廊坊地區(qū)春季花粉濃度變化特征及花粉過敏等級的初步研究

高清泉，高清源，李敬海，沈 芳，紀(jì)詩璇，管 林#

1.廊坊市氣象局，河北廊坊 065000；2.鞍山市氣象局，遼寧鞍山 114000

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，改善城市生態(tài)環(huán)境成為重要環(huán)節(jié)之一，對降低大氣環(huán)境污染、改善城市小氣候等方面具有重要作用。但隨著居住環(huán)境綠化面積的增加，綠化植物的花粉在近地面呈階段性聚集，致使空氣中花粉濃度驟增，極易引起人們花粉過敏[1]。花粉過敏已經(jīng)成為過敏科的常見病，主要表現(xiàn)為呼吸道和結(jié)膜的卡他性炎癥，造成不同程度的打噴嚏、流鼻涕，甚至誘發(fā)哮喘、氣管炎等而危害人體健康[2]。許多專家對此做了不同程度的研究，提出“花粉污染”的概念[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)，我國因花粉引起的疾病發(fā)病率為0.5%～1.0%，在人口較為密集的高發(fā)區(qū)達(dá)到5%左右，且過敏癥具有地域性、多發(fā)性和季節(jié)性的特點(diǎn)[5-6]。在北京地區(qū)過敏性呼吸道病人的調(diào)查中，花粉過敏患者占25%～33%，天津花粉過敏患者占32.3%，貴陽花粉癥患者也高達(dá)3.16%，花粉造成的空氣污染已經(jīng)十分明顯[7-8]。

由此可見，花粉濃度已經(jīng)成為部分城市大氣環(huán)境評估的一部分。受南北氣候因素的影響，以及植物覆蓋面積和綠化植物種類的不同，各城市花粉的種類、含量、變化也會有所區(qū)別。對于某個(gè)城市，其地理位置、植物種類與氣候是相對穩(wěn)定的，但當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件是不穩(wěn)定的，因而氣象條件的變化成為影響花粉濃度變化的關(guān)鍵因素。廊坊地處河北中東部，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春季干旱多風(fēng)沙，秋季秋高氣爽，冷熱適宜。春季植物花粉主要以松屬、柏科、榆屬、楊柳科和樺木科植物花粉為主，且停留時(shí)間較短；秋季植物花粉主要以禾本科、蒿科、綠草科、豚草科和黎科為主，在空氣中停留時(shí)間較長。

隨著科技的不斷進(jìn)步，花粉自動監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)在人們生活中。本研究依托廊坊市花粉自動監(jiān)測系統(tǒng)，研究2021年廊坊地區(qū)春秋季花粉變化特征及其與氣象條件的關(guān)系，旨在進(jìn)一步提高人們對花粉的認(rèn)識，為花粉敏感人群合理出行提供參考，同時(shí)為氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)診療、科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

花粉數(shù)據(jù)來源于北京朗凈時(shí)代環(huán)境科技有限公司LJHF3000全自動花粉監(jiān)測儀。該監(jiān)測儀可以快速對花粉進(jìn)行識別與濃度檢測，完成空氣中花粉粒數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與存儲。該設(shè)備安裝集成微氣象多元化因子同時(shí)觀測，利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，并可以通過電腦軟件平臺和微信助手實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)控（表1）。

表1 LJHF3000花粉監(jiān)測儀基本信息

選取2021年春季花粉濃度數(shù)據(jù)，具有地域代表性。系統(tǒng)微氣象多元化因子觀測系統(tǒng)同時(shí)采集氣象條件數(shù)據(jù)，國家氣象自動觀測站氣象數(shù)據(jù)作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，主要包括降水、溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、氣壓等。本文主要研究溫度、風(fēng)速、濕度與花粉濃度變化的相關(guān)性，并完成對花粉過敏氣象指數(shù)等級的初步研究。

2 結(jié)果與分析

2.1 花粉濃度日變化特征

根據(jù)2021年花粉逐日濃度變化曲線得知，在4—6月花粉濃度值出現(xiàn)的極值最多，雖然秋季存在極值，出現(xiàn)小高峰，主要原因可能是田間農(nóng)作物花期與草本植物處于開花結(jié)籽期,但是春季花粉含量顯著大于秋季花粉含量（圖1）。據(jù)相關(guān)空氣花粉研究得知，華北地區(qū)春季花粉主要以松屬、榆屬和楊柳科等木本植物為主。

圖1 2021年花粉濃度日變化

國家行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)屬花粉濃度等級劃分表可以發(fā)現(xiàn)，廊坊城區(qū)4月與5月花粉濃度等級為中、低等級，氣象條件可誘發(fā)花粉過敏癥狀（表2）。2021年4—6月花粉濃度極值出現(xiàn)在4月16日為430粒/cm3、5月6日為453粒/cm3，花粉高等級為2 d，花粉中等等級為4 d，平均為276 粒/cm3；花粉較低等級為34 d。

表2 花粉濃度等級標(biāo)準(zhǔn)

