不同放置天數(shù)誘蚊誘卵器監(jiān)測蚊蟲密度的比較研究*

夏斯偉 張柳穎 徐 宏 周毅彬

(1.上海市普陀區(qū)疾病預防控制中心，上海 200333；2.上海市疾病預防控制中心傳染病防治所，上海 200336)

近年來登革熱、黃熱病及基孔肯雅熱等急性蚊媒傳染病在國外暴發(fā)流行，我國多地也有登革熱暴發(fā)(程錦泉等，2016；牟笛等，2017)。白紋伊蚊Aedesalbopictus是登革熱的主要傳播媒介，也是黃熱病和基孔肯雅熱的可能傳播媒介(劉起勇，2016)。白紋伊蚊為上海市的重要媒介蚊種(朱江等，2018)，也是上海市優(yōu)勢蚊種之一(劉亞梅等，2019)。

目前，伊蚊幼蟲的監(jiān)測方法主要為誘蚊誘卵器指數(shù)法與布雷圖指數(shù)法，布雷圖指數(shù)主要以戶為單位調(diào)查媒介伊蚊幼蟲，誘蚊誘卵器指數(shù)法則以戶外放置誘蚊誘卵器調(diào)查為單位。誘蚊誘卵器監(jiān)測方法(中華人民共和國衛(wèi)生部，2010)選擇不同生境,每隔20～25 m在遮陰處放置1個誘蚊誘卵器，4 d后回收記錄陽性情況?，F(xiàn)有誘蚊誘卵器的相關(guān)研究主要是針對不同加水量(任志華等，2018)、誘蚊誘卵器不同顏色(孫春衛(wèi)等，2018)和不同放置天數(shù)對結(jié)果的影響(張杰等，2020)，缺少研究不同生境或不同環(huán)境類型對誘蚊誘卵器監(jiān)測效果的影響。

在監(jiān)測中工作我們發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的誘蚊誘卵器監(jiān)測4、7 d結(jié)果有較大差異，部分地區(qū)7 d陽性率和4 d接近，而有些地區(qū)7 d陽性率為4 d的數(shù)倍。本研究采用不同放置天數(shù)、不同地點和K-means聚類算法分析不同監(jiān)測區(qū)域間不同天數(shù)誘蚊誘卵器監(jiān)測的結(jié)果，同時在誘蚊誘卵器中單周使用脫氯1 d自來水，雙周使用脫氯4 d自來水，以分析是否是由于誘蚊誘卵器中的加入監(jiān)測用水在7 d監(jiān)測中，自然脫氯效果好于4 d而引起的結(jié)果差異(何林等，2013)。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究采用上海南匯天敵牌誘蚊誘卵器，瓶體為圓柱型透明塑料瓶，直徑70 mm，高 100 mm，瓶底向上突出一個橢圓圓錐型，其高為20 mm，用于放置白色濾紙供伊蚊產(chǎn)卵，濾紙通過橢圓型下部凹槽的水保持濕潤；瓶蓋為圓型黑色塑料，直徑75 mm，高23 mm，瓶蓋剛好與瓶身擰緊，瓶蓋上開有 3 個向內(nèi)突出的倒圓錐管，孔上口徑12 mm，下口徑7 mm，管長21 mm。

1.2 方法

1.2.1研究區(qū)域：在上海市普陀區(qū)選擇4個區(qū)域(圖1)，其中區(qū)域甲為一家事業(yè)單位，面積約12 600 m2，綠化率31%，以灌木、竹林為主；區(qū)域乙為居民區(qū)，面積約49 000 m2，綠化率45%，以灌木、喬木和竹林為主；區(qū)域丙為居民區(qū)，面積約64 000 m2，綠化率17%，以灌木和喬木為主；區(qū)域丁為居民區(qū)，面積約75 000 m2，綠化率38%，以灌木和喬木為主。區(qū)域甲每次放置20個誘蚊誘卵器，區(qū)域乙、丙、丁各放置30個誘蚊誘卵器。

圖1 研究區(qū)域和誘蚊誘卵器位置Fig.1 Map of study area and distribution of ovitrap

1.2.2放置時間：2020年7月20日至2020年10月12日，每周監(jiān)測1次，并于第4、7 d分別觀察和記錄誘蚊誘卵器結(jié)果。

1.2.3脫氯水選擇：自來水放入20 L水桶中不加蓋靜置脫氯，單周選擇脫氯1 d自來水，雙周選擇脫氯4 d自來水。

1.2.4監(jiān)測方法：2020年7月20日至2020年10月12日，每周一上午每隔20～25 m在背陰處(灌木、草叢、喬木等)放置一個誘蚊誘卵器，放置點做好標記，周四查看監(jiān)測結(jié)果后不回收，不更換濾紙，繼續(xù)放置在原位置上，記錄結(jié)果。次周周一，回收上周的誘卵器，記錄監(jiān)測結(jié)果。同時在同一位置再放置一個新誘蚊誘卵器開始下一次監(jiān)測。

