江偉明, 潘睿聰, 羅傳秀, 林媚珍,*

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城市空氣花粉的研究進(jìn)展

江偉明1, 潘睿聰1, 羅傳秀2,*, 林媚珍1,*

1. 廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 廣州 510006 2. 中國科學(xué)院南海海洋研究所, 邊緣海重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510301

通過綜述城市空氣花粉的研究進(jìn)展, 總結(jié)城市空氣花粉的采集方式并進(jìn)行對(duì)比, 分析各主要城市的空氣花粉的種屬以及時(shí)空傳播規(guī)律以及各地理環(huán)境和氣候條件與空氣花粉的關(guān)系,并指出了研究中存在的問題,并對(duì)研究前景進(jìn)行了展望。對(duì)研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)可知, 城市化所伴隨的交通污染, 熱島效應(yīng), 城市綠化和硬質(zhì)地面增多等現(xiàn)象會(huì)在一定程度上增強(qiáng)了空氣花粉的致敏性, 對(duì)空氣花粉的飄散起到積極影響, 因此, 能夠加劇花粉癥的發(fā)病情況。而基于空氣花粉研究存在的樣品采集技術(shù)的問題, 原因分析太淺現(xiàn)和不能很好解答科學(xué)問題等三大現(xiàn)狀, 筆者提出注重相鄰城市之間的空氣花粉的研究, 與遙感技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行分析和結(jié)合現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行研究等三個(gè)未來的研究方向。

城市空氣花粉; 致敏病; 花粉種屬; 氣候因子; 城市化

1 前言

城市化的快速發(fā)展, 伴隨了一系列問題的發(fā)生, 其中就包括了城市空氣花粉致敏病的問題。所謂的花粉致敏病指的就是漂浮在空氣中的花粉在與人體發(fā)生接觸后, 導(dǎo)致人體產(chǎn)生一系列的過敏性疾病, 例如過敏性鼻炎, 過敏性皮疹, 支氣管炎和哮喘等。根據(jù)歷年的中國國土綠化狀況公報(bào)的數(shù)據(jù)顯示, 中國城市的綠地面積不斷擴(kuò)大, 截至2016年末, 城市建成區(qū)的綠地率達(dá)到了36.4%, 人均公園綠地面積達(dá)13.5 m2[1]。隨著城市綠地面積的增大, 花粉過敏原也隨之增加, 花粉病的發(fā)病率也呈不斷上升的趨勢(shì)。在美國, 花粉病的發(fā)生率大約為5%, 有點(diǎn)地方高達(dá)15%, 而在歐洲的發(fā)病率達(dá)到20%。在中國, 雖然花粉過敏的發(fā)病率較低, 但發(fā)病率呈現(xiàn)一種持續(xù)上升的趨勢(shì)[2]。

一般來說, 致敏花粉主要以風(fēng)媒花的花粉為主。早在國外學(xué)者就認(rèn)識(shí)到花粉可引起過敏, 并命名為枯草熱(hay fever)(就是現(xiàn)在診斷的季節(jié)性變應(yīng)性眼鼻炎), 這是田野里的草開花后播散的花粉所致, 熱并不是指患者發(fā)燒, 只是指患者處于十分激奮的狀態(tài)。我國對(duì)花粉和花粉癥的認(rèn)識(shí)和研究始于1956年, 北京協(xié)和醫(yī)院變態(tài)反應(yīng)科成立之際。其中, 絕大部分的調(diào)查研究主要是通過對(duì)空氣花粉的收集, 得到可能引起過敏病的花粉含量在一年中的時(shí)空變化, 進(jìn)一步確定致敏花粉類型和致病的花粉濃度, 以此來建立氣傳致敏花粉日歷。除此之外, 一些研究還將空氣花粉飄散的時(shí)空變化與氣象站氣候數(shù)據(jù)或醫(yī)院關(guān)于花粉病發(fā)生的時(shí)間和病例數(shù)量的變化進(jìn)行對(duì)比, 以探討空氣花粉的數(shù)量變化及其致敏性與氣候的關(guān)系, 并為空氣花粉過敏癥的防治與預(yù)報(bào)提供新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 城市空氣花粉的采集方式

