低影响开发(Low Impact Development,LID)于20世纪90年代末起源于美国,也是我国海绵城市建设的重要内容之一。LID设施一方面提供了低成本的雨水管理方式,另一方面,部分的LID设施的使用提供了蚊蝇栖息的环境,也增加了LID设施附近居民的健康风险。本文借鉴美国LID设施工程实践形成的完整的蚊蝇综合管理措施(Integrate Mosquito Management,IMM),针对国内的LID设计项目,因地制宜地落实管理措施,可为我国海绵城市建设提供借鉴。

　　 蚊蝇种类繁多,全世界已知有3 000余种,我国已发现约400种,主要为中华按蚊、淡色库蚊、三带喙库蚊、白纹伊蚊、骚扰阿蚊等5种^[1,2,3,4]]。

　　 蚊子的生命周期包括四个阶段:卵、幼虫、蛹和成虫。雌性蚊子趴在水中或水边产卵,卵孵化成幼虫以水中的有机物为食,经过四次蜕皮后成为蛹,之后孵化为成虫进入气生阶段。此四个阶段中卵、幼虫、蛹三个阶段均为水生阶段,成虫阶段为气生阶段。因此,蚊蝇的生命阶段主要包括水生阶段和气生阶段(见图1)^[5] 。

　　 蚊蝇的不同生命阶段形态、习性的不同,造成蚊蝇的数量受到区域的气候环境、蚊蝇的生活习性及区域宿主丰富程度的影响^[6] 。

　　 (1)气候环境。在气温变化较大的温带区域,气温会明显影响蚊蝇活动。冬季的低气温环境可以极大地减少蚊蝇的活动,而温带南侧的库蚊冬蛰时间极短,甚至完全不进入冬蛰。但是,夏季的高温也可能降低成虫的活跃度^[7~9]。相同温度下,空气湿度大时蚊蝇活动更活跃^[7,10]。

　　 (2)生活习性。库蚊通常在夜间活动而在日间休息;洪涝水体蚊蝇通常在夜间活动而在日间休眠,但若宿主进入其休眠场所,日间也会叮咬。雄蚊通常在黄昏时活动,而雌蚊全天均活动而在傍晚和清晨时最为活跃^[6] 。

　　 (3)宿主因素。蚊蝇宿主种类和分布范围通常很广^[11,12]。但总体而言,根据蚊蝇种类的不同,宿主类型也不尽相同。如库蚊可寄宿于大多数种类的动物,而伊蚊主要寄宿于冷血动物。宿主因素对蚊蝇数量的影响主要反映在以下三个方面:①蚊虫对宿主的偏好;②能否稳定获得宿主;③对寻找宿主过程造成影响的一些环境因素^[13] 。

　　 城市中的自然水体(湿地、溪、河流等)以及人工修筑的水体(水渠、滞留池和储水池等)是城市环境中主要的蚊蝇产生地点,尤其是静止的水体以及水深较浅的水体更易于促成蚊卵的产生^[14] 。

　　 对比自然水体以及人工水体发现,大量蚊蝇产生点皆为包括蓄水滞留池在内的人工水体。导致这种现象的原因有两点:一是由于人工蓄水池彻底干燥的频率高于自然水池,导致能够控制蚊蝇群体数量的生物系统无法形成;二是由于人工排水设施通常有助于积累蚊卵生长所需的有机物,排水系统中的径流通常带有城市垃圾残渣,残渣在系统排出口堆积,并吸引大量雌性蚊蝇(见图2)^[[15],16]。

　　 LID设施的种类对蚊蝇滋生的影响程度存在差异。按照目前LID工程实际经验,较为成熟的LID设施种类包括植草沟、湿塘、绿色屋顶、透水铺装、雨水花园、下凹式绿地、生物滞留设施、雨水蓄渗设施等等。其中,具有一定的水面,对蚊蝇生长共建较多的主要有雨水蓄渗装置、植草沟、湿塘等。

　　 LID设施的位置在很大程度上影响到该设施是否会成为蚊蝇的培养场所。由于LID设施选取位置的不同,即便同样结构的设施也会导致原生蚊蝇群数量、种类组成以及繁殖时间等有所不同。因此,在设计初期的考虑和规划,以及在后期维护上的定期检测,为避免日后针对蚊蝇控制进行改建翻新工作具有重大的影响^[12] 。