1.2.5無效誘蚊誘卵器：誘蚊誘卵器被打翻或丟失判定為無效誘蚊誘卵器，同一次監(jiān)測的同一個誘蚊誘卵器，4或7 d為無效誘蚊誘卵器的，則本次4和7 d均判定為無效誘蚊誘卵器不納入數(shù)據(jù)分析。

1.2.6陽性誘蚊誘卵器：誘蚊誘卵器中發(fā)現(xiàn)成蚊或濾紙上有卵粒的判定為陽性誘蚊誘卵器。

1.2.7陽性率計算：陽性率=陽性誘卵器數(shù)/(總誘蚊誘卵器-無效誘卵器數(shù))×100%。

1.3 統(tǒng)計學分析

采用Excel2016軟件進行數(shù)據(jù)的錄入及整理，用SPSS 22.0軟件進行卡方檢驗比較率的差異；Spearman相關(guān)性分析兩個變量間的相關(guān)性；K-means聚類法進行聚類分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表1 不同天數(shù)脫氯水和放置不同天數(shù)誘蚊誘卵器結(jié)果Tab.1 Positive results of ovitrap using dechlorination and observing for different days

1.3.1K-means聚類算法：(K-means clustering algorithm)：K均值聚類算法(陳秋伍等，2020)(K-means clustering algorithm)是一種迭代求解的聚類算法，屬于非監(jiān)督機器學習方法。其步驟主要是選取K個對象作為初始聚類中心，然后計算每個對象與各個種子聚類中心的距離，把每個對象分配給距離它最近的聚類中心。聚類中心以及分配給他們的對象就代表一個聚類。每分配一個樣本，聚類的聚類中心就會根據(jù)聚類中現(xiàn)有的對象被重新計算。這個過程不斷地重復直到滿足某一個結(jié)束條件。結(jié)束條件可以是沒有對象被重新分配給不同的聚類，沒有聚類中心再發(fā)生變化，或誤差平方和局部最小。用K-means聚類分析不同4 d與7d的誘蚊誘卵器監(jiān)測結(jié)果間關(guān)系的監(jiān)測點，分為不同的類別。

1.3.2肘法確定最佳群集數(shù)：根據(jù)不同聚類數(shù)k，計算并繪制總集群內(nèi)平方和(WSS)曲線。曲線中拐點的位置視為最佳群集數(shù)(聚類數(shù)k)。

2 結(jié)果

2.1 不同天數(shù)脫氯水的比較

實驗期間，使用脫氯1 d自來水誘蚊誘卵器共放置700個，回收658個，第4、7 d陽性個數(shù)分別為105和144個，誘蚊誘卵器陽性率分別為15.96%和21.88%；使用脫氯4 d的共放置誘蚊誘卵器700個，回收659個，第4、7 d陽性個數(shù)分別為104和144個，誘蚊誘卵器陽性率分別為15.78%和21.85%(表1)。使用脫氯1 d水和脫氯4 d水的誘蚊誘卵器第4 d監(jiān)測結(jié)果比較χ2=0.008，P>0.05，經(jīng)檢驗差異無統(tǒng)計學意義；第7 d監(jiān)測的結(jié)果比較χ2=0.001，P>0.05，經(jīng)檢驗差異也無統(tǒng)計學意義。使用脫氯1 d水的誘蚊誘卵器第4、7 d的監(jiān)測結(jié)果比較χ2=7.534，P<0.05，經(jīng)檢驗差異有統(tǒng)計學意義；使用脫氯4 d水的誘蚊誘卵器第4、7 d的監(jiān)測結(jié)果比較χ2=7.947,P<0.05，經(jīng)檢驗差異有統(tǒng)計學意義。

2.2 放置4和7 d的誘蚊誘卵器陽性率的時間變化

從上述結(jié)果可知，脫氯1 d和脫氯4 d水的誘蚊誘卵器的陽性率無顯著差異，將兩者數(shù)據(jù)進行合并，結(jié)果2020年7月20日至2020年10月11日，使用脫氯1 d和脫氯4 d水的誘蚊誘卵器放置4 d監(jiān)測陽性率均低于放置7 d陽性率(圖2)，對4、7 d的誘蚊誘卵器陽性率使用Spearman法進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)0.963，P<0.001，提示4和7 d 監(jiān)測結(jié)果呈正相關(guān)，兩者的監(jiān)測結(jié)果有差異(7 d高于4 d的陽性率)，但體現(xiàn)的密度變化趨勢是比較一致的。

圖2 不同放置時間4和7 d陽性率比較Fig.2 Positive results of ovitrap between observing 4 days and 7 days

2.3 不同監(jiān)測地點的位置效應

7月20日至10月5日共調(diào)查12周，放置誘蚊誘卵器1 320個，回收1 317個。其中第4 d陽性數(shù)為209個，誘蚊誘卵器陽性率為15.87%；第7 d陽性數(shù)為288個，誘蚊誘卵器陽性率為21.87%(表2)。4個監(jiān)測區(qū)域中放置4和7 d結(jié)果陽性率比值均不同，其中區(qū)域丙比值最大。