從1873年B .Blackely成功發(fā)明了第一個(gè)空氣花粉采集器之后, 空氣花粉的研究從之前的設(shè)想轉(zhuǎn)為了實(shí)驗(yàn)研究[3]。在這144年間, 隨著人們對(duì)于空氣花粉研究的認(rèn)識(shí)的不斷加深, 花粉采樣器的種類也越來越豐富, 對(duì)空氣花粉采集方法的要求也越來越高。

從本文論述的文章中的空氣花粉的采集方法來看, 基本上分為了重力法和體積法兩種。重力法主要是在特定的取樣平臺(tái)上放置涂有甘油或者軟性凡士林等粘附劑的載玻片, 讓花粉因?yàn)橹亓υ蚨徽掣皆谏厦? 從而進(jìn)行空氣花粉的收集。這種方法簡(jiǎn)單方便, 但是花粉的沉積會(huì)因?yàn)轱L(fēng)力增強(qiáng)而減少, 同時(shí)容易吸附大量灰塵。利用重力法生產(chǎn)出來的花粉采集器有很多, 例如, 在國外, 最早的B .Blackely發(fā)明的花粉采集器就是將玻片放置在風(fēng)標(biāo)上, 隨著風(fēng)標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng), 將大氣中的花粉粘附在玻片上[3]。還有1943年美國Durham采取的重力收集方法, 也是通過將玻片暴露在取樣平臺(tái)上, 然后利用花粉的重力, 使花粉粘附在玻片上[4]。重力法在國內(nèi)上個(gè)世紀(jì)的文章中多有體現(xiàn)。張金談和方潤(rùn)琪等在上個(gè)世紀(jì)60到80年代, 利用重力法分別收集了北京市西郊, 廣西南寧市和云南昆明市的大氣花粉, 建立了我國首都和云貴高原主要省會(huì)城市的空氣花粉傳播預(yù)報(bào)[5-7]。王凱萍利用重力法, 于1989年采集了南京地區(qū)空氣中的花粉, 結(jié)合南京市第一附屬醫(yī)院呼吸科所收集的支氣管哮喘的病例, 分析出南京地區(qū)主要的致喘過敏原為花粉類過敏原[8]。中山大學(xué)的張華利用重力法對(duì)廣州市空氣中飄散的花粉和真菌孢子進(jìn)行了調(diào)查, 建立了廣州市空氣致敏花粉, 真菌和真菌孢子日歷[9]。中山大學(xué)鄭卓教授在1984到1985年利用庫爾的風(fēng)標(biāo)收集器, 在中山大學(xué)校園內(nèi)空氣中花粉的散布情況進(jìn)行了初步調(diào)查, 探討出了廣州市區(qū)的空氣花粉傳播規(guī)律[10]。黃賜璇研究員在東北平原上, 利用庫爾花粉儀, 以一周7天為一個(gè)單元, 收集了共52個(gè)樣品作為全年的花粉數(shù)據(jù), 對(duì)東北平原進(jìn)行了大范圍的空氣花粉分析[11]。2000年以后, 不斷有研究人員利用重力法相繼在麗江, 深圳, 上海等地進(jìn)行了空氣花粉的研究調(diào)查[12-15]。

除了重力法之外, 還有另外一種主要的關(guān)于空氣花粉的采集方法——體積法。體積法主要是采取具有通風(fēng)功能的花粉采集器, 利用氣流將花粉吸附在濾網(wǎng)或者玻片上, 從而對(duì)空氣花粉進(jìn)行收集。例如, 國內(nèi)研究人員近年來比較常用的基于Hirst原理制成的Burkard空氣記錄采樣器。這種收集器同樣也是利用體積法, 將花粉吸附在收集帶上, 但是與庫爾風(fēng)標(biāo)收集器相比而言, Burkard空氣記錄采樣器的采樣周期相對(duì)較長(zhǎng), 每次采樣能夠連續(xù)工作7天[16-18], 極大地減少了工作量。

