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燃放烟花爆竹对空气污染的调查和研究

摘要燃放烟花爆竹是一个历史悠久的民间习俗，在它带来的安全隐患被人

们广泛关注的同时，其燃放过程造成的空气污染也不容忽视。本研究通过实验室

模拟，测定了燃放一枚鞭炮产生的二氧化硫气体量，并通过收集、分析杭州市区

近几年来春节期间空气状况的数据，验证了燃放烟花爆竹造成空气污染的设想，

并提出了科学燃放烟花爆竹的方法。

关键词燃放烟花爆竹空气污染二氧化硫

1问题提出

“鞭炮情结”最初根源于“年”的传说：在两千多年前的远古，人们臆念中认为，

有一种会带来晦气的怪物，叫“年”，它一来，树木凋枯，百草不生；它一“过”，

万物生长，鲜花遍地。“年”如何才能过去呢？需用鞭炮轰。《荆楚岁时记》曾记

载，正月初一，鸡叫头一遍时，大家就纷纷起床，在自家院子里放爆竹，来逐退

瘟神恶鬼。当时没有火药，没有纸张，人们便火烧竹子，使之爆裂发声，以驱逐

瘟神，后来，炼丹家经过不断的化学试验，发现硝石、硫黄和木炭合在一起能引

起燃烧和爆炸，于是发明了火药。有人将火药装在竹筒里燃放，声音更大。北宋

时用卷纸裹着火药的燃放物代替火烧竹子，这就是“爆仗”，后又改为“鞭炮”。“过

年放炮”的习俗从此而来。

前些年，由于燃放烟花爆竹频频引起火灾，所以，一些大城市如北京、杭州

等禁止燃放焰火。近年来考虑到中国的传统文化，又开禁了。那么，燃放烟花爆

竹除了安全隐患之外，还会不会引起其他的不良问题呢？我们在实验室通过测定

燃放一枚鞭炮的二氧化硫气体含量，进行分析推测春节期间燃放焰火可能造成的

空气污染。为此，我们进行了理论分析、实地调查、收集数据、实验研究。

2理论分析

我们首先研究了烟花爆竹造成污染的原因。烟花爆竹的燃料主要由氯酸钾、

硝酸钾、铝粉、硫和炭等组成，燃放时，被紧紧包裹的燃料急剧燃烧，产生大量

的二氧化硫、二氧化碳和氮气等。爆炸同时产生硫化钾、金属氧化物、碳粒等颗

粒，弥散在空气中而形成烟雾，在无风时，久聚不散。至于焰火所产生的迷人而

耀眼的颜色和亮光，则是由于在爆竹的基础上加进了不同性质的金属盐的缘故，

如加入硝酸钡可产生绿色的光，而加入碳酸锂可产生红色的光等等。所以在燃放

烟花时不仅产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，还产生大量的金属氧化物、碳

粒等颗粒烟尘，严重污染空气，对人的呼吸道产生严重的损害，诱发或加重哮喘、

支气管炎等呼吸道疾病。主要化学反应有：

3实验研究

3.1一枚鞭炮燃放时放出二氧化硫气体量的测定

3.1.1实验方案

如何来测定一枚鞭炮燃放后产生的的SO2含量呢？在设计实验方案时，既

要考虑实验时燃放鞭炮的安全，又要考虑将鞭炮燃放后产生的SO2气体全部收

集。我们通过多次试验、修改，最后终于自主创新设计了一种即安全又方便，还

可以定量测定SO2含量的方案：在一只500mL的“可乐”饮料瓶中，把导火线燃

烧的鞭炮投入进去，迅速把带有导管的瓶盖盖好。爆炸后，通过多次挤压，把气

体全部导入一定量（过量）的酸性KMnO4溶液烧杯中，吸收全部SO2气体，

再用标准的Na2C2O4溶液测定多余的酸性的KMnO4溶液，用差量法求得一枚

鞭炮燃放后产生的SO2的量。

3.1.2主要器材和试剂

器材：“大地红”鞭炮数枚，500mL“可乐”饮料瓶，250mL、500mL烧杯，

50mL酸式和碱式滴定管，铁架台，滴定管架，250mL锥形瓶，称量瓶，25mL

移液管，10mL、100mL量筒，玻璃棒，洗瓶，防护眼镜，电子天平。

试剂：Na2C2O4（化学纯），一定浓度400mLKMnO4溶液，100mL1∶3

H2SO4溶液。

3.1.3实验过程

（1）标定KMnO4溶液的浓度：用精确称量的基准物Na2C2O4标定KMnO4

溶液的物质的量浓度。

（2）收集鞭炮燃放的气体：准备1只500mL的“可乐”饮料瓶，在瓶口点燃

爆竹的同时迅速把这枚爆竹扔入瓶内，迅速把带有导管的瓶盖盖好。爆炸后，通

过多次挤压“可乐”饮料瓶，把气体全部导入40mL（过量）的酸性KMnO4溶液

烧杯中，吸收全部的SO2气体