管 林， 高清源， 李紅星， 李敬海， 高清泉*

(1.廊坊市氣象局， 河北 廊坊 065000；2.鞍山市氣象局， 遼寧 鞍山 114000； 3.大廠回族自治縣氣象局， 河北 大廠 065361)

城市綠化是改善城市生態(tài)環(huán)境、降低大氣環(huán)境污染、提高社區(qū)人居環(huán)境的重要措施，園林植物在凈化空氣與水質(zhì)、保護(hù)水土、改善城市小氣候等方面有著至關(guān)重要的作用。但部分園林植物的種子-花粉飄散在近地面的空氣中，致敏性高，易引起花粉過(guò)敏反應(yīng)(或花粉過(guò)敏癥)[1]。花粉作為一種有機(jī)顆粒物，其體積微小、量大易擴(kuò)散，人體吸入會(huì)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]。空氣中的致敏花粉是導(dǎo)致季節(jié)性呼吸道疾病的重要誘因，花粉過(guò)敏癥已經(jīng)成為一種季節(jié)性的常見(jiàn)疾病，引起國(guó)內(nèi)外專家的關(guān)注[3-5]。STANLEY等[6]提出“致敏性花粉是空氣污染物”的觀點(diǎn)；廖鳳林[7]提出“致敏性花粉空氣含量達(dá)到危害人類健康的程度，致使花粉癥類疾病達(dá)到0.05%或以上的大氣環(huán)境，成為花粉污染”觀點(diǎn)。

近年來(lái)，花粉引起的過(guò)敏性疾病的概率持續(xù)升高。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)因花粉致敏引起的疾病發(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[8]，且過(guò)敏癥具有地域性、多發(fā)性及季節(jié)性的特點(diǎn)[9]。如過(guò)敏性呼吸道病人中，北京地區(qū)花粉過(guò)敏患者占25%～33%[10-11]，天津地區(qū)占32.3%，貴陽(yáng)地區(qū)占3.16%[12]，花粉造成的空氣污染已經(jīng)十分明顯。為揭示氣傳花粉的種類、分布特點(diǎn)以及濃度變化規(guī)律等特征，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)氣傳花粉做了大量的調(diào)查與研究[13-35]。不同地區(qū)，因?yàn)槠涞乩砦恢貌町?、植物覆蓋面積及種類不同以及南北氣候因素不同等影響，空氣中花粉的種類、含量、濃度變化規(guī)律也會(huì)有差異[36]。但對(duì)于一個(gè)地區(qū)來(lái)說(shuō)，地理位置、植物種類與氣候是相對(duì)穩(wěn)定的，當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件是不穩(wěn)定的，因而氣象要素的變化就成為影響不同地區(qū)氣傳花粉濃度變化的最大因素。為指導(dǎo)廊坊地區(qū)更加有效地防治花粉污染以及敏感人群合理出行提供參考，依托廊坊市氣象局花粉自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用廊坊市空氣中氣傳花粉監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究廊坊市城區(qū)氣傳花粉濃度變化規(guī)律以及花粉與基本氣象要素的關(guān)系。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

花粉數(shù)據(jù)來(lái)源于北京朗凈時(shí)代環(huán)境科技有限公司LJHF3000全自動(dòng)花粉監(jiān)測(cè)儀(圖1)?；ǚ郾O(jiān)測(cè)地點(diǎn)位于廊坊市氣象局國(guó)家氣象觀測(cè)站觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)(東經(jīng)116.70°、北緯39.50°)，海拔13.7 m。觀測(cè)環(huán)境周圍開(kāi)闊，無(wú)高大建建筑及樹(shù)木等障礙物遮擋，符合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，數(shù)據(jù)具有代表性。

圖1 LJHF3000全自動(dòng)花粉監(jiān)測(cè)儀

氣象要素?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)氣象自動(dòng)觀測(cè)站，觀測(cè)要素包括降水、溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、氣壓、能見(jiàn)度、地面溫度、草面溫度、凍土深度、積雪深度以及天氣現(xiàn)象等。

1.2 花粉監(jiān)測(cè)方法

花粉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2019年4月16日正式上線運(yùn)行，觀測(cè)時(shí)間為2019年4月16日至10月31日。LJHF3000全自動(dòng)花粉監(jiān)測(cè)儀以半導(dǎo)體激光器為光源的實(shí)時(shí)光散射式花粉計(jì)數(shù)裝置，采用半導(dǎo)體激光器的前向散射和側(cè)向散射法，內(nèi)置除砂容器能夠只針對(duì)花粉進(jìn)行有效捕獲，區(qū)分花粉和纖維狀粉塵從而提高測(cè)量精度，完成空氣中花粉個(gè)數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)[37-38]。

