北京城区气传花粉季节分布特征

孟 龄，王效科，欧阳志云，任玉芬，逯 非

(中国科学院生态环境研究中心，北京城市生态系统研究站，北京 100085)

气传花粉是一种主要致敏原，花粉浓度与患者的症状密切相关［1］，且在不同地区或同一地区的不同季节，因植被习性及气候条件的不同，其空气中气传花粉浓度及飘散规律也不同，各地具有各自不同的特性［2］。北京隶属暖温带半湿润气候区，具有丰富的植物资源的同时，也使花粉致敏植物的种类非常多样。因此，调查北京城市空气中花粉的浓度变化及飘散规律，对于指导患者进行自我防护以及花粉预报均有重大意义，也为建设有益健康的城市绿地提供建议。

1 材料与方法

1.1 样品采集点及时间

花粉收集器自2010年12月31日至2011年12月31日被置于中国科学院生态环境研究中心北京城市生态系统研究站顶楼，距离地面高度约12m，周围较开阔，无高大建筑物及树木阻挡，有长期的电源供应，采样器固定在水平位置，进气孔的位置高出屋顶围栏75cm以上，进气孔与房顶上较高建筑夹角小于20°。北京城市生态系统研究站所在单位场院北面和西面是居民小区，南面是北京林业大学，东边不足500m处是城市主干道，属于典型的城市区域。

1.2 样品采集及鉴定

在本次研究中用于样品采集的是英国Burkard七天孢子容量测定收集器。它依靠气室产生固定的气流，带动外部空气通过采样口(口径为2mm×14mm)，并到达涂有粘附剂且以2mm/h转动的聚酯薄膜采样带上，采样器以10L/min的速度抽吸空气进入密闭的内室，空气中的颗粒被黏附在内室中转动的采样鼓表面，不同时间被吸入的颗粒黏附在采样鼓表面的不同位置上，相互间没有叠加。在研究期间，花粉收集器全天24h工作。

采样周期设定为7d，1个采样周期结束后，将采样聚酯带取下平均剪成7份，每份为1d的采样样品，经过染色、制片，在光学显微镜高倍镜(×400)下从每小时2mm的截面随机选取5个区域(全天共计120个区域)进行花粉的计数和鉴定(图1)。

1.3 花粉浓度计算方法

根据仪器说明书设定要求，Burkard采样器以10L/min的速度抽吸空气，24h内共采样的空气体积为:3

24h采样期间内的花粉浓度为:

图1 花粉计数示意图Fig.1 Instruction of pollen counting

式中，N代表24h内所采集到的花粉总数;P为花粉浓度(粒/m3)

1.4 花粉季节计算方法

花粉季节是指气传花粉植物的主要传粉周期，此段时间内出现了全年花粉总量的95%。当自然年初的花粉量占全年总量的2.5%时开始计时，截止于花粉量达到全年总量97.5%的时候［3］。

2 结果

2.1 北京城区花粉致敏植物物候特征

根据《中国气传花粉和植物彩色图谱》等资料，确定了花粉致敏植物的物候特征。北京城区花粉致敏植物的盛花时期分为两个峰期，第1个在春季，第2个在秋季(图2)。从3月开始平均气温在6—13℃时，植物开始萌动、发芽、开花，指标植物为榆树始花，预示着春季花粉期的来临。4月中旬花粉致敏植物的开花物种数达到了春季的最高值，此时以乔木植物开花为主，包括木犀科(Oleaceae)、松科(Pinaceae)、柏科(Cupressaceae)及桑科(Moraceae)等。到了5月中旬，当日平均气温升高达20—23℃时为初夏时令，指标植物为刺槐盛花。虽然夏季花团锦簇，但多为艳丽的虫媒花开，故为花粉淡季。北京秋季的盛花期以7—9月为最高峰，此时以草本植物开花较多，包括蒿属(Artemisia)、葎草属(Humulus)、豚草属(Ambrosia)、藜科(Polygonaceae)及苋科(Amaranthaceae)等。在11月初，日平均气温由10℃逐渐下降至6℃，初冬开始，当农历霜降节之后，花草已趋于枯萎，花粉致敏植物亦都凋谢［4-5］。

图2 北京城区花粉致敏植物每月的开花种数Fig.2 Amount of monthly blooming allergenic pollen plant species in Beijing urban area

