北京天坛公园春季树木花粉飞散规律研究.docx

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1、北京天坛公园春季树木花粉飞散规律研周江鸿夏菲刘育俭参照郑光发等的公式:计算花粉浓度,N=A x式中：为空气中花粉浓度;4为计数点内花粉个数净为每小时采样区域面积（吕二16 mn?,胶带宽8 mm,每小时转动2 mm） ；D为计数点面积（。二1 mn?,扫描电镜270 x视野面积）；E为每小时采样空气体积（E = 0. 6 m3, Burkard采样器空气流量为10 L/ min) o因此,本研究计算每立方米空气中花粉浓度的公式为W = 26.67A。Summary：利用Burkard公司生产的HIRST型抱子捕捉仪和Phenom ProX全自动台式扫描电子显微镜，对2018年春季北京天坛公园气

2、传树木花粉种类和浓度的变化规律进行了研究。结果表明，春季最低气温稳定超过0 ,最高气温稳定超过159时，天坛公园的柏科、榆科和杨柳科树木将进入盛花期。西门北侧外坛区域和南部三座门附近的气传花粉日平均浓度各有3个峰值，第1个峰值较高，出现在3月16日至4月7日期间，最高值分别为509.99粒/m3和1650. 58粒/m3；第2个和第3个峰值均较小，分别出现在4月814日和4月25日至5月1日期间，最高值均小于65粒加3。在第1个峰值期间，2个采样点的主要花粉种类都为柏科树木花粉，所占比例都达到了 80%以上。第2个峰值期间，主要花粉种类都为银杏科树木花粉。第3个峰值期间，主要花粉种类都为桑科树

3、木花粉。3月16日至4月7日期间，逐时花粉浓度平均值表现为02：0008： 00高，16： 0021： 00低;4月25日至5月1日期间，逐时花粉浓度平均值则表现为16： 0021： 00高，02： 0008： 00低。结果可为开展天坛公园花粉浓度的精细化预报、指导游客进行自我防护提供数据支撑，也可为天坛公园植物群落的升级改造提供参考。Key：天坛公园；气传树木花粉；飞散规律；花粉浓度；花粉种类：S731.2 文献标志码：A ： 1002-1302 (2020) 15-0192-07园林植物在净化空气和水质、保持水土、改善城市小气候、降低城市噪音等方面发挥着重要的作用1,然而有些风媒花植物所产

4、生的花粉可大量飘散在公园和绿地近地面的空气中，引发人体过敏反应，严重危害人体健康，因此美国的Stanley等和我国的廖凤林都将致敏花粉列为了空气污染物2-3。近年来，世界各地花粉过敏症的发病率均呈逐年升高的趋势，我国的发病率为0. 5%1.0%,高发地区能达到5.0%；北京地区呼吸道过敏病人中，有1/41/3对花粉过敏4-5。园林绿地中的植被组成是影响空气中花粉种类和浓度大小的主要因素之一6,由于不同公园中植物种类和数量差异较大，空气中致敏花粉的种类和数量不同，因此在不同公园中开展气传花粉飞散规律研究能够为花粉浓度的精细化预报提供数据支撑。北京天坛公园是我国保存最为完整的祭坛园林，为了从整体上

5、营造静谧、肃穆、庄重的祭祀氛围，自明清时期坛域内便广泛种植柏树和松树7。桧柏和侧柏花粉是北京地区春季主要的致敏花粉8,每年春季大量柏树开花散粉，往往会形成烟雾状的“花粉云”，造成园内空气中花粉浓度极高，对园内职工、游人和周边居民的健康造成了严重影响，据统计，天坛公园职工中花粉过敏症的发病率高达30%以上。因此，研究天坛公园春季空气中树木花粉种类和浓度的变化及飘散规律，对于在公园内开展花粉浓度的精细化预报、指导敏感人群合理安排游园时间、减少花粉过敏症的发生具有重要意义，也可为建设有益健康的园林绿地提供合理化建议。1材料与方法1.1 花粉样品的采集花粉檬品采集使用英国Burkard公司生产的IIT

