预防登革热,从灭蚊开始
作者: 李卓婷 欧阳霆 杨丹 陈琦 黄晓惠 骆恒 张源天 郭宇青
本期点评专家
张永强 中学高级教师,湖南省十佳科技教师。2021年全国科普十大人物奖获得者,全国校园发明创意大赛、湖南省青少年科技创新大赛、湖南省创新编程与智能设计大赛、湖南省科学调查体验活动评审专家组成员。
近年来,国内湖泊遭受了不同程度的污染,湖水“黑臭”现象时有发生。日益严重的地表水污染状况以及水生植物的种植等水环境净化举措使城区湖泊变成了蚊类的重要滋生地。白纹伊蚊是全球最具侵袭性的蚊种之一,这种蚊子不仅攻击性较强,还有传播登革热、基孔肯雅热、罗斯河病毒和西尼罗河病毒等多种病毒的风险。
顺峰山公园是顺德区最大的休闲公园,其中湖泊面积较大,作为登革热主要传播媒介的白纹伊蚊易在水体中滋生。因此,对公园中不同的湖泊水质进行检测,并研究不同水质对白纹伊蚊滋生的影响,可为公园的生态管理和登革热的预防提供参考。
一、研究过程
1.采集水质样品
在顺峰山选四个不同的取水点,编号为①②③④,采样时间为2020年12月25日—2021年9月20日。利用便携式水质检测仪检测不同取水点水样的水温、pH值和水体溶氧量,将水样带回实验室后,检测水样中氨氮、亚硝酸盐以及悬浮颗粒物的含量。每个采样点采集3组水样,每组水样重复检测3次。
2.诱蚊实验及蚊虫生长观察
准备5个相同的红色塑料桶,分别贴上标签,①—④号桶倒入相应编号的水1500 mL,⑤号桶装等量1500 mL自来水,每组5个样品,共做3组实验。将每组的5个实验红色塑料桶置于校园内的同一位置,观察白纹伊蚊更趋向于在几号水样中繁殖。每天中午观察并记录桶中的孑孓数目,共做3组实验,取平均值。
此外,将桶中的孑孓分别放在纱布封口的烧杯中饲养,观察孑孓羽化后,白纹伊蚊的比率。
3.数据统计分析与制图
数据整理和制图采用Excel2013和Origin8.0软件。此外,借助SPSS软件对水质指标与白纹伊蚊生长进行相关性分析,确定水质指标与白纹伊蚊生长的关联度。
二、结果与分析
1.不同湖泊水质检测评价
夏、秋季水温相对较高,降水量较大,雨水冲刷路面、土壤后再流入湖泊,提升了水体中营养物质的含量。检测结果表明,水样中氨氮、亚硝酸盐、溶解氧的含量在夏、秋季明显高于冬、春季,为孑孓的滋生提供了条件。
在四个季节中,①号和④号水样中的氨氮、亚硝酸盐以及悬浮颗粒物的含量明显高于②号点和③号点。
2.白纹伊蚊成虫在不同水样中的产卵选择性
在①—④号四个水样中,较早出现白纹伊蚊幼虫的为①号,且①号水样中的孑孓数量最多。1天后将水样移入实验室,在有纱布覆盖的烧杯中培养水样中的孑孓,羽化后鉴定其均为白纹伊蚊成虫。
3.孑孓在水样中的生长情况
第一天,除①号外,其他水样中都出现了孑孓死亡的现象。随着时间推移,所有水样中的孑孓成活数逐步减少。第三天后,②号和④号水样中的孑孓平均成活数普遍低于其他组,①号和③号中的孑孓平均成活数较高。从每日孑孓的平均成活数来看,①号水样在8天中有5天明显高于其他组。
4.饲养孑孓后水质的变化
相较于刚采的水样,饲养蚊子后样品水的水质指标数据均发生了变化,其中,溶氧量下降较明显,尤其是①号样品水的溶氧量下降最多,说明蚊子生长过程中耗氧明显。此外,样品水中的盐含量均下降,①号和④号水样中的氨氮、亚硝酸盐含量下降较明显,说明蚊子生长过程中对养分的含量有一定要求。
5.白纹伊蚊幼虫与水质指标的相关性分析
白纹伊蚊幼虫与不同湖泊水体中水质指标的相关性分析显示:孑孓的数量与温度呈明显的正相关关系,说明较高的温度有利于蚊子的滋生;孑孓的数量与溶氧量呈明显的负相关关系,说明孑孓的生长会消耗水中的氧气;孑孓的数量与氨氮含量呈明显的负相关关系,说明孑孓的生长会消耗水中的氨氮。
三、实验分析与结论
人们一般认为,白纹伊蚊更倾向选择在相对清洁的水质中繁殖,然而,“清洁”水质只是相对概念。幼虫的生长需要营养,而脱氯水中氨氮等营养盐含量很低,不利于幼虫的生长发育,也很难吸引成蚊产卵。
顺峰山公园不同湖泊的四个水样取样点水质透明度高,均处于较清洁状态,水中含有一定量的微生物,可以吸引部分白纹伊蚊成蚊产卵。四个采样点水样中,①号取水点的水域相对狭窄,临近生活区,水体中的水生动植物最少;②号取水点水域面积最小,水体内有一定的水生动植物,流动性最差;③号取水点为公园内的最大湖泊,水域面积广阔,流动性好,水体中有较丰富的水生动植物;④号取水点位于公园的生态园内,水域面积较大,水体中有大量的水生动植物,水体清澈。
四个水样水质检测中,①号水样的取水点临近生活区,水中的营养盐和有机物颗粒含量丰富;②号水样由于水域面积小且流动性较差,光密度值较低,营养物质含量较丰富;③号和④号水域面积大且有大量水生植物和动物,水质清澈,水体无机盐和有机物污染程度较低。
①号水样中无机盐、氨氮等含量较高,可促进细菌、原生动物等的生长,为白纹伊蚊幼虫提供养分,更能吸引白纹伊蚊成蚊产卵。
白纹伊蚊以水中的有机物为主要食源,其生长发育离不开水中的营养物质。白纹伊蚊幼虫的存活率与水体的pH值、水温、溶解氧、溶解性磷酸盐等多种水质指标密切相关。白纹伊蚊幼虫在顺峰山公园不同湖泊四个水体样本中存活率与水样的pH值及溶氧量均成显著相关关系,同时水体中有一定量的营养盐是幼虫生长的必要条件。
四、结论
1.临近生活区,营养盐和有机物颗粒含量丰富的湖泊水质更易滋生白纹伊蚊。
2.水中溶氧量对孑孓的生长发育有明显的促进作用。
3.湖泊水的弱酸性和较高水温对蚊虫的繁殖有促进作用。(指导老师:陈晓旋 苏 静)
专家点评
本课题源于学生的日常生活,作者从身边常见的白纹伊蚊设计实验,证明白纹伊蚊在发育过程中需要怎样的水体环境。实验完整,数据记载详细,分析有一定的道理。
建议可从以下方面完善:一是注意取水时的温度与实验时温度的差异性,取水时,水样的温度是不同的,但放在同一环境中做实验时,温度应是相同的。二是在计算孑孓的数量时应充分考虑原有水体中孑孓的数量,分离孑孓时应考虑未孵化的卵的数量。三是在分析溶氧量、无机物减少等现象时,真正的原因是孑孓取食了水中的细菌和单细胞藻类,也就是说,水中氧、无机盐的变化是细菌、单细胞藻类数量变化引起的。因此,文中分析氧和无机盐指标变化的原因不够科学。