1.3 評(píng)價(jià)分析

依據(jù)花粉濃度等級(jí)劃分與花粉過(guò)敏氣象指數(shù)級(jí)別(表1)分析廊坊市及致敏情況。利用降水、溫度、風(fēng)速、濕度數(shù)據(jù)，分析其與氣傳花粉的關(guān)系。

表1 花粉濃度等級(jí)劃分與花粉過(guò)敏氣象指數(shù)級(jí)別

2 結(jié)果與分析

2.1 氣傳花粉逐時(shí)濃度變化

從圖2可知，2019年4月15日至5月16日廊坊城區(qū)花粉濃度值出現(xiàn)的極值最多，春季花粉含量大于秋季。4月花粉濃度≥250粒/cm3的時(shí)間共計(jì)80 h，101粒/cm3<花粉濃度≤250粒/cm3的時(shí)間共計(jì)357 h；5月花粉濃度≥250粒/cm3的時(shí)間共計(jì)96 h，101粒/cm3<花粉濃度≤250粒/cm3的時(shí)間共計(jì)524 h；其余月份的花粉濃度較低。根據(jù)中國(guó)氣傳致敏花粉調(diào)查結(jié)果，華北地區(qū)春季花粉主要以松屬、榆屬以及楊柳科等木本植物為主[9]。結(jié)合花粉濃度等級(jí)劃分表和花粉過(guò)敏氣象指數(shù)級(jí)別可知，廊坊城區(qū)4月和5月份花粉濃度等級(jí)為中、低等，氣象條件可誘發(fā)花粉過(guò)敏癥狀。因此，對(duì)于過(guò)敏性人群，在4月、5月出行時(shí)一定做好個(gè)人花粉污染防護(hù)措施。

圖2 2019年4—10月花粉濃度的逐時(shí)曲線

2.2 氣傳花粉日平均濃度變化

從圖3可知，廊坊城區(qū)4—5月為花粉高峰期，花粉日平均濃度最高值出現(xiàn)在5月15日，達(dá)277粒/cm3；6—7月花粉濃度最低；8月下旬至9月下旬又出現(xiàn)花粉小高峰期，續(xù)到10月底。整體看，廊坊城區(qū)花粉濃度呈雙峰變化趨勢(shì)，與北京、華北地區(qū)相關(guān)研究基本一致[39-41]。

圖3 2019年4—10月花粉濃度日平均值曲線

2.3 基本氣象要素與空氣中花粉濃度的關(guān)系

2.3.1 溫度與花粉濃度的關(guān)系 從圖4看出，2019年廊坊市城區(qū)春季空氣中花粉濃度高于秋季。春秋季平均溫度為22℃，春秋季花粉含量占全年的85%。4—5月空氣中花粉濃度日平均值存在3個(gè)峰值，分別為150粒/cm3、201粒/cm3、285粒/cm3；溫度有3個(gè)偏低的谷值，與花粉濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。9月15日與10月30日，空氣中花粉濃度與溫度呈負(fù)相關(guān)。從圖5看出，空氣中的花粉濃度含量隨著溫度(大于5℃)升高逐漸增加，當(dāng)升高至一定溫度后花粉含量逐漸減少。綜合看，當(dāng)溫度在10～20℃時(shí)，花粉數(shù)量達(dá)到最大值，隨著溫度繼續(xù)升高花粉濃度逐漸降低。5月中旬后雖然溫度偏高，但是花粉濃度逐漸偏低，可能是溫度對(duì)物候產(chǎn)生了影響，從而影響花期[42-43]。因?yàn)槿A北地區(qū)5月中旬后，大部分木本植物相繼處于開(kāi)花末期，花粉濃度迅速減少，因此溫度對(duì)空氣中花粉濃度影響較大。

圖5 溫度與空氣中花粉濃度的散點(diǎn)關(guān)系

2.3.2 濕度與花粉濃度的關(guān)系 從圖6看出，2019年廊坊市城區(qū)空氣中花粉濃度在春季、秋季與空氣濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。4—5月當(dāng)空氣濕度從20%增加到70%時(shí)，空氣中花粉濃度延遲波動(dòng)存在，但也隨濕度增大花粉濃度逐漸降低，并且同時(shí)出現(xiàn)花粉濃度波谷/濕度波峰延遲出現(xiàn)的現(xiàn)象，主要是空氣濕度逐漸增加后，花粉經(jīng)過(guò)吸水凝結(jié)沉降等作用而出現(xiàn)濃度變化[2]。5月中旬后花粉濃度降低，主要原因可能與木本植物花期處于末期有關(guān)。8—9月出現(xiàn)小高峰，主要原因是田間農(nóng)作物與草本植物處于開(kāi)花結(jié)籽期[2]。