3 各主要城市的空氣花粉的種屬以及時(shí)空傳播規(guī)律

3.1 國內(nèi)現(xiàn)有空氣花粉研究在空間上的特征

綜合各地空氣花粉的文章后, 發(fā)現(xiàn)由于各地的氣候條件差異以及各地景觀和行道樹選擇的差異, 導(dǎo)致了各地主要的花粉種屬存在著空間分布差異。鄭卓和張華對(duì)廣州市的空氣花粉的進(jìn)行了調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)廣州市大多數(shù)的高濃度空氣花粉都有一定的致敏性, 而這些主要的致敏花粉主要以馬尾松, ?？? 木麻黃, 禾本科, 莎草科, 藜科等13種[9-10]。2010年, 蔣素雪利用體積法分別對(duì)蘭州市的空氣花粉進(jìn)行了調(diào)查, 補(bǔ)充了該地空氣花粉研究的空白[19]。2015年, 昆明醫(yī)科大學(xué)的程晟總結(jié)了自1986年到2013年以來, 中國26個(gè)主要城市關(guān)于空氣花粉的最新報(bào)道, 綜述得出23個(gè)中國主要城市的空氣花粉的種類和分布, 并得出表1[20]。2017年李全生等綜述全國7個(gè)主要地理分區(qū)的26個(gè)主要城市2000年到2016年12月的氣傳花粉的種類和分布情況, 并得到表2[21]。筆者在兩位前人研究的基礎(chǔ)上, 并對(duì)兩篇研究中并未涉及的其他主要城市的空氣花粉研究進(jìn)行了總結(jié), 得出自1986年1月到2016年12月30年間33個(gè)中國主要城市空氣花粉的種類, 并得到表3。綜述前人研究可知, 在中國, 空氣致敏花粉的主要種類有松屬, 蒿屬, 禾本科, 藜科, 懸鈴木屬, 楊屬, 柳屬和杉屬等16種。同時(shí), 由表3可以看出, 我國空氣花粉的分布因氣候條件不同、植物的物候特征不同而存在一定空間差異, 主要的分布情況為: 我國北方地區(qū)的空氣花粉種類主要以草本植物花粉為主, 具體而言, 草本植物花粉主要以蒿屬, 豚草屬, 藜科, 莧科和葎草科為主, 而木本植物花粉主要以松屬, 楊屬, 柳屬和榆屬為主; 相反, 我國南方地區(qū)的空氣花粉種類主要以木本植物花粉為主, 其中, 常見的草本植物花粉主要以禾本科為主, 而常見的木本植物花粉主要以松屬, 懸鈴木屬, 杉屬, 柏屬, 桑屬和木麻黃屬為主。

3.2 國內(nèi)現(xiàn)有空氣花粉研究在時(shí)間上的特征

而從時(shí)間上來看, 中國33個(gè)主要城市的空氣致敏花粉的傳播有春季和秋季兩個(gè)高潮, 其中, 春季以松屬, 柏屬, 楊屬, 柳屬, 榆屬, 桑屬和木麻黃屬等木本花粉為主, 秋季則是以蒿屬, 豚草屬, 藜科, 莧科和葎草科等草本花粉為主, 主要的原因是植物的物候特征不同, 所以木本植物和草本植物的花期也不盡相同。同時(shí)入秋后, 我國的降水逐漸減少, 氣候越發(fā)干燥, 冬季風(fēng)不斷增強(qiáng), 使得空氣致敏花粉的傳播更為廣泛, 花粉癥的情況也更為嚴(yán)重。

表1 中國主要城市氣傳花粉植物的種類及構(gòu)成(1986年1月至2013年12月)[20]

表2 中國7個(gè)地理分區(qū)主要城市氣傳花粉植物種類(2000年1月至2016年12月)[21]

3.3 國外現(xiàn)有空氣花粉研究的時(shí)空特征

而國外對(duì)于空氣花粉的研究也在不斷發(fā)展, 尤其是對(duì)于空氣花粉的日變化的研究非常熱門。Markku K?pyl?分別在芬蘭中部和南部的圖爾庫和于韋斯屈萊收集了當(dāng)?shù)鼗ǚ? 并進(jìn)行分析其濃度, 其研究發(fā)現(xiàn)花粉濃度的日變化是變化大的分別是榿木屬、樺木屬和松屬[22]。Jane Norris-Hill 和 Jean Emberlin在英國倫敦中北部收集了將近3年的花粉樣品, 然后統(tǒng)計(jì)各種屬花粉并建立模型, 分析對(duì)比包括每小時(shí)溫度、濕度、日照、雨水、云量、風(fēng)速和風(fēng)向等數(shù)據(jù), 從而確定的日變化與氣象條件、花粉源區(qū)與物候花粉釋放規(guī)律的關(guān)系[23]。N. Keynan等人對(duì)以色列沿海平原空氣花粉的年變化進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn)風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等因素對(duì)空氣中花粉含量的影響, 并指出, 在一定條件下, 在空氣中也能發(fā)現(xiàn)一些蟲媒植物的花粉[24]。D'Amato G對(duì)歐洲的過敏花粉進(jìn)行研究中提出, 大氣中的過敏物質(zhì)的多少, 受氣候、地理和植被等因素影響, 并有所不同。除此以外, 文化因素也是導(dǎo)致歐洲的花粉地圖不斷發(fā)生改變的原因, 例如白樺和柏樹等外來植物在城市公園的種植, 豚草植物在法國、意大利北部、奧地利、匈牙利移植等因素[25]。