　　 总结相关的研究^[16] ,考虑蚊蝇的生命周期不同的生存形态^[5] ,对蚊蝇幼虫阶段的控制是重要的蚊蝇控制解决方案,这与LID设施的设计和管理紧密相关。

　　 LID设施在前期设计规划或翻新改造的过程中应当结合每一种可能有效的控制措施。其中杀虫剂的使用因其潜在的依赖性以及可能提升蚊蝇的抗药性,应当只在其他的措施无效时才能够使用^[12] 。除了杀虫剂之外,LID设施的蚊蝇管理措施主要有如下三项^[16,[17]]。

　　 (1)LID设施需要具备迅速排空所有积水的能力。研究显示,部分种类的蚊蝇从蝇卵孵化到破蛹成虫仅需不到7天,因此,这也是美国各州要求在72小时内排空积水的一个原因^[18] 。若现存的LID设施无法实现72小时排空,则需要选用合适的替代系统或对原设施进行改造。若无法替换或改造原有设施则需要通过维护手段进行蚊蝇控制,即长期的例行蚊蝇监测和控制。

　　 (2)LID设施的设计需要考虑封闭蚊蝇进入静止的水体的通道。针对存在封闭条件的LID设施,如雨水渗蓄装置可以考虑采用密闭性好的覆盖物对蚊蝇可以进入的通道进行封闭,避免蚊蝇利用静止的水体进行繁殖。

　　 (3)LID设施的设计需要考虑使蚊蝇的聚集地不适于蚊蝇繁殖和栖息。美国的LID工程经验主要的常用手段有生物控制和植物控制。

　　 生物控制:LID设施尤其是雨水花园(湿式)及人工湿地,需要考虑保持良好的水质以确保食蚊鱼类的生存;如果水体中没有食蚊鱼类或有其他的与食蚊鱼类有竞争关系的捕食鱼类栖息,则只能采用植物控制。

　　 植物控制:挺水植物提供了保护蚊蝇幼虫的栖息地并增加了区域的营养来源,对蚊蝇控制有负面的影响。故从蚊蝇控制角度出发:①需要考虑通过定期维护减少突发性的蚊蝇数量剧增现象;②将雨水池和湿地的深度维持在1.2 m,创造利于捕食蚊蝇幼虫的环境;③统一将堤岸外围坡度提高,以避免植被的生长过于密集并减少利于蚊蝇幼虫生长的植物数量;④消除利于蚊虫繁殖的浮游植物。

　　 随着蚊蝇控制措施逐渐完善,针对更高的控制要求,美国部分地区在LID设施实践之后发展起了一套完整的蚊蝇IMM,以便最大化蚊蝇管理效果同时最小化对环境的影响和副作用。其具体的原则如下:①保护人类、动物及环境健康;②促进合理的杀虫剂使用;③通过蚊蝇管理活动减少对土壤、地下水、地表水、授粉昆虫、野生动物和濒危动物的生存环境影响;④通过生物控制手段来补充和增强其他的控制方式的功能和效果;⑤通过合理的源头控制措施,减少或消除蚊蝇幼虫的生存空间;⑥使用最低限度的专门特殊杀虫剂,最大限度地减少对外部环境的影响风险;⑦在合适的时间采用合适的措施;⑧尽可能减少杀虫剂在环境中的停留时间。

　　 在这8条原则的指导下,结合工程实践,美国蚊蝇控制协会在2009年提出了蚊蝇控制的具体流程,主要包括9个步骤^[19] :

　　 (1)监测。监测是控制流程的重中之重。进一步的控制措施需要依据监测的结果的评估和研究来进行。①判断蚊蝇的种类以确保选择合理的控制方法;②检测蚊蝇数量的波动。

　　 (2)制图。运用地图划出区域范围内的主要蚊蝇源,并确定相应的治理区域,便于长期监测。

　　 (3)确定控制阈值。对控制措施的选择和启用应基于对区域蚊蝇状况的监测结果或者其他的现场数据,并根据数据制定相应的控制措施的启用方式规则。①是否采用控制措施及何时开始采取措施,应根据措施的不同来确定;②应确定一个阈值,来决定是否启动措施。

