奥林匹克森林公园内乙型脑炎媒介蚊虫的监测与分析*

刘美德 张 勇 佟 颖 张洪江 李秋红 刘 婷 葛军旗 周小洁 钱 坤 付学锋 曾晓芃**

(1.北京市预防医学研究中心，北京市疾病预防控制中心，北京 100013；2.北京市朝阳区疾病预防控制中心，北京 100021)

三带喙库蚊Culextritaeniorhynchus是乙脑的主要传播媒介，其密度和病毒携带率是影响特定地区乙脑发生率的主要因素 (Olsonetal.,1985)。有研究表明，乙脑流行新特征与三带喙库蚊的生态学密切相关(吕炜等, 2012)。三带喙库蚊主要孳生在稻田、池塘等农村典型水体中(张淑媛, 1986)；然而，近年来三带喙库蚊在南京(周明浩, 2008)和北京(李春晓等, 2007)的等繁华市区也发现有孳生。结合近年乙脑病例在北京等城市化水平较高地区发现，提示北京城区居民同样面临着较大的乙脑感染传播的风险。

媒介种群与环境因素密切相关(Garzonetal., 2014; Calzolarietal., 2015)，本研究以北京重要公共场所——奥森公园为研究区域，对其各类环境中孳生的三带喙库蚊的动态分布特征，并应用3 S技术探索奥森公园内环境因子与媒介种群的相关性。研究将为阐明三带喙库蚊在北京城市化区域内生态习性及其可能的传播乙脑风险提供依据，也可为奥森公园内媒介蚊虫的预防和控制提供相应的措施。

1 材料与方法

1.1 研究区域

北京奥林匹克森林公园是亚洲最大的城市绿化景观，位于朝阳区，占地680公顷。奥森公园被北京五环路分为南、北两个园区，两个园区由一条模拟的穿越城市高速公路的自然生态走廊相连，从而确保了城市森林公园生态绿地系统的连续性和物种多样性。奥森公园是北京重要的生态屏障之一，对改善城市环境和气候质量具有重要的生态战略意义。作为城市重要的公共职能区域之一，在奥森公园研究乙脑媒介的时空分布及其规律，对于降低人群被蚊虫叮咬和蚊媒相关疾病的传播具有重要意义。因为奥森公园的南园是游人及休闲人群活动主要场所，所以从公共卫生意义的角度出发本研究选择南园作为研究现场。

1.2 三带喙库蚊密度调查

北京地区三带喙库蚊的高峰期一般7、8、9三个月，所以研究中在2013年7—9月使用CO2诱蚊灯(北京隆冠科技发展有限公司，型号：MD-1型)进行密度监测，每个月份上旬和下旬各进行一次监测。每次监测时依据中国天气网(http://www.weather.com.cn)的预报结果，选择上、下旬气候条件合适各一日作为监测日；每个监测日的日落前1 h开灯监测至日落后1 h，共监测2 h。现场收集诱蚊灯诱集的蚊虫带回实验室进行种类鉴定与计数，计算三带喙库蚊密度(计算单位为：只/(灯·小时))。

1.3 三带喙库蚊监测点位的设计与遥感数据获取

在南园的东北门(灌木环境)、湿地、南门(草坪环境)、东门(树林环境，)、中心岛分别确定一个监测点(图1)。研究中使用GPS设备对每个监测点进行了定位；并基于GPS数据获取WorldView-2(美国DigitalGlobe公司)高分辩率卫星影像数据用于后续遥感与空间分析。

图1 研究区域中监测点与水草环境类型示意图Fig.1 Schematic monitoring sites and grass-water(GW) landscape in the study area

1.4 奥森公园环境分类遥感分析

基于WV2卫星遥感影像数据，采用无监督的k均值聚类算法(k-means clustering algorithm)将奥森公园地面环境分为6类：住宅区(RA)—人类生活环境、开放水体(OW)—没有任何覆盖物的水体、乔木(HT)—高大乔木树林、灌木(LT)—人工或自然生长的低矮灌木、水生植物水体(GW)—种植或自然生长有水生植物的水体、草坪区(LA)—人工或自然草坪覆盖的区域。

1.5 监测点周边环境缓冲区GIS分析

在奥森公园卫星影像上，在QGIS(3.8.3)中以监测点为中心分别生成不同空间距离(100、200、400、600、800、1 000 m)的缓冲区。在QGIS(3.8.3)系统中使用空间分析方法提取并建立每个缓冲区的各类环境分类数据库，同时建立了环境分类数据库(刘美德等, 2019)。