4 城市氣候因子與空氣花粉的關(guān)系

對(duì)各城市空氣花粉的文獻(xiàn)進(jìn)行分析后, 發(fā)現(xiàn)空氣花粉的傳播情況與很多氣候因子存在著密不可分的關(guān)系。

表3 33個(gè)中國主要城市空氣花粉的種類(1986年1月至2016年12月)

首先, 王玉珍和張金談等人通過對(duì)天津市的不同最高溫度的日數(shù)的空氣花粉含量進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)氣溫與空氣中的空氣花粉含量存在正相關(guān)關(guān)系[26]。黃賜璇認(rèn)為空氣花粉在全年的分布情況與氣象因素中的氣溫和降水尤為密切。在平均溫度大于10 ℃的時(shí)候, 是最適宜植物生長(zhǎng)的, 因此, 在這段時(shí)間內(nèi)空氣花粉的濃度都比較高[27]。李摯使用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。對(duì)于不同時(shí)間組間花粉飄散數(shù)量、各氣象要素?cái)?shù)據(jù)的樣本均數(shù)比較, 在檢測(cè)方差齊性后采取獨(dú)立樣本t檢驗(yàn); 采用Pearson相關(guān)系數(shù)反映花粉飄散數(shù)量與各氣象要素?cái)?shù)據(jù)、花粉癥患者數(shù)之間的相關(guān)性, 得出結(jié)論認(rèn)為北京地區(qū)花粉總數(shù)與溫度呈中度正相關(guān)[28]。李英在研究石家莊市空氣花粉散布規(guī)律及與氣候因子的關(guān)系中, 為了更好地反映出主要花粉類型百分比與氣候因子之間的響應(yīng)程度, 采用了多響應(yīng)置換過程分析法(MRPP)以及典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)來研究?jī)烧咧g的關(guān)系[29]。

降水對(duì)花粉飄散有很重大的影響。一般來說, 降水量越大, 花粉含量就越少。但是這些年來, 越來越多的研究提出了一些獨(dú)特的看法。黃賜璇在東北平原海倫市和山東禹城市進(jìn)行花粉研究發(fā)現(xiàn), 適當(dāng)?shù)慕邓欣谥参锏纳L(zhǎng)和花粉的傳播, 但是連續(xù)性的降水則會(huì)降低花粉的含量[11]。

其次是濕度與花粉濃度存在著密不可分的關(guān)系。大部分研究對(duì)花粉濃度和濕度的關(guān)系以負(fù)相關(guān)的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)單的概括。例如, 張金談在研究廣西南寧空氣中花粉的時(shí)候發(fā)現(xiàn), 相對(duì)濕度低, 空氣較干燥有利于植物花粉的飄散[6]。肖小軍利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SAS 9.13對(duì)深圳市不同高度的花粉濃度進(jìn)行單因素方差, 協(xié)方差等分析, 結(jié)果顯示深圳春季天氣潮濕相對(duì)濕度較高, 所以濕度降低從而容易對(duì)花粉粒進(jìn)行干燥, 從而使花粉更容易釋放, 增加其在空氣中的飄散[16]。

風(fēng)速與大氣中的花粉含量也存在著正相關(guān)關(guān)系。方潤(rùn)琪, 張金談, 肖小軍等人在對(duì)各自研究區(qū)的大氣中花粉飄散情況進(jìn)行調(diào)查和分析都發(fā)現(xiàn)風(fēng)速越大, 大氣中的花粉含量就越高[7],[16-18]。而王凱萍在對(duì)南京市空氣花粉進(jìn)行分析后則認(rèn)為大風(fēng)天不利于花粉的傳播[8]。