　　 (4)物理控制和源头控制。源头控制手段通常是蚊蝇控制手段中最有效且最经济的长期方法。源头控制的手段很多,根据蚊蝇幼虫栖息地的不同,控制手段不一,且采用源头控制可以极大地减少甚至避免使用杀虫剂的使用而减少对环境的影响。

　　 (5)生物控制。生物控制手段通常受环境因素的制约,且在许多情况下是否可行需要严格的论证。相关的手段内容包括在取得授权的条件下培育能消灭蚊蝇幼虫的鱼类,以及培育蝙蝠、鸟类、蜻蜓等蚊蝇的天敌。

　　 (6)灭蚊剂。灭虫剂的使用必须根据相关的使用手册来制定相应的应用、处理及个人保护的措施和应用方式。具体的内容包括:①蚊蝇幼虫控制:在自然或人工湿地中,杀幼虫剂通常是重要的控制措施;在蚊蝇源头集中明确的区域且蚊蝇滋生风险高的区域内,杀幼虫剂也是重要的控制措施。但是在其他的区域,由于蚊蝇成虫存在区域迁徙,仅针对蚊蝇幼虫进行控制,总体的控制措施效果反而有限。因此,在其他区域需要进行综合的蚊蝇控制措施,以达到较为良好的控制效果;②蚊蝇成虫控制:通常通过小剂量大面积的喷洒,用于消灭飞行中或者停在植被上的蚊蝇。成虫控制主要在蚊蝇幼虫控制措施效果不好时考虑采用。

　　 (7)监测灭蚊剂效力。监测和管控灭蚊剂对蚊蝇的效力,作为一项基本的控制措施,可以将蚊蝇对所应用的化学药剂产生抗药性的风险降到最低。主要包括:①尽可能使用物理控制或生物控制以替代使用灭蚊剂;②避免对幼虫和成虫使用同一种灭虫剂;③杀虫剂使用的频率及用量应依据操作手册及标示使用。

　　 (8)教育与社区协作。通过居民提供培训及时更新蚊蝇相关知识,确保居民可以获得蚊蝇监控及治理活动的相关信息。对大众的教育是居民养成习惯及时清理清除可能产卵的蚊蝇栖息处,采用恰当的个人蚊蝇防护措施的必要方式,从而以减少大众与蚊蝇的接触。

　　 (9)保存记录。记录和保存相关的操作信息和监控数据,以供后期的参考。

　　 某项目位于郑州公共文化服务核心区,开发总量约147hm²,包括绿轴和市民广场,LID设施包含超过3 000m的植草沟、5个总面积2 000m²生态展示砾石道、10个总容积2 000m³的蓄渗模块,另外还包括2个大型景观水体,3个型生物滞留设施(见图3~图5),经模拟校核该项目年径流总量控制率达80%。

　　 根据美国LID设施蚊蝇管理措施及蚊蝇综合治理措施的经验,结合区域防疫部门提供的蚊蝇监测资料,项目形成如下蚊蝇控制体系:①物理控制和源头控制:主要在植草沟、生态展示雨水砾石道、雨水调蓄装置、水景、生物滞留设施等LID设施的设计和管理中采用;②生物控制:主要在植物选型及管理中采用;③化学控制:在局部蚊蝇繁衍集中的时间,在水景、生物滞留设施等LID设施中采用灭蚊剂、灭蚊装置等;④教育与社区协作:通过居民访谈、定期培训和展览来配合进行教育与社区协作。

　　 综合考虑区域的重要性以及设施建设和后期维护管理要求,在设计中应用了多种的LID设施蚊蝇控制措施。

　　 (1)植草沟:第一,在植草沟下埋设DN100穿孔排水管,排水坡度4‰,确保水滞留的时间不超过72h,同时通过设置溢流口来限定水深;并利用穿孔排水管的设计坡度,满足排水要求。第二,在排水出口采用孔径10mm滤网,避免由于出口堵塞造成积水。第三,采用植草种植层,以避免容纳积水。第四,不使用隔板,引水渠或其他