1.6 三带喙库蚊密度与环境的相关与回归分析

应用SPSS 19.0软件对不同监测月以及整个监测周期中三带喙库蚊与环境因素的关系进行Pearson相关与多元线性回归模型分析。根据AIC值和P值，筛选出与三带喙库蚊密度相关的环境因素，并应用于多元线性回归分析(P值以0.05作为统计显著性的判断标准)。

1.7 相关环境因素的现场勘察

为克服遥感分类的局限性，本研究在实验室分析结束以后，去奥森公园现场对研究中发现的与三带喙库蚊密度显著相关的环境因素进行进一步的现场实地勘察，并将之与实验室分析结果进行比对和分析。

2 结果

2.1 三带喙库蚊密度在三个监测月中的时间分布特征

奥森公园里每个监测月内三带喙库蚊分布见图2所示，从图中可以看出奥森公园内每个监测月都能监测到三带喙库蚊。在整个监测期间，三带喙库蚊的密度在9月份达到最高(11只/灯·小时)，而7和8月三带喙库蚊的密度极低，都不足9月密度值的10%。

图2 奥森公园内各个监测月中三带喙库蚊的密度Fig.2 Monthly density of Cx. tritaeniorhynchus in BOFP

2.2 三带喙库蚊空间分布特征

所有监测点位中，如图3所示，湿地环境中点位密度最高(27只/灯·小时)，而东北门、东门和中心岛点密度分别为3、2和7 只/灯·小时。在南门点位上未捕获到三带喙库蚊。

图3 整个监测期内各点位上三带喙库蚊密度Fig.3 Density of Cx. tritaeniorhynchus in each site during the survey period

2.3 三带喙库蚊时间—空间分布特征

据图4(为图形显示方便，分别将东北门标号为1、湿地标号为2、南门标号为3、东门标号为4、中心岛标号为5)显示：在7和8月中无三带喙库蚊在东北门(1)、南门(3)、东门(4)和中心岛(5)的监测点位上被捕获；而在9月在这4个点位上都能监测到三带喙库蚊。湿地环境(2)是唯一在7、8和9月均能监测到三带喙库蚊的点位，其中9月份湿地环境中三带喙库蚊密度最高。

图4 三个监测月中各监测点位上三带喙库蚊的密度Fig.4 Density of Cx. tritaeniorhynchus at each site during three survey months (July, August, September)

2.4 奥森公园环境因素与三带喙库蚊密度相关分析

3 S分析与相关分析发现各监测点位周边400 m缓冲区中的环境因素对监测点位上三带喙库蚊的密度的影响更大。例如，研究中发现400 m缓冲区内带植被水体的面积(GW_400)，400 m缓冲区内植被指数(NDVI_400)和400 缓冲区内植被覆盖度(FC_400)都与三带喙库蚊密度显著相关，其相关值分别为0.989(P=0.001)、 0.88(P=0.049)和0.912(P=0.031)。另外，200 m缓冲区内带植被水体的面积(GW_200)和100 m缓冲区内低矮植被的面积(LT_100)也显示出与三带喙库蚊密度的显著相关性，相关指数为0.986(P=0.002)和0.876(P=0.05)。

2.5 奥森公园内环境因素与三带喙库蚊密度的线性回归分析

将与三带喙库蚊密度具有显著相关性水平的环境因素逐步纳入线性模型进行回归分析，能产生包括GW_400和LT_100线性回归模型。最终的线性回归模型可以拟合为：D=1.535*GW_400-0.004*LT_100-108.242(R2=0.999，P=0.001)，其中D是三带喙库蚊的密度。结果显示GW_400(P=0.001)与三带喙库蚊密度呈现正相关，而LT_100(P=0.016)与三带喙库蚊密度呈负相关。

2.6 三带喙库蚊密度相关环境因素的现场勘察分析

在奥森公园中随机检查了在遥感分析被分类为带水草特征的水体30个点位(图1)，并对这些实际的地物类别进行统计。现场实地勘察与统计分析发现，在奥森公园内与三带喙库蚊密度相关的实际地物及占抽取样点的比例分别为：公园浇灌林地(图5-A)占43.33%，灌溉的花丛灌木(图5-B)占40%，水生植被覆盖的湿地(图5-C)占10%和浇灌的草坪(图5-D)占6.67%。