圖6 濕度與空氣中花粉濃度的關(guān)系

2.3.3 風(fēng)速與花粉濃度的關(guān)系 從圖7看出，風(fēng)速大小對(duì)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(dòng)較差，空氣中花粉含量較小，隨著風(fēng)速逐漸增大，空氣中花粉含量呈增加趨勢(shì)；當(dāng)風(fēng)速>0.5 m/s時(shí)空氣中花粉含量迅速增加，主要風(fēng)速增加到一定程度后，更有利于木本植物花枝搖動(dòng)促進(jìn)花粉降落；風(fēng)速>1.5 m/s時(shí)花粉流動(dòng)加快，空氣中花粉因飄散加快而含量降低。表明，風(fēng)速大小對(duì)空氣中花粉的飄散運(yùn)動(dòng)影響很大，從而影響花粉濃度的變化。

圖7 風(fēng)速與空氣中花粉濃度的關(guān)系

2.3.4 降水與花粉濃度的關(guān)系 從圖8看出，降水發(fā)生時(shí)或降水后一段時(shí)間內(nèi)，空氣中花粉濃度會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降。如2019年5月中旬左右，廊坊城區(qū)出現(xiàn)連續(xù)性降水過(guò)程，且降水強(qiáng)度較大，從而導(dǎo)致空氣中花粉濃度從270粒/cm3驟降至50粒/cm3，隨著降雨過(guò)程持續(xù)，花粉濃度持續(xù)降低幾乎為零。原因可能是持續(xù)性降水對(duì)空氣中的花粉產(chǎn)生沖刷作用而造成濃度含量下降，降水一般還會(huì)導(dǎo)致空氣濕度持續(xù)增加，花粉產(chǎn)生吸水沉降而導(dǎo)致濃度下降，散落至附近，花粉傳播距離受到影響，此外，相比較于晴天，降水會(huì)不利于植物花囊的開(kāi)裂，影響植物開(kāi)花[2，19，22，34，44]。

圖8 降水量與空氣中花粉濃度的關(guān)系

3 結(jié)論

1) 廊坊城區(qū)空氣中花粉濃度日平均數(shù)據(jù)峰值基本上出現(xiàn)在春季(4—5月)和秋季(9—10月)，且春季大于秋季，與北方部分地區(qū)的研究基本一致[23，45-50]。但花粉濃度在季節(jié)內(nèi)變化有所差異，北方地區(qū)城市大氣環(huán)流基本一致，但地理位置、植物種類以及人為因素有差異，可能是這些因素導(dǎo)致[34]。

2) 廊坊城區(qū)氣傳花粉的濃度受基本氣象要素的影響明顯。溫度是影響植物物候以及花粉傳播的主要因素，適宜的溫度條件有利于花期中花囊的開(kāi)裂以及花粉晾干飄散；一定程度的高溫也會(huì)引起大氣環(huán)境氣流的快速流動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)花粉的傳播[51]。廊坊市城區(qū)2019年春秋季平均溫度為22℃，春秋季花粉含量占全年的85%。因此，春秋季溫度是影響廊坊城區(qū)氣傳花粉重要因素。降雨量也是影響空氣中花粉含量及濃度變化不可忽視的因素，持續(xù)降雨會(huì)對(duì)空氣中花粉產(chǎn)生沖刷作用，導(dǎo)致空氣中花粉粒數(shù)驟降[32，52]，并且導(dǎo)致溫度下降、空氣濕度增加，花粉吸水沉降。此外，相比較于晴天，降水會(huì)不利于植物花囊的開(kāi)裂，影響植物開(kāi)花[2，42]。風(fēng)速大小對(duì)氣傳花粉的傳播具有一定影響。花粉在大氣中飄散運(yùn)動(dòng)的理想條件是存在穩(wěn)定的風(fēng)速，在一定強(qiáng)度的風(fēng)力作用下，風(fēng)的流動(dòng)、震蕩作用對(duì)花粉起稀釋傳播作用，有利于花朵接收、控制花粉粒授粉[53]。

3) 本研究初步探明了廊坊市城區(qū)氣傳花粉濃度的變化情況以及與主要?dú)庀笠氐年P(guān)系，對(duì)進(jìn)一步加強(qiáng)廊坊地區(qū)人們對(duì)空氣致敏花粉的認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)敏感人群合理出行，加快花粉濃度精細(xì)化預(yù)報(bào)，促進(jìn)廊坊氣象服務(wù)社會(huì)化建設(shè)發(fā)展，為醫(yī)療氣象、農(nóng)業(yè)生態(tài)氣象等提供數(shù)據(jù)支撐以及有效防治花粉污染提供參考。但有關(guān)廊坊城區(qū)氣傳花粉種類識(shí)別與統(tǒng)計(jì)，廊坊市花粉預(yù)報(bào)模型以及花粉致敏性有待進(jìn)一步深入研究。