人群和环境造成的影响都很小。
3）      燃放生成物可吸入部分少，产生PM_2.5更少
烟花爆竹的组成成分和生产过程中基本上不会产生PM_2.5，甚至是可吸入的PM₁₀。只有在烟火药发生燃烧反应时，按所产生的焰火效应要求，生成不同的气相或凝聚相（固、液）物质。根据近年来烟花爆竹制作工艺和药物配方的不断研究改进，烟火药燃烧能够达到或接近零氧平衡，在这种条件下生成的CO、NO_X、H₂等有毒气体和可吸入部分为最少。
烟花爆竹燃放后会生成气体烟雾、漂浮物和残余物，其具体成分往往因产品品种、药物成分，以及燃烧程度不同而各异，如有的产品药剂中不含硫，有的不含碳，有的是采用塑料等等。尤其是烟花爆竹标准中对产品药量进行了严格的限制，生成物中的气体烟雾以微粒（烟）、溶液（雾）和气体的形式短暂的飘散在大气中，具有量少，颗粒大，时间短，挥发消散快的特征，根据标准考察年和24小时平均的PM_2.5，燃放后能迅速恢复到环境质量标准要求。
烟花爆竹是由纸质筒体和泥土组成的主体，燃放后会形成残余物。或按设计效果生成的纸带、纸伞等漂浮物，以及散落的泥土、稻壳、棉籽、木杆等。漂浮物和残余物因其颗粒大，在短时间内飘撒在大地、建筑面或水面上，不会存留在大气中。这些物质均是可降解的，特别正在兴起的纸质模具筒体，可以回收利用。不但不会产生PM_2.5，对环境的影响也很小。
生成物主要有：
a）    固体微粒：K₂O、K₂CO₃、K₂SO₃、K₂S、BaCl₂、SrCl₂、CuCl₂、MgO、Al₂O₃、CaCl₂等。
b）    气体：CO、NO_X、N₂、CO₂、H₂。
c）    漂浮物和残余物：弹（纸）片、纸管、泥土、塑料体、稻壳、棉籽、木杆等。
三.  烟花爆竹标准对有害有毒成分的控制
烟花爆竹自从开始标准化建设以来，非常重视对环境的污染和消费者的伤害。相继发布标准对烟花爆竹的组成成分、性质，制作工艺，生产过程进行严格的控制，严禁使用有毒有害成分。
烟花爆竹产品基础标准《烟花爆竹 安全与质量》及各分类标准中明确规定了，严禁使用砷化合物、汞化合物、没食子酸、苦味酸、六氯代苯、镁粉、锆粉、磷（摩擦类除外）等，爆竹类、喷花类、旋转类、吐珠类、玩具类产品及个人燃放类组合烟花不使用铅化合物，另外，如喷花类、旋转类等非炸响性药物一般都不含硫磺。随着对烟花爆竹安全性能的不断提高，产品的药量受到严格的限制，也确保了产品的环保性。
四.  烟花爆竹与汽车尾气、工业生产所产生PM2.5的比较
人们燃放烟花爆竹主要在春节、清明或喜庆的节日，但地域分散、时间短暂，产生的PM_2.5与汽车尾气、工业生产相比微乎其微。如据有关实验显示：一场30分钟的焰火燃放，于下风处检测产生的PM_2.5最高值为200μg/m³，一台排气量为1.8T的汽车尾气排放时，在尾气排放处检测产生的PM_2.5最高值达到1200μg/m³；据对113个重点城市调查显示，机动车排放的氮氧化合物、挥发性有机物和可吸入颗粒物，在城市中心区所有污染源中的贡献比例已分别达到66%、90%和26%，而对人体危害较大的可吸入细颗粒物(PM_2.5)也主要来源于汽车尾气。又如2011年北京市PM_2.5大概22%以上是机动车排放的；近17%是燃烧煤炭如电厂、锅炉、散煤排放的。杭州机动车尾气排放对PM_2.5的贡献率达33%；工业生产中燃煤的贡献率达15.9%。烟花爆竹燃放时可能使当时集中地的PM_2.5短暂升高，但考察其全年、24小时的平均浓度就极小了。
五.  烟花爆竹与PM_2.5研究方向
由于PM_2.5将对环境造成严重的影响，对人类健康带来很大的伤害，烟花爆竹燃放时可能产生极少的PM_2.5，为了更加科学有效的控制PM_2.5的产生，从源头上进行控制，确保烟花爆竹朝着更加环保的方向发展，拟在以下方面进行研究：
1. 开发新材料，寻求燃烧后不产生CO、NO_X、硫化物及金属颗粒的新型氧化剂和可燃剂，配制绿色烟火药，消除生成PM_2.5和有毒有害气体的可能性。
2. 研究新配方、新工艺，使各种烟火药反应尽量达到或接近零氧平衡。
3. 考虑风向的影响和与居民区的安全距离，科学划分燃放禁区和燃放区。
4. 提高检测能力，科学分析烟花爆竹燃放后产物的组成成分，实时监测其对环境造成的影响，以指导产业的发展。
5. 提高产品质量，确保药物充分发生反应，加强监管，将有效降低PM_2.5。
总之，烟花爆竹是一种有着1400多年历史的娱乐消费品，尽管在一些产品的药物中含有C、N、S等成分，但从其组成原料、生产过程、燃放产物与产生PM_2.5的关系分析，特别是从年和24小时平均PM_2.5来考察对环境的影响，是十分微小的。