廊坊地区春季花粉浓度变化特征及花粉过敏等级的初步研究

高清泉，高清源，李敬海，沈 芳，纪诗璇，管 林#

1.廊坊市气象局，河北廊坊 065000；2.鞍山市气象局，辽宁鞍山 114000

随着城市化发展进程的加快，改善城市生态环境成为重要环节之一，对降低大气环境污染、改善城市小气候等方面具有重要作用。但随着居住环境绿化面积的增加，绿化植物的花粉在近地面呈阶段性聚集，致使空气中花粉浓度骤增，极易引起人们花粉过敏[1]。花粉过敏已经成为过敏科的常见病，主要表现为呼吸道和结膜的卡他性炎症，造成不同程度的打喷嚏、流鼻涕，甚至诱发哮喘、气管炎等而危害人体健康[2]。许多专家对此做了不同程度的研究，提出“花粉污染”的概念[3-4]。研究发现，我国因花粉引起的疾病发病率为0.5%～1.0%，在人口较为密集的高发区达到5%左右，且过敏症具有地域性、多发性和季节性的特点[5-6]。在北京地区过敏性呼吸道病人的调查中，花粉过敏患者占25%～33%，天津花粉过敏患者占32.3%，贵阳花粉症患者也高达3.16%，花粉造成的空气污染已经十分明显[7-8]。

由此可见，花粉浓度已经成为部分城市大气环境评估的一部分。受南北气候因素的影响，以及植物覆盖面积和绿化植物种类的不同，各城市花粉的种类、含量、变化也会有所区别。对于某个城市，其地理位置、植物种类与气候是相对稳定的，但当地的气象条件是不稳定的，因而气象条件的变化成为影响花粉浓度变化的关键因素。廊坊地处河北中东部，属暖温带大陆性季风气候，四季分明。夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春季干旱多风沙，秋季秋高气爽，冷热适宜。春季植物花粉主要以松属、柏科、榆属、杨柳科和桦木科植物花粉为主，且停留时间较短；秋季植物花粉主要以禾本科、蒿科、绿草科、豚草科和黎科为主，在空气中停留时间较长。

随着科技的不断进步，花粉自动监测系统出现在人们生活中。本研究依托廊坊市花粉自动监测系统，研究2021年廊坊地区春秋季花粉变化特征及其与气象条件的关系，旨在进一步提高人们对花粉的认识，为花粉敏感人群合理出行提供参考，同时为气象、农业、林业、医学诊疗、科学研究提供数据支撑。

1 材料与方法

花粉数据来源于北京朗净时代环境科技有限公司LJHF3000全自动花粉监测仪。该监测仪可以快速对花粉进行识别与浓度检测，完成空气中花粉粒数的实时监测与存储。该设备安装集成微气象多元化因子同时观测，利用无线网络实现数据实时传输，并可以通过电脑软件平台和微信助手实现数据动态监控（表1）。

表1 LJHF3000花粉监测仪基本信息

选取2021年春季花粉浓度数据，具有地域代表性。系统微气象多元化因子观测系统同时采集气象条件数据，国家气象自动观测站气象数据作为校准数据，主要包括降水、温度、风向、风速、湿度、气压等。本文主要研究温度、风速、湿度与花粉浓度变化的相关性，并完成对花粉过敏气象指数等级的初步研究。

2 结果与分析

2.1 花粉浓度日变化特征

根据2021年花粉逐日浓度变化曲线得知，在4—6月花粉浓度值出现的极值最多，虽然秋季存在极值，出现小高峰，主要原因可能是田间农作物花期与草本植物处于开花结籽期,但是春季花粉含量显著大于秋季花粉含量（图1）。据相关空气花粉研究得知，华北地区春季花粉主要以松属、榆属和杨柳科等木本植物为主。

图1 2021年花粉浓度日变化

国家行业相关标准属花粉浓度等级划分表可以发现，廊坊城区4月与5月花粉浓度等级为中、低等级，气象条件可诱发花粉过敏症状（表2）。2021年4—6月花粉浓度极值出现在4月16日为430粒/cm3、5月6日为453粒/cm3，花粉高等级为2 d，花粉中等等级为4 d，平均为276 粒/cm3；花粉较低等级为34 d。