還有, 不同采集高度等因素也會(huì)對(duì)花粉濃度產(chǎn)生影響。雷超在深圳大學(xué)校園內(nèi)不同高度的樓層上進(jìn)行氣傳真菌孢子的收集和研究后發(fā)現(xiàn), 孢子在不同高度的分布取決于孢子的大小, 形狀和直徑。例如, 大孢子隨著高度的增加而不斷減少, 而小孢子在30 m的高度的數(shù)量最多, 但是在10 m和70 m卻很少[30]。

5 城市化與空氣花粉的關(guān)系

進(jìn)入21世紀(jì)后, 我國從中央到地方紛紛提出建設(shè)“綠色城市, 使得城市綠地面積也在不斷增大。城市植被在美化城市環(huán)境的同時(shí), 也增加了花粉癥病人的數(shù)量, 花粉癥發(fā)病率也在不斷提高。由此可見, 城市化在一定程度上加劇了花粉癥的發(fā)生。

5.1 交通污染物會(huì)增強(qiáng)空氣花粉致敏性

越來越多的研究表明, 交通工具排放的污染物(主要成分為一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化合物(NOx)和鉛化合物及3,4-苯并芘等)有助于增強(qiáng)空氣花粉的致敏性, 從而增加花粉癥發(fā)生的幾率。例如, Diaz SD等在空氣污染對(duì)花粉致敏性的研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn), 柴油燃燒后排放的顆粒物一旦與豚草花粉相結(jié)合, 能夠更好地增加豚草花粉的致敏強(qiáng)度[31]。Michael Riediker等對(duì)15名不抽煙的花粉癥患者進(jìn)行跟蹤調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)空氣污染會(huì)增強(qiáng)過敏癥的癥狀, 主要表現(xiàn)為在NOx和O3含量增加的地區(qū), 對(duì)過敏原的敏感性可能會(huì)增加[32]。Yuji Okuyama通過對(duì)日本的空氣花粉致敏性的研究發(fā)現(xiàn), 污染物會(huì)吸附在花粉表面從而增強(qiáng)其致敏性, 尤其是NOx能夠?qū)?dòng)植物產(chǎn)生生理刺激作用, 增強(qiáng)花粉的致敏性[33]。王青躍在對(duì)日本的杉樹花粉癥患者中發(fā)現(xiàn), 交通量較多的地區(qū), 杉樹花粉癥患者增多, 主要的原因是致敏杉樹花粉抗原蛋白的空氣污染變性, 增強(qiáng)了其致敏性, 導(dǎo)致病患的增多。同時(shí), 研究也發(fā)現(xiàn)交通量較多的地區(qū), 水稻和豚草花粉的點(diǎn)刺試驗(yàn)(prick test)的陽性反應(yīng)濃度增加[34]。

5.2 城市熱島效應(yīng)對(duì)空氣花粉飄散產(chǎn)生積極影響

城市化所伴隨的城市熱島效應(yīng)對(duì)空氣花粉飄散產(chǎn)生影響, 主要表現(xiàn)為城市熱島效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致花粉數(shù)量增多, 花粉的致敏性增強(qiáng)和花粉的季節(jié)延長(zhǎng)等。絕大部分的研究表明, 在一定的范圍內(nèi), 花粉的數(shù)量會(huì)隨著溫度的升高而增加。城市熱島會(huì)導(dǎo)致城市內(nèi)部溫度升高, 有利于城市植被花粉數(shù)量的增多。同時(shí), 花粉的致敏性也會(huì)隨溫度升高而增強(qiáng)。如同一株白樺樹南面的花粉所含的致敏蛋白無論是異質(zhì)性還是致敏性都要高于北面, 這可能是由于南北面的氣溫差異所致。當(dāng)溫度升高1.1 ℃時(shí), 山樺樹花粉中的主要致敏原有所增加。城市內(nèi)部溫度升高, 會(huì)導(dǎo)致城市植被提前開花, 同時(shí)也會(huì)延后凋零的時(shí)間, 從而延長(zhǎng)花粉飄散的時(shí)間[35]。同時(shí), 李勁松在研究北京市大氣花粉時(shí)空分布提出, 城市高層建筑布局對(duì)局部微氣象有較大的影響, 從而影響到局部大氣花粉氣溶膠的輸送、擴(kuò)散和沉降[36]。

