城市和农村环境中飞散的葇荑花粉引起的过敏风险的定量评估：花粉、细菌和重金属

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Quantitative assessment of allergenic risks from flying catkins in urban and rural environments: Pollens, bacteria, and heavy metals

本研究首次基于特异性免疫球蛋白E（sIgE）浓度量化了城市和农村飞絮中花粉和细菌的过敏原贡献，发现花粉贡献99.994%的过敏风险（sIgE达44.9 KU/L），显著高于细菌（0.006%）。主要致敏花粉为杨柳科（sIgE 65.0±43.3%），其致敏强度超过临床阈值82.7-113.4倍。重金属中铬含量最高（5.7-6.6 μg/g），但通过目标危害商值评估显示吸入风险低（HQ<1）。飞絮因轻质多孔结构可长时间悬浮，其花粉载量比传统气溶胶高一个数量级，提示需加强飞絮季的针对性防控。

　　飞絮，即柳树和杨树等雌株树木在繁殖季节释放的轻质、蓬松的植物纤维，是环境中一种重要的过敏原载体。这类飞絮具有极高的表面积和丰富的亲水基团，使其能够吸附大量的花粉、细菌、真菌、多环芳烃以及含有重金属的颗粒物。尽管飞絮在空气中普遍存在，但其对人类过敏的定量贡献尚未明确。本研究首次基于特定免疫球蛋白E（sIgE）浓度，对城市和农村飞絮中的花粉和细菌的总过敏风险及相对贡献进行了量化分析，并评估了重金属的非致癌健康风险。

研究结果显示，飞絮中的花粉和细菌对总过敏风险的贡献分别为99.994±47.578%和0.006±0.002%。其中，柳科花粉作为主要过敏原，其sIgE水平占总花粉的65.0±43.3%，且其浓度远高于临床过敏阈值，达到82.7–113.4倍。而革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌分别占主要过敏性细菌的47.1±3.4%和19.2±1.7%。飞絮中铬的含量最高，约为5.7±1.1–6.6±1.0 μg/g，其危害商（HQ）表明其对人类健康具有较低的非致癌风险。此外，飞絮中的花粉数量比之前报道的气溶胶高一个数量级，凸显了其在空气传播中的显著性。

飞絮的过敏性不仅与其携带的花粉种类有关，还与其所吸附的细菌种类密切相关。某些细菌，如金黄色葡萄球菌，能够通过分泌超抗原（如金黄色葡萄球菌肠毒素B）加剧过敏性炎症反应。这些超抗原可以与主要组织相容性复合体II类分子和T细胞受体结合，从而诱导多克隆T细胞激活，增强Th2型炎症反应，进而增加sIgE水平，加重呼吸道过敏反应。尽管细菌在飞絮中的数量相对较少，但其对过敏反应的潜在影响不容忽视。

在城市和农村环境中，飞絮的组成和分布存在显著差异。城市区域由于人类活动密集、大气污染水平较高，其飞絮中的花粉和细菌种类与农村相比更为复杂。城市飞絮中，禾本科和豆科花粉的含量较高，而农村飞絮则以柳科花粉为主。这种差异与不同区域的植被选择策略和环境因素密切相关。例如，城市区域的植物生长周期较短，且维护成本较低，因此禾本科植物的种植更为普遍。相比之下，农村地区则以自然植被为主，植物种类更为多样，且某些植物（如柳树）的种植面积较大，导致飞絮中柳科花粉的含量显著增加。

此外，飞絮在空气中的悬浮时间较长，其低沉降速度（0.1–1 cm/s）使其能够长时间悬浮于空气中，并且能够进行远距离传输。这种特性使得飞絮成为一种高效的过敏原载体，不仅增加了花粉和细菌的暴露时间，还提高了其在空气中的扩散能力。因此，飞絮的过敏性不仅与自身携带的过敏原有关，还与其在空气中的存在时间密切相关。

本研究通过高通量测序技术对飞絮中的花粉和细菌进行了详细分析，并结合sIgE浓度数据，建立了新的评估方法，以量化飞絮对过敏反应的贡献。结果显示，飞絮中的花粉和细菌对过敏反应的贡献率分别为99.994±47.578%和0.006±0.002%。其中，柳科花粉的贡献率最高，占总花粉的65.0±43.3%，而细菌的贡献率相对较低，仅为0.006±0.002%。这一结果表明，飞絮对过敏反应的主要贡献来自于其携带的花粉，而非细菌。

在重金属方面，飞絮中的铬含量最高，约为5.7±1.1–6.6±1.0 μg/g，而其他重金属如铅、砷和镉的含量相对较低。通过危害商（HQ）评估，飞絮中重金属的非致癌健康风险较低，HQ值均小于1，表明其对人类健康的影响有限。然而，飞絮中的重金属含量仍需引起重视，因为其可能与其他过敏原共同作用，导致更复杂的健康风险。

研究还发现，飞絮中的花粉和细菌对过敏反应的贡献存在显著的空间异质性。例如，城市飞絮中的花粉含量普遍高于农村飞絮，而农村飞絮中的细菌含量则相对较高。这种差异可能与不同区域的植被类型、人类活动强度以及大气污染水平有关。因此，针对不同区域的飞絮进行差异化管理，对于降低过敏反应风险具有重要意义。

此外，研究还发现，飞絮中的花粉和细菌对过敏反应的贡献存在显著的个体差异。例如，某些人群对柳科花粉的sIgE水平较高，而另一些人群则对禾本科花粉或豆科花粉更为敏感。这种差异可能与个体的免疫系统特性、遗传背景以及长期暴露于飞絮环境有关。因此，针对不同人群的健康风险评估需要更加精细化的分析方法。

研究还对飞絮与气溶胶的过敏性进行了比较。结果显示，飞絮中的花粉含量远高于气溶胶，而细菌和重金属的含量则相对较低。这表明，飞絮对过敏反应的贡献主要来自于其携带的花粉，而非细菌或重金属。因此，在进行过敏反应风险评估时，应重点关注飞絮中的花粉成分。

然而，本研究也存在一些局限性。首先，飞絮的采集过程中可能会引入表面污染物，从而影响对花粉、细菌和重金属含量的定量分析。其次，过敏原的评估主要依赖于sIgE浓度数据，而忽略了其他免疫途径，如IgA或T细胞反应。此外，由于飞絮自然携带花粉并吸引环境微生物，获取完全无菌的对照样本具有一定的挑战性。因此，未来的研究应进一步优化采样方法，提高样本的代表性，并结合体内和体外毒理学实验，更全面地评估飞絮对人类健康的潜在影响。

综上所述，飞絮作为过敏原载体，其对人类健康的影响不容忽视。尽管其对过敏反应的贡献主要来自于花粉，但其携带的细菌和重金属也可能对健康产生潜在影响。因此，需要加强对飞絮污染的监测和管理，特别是在飞絮高发季节，以降低其对人类健康的危害。同时，应进一步研究飞絮与其他环境因素的相互作用，以制定更加科学和有效的控制策略。