2.2 北京城区气传花粉浓度年内比重分析

本次北京城区气传花粉调查是从2010年12月31日到2011年12月31日，共曝片336张，采集到花粉136858粒。气传花粉浓度监测的结果显示，2011年度北京城区最具代表性的气传花粉来自于菊科(Asteraceae)，比重占了收集到气传花粉的35%，其中蒿属(Artemisia)比重为11%。其次是木犀科(Oleaceae)、杨柳科(Salicaceae)、桑科(Moraceae)、黎科(Chenopodiaceae)和苋科(Amaranthaceae)，比重之和为39%(图3)。

图3 北京城区2011年花粉浓度的百分比Fig.3 Percentage of pollen concentration of Beijing urban area in 2011

气传花粉的种类比重与其所在城市的植被分布有直接关系，如悬铃木是武汉市街道和庭院的骨干树种，因此悬铃木花粉在武汉的气传花粉中比重最大，达46%［6］;东营的绿化树种主要来自柏科(Cupressaceae)和杨柳科(Salicaceae)，是气传花粉中的优势种类［7］;松科植物(Pinaceae)是吉林市城市绿地的重要组成，因此松科的花粉比重最大，达50%［8］。

2.3 北京城区年平均花粉浓度变化趋势

根据气传花粉浓度监测结果，2011年度北京城区花粉季节从3月20日起始，至10月18日截止，持续213d，占全年天数的58%。花粉浓度大于25粒/m3的天数为151d，大于30粒/m3的有101d，大于80粒/m3的有16d，分别占花粉季节长度的70%，47%和7.5%。在花粉季中大气花粉的浓度变化呈现双峰式，即在春季(3—4月)和秋季(8—9月)出现了两个峰值。在4月11日北京城区花粉浓度到达第1个峰值，日平均浓度最高达到280粒/m3;第2个高峰出现在8月27日，日平均浓度最高为179粒/m3(图4)。

图4 2011年北京城区年平均花粉浓度Fig.4 Annual average pollen concentration of Beijing urban area in 2011

这样的双峰式变化趋势与北京城区花粉致敏植物的花期主要集中在春季和秋季有关。第1个气传花粉浓度的峰值出现在4月中旬，此时收集到的花粉比重占到全年的近30%(图5)，大气花粉以致敏性较弱的树木花粉为主(图6)，包括松属(Pinus)、云杉属(Picea)、圆柏属(Sabina)、杨属(Populus)和柳属(Salix)等。特别是花粉量比重最大的木犀科(Oleaceae)梣属(Fraxinus)在4月盛花。第2个花粉高峰期出现在8月下旬到9月下旬，这段时间内收集到的花粉比重占全年的近50%(图5)，大气花粉的主要组成是强致敏性的草本植物花粉，如蒿属(Artemisia)、葎草属(Humulus)、地肤属(Kochia)和藜属(Chenopodium)等(图6)。夏季虽然花团锦簇，但多为艳丽的虫媒花开，故为花粉淡季。伴随气传花粉数量的季节性变化，花粉的发病也具有了鲜明的季节性特征。由于秋季的气传花粉致敏性强，所以北京花粉症的高发季节主要集中在秋季，以8—9月为最高，其中有95%的病人在此期间出现花粉症症状［9］。

图5 月花粉浓度百分比Fig.5 Percentage of monthly pollen concentration

3 讨论与结论

气传花粉的研究正日益受到社会各界的关注。综述以往的报道，发现大部分是从医学角度关注气传花粉的分布和致敏性分析，很少从生态学角度考虑花粉致敏植物的构成、来源及物候特征。然而花粉致敏植物的这些生态学特征却在很大程度上影响空气中致敏花粉品种与浓度，直接关系到花粉症的地区性分布和发病时间［4，9，11］。因此掌握致敏花粉浓度变化对于宏观系统地研究城市生态系统中花粉致敏植物的构成和来源，以及改善城市空气质量，建设合理绿化环境，提高人民的健康水平都具有重要的现实意义，也是从源头上防治花粉症的关键。