表2 花粉浓度等级标准

2.2 花粉浓度变化与气象要素的关系

2.2.1 温度春季空气中花粉浓度先高于秋季，春季花粉含量占全年得80%。2021年4—6月，空气中花粉浓度日平均值存在3个峰值，分别为425、459、289粒/cm3。从 图2可 以 看出，空气中的花粉浓度含量随着温度（大于10℃）的升高而逐渐增加，当温度升高至25℃后，花粉含量也逐渐减少，15℃～25℃时，花粉数量达到最大值，随着温度的继续升高，花粉浓度逐渐降低。华北地区6月中旬后，大部分木本植物开花期已过，花粉浓度迅速减少。因此温度对空气中花粉浓度的影响较大。

图2 温度与空气中花粉浓度散点关系

2.2.2 湿度根据图3可以得知，花粉浓度的变化与空气湿度存在负相关关系。湿度增大，花粉浓度逐渐降低，花粉浓度波谷/湿度波峰出现相对应延迟的趋势，主要考虑空气湿度逐渐增加后，空气花粉首先经过吸水凝结沉降等作用而出现浓度变化。

图3 湿度与花粉浓度的关系

2.2.3 风速根据图4可以发现，风速大小对空气中花粉浓度具有一定的影响。当风速＜0.5 m/s时，空气流动较差，空气中花粉含量较小；当风速的逐渐增大，空气中花粉含量出现增长的趋势。当风速＞0.5 m/s时，空气中花粉含量迅速增加，主要是考虑风速增加到一定程度后，更加有利于木本植物花枝摇动和花粉飘散，故而引起空气中花粉含量增加。但是当风速＞1.5 m/s时，花粉流动加快，空气中花粉因飘散加快而含量降低。因此，风速大小对空气中花粉的飘散运动影响很大，从而影响花粉浓度的变化。

图4 风速与花粉浓度的关系

2.3 花粉过敏气象指数等级分析

根据国家行业相关标准属花粉浓度等级划分，以及气象条件可诱发花粉过敏症状定义（表3），分析得出2021年278 d的数据样本中，极易诱发过敏3 d，分别为4月16日、4月29日、5月6日；易诱发过敏13 d，分别为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；可诱发过敏29 d，详细的时间分布见表4。

表3 花粉过敏气象指数级别

表4 2021年气象条件诱发花粉过敏症

由此可以看出，在4—5月为花粉高峰期，平均温度一般在26℃，加之风日较多，有利于花粉扩散，诱发花粉过敏症可能性大。在7—12月时，天气比较干燥，温度也相对较高，高峰花期处于末期，花粉期持续到10月底，不易诱发花粉过敏症。从气象服务角度考虑，在4—6月出行时，尤其是过敏性人群，有必要做好防护措施。

3 结论

廊坊地区夏季花粉浓度日平均数据的年变化趋势及含量与北方各地区研究基本一致。花粉浓度基本上都出现在4—5月。廊坊城区气传花粉的浓度受基本气象要素的影响比较显著。温度是影响植物物候和花粉传播的重要因素，一方面，适宜的温度条件下，有利于花期中花囊的开裂和花粉晾干飘散。另一方面，一定程度的高温也会引起大气环境气流的快速流动，进一步促进花粉的传播。

风速的大小对气传花粉的传播具有一定的影响。花粉在大气中飘散运动的理想条件是存在稳定的风速。风速大小对空气中花粉的飘散运动影响很大，从而影响花粉浓度的变化。4—5月为花粉高峰期，平均温度一般在26℃，加之风日较多，有利于花粉扩散，诱发花粉过敏症可能性较大。

本次研究对进一步提高人们对空气致敏花粉的认识，指导敏感人群合理出行，更加有效地防治花粉污染具有重要作用。但有关廊坊城区气传花粉种类识别与统计，以及花粉致敏性研究尚未涉及，包括廊坊市花粉预报模型的建议有待进一步探讨。