Distribution of Allergenic Pollen in a Metropolitan Region

Abstract

Worldwide, approximately every fifth person suffers from allergic rhinitis, frequently caused by a reaction to pollen. Nowadays, more than half of the global population lives in urban areas. Nevertheless, large cities are often equipped with just one pollen trap to provide information about aerial pollen content. Therefore, there is still a lack of information about the spatial distribution of pollen on an intra-urban scale and the possible effects on human health. In order to widen the knowledge about pollen distribution in urban environments, allergenic pollen – birch (Betula), grass (Poaceae), and mugwort (Artemisia) – was monitored with a network of fourteen traps within the large city of Berlin, and birch and grass pollen were monitored with four pollen traps within the Berlin/Brandenburg Metropolitan Region in 2014. Further, the detected pollen data and anonymously reported, geographically localized, pollen-induced symptom data were used to study temporal and spatial relationships between these two variables in the Berlin/Brandenburg metropolitan region, in the city of Berlin, and for the first time in different areas of a city on the example of Berlin. The seasonal pollen courses of birch and grass exhibited significantly positive correlations between all possible combinations of the fourteen traps in Berlin. For mugwort, the correlations were only to some extent significantly positive. In contrast to those mainly temporal similarities, remarkable spatial variations in the pollen distribution within the city were demonstrated, with the highest differences occurring in mugwort. The correlations between detected pollen and symptom levels during corresponding pollen seasons in the city of Berlin, its different areas, and the metropolitan region were found to be to a large extent significantly positive, with the weakest correlations occurring in mugwort. Higher amounts of birch and grass pollen measured in the suburban area than in the city center of Berlin were followed by more severe symptoms reported from the suburban area during the birch and grass pollen seasons. For mugwort, no such a relationship was found. The presented and discussed results of the study - substantiate the large differences in the spatial distribution of important allergenic pollen taxa within a city, - highlight the benefit of using further pollen traps to monitor pollen within large urban areas, - emphasize the importance of pollen as an significant cause of allergenic rhinitis and allergenic asthma. Considering the ongoing urbanization, it is necessary to expand further the knowledge about pollen exposure and pollen allergy in urban environments.

Weltweit leiden ca. 20 % der Bevölkerung an allergischer Rhinitis, die am häufigsten durch den Kontakt mit Pollen hervorgerufen wird. Gegenwärtig leben mehr als 50 % der Weltbevölkerung in Städten. Ungeachtet dessen verfügen selbst große Städte oftmals nur über eine Pollenfalle zur Bereitstellung von Informationen zur Pollenbelastung der Luft. Daher gibt es immer noch ungenügende Informationen über die räumliche Verbreitung von Pollen innerhalb einer Stadt und die möglichen Auswirkungen auf die Gesundheit der Einwohner. Zum besseren Verständnis der Verteilung von Pollen in urbanen Räumen wurde 2014 der Pollenflug der allergenen Arten Birke (Betula), Gräser (Poaceae) und Beifuß (Artemisia) mit einem Messnetz von 14 Pollenfallen in der Großstadt Berlin sowie der Flug von Birken- und Gräserpollen mit vier Pollenfallen im Großraum Berlin/Brandenburg gemessen. Darüber hinaus wurden die ermittelten Pollendaten und anonym übermittelte, ortsgebundene Daten zu polleninduzierten Symptomen dazu verwendet, zeitliche und räumliche Beziehungen zwischen diesen beiden Variablen im Großraum Berlin/Brandenburg, in der Stadt Berlin und erstmalig auch in Teilbereichen einer Stadt am Beispiel Berlins zu untersuchen. Die zeitlichen Verläufe der Birken- und Gräserpollensaison ergaben für alle möglichen Kombinationen der vierzehn Fallen in Berlin einen signifikant positiven Zusammenhang. Für Beifuß waren diese Zusammenhänge weniger stark ausgeprägt und nur teilweise signifikant. Entgegen diesen vorwiegend saisonalen Übereinstimmungen traten deutliche Abweichungen hinsichtlich der räumlichen Verteilung der Pollen innerhalb des Stadtgebietes zu Tage, wobei die Unterschiede beim Beifuß am größten waren. Die statistischen Beziehungen zwischen den ermittelten Pollenzahlen und den gemeldeten Symptomstärken während den entsprechenden Pollensaisons waren in der Stadt Berlin, in deren Teilbereichen und im Großraum Berlin-Brandenburg größtenteils signifikant positiv, wobei der schwächste Zusammenhang beim Beifuß auftrat. Die Zahl der Birken- und Gräserpollen war in den Randbezirken der Stadt höher als im Stadtzentrum. Damit einher gingen Unterschiede in der Symptomschwere zwischen Stadtrand und Stadtzentrum, wobei die gemeldeten Symptomstärken am Stadtrand im Mittel höher lagen als im Zentrum. Beim Beifuß zeigte sich kein solcher Zusammenhang. Die vorgelegten und diskutierten Ergebnisse der Studie - belegen die sehr unterschiedliche Verteilung wichtiger allergener Pollenarten innerhalb einer Großstadt, - verdeutlichen den Vorteil des Einsatzes mehrerer Pollenfallen für das Monitoring von Pollen in Großstädten, - unterstreichen die große Bedeutung von Pollen als wichtige Auslöser von allergischer Rhinokonjunktivitis und allergischem Asthma. Die fortschreitende Urbanisierung verlangt nach einer noch eingehenderen Forschung zur Pollenexposition und Pollenallergie in Städten.