5.3 不合理的城市綠化增加了花粉癥的發(fā)生幾率

城市綠化對(duì)城市花粉致敏也產(chǎn)生極大的影響。由于對(duì)于相關(guān)知識(shí)的缺乏以及調(diào)研, 很多城市對(duì)于行道樹和城市綠地植被進(jìn)行了不合理的配置, 選育了大量的花粉致敏植被, 使得城市內(nèi)部致敏性空氣花粉大量增加, 加劇花粉癥的發(fā)生。在程晟總結(jié)的中國主要城市氣傳花粉植物種類與分布中, 可以發(fā)現(xiàn)在城市中常見的致敏花粉分布十分廣泛。例如懸鈴木屬的植被作為主要的花粉致敏原, 在我國的北京, 上海, 武漢, 南京, 石家莊等城市有十分廣泛的分布。而在西安, 太原, 呼和浩特, 銀川, 西寧, 蘭州等黃河中游和西北地區(qū)的城市中, 蒿屬植被是絕對(duì)優(yōu)勢(shì)植被, 并且蒿屬是主要的致敏類型。而在東南沿海, 例如廣東深圳, 廣州則主要的致敏花粉為木麻黃屬。木麻黃屬在亞熱帶多用于海邊的防護(hù)林, 因此在沿海地區(qū)空氣致敏花粉含量中占有較大的比重[20]。

5.4 硬質(zhì)地面對(duì)花粉飄散的影響

硬質(zhì)地面會(huì)對(duì)花粉濃度產(chǎn)生一定的影響。一般而言, 花粉濃度“日變化”應(yīng)呈現(xiàn)“單峰型”變化, 花粉濃度最大值出現(xiàn)在12: 00到15: 00。但是郄光發(fā)等人在對(duì)北京市城區(qū)硬質(zhì)地面近地空間樹木花粉濃度的的研究中發(fā)現(xiàn): 硬質(zhì)地面近地空間花粉濃度“日變化”呈現(xiàn)“雙峰型”的日變化特征, 花粉濃度呈現(xiàn)14: 00和20: 00兩個(gè)高峰。出現(xiàn)這種差異的原因可能就在于自然林地和人工硬質(zhì)地面對(duì)花粉飄散影響的差異[37]。在城市中, 由于混凝土地面, 瀝青地面的廣泛存在, 導(dǎo)致熱力環(huán)流加劇, 空氣花粉粒子在強(qiáng)空氣對(duì)流中不斷飄散, 這在一定程度上改變了近地面空間空氣中的花粉濃度, 進(jìn)而在硬質(zhì)地表上層空氣中形成花粉濃度晚高峰。

6 存在問題

在綜合相關(guān)的空氣花粉散布的文章中, 我們可以發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題:

6.1 空氣花粉的采樣方式的科學(xué)性和準(zhǔn)確性還有待提高

在綜述本文的文章中, 無論是重力法還是體積法, 都存在一定的問題。同時(shí), 空氣花粉飄散存在時(shí)空分布特征, 甚至在同一個(gè)采樣地, 在不同高度的樓層進(jìn)行采樣, 花粉的數(shù)量變化也會(huì)有較大的變化。而在花粉的鑒定中, 由于一些不同的種、屬甚至是科的花粉存在著一定相似性, 沒有辦法完全進(jìn)行詳細(xì)的分類。因此, 應(yīng)該采用“分類單元”這種形式, 無論是科還是屬都只是分類標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)單元, 這樣就能夠提高花粉種類描述的準(zhǔn)確性。

6.2 為了分析而分析, 卻不分析背后的原因

綜述中很多文章采取各種相關(guān)性分析方法進(jìn)行探討, 得出花粉類型百分比和氣候因子之間的相關(guān)關(guān)系, 但是并沒有探討其深層次的含義。例如, 李摯和李英等在研究主要花粉類型和氣候因子之間的關(guān)系中均采取了相關(guān)性分析方法, 但是結(jié)果僅僅表達(dá)出某一類花粉和不同氣候因子存在顯著正相關(guān)關(guān)系或者存在顯著反相關(guān)關(guān)系, 但是沒有深入探討并驗(yàn)證這一類花粉與這一種氣候因子存在相關(guān)關(guān)系的潛在原因[28-29]。