6、RST型抱子捕捉仪，分别在天坛公园西门北侧和南部三座门附近各放置1台。该捕捉仪配有内置真空泵，可以连续24 h捕捉空气中的花粉，其滚筒转动速度为2 mm/h,持续采样的时间达7d,空气流量为10 L/min,花粉会粘到由发条驱动的滚筒上的粘合剂涂层上。由于本研究要利用扫描电镜进行样品观察，因此将扫描电镜专用的双面碳导电胶带(Ted Pella,宽8 mm,长20 m)缠绕在抱子捕捉仪的滚筒上来采集空气中的花粉样品。1.2 扫描电镜制样和观察方法将采集了花粉样品的双面导电胶带按时间顺序剪成小段，每段长度16 mm,代表8 h所采集的样品，然后将其粘在直径为25 mm的扫描电镜样品台上，并用Cre

7、ssington 108 auto离子溅射仪喷金、镀膜，电流为20 mA,溅射时间为20So利用Phenom ProX全自动台式扫描电子显微镜进行观测，在270X放大倍数下，每视野面积约为1 mm2,统计1 mm2视野内的花粉数目，每小时区域统计3个视野，每个视野内选取10粒花粉，在5 000X左右放大倍数下，测量花粉大小，观测其形状、极面和赤道面的表面纹饰、萌发沟或萌发孔的数量及形态，参照中国木本植物花粉电镜扫描图志9和中国气传花粉和植物彩色图谱10确定花粉种类。1.3 花粉浓度计算方法参照郑光发等的公式11计算花粉浓度，N=AXBD - Eo式中：N为空气中花粉浓度;A为计数点内花粉个数;

8、B为每小时采样区域面积（B=16 mm2,胶带宽8 mm,每小时转动2 mm） ；D为计数点面积（D= 1 mm2,扫描电镜270X视野面积）田为每小时采样空气体积（E=0.6 m3, Burkard采样器空气流量为10 L/min） o因此，本研究计算每立方米空气中花粉浓度的公式为 N=26. 67AO2结果与分析2.1天坛公园风媒花乔木的组成及分布建坛至今，经过近600年的绿化，天坛公园形成了中心区域以常绿乔木林为主，边缘以落叶林和混交林为主的植被类型，树木总数达5.6万余株，其中侧柏1.1万株，桧柏2.0万株，主要分布在内坛各古建筑周围，以行列规则式纯林种植;外坛的桧柏主要分布在北门、西

9、门、南门和东门的甬道两侧，侧柏则分布在北门西侧区域。松树有0.4万株，主要分布在内坛丹陛桥东侧，油松以纯林种植，白皮松则与桧柏形成混交林。落叶乔木共有0.6万余株，主要分布在外坛区域，其中核桃、杜仲和榆树主要分布在西门北侧；银杏主要分布在西门和东门北侧区域，小叶朴主要分布在东门北侧，毛白杨主要分布在北门附近和神乐署门前。2. 2 2018年34月天坛公园气传花粉浓度日平均值的变化规律从图1可以看出，2018年34月三座门附近的气传花粉浓度日平均值有3个峰值，第1个峰值较高，出现在3月16日至4月7日期间，其中有10 d花粉浓度日平均值超过400粒/m3； 3月17日花粉浓度日平均值为34. 0

10、8粒/m3,随后浓度逐渐升高，至3月26日达到最高值，为1 650. 58粒/m3； 3月26日以后花粉浓度逐渐下降，4月5日花粉浓度日平均值只有10.00粒/川3。4月814日出现第2个峰值，花粉浓度日平均值最高为60.01粒/m3,出现在4月10日；最低值为4.07粒/m3,出现在4月13日。4月1524日花粉浓度一直维持在较低水平，日平均值均小于12粒加3。第3个小峰值出现在4月25日至5月1日期间，其中有3 d花粉浓度日平均值超过30粒/m3,最高值为44. 08粒/m3,出现在4月30日；最低值为18. 18粒/m3,出现在4月27日。2018年3-4月西门北侧外坛区域的气传花粉浓度