图5 奥森公园中的浇灌林地(A)、浇灌花丛灌木(B)、水草丛生的湿地(C)和浇灌的草坪(D)Fig.5 The landscape of well-irrigated grades (A), regularly irrigating flower shrubs (B), wetland covering with aquatic vegetation (C) and turf with water (D) in BOPF

3 讨论

3.1 三带喙库蚊在北京高度城市化地区孳生及其公共卫生风险

研究中发现在北京高度城市化区域的奥森公园能够监测到三带喙库蚊，提示三带喙库蚊在城市环境中可以寻找到相应孳生地。在中国，三带喙库蚊通常被认为是农村地区孳生的蚊种，但本研究发现在奥森公园的特定时间(9月)和特定环境(湿地)条件下，三带喙库蚊的密度也很高(23只/灯·小时)，远远超过近年来全市蚊虫平均密度水平(刘美德等,2019)。随着城市城市化进程的推进，媒介蚊虫可以改变它们的生活习惯以适应城市的生态环境已经得到证明 (Mattingly,1962; Lietal., 2014)。2008年专门为奥运会设计的奥森公园是来源于一片农村土地；然而，在2008年奥运会及后续城市化水平快速提高推动的背景下，奥森公园迅速成为首都城市的热点地区。考虑到三带喙库蚊的重要的乙脑传播媒介作用，我们应该对这种现象持谨慎态度。后续还应加强对该地区的三带喙库蚊动态及其对当地人群的流行病学影响进行深入调查，避免在研究区域或北京其他类似环境区域出现乙脑疫情的暴发。

3.2 奥森公园内三带喙库蚊密度的时间—空间分布特征

三带喙库蚊种群的动态在不同的环境地点表现出多样性模式(刘美德等, 2007; Kipyabetal., 2015; Yeeetal.,2015)。例如：在上海，四月有一个早春高峰，八月和九月有另一个高峰(薛瑞德等, 1991)；而在北京地区，三带喙库蚊的峰值主要出现在8与9月。而本研究中的奥森公园内，三带喙库蚊峰值主要出现在9月；而根据北京的乙脑病例的监测，病例通常也是在8与9月达到高峰期(江载芳等，1953)，本研究结果基本符合蚊传疾病的流行规律。所以本文的研究结果对于奥森及周边区域提供乙脑预防与媒介控制提供了科学依据，对于北京乙脑防控也有着重要的公共卫生意义。

3.3 影响三带喙库蚊在奥森公园孳生的重要环境因素

三带喙库蚊通常是在水质清澈、流动缓慢、很少遭受阳光照射和水生植物生长的地方繁殖(张淑媛, 1986)。在奥森公园中带有水生植物的湿地环境在生态学上与典型的三带喙库蚊孳生地高度类似，这可能是三带喙库蚊在奥森公园内高密度孳生的生态学原因。另外，水体是蚊虫繁殖的基本要求(Cardoetal., 2012; Hardyetal.,2013)，带水草的湿地、灌溉条件良好的林间空地和经常浇水的灌木丛会产生大量的微水体环境，能为蚊虫幼虫提供良好的繁殖场所(Medlocketal.,2014; Medlocketal., 2015;)，而低矮的树木为成年蚊虫提供了更好的栖息场所(Muturietal., 2015)，这可能是这些环境因素与三带喙库蚊密度相关的原因。而本研究还发现奥森公园中浇灌条件较好的林地、灌木丛、草坪与三带喙库蚊密度高度相关；这提示，在北京其他类似环境中也要注意绿化浇灌有可能带来的蚊虫孳生密度增加的风险因素。

最后，本文不仅指出了影响奥森公园内三带喙库蚊密度密切相关的环境因素的类别，而且还指出了环境因素影响三带喙库蚊密度的确切空间缓冲距离。蚊虫对人类或其他宿主的影响也是被限制在其幼虫部位附近的有限距离缓冲区内(Caillyetal., 2011; Landauetal., 2012;)。因此，飞行距离不仅会影响蚊虫对人类的骚扰，还会导致蚊虫分布的多样性、密度和感染率的差异( Nixonetal., 2014; Rezza, 2014; Barrosetal., 2015)。因此，本研究也从空间的角度为控制三带喙库蚊提供具体空间尺度的指导。