6.3 不能很好的解答文章的科學(xué)問題

很多的文章的科學(xué)問題并不明確, 很多的文章只是初步研究, 是調(diào)查性的論文, 也只是簡(jiǎn)單的得出了空氣花粉的散布情況, 但是研究的科學(xué)意義并沒有深入探討。并且, 絕大部分的文章得出幾乎如出一轍的結(jié)論形式: 第一, 得出研究區(qū)的花粉組合類型; 第二, 得出花粉類型與氣候因子的相關(guān)性情況; 第三, 得出主要的致敏花粉或得到主要花粉飄散的時(shí)間。但實(shí)際上, 綜述中的絕大部分文章沒有將結(jié)論和實(shí)際情況相結(jié)合, 提出相關(guān)的一些建議, 也沒有探討研究的結(jié)論對(duì)于現(xiàn)實(shí)的意義。

7 未來研究方向

在綜述了前人文章后, 筆者認(rèn)為, 對(duì)于空氣花粉的傳播機(jī)制的文章不應(yīng)該僅僅只是調(diào)查性報(bào)告, 而是要更進(jìn)一步深入探討, 并與時(shí)俱進(jìn), 與當(dāng)下熱點(diǎn)問題和快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)相適應(yīng)。因此, 未來城市空氣花粉的研究應(yīng)該有以下幾個(gè)發(fā)展的可能性:

7.1 注重城市之間的空氣花粉的研究

在前人的文章中, 絕大部分都是對(duì)單一城市或同一時(shí)間內(nèi)多個(gè)不同區(qū)域城市空氣花粉的研究, 并未涉及較大的城市群內(nèi)或者兩個(gè)相鄰城市之間的研究。因此, 這類研究不能夠很好的反映出同時(shí)期鄰近的城市之間的花粉飄散情況, 也不能對(duì)比城市群內(nèi)不同空氣質(zhì)量的城市當(dāng)中空氣致敏花粉類型的變化情況。同時(shí), 由于我國城市規(guī)模不斷擴(kuò)張, 區(qū)域內(nèi)城市連片發(fā)展, 形成所謂的城市群。城市群內(nèi)空氣花粉的飄散又會(huì)受大氣環(huán)流及大氣化學(xué)的雙重作用,相互影響明顯。例如, 鄭卓在1990年曾用庫爾風(fēng)標(biāo)收集器對(duì)廣州地區(qū)的空氣花粉進(jìn)行了收集, 提出采樣點(diǎn)的空氣花粉組合能夠很好地反映有效半徑為25 km以內(nèi)的植被狀況的結(jié)論[38]。按照其結(jié)論, 如圖1所示, 在粵港澳大灣區(qū)的城市群中能夠劃出像廣佛, 深港, 珠江西部城市區(qū)(珠海, 澳門, 中山和江門)等多個(gè)半徑為25 km的區(qū)域, 而對(duì)于這些城市之間空氣花粉的飄散情況和類型變化情況的研究至今仍然處于空白, 是否會(huì)存在城市間空氣花粉交叉影響的情況仍然不得而知。因此, 空氣致敏花粉防治應(yīng)當(dāng)從單個(gè)城市的防治研究上升到相鄰城市或城市群內(nèi)的聯(lián)合防治, 以達(dá)到降低花粉癥發(fā)病數(shù)的目的。

圖1 粵港澳大灣區(qū)城市群中半徑25 km的城市區(qū)