11、日平均值也有3个峰值，第1个峰值同样出现在3月16日至4月7日期间，但是最高值只有509. 99粒/m3,出现在3月22日。第2个峰值较小，出现在4月814日期间，其中有2 d花粉浓度日平均值超过30粒/m3,最高值为37.60粒/m3,出现在4月12日；最低值为13.71粒/m3,出现在4月14日。4月1524日期间花粉浓度维持较低水平，日平均值均小于20粒/m3。第3个小峰值也出现在4月25日至5月1日期间，其中有2 d花粉浓度日平均值超过30粒/m3,最高值为48.45粒/m3,出现在4月26日；最低值为8. 89粒/m3,出现在4月30日。根据2018年34月天坛公园气温观察值（图2）

12、可知，3月1日至3月22日期间气温偏低，只有6 d的最低气温高于0 ,有16 d的最高气温高于或等于10 , 3月17日还有1次降雪天气。3月23日至4月3日，最低气温均在02以上，最高气温均超过15七，使柏科、榆科和杨柳科植物大量开花散粉，形成了花粉浓度的第1个高峰。2.3不同时间段花粉种类和数量的变化根据图1的结果可知，2018年3月16日至5月1日天坛公园西门和三座门区域的花粉浓度日平均值变化均可分为4个时间段，分别为3个花粉浓度高峰时间段和第1个峰值与第3个峰值之间的花粉浓度较低时间段，本研究分别对这4个时间段内的气传花粉种类进行识别和鉴定。由于同科不同种植物的花粉形态特征极为相似，因

13、此花粉种类只鉴定到科。3月16日至4月7日期间，三座门附近的空气中有7科植物花粉，其中柏科植物花粉所占比例最高，达到了 92. 01%；杨柳科、榆科和木樨科植物花粉所占比例分别为3 76柒1.62%和1.53%；桦木科、银杏科和杜仲科植物花粉所占比例均低于0.5% （图3-a）。同一时期，西门北侧外坛区域空气中则有10科植物花粉，柏科植物花粉只占到82. 39%,低于三座门附近；而榆科、杨柳科、木樨科、杜仲科和银杏科植物花粉所占比例分别分74%、4. 45%. 3. 55%、1.79%和0. 54%,高于三座门附近;桦木科植物花粉所占比例为0.42%,与三座门附近差别不大；松科、胡桃科和悬铃木

14、科植物花粉所占比例均小于0.1%,是三座门附近没有采集到的花粉种类（图4-a）。4月814日期间，三座门附近空气中仍有7科植物花粉，但是随着柏科、杨柳科和榆科植物盛花期的结束以及银杏科和木樨科植物进入盛花期，柏科植物花粉所占比例下降为30.47%,没有采集到杨柳科和榆科植物花粉；银杏科、木樨科和杜仲科植物花粉所占比例分别上升为54. 66%. 10. 75%和1. 61%；悬铃木科、胡桃科和松科植物花粉所占比例分别为1.25%、0.72%和0.54% （图3-b） o同一时期，西门北侧外坛区域空气中有11科植物花粉，银杏科植物花粉所占比例最高，为64. 73%,柏科植物花粉所占比例下降为4.

15、01%；胡桃科、木樨科、杜仲科和桦木科植物花粉所占比例分别上升为11.42%、10.02%、5.01%和2.61%；杨柳科植物花粉所占比例为1.40%,而榆科、松科、壳斗科和桑科植物花粉所占比例均为0.20% （图4-b）。4月1524日期间，三座门附近空气中有8科植物花粉，随着松科和胡桃科植物进入盛花期，柏科和银杏科植物花粉所占比例分别下降为1.75%和4.55%；而松科和胡桃科植物花粉则分别上升为68.88%和20. 63%；桦木科、木樨科、壳斗科和悬铃木科植物花粉所占比例分别为1.40%、1.05%、1.05%和0.70% （图3-c） o同一时期，西门北侧外坛区域空气中有12科植物花粉，柏科和银杏科植物花粉所占比例分别下降为1. 13%和26. 67%；而松科和胡桃科植物花粉则分别上升为36.86%和27.92%；桑科、壳斗科、悬铃木科、木樨科、桦木科、杜仲科、杨柳科和榆科植物花粉所占比例分别为2 26%、L 38%、1.26%、0.75%、0. 63%. 0. 63%. 0. 38% 0. 13% （ffi 4-