在进行气传花粉调查等方面，国内外做了大量的工作。1989年，意大利的D'Amato G调查了处于地中海那不勒斯地区的致敏花粉，主要是墙草属［12］。同年，Cralan C等调查了西班牙科尔多瓦城的气传花粉，确定了空气中藜科与苋科花粉浓度的年变化与日变化规律，发现这两个科的花粉在空气中全年均有飘散，最高含量在夏季［13］。1997年，Kosisky等报道了美国华盛顿哥伦比亚区树木优势气传致敏花粉调查结果，其中橡树花粉计数50%以上［14］。2002年，瑞典的Ferreiro M等确定了Coruna城的主要致敏花粉种类，有禾本科、车前属、藜属和墙草属［15］。此外，日本的Kishikawa R和Narita S等在空气致敏花粉调查方面也做了大量的工作［16-17］。在国内，郑卓1994年采用Cour风标式花粉收集器对中山大学校园内大气中的气传花粉进行调查研究，确定了广州地区致敏花粉的主要类型［18］。1992—1994年，黄赐璇、陈志清等和法国P Cour共同合作，在北京市、山东省禹城市、湖南省桃源县采集花粉，进行花粉污染研究，总结了上述地区的主要致敏花粉类型［19］。1998年，杨炯等调查得出武昌地区春季主要致敏花粉是悬铃木属的花粉，夏秋季主要致敏花粉是蒿属、豚草属、葎草属的花粉［20］。此外，其他研究者针对不同地区气传花粉也开展了一些研究工作［21-26］。

图6 北京城区气传花粉致敏性的季节性变化Fig.6 Seasonal change of airborne pollen allergy in Beijing urban area

本次调查共采集到花粉136858粒，北京城区全年花粉含量月分布呈现两个高峰，秋季(8—9月)为主要花粉季节，此季节主要气传花粉为菊科及黎科、苋科等莠草(草本)花粉，占全年花粉总量的50%;春季(3—4月)为次要花粉季节，此季节主要气传花粉为木犀科、杨属、柳属等树木(木本)花粉，占全年花粉总量的30%。菊科花粉含量最高，占全年花粉总量的35%，其中蒿属比重为11%。这与20世纪80年代中期北京城区的大气花粉比重组成有较大差异，当时菊科蒿属的比重占总花粉浓度的31%，导致此种变化的原因之一可能是北京市在80年代后期开始进行大规模市政建设，特别是大量公园、居民区以及二、三环路的修建，使城区内来自蒿属等的杂草大量减少［27］。此外，伴随城市道路的扩展，道路绿地中大量花粉致敏植物的栽种，如木犀科洋白蜡，杨柳科加杨、毛白杨以及垂柳等，使得大气中树木花粉的比重进一步提高。

本研究中2011年度北京城区的花粉浓度年变化趋势与其它研究报告的结果一致［3，28-29］。但本研究中花粉浓度秋季大于春季，这与辛嘉楠在2007年度同一地点的研究结果相反，导致两个年度在同一地点研究结果不一致的原因可能是因为2011年度仪器监测点周边有大面积拆迁，从而使得树木栽种减少杂草增加，因而树木花粉减少，草本花粉增加，但是影响空气花粉飘散规律的因素除了地区植被状况、植物自身生长发育规律和花粉本身特征等内因外，还有温度、湿度、日照时数、风速等气象外因，因此，下一步还要进行气传花粉与气象等外因的相关性研究，以便更准确的预报气传花粉的飘散规律。

综上所述，花粉浓度及飘散规律受当地植被状况及气候等多种因素影响。以上调查结果对该地区过敏患者有重要参考价值，也可以为进一步建立北京市气传花粉浓度预测预报系统提供依据。

4 建议

鉴于花粉致敏植物与花粉症的密切关系，为了降低花粉症的发病率，应利用生态学原理采取相关措施，从根本上控制致敏花粉的来源，减少威胁城市居民健康的隐患。

(1)控制致敏花粉植物在城市绿地建设中的利用

在绿化物种的选择与配置时，要考虑到植物花粉致敏性对人体健康的影响，尽量选择那些既美观又无致敏性的植物。对于致敏性较弱而在其他方面具有较佳性能的植物，可通过一定的配置措施减小对人体的危害。如在配置位置上，将其栽植于人群活动中心主风向的下风口;在配置布局上，栽植地与人群活动中心保持或间隔一定距离，或选用无致敏性的乡土树种设置隔离带等，均可有效控制空气中的致敏花粉数量［30］。

(2)加大对引进花粉致敏性植物的管理力度

由于北京城区的花粉致敏植物中，引进种达到近一半的比例，人为增加了花粉症的发病风险。为此，检疫等相关部门应将花粉致敏植物列入检疫名单，控制强致敏性植物进入我国并扩散蔓延。

(3)加强对绿化植物的管理

根据花粉致敏植物的物候特征合理修剪，或通过改变栽培密度和水肥条件等方法，可减少现有花粉致敏植物的开花数量。例如，将行道树的修剪时间安排在开花季节前，或通过化学的方法抑制开花，则可大大降低空中的致敏花粉浓度［29］。

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