7.2 與遙感技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行分析

基于空氣花粉的研究與氣候因子的相關(guān)性, 筆者認(rèn)為空氣花粉研究可以結(jié)合遙感技術(shù)進(jìn)行分析。例如, 氣候變化中最不確定的因素之一就有氣溶膠的變化, 氣溶膠一方面可以影響太陽輻射和日照時(shí)間, 改變研究區(qū)溫度的變化[39-43]; 另一方面, 氣溶膠粒子又可以影響云的光學(xué)特性, 從而對(duì)降水量進(jìn)行改變[44-46]。因此, 在對(duì)于大氣氣溶膠時(shí)空分布的研究中, 筆者認(rèn)為可以運(yùn)用到MODIS大氣氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)資料進(jìn)行分析, 分析空氣花粉與不同的大氣氣溶膠光學(xué)厚度下的氣候條件之間的關(guān)系, 探討氣溶膠光學(xué)厚度變化與空氣花粉飄散的變化規(guī)律。例如, 蘭天鴿等曾提出氣溶膠云團(tuán)溫度與儀器視場(chǎng)背景輻射、投射到云團(tuán)的四周輻射的等效亮溫之間溫差以及云團(tuán)光學(xué)厚度是影響生物氣溶膠被動(dòng)紅外探測(cè)的關(guān)鍵因素; 因此要想利用紅外探測(cè)等遙感技術(shù)對(duì)空氣花粉這類生物氣溶膠進(jìn)行識(shí)別, 就不得不涉及氣溶膠光學(xué)厚度的研究[47]。除此以外, 一些利用遙感技術(shù)來探測(cè)生物氣溶膠中花粉成分的研究也已經(jīng)在探索當(dāng)中。蘭天鴿曾通過增加程長(zhǎng)L來獲得較大的光學(xué)厚度 ,可以使測(cè)量的光譜信號(hào)有足夠的信噪比用于生物氣溶膠探測(cè)、識(shí)別[47]。李樂等曾采用壓片法對(duì)梨花粉2.5—15 m波段的反射光譜進(jìn)行了測(cè)量, 利用Krames Kronig( K— K)關(guān)系計(jì)算了復(fù)折射率, 并就傅里葉紅外光譜儀測(cè)試壓片的入射角和復(fù)折射率長(zhǎng)波長(zhǎng)、短波長(zhǎng)區(qū)外推兩方面對(duì)結(jié)果作了誤差分析。結(jié)果表明, 利用反射光譜計(jì)算花粉復(fù)折射率的方法是可行的, 而且計(jì)算得到的復(fù)折射率譜對(duì)梨花粉光學(xué)特性的研究以及生物氣溶膠成分的探測(cè)、識(shí)別有一定的參考價(jià)值[48]。

7.3 結(jié)合現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行研究

對(duì)于城市空氣致敏花粉的研究, 最終的目的是為了改善城市環(huán)境, 減少城市花粉癥的發(fā)病情況。因此, 我們必須結(jié)合現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行研究。例如, 霧霾對(duì)城市空氣花粉與致敏病存在影響, 主要體現(xiàn)在: 1)城市燃煤和汽車尾氣排放的高濃度氣溶膠導(dǎo)致霧霾天氣增加, 而且, 氣溶膠光學(xué)厚度變化會(huì)對(duì)氣溫和降水產(chǎn)生一定的影響[39-46]; 2)空氣污染會(huì)使得花粉變性, 或增強(qiáng)空氣致敏花粉的致敏性和抗藥性, 使得花粉癥高發(fā)[31-34]。這些問題都不只是簡(jiǎn)單的調(diào)查報(bào)告能夠解決的, 而是要求我們更深入, 更緊扣生活實(shí)際和現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行分析和研究。

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Advances in urban airborne pollen

Jiang Weiming1, PAN Ruicong1, LUO Chuanxiu2,*, LIN Meizhen1,*

1. School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China 2. CAS Key Laboratory of Marginal Sea Geology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 164 Xingang Xilu, Guangzhou 510301, China

By reviewing the advances in urban air pollen, it summarizes and compares the collection methods of urban air pollen, analyzes the species of air pollen, the law of space-time propagation, the relationship between the geographical environment and climate conditions and the air pollen, points out the problems in the study, and looks forward to the prospect of the research. The summary of the research progress shows that the traffic pollution, the heat island effect, the urban greening and the increase of the hard ground will increase the sensitivities of the air pollen to a certain extent, and have a positive influence on the air pollen dispersal, so it can aggravate the incidence of pollen disease. Based on the problem of sample collection technology in the study of air pollen, the analysis of the reason is too simple and can not solve the scientific problems. The author puts forward three future research directions, such as the research on the air pollen between contiguous cities, the combination of remote sensing technology and combination with the practical problems.

urban airborne pollen; sensitization; pollen genera; climatic factors; urbanization

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.06.026

Q948.12+2.6

A

1008-8873(2018)06-199-10

2017-10-10;

2018-04-06

廣州市孢粉致敏病學(xué)研究與預(yù)報(bào)(201510010043); 珠江口西岸基塘系統(tǒng)格局演變及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流研究(41771097)

江偉明(1993—), 男, 廣東珠海人, 碩士, 主要從事自然地理學(xué)研究, E-mail: gzdxjwm@126.com

羅傳秀, 女, 博士, 副研究員, 主要從事孢粉學(xué)研究, E-mail:luocx30@126.com

江偉明, 潘睿聰, 羅傳秀, 等. 城市空氣花粉的研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)科學(xué), 2018, 37(6): 199-208.

Jiang Weiming, PAN Ruicong, LUO Chuanxiu, et al. Advances in urban airborne pollen[J]. Ecological Science, 2018, 37(6): 199-208.