2.2 花粉濃度變化與氣象要素的關(guān)系

2.2.1 溫度春季空氣中花粉濃度先高于秋季，春季花粉含量占全年得80%。2021年4—6月，空氣中花粉濃度日平均值存在3個(gè)峰值，分別為425、459、289粒/cm3。從 圖2可 以 看出，空氣中的花粉濃度含量隨著溫度（大于10℃）的升高而逐漸增加，當(dāng)溫度升高至25℃后，花粉含量也逐漸減少，15℃～25℃時(shí)，花粉數(shù)量達(dá)到最大值，隨著溫度的繼續(xù)升高，花粉濃度逐漸降低。華北地區(qū)6月中旬后，大部分木本植物開花期已過，花粉濃度迅速減少。因此溫度對空氣中花粉濃度的影響較大。

圖2 溫度與空氣中花粉濃度散點(diǎn)關(guān)系

2.2.2 濕度根據(jù)圖3可以得知，花粉濃度的變化與空氣濕度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。濕度增大，花粉濃度逐漸降低，花粉濃度波谷/濕度波峰出現(xiàn)相對應(yīng)延遲的趨勢，主要考慮空氣濕度逐漸增加后，空氣花粉首先經(jīng)過吸水凝結(jié)沉降等作用而出現(xiàn)濃度變化。

圖3 濕度與花粉濃度的關(guān)系

2.2.3 風(fēng)速根據(jù)圖4可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速大小對空氣中花粉濃度具有一定的影響。當(dāng)風(fēng)速＜0.5 m/s時(shí)，空氣流動較差，空氣中花粉含量較??；當(dāng)風(fēng)速的逐漸增大，空氣中花粉含量出現(xiàn)增長的趨勢。當(dāng)風(fēng)速＞0.5 m/s時(shí)，空氣中花粉含量迅速增加，主要是考慮風(fēng)速增加到一定程度后，更加有利于木本植物花枝搖動和花粉飄散，故而引起空氣中花粉含量增加。但是當(dāng)風(fēng)速＞1.5 m/s時(shí)，花粉流動加快，空氣中花粉因飄散加快而含量降低。因此，風(fēng)速大小對空氣中花粉的飄散運(yùn)動影響很大，從而影響花粉濃度的變化。

圖4 風(fēng)速與花粉濃度的關(guān)系

2.3 花粉過敏氣象指數(shù)等級分析

根據(jù)國家行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)屬花粉濃度等級劃分，以及氣象條件可誘發(fā)花粉過敏癥狀定義（表3），分析得出2021年278 d的數(shù)據(jù)樣本中，極易誘發(fā)過敏3 d，分別為4月16日、4月29日、5月6日；易誘發(fā)過敏13 d，分別為3月28日、4月15日、4月18日、4月27日、5月4日、5月5日、5月7日、5月9日、5月12日、5月23日、5月25日、6月1日、6月21日；可誘發(fā)過敏29 d，詳細(xì)的時(shí)間分布見表4。

表3 花粉過敏氣象指數(shù)級別

表4 2021年氣象條件誘發(fā)花粉過敏癥

由此可以看出，在4—5月為花粉高峰期，平均溫度一般在26℃，加之風(fēng)日較多，有利于花粉擴(kuò)散，誘發(fā)花粉過敏癥可能性大。在7—12月時(shí)，天氣比較干燥，溫度也相對較高，高峰花期處于末期，花粉期持續(xù)到10月底，不易誘發(fā)花粉過敏癥。從氣象服務(wù)角度考慮，在4—6月出行時(shí)，尤其是過敏性人群，有必要做好防護(hù)措施。

3 結(jié)論

廊坊地區(qū)夏季花粉濃度日平均數(shù)據(jù)的年變化趨勢及含量與北方各地區(qū)研究基本一致?；ǚ蹪舛然旧隙汲霈F(xiàn)在4—5月。廊坊城區(qū)氣傳花粉的濃度受基本氣象要素的影響比較顯著。溫度是影響植物物候和花粉傳播的重要因素，一方面，適宜的溫度條件下，有利于花期中花囊的開裂和花粉晾干飄散。另一方面，一定程度的高溫也會引起大氣環(huán)境氣流的快速流動，進(jìn)一步促進(jìn)花粉的傳播。

風(fēng)速的大小對氣傳花粉的傳播具有一定的影響?；ǚ墼诖髿庵酗h散運(yùn)動的理想條件是存在穩(wěn)定的風(fēng)速。風(fēng)速大小對空氣中花粉的飄散運(yùn)動影響很大，從而影響花粉濃度的變化。4—5月為花粉高峰期，平均溫度一般在26℃，加之風(fēng)日較多，有利于花粉擴(kuò)散，誘發(fā)花粉過敏癥可能性較大。

本次研究對進(jìn)一步提高人們對空氣致敏花粉的認(rèn)識，指導(dǎo)敏感人群合理出行，更加有效地防治花粉污染具有重要作用。但有關(guān)廊坊城區(qū)氣傳花粉種類識別與統(tǒng)計(jì)，以及花粉致敏性研究尚未涉及，包括廊坊市花粉預(yù)報(bào)模型的建議有待進(jìn)一步探討。