表2 誘蚊誘卵器的位置效應觀察結(jié)果Tab.2 Positive ovitraps in four sites during different settlement periods

表3 不同放置天數(shù)的K-means聚類分析結(jié)果Tab.3 K-means cluster analysis results of different record period

2.4 K-means聚類分析結(jié)果

以每個誘蚊誘卵器從7月20日至10月5日12次調(diào)查放置4和7 d結(jié)果的陽性率為變量，使用肘法確定K-means聚類分析的最佳群集數(shù)，圖3中曲線拐點在群集數(shù)為4的位置，所以最佳群集數(shù)為4。以4和7 d陽性率進行分組數(shù)為4組的K-means聚類算法結(jié)果見表3。其中第1組4 d的陽性率較低，7 d的陽性率較高；第2組4 d的陽性率較高，7 d的陽性率較低；第3組4、7 d的陽性率都較低；第4組4、7 d的陽性率都最高。4個研究區(qū)域中，K-means聚類分析第3組36.67%分布于區(qū)域丙，為4組中最高(表4)。

圖3 聚類數(shù)k與 WSS曲線Fig.3 Clustering number K and WSS curve

表4 不同監(jiān)測區(qū)域在各K-means聚類分組中占比Tab.4 The proportion of different study areas in each K-means clustering group

3 討論

目前預防與控制登革熱發(fā)生與流行的主要措施是監(jiān)測和控制伊蚊密度?？茖W、合理的選擇白紋伊蚊密度監(jiān)測方法顯得尤為重要。近年來誘蚊誘卵器法成為上海市登革熱媒介伊蚊幼蟲的主要監(jiān)測方法之一，該方法具有操作簡單，數(shù)量固定，受影響因素較小的特點。

本次研究分別使用脫氯1 d和脫氯4 d自來水，結(jié)果顯示脫氯1 d和脫氯4 d自來水的監(jiān)測結(jié)果無差異。結(jié)果表明，誘蚊誘卵器監(jiān)測4和7 d的結(jié)果差異不是因為放置天數(shù)增加誘蚊誘卵器內(nèi)添加的自來水自然脫氯時間增加而引起的。在誘蚊誘卵器實際監(jiān)測中采用脫氯1 d自來水即可達到效果。

放置7 d的誘蚊誘卵器陽性率高于放置4 d，且放置4、7 d的結(jié)果呈正相關(guān)，這一結(jié)果與2016和2017年上海市青浦區(qū)誘蚊誘卵器監(jiān)測結(jié)果一致(潘引君等，2016)。本次研究還發(fā)現(xiàn)不同監(jiān)測區(qū)域間，放置4、7 d結(jié)果陽性率比值存在差異，其中區(qū)域丙放置4、7 d誘蚊誘卵器陽性率均低于其他3個監(jiān)測區(qū)域。使用每個誘蚊誘卵器放置4、7 d結(jié)果的陽性率為變量，群集數(shù)為4組的K-means聚類分析結(jié)果中，聚類結(jié)果第3組的4、7 d的平均陽性率都較低，且36.67%分布于區(qū)域丙，為4個研究區(qū)域中最高，提示誘卵器放置后4 d與7 d的差異與放置的地點有關(guān)。

聚類分析的目的是根據(jù)某種相似度度量對數(shù)據(jù)集進行劃分，是一種非監(jiān)督機器學習方法。本研究依據(jù)4、7 d結(jié)果的不同關(guān)聯(lián)聚類分析誘蚊誘卵器監(jiān)測數(shù)據(jù)。聚類分析結(jié)果說明，區(qū)域丙放置7、4 d陽性率比值最大，為1.57(表2)。相較于白紋伊蚊密度較高的區(qū)域，在相對較低的區(qū)域，使用7 d誘蚊誘卵器監(jiān)測方法比4 d的監(jiān)測更敏感，更有利于監(jiān)測工作的開展。因此根據(jù)本研究結(jié)果建議，4、7 d的誘蚊誘卵器監(jiān)測都可用于白紋伊蚊密度監(jiān)測，在密度較低時更應開展7 d的監(jiān)測工作。

本次研究結(jié)果顯示，不同研究區(qū)域間放置4、7 d的誘蚊誘卵器陽性率比值存在差異，分析原因可能是與區(qū)域綠化率和植被種類有關(guān)，綠化率高且高大喬木多區(qū)域陽性率高一是因為高大喬木具有遮風擋雨作用，尤其是7～9月份為上海市臺風季節(jié)，高大樹木可減少臺風對低矮灌木的影響；二是高大喬木具有遮陽作用，白紋伊蚊棲息環(huán)境喜歡潮濕陰暗處。這些結(jié)果為今后的研究提供了參考，進一步的研究應集中在尋找不同微環(huán)境對誘卵器放置結(jié)果的影響。

綜上，誘蚊誘卵器放置4、7 d監(jiān)測結(jié)果差異顯著，且不同監(jiān)測區(qū)域間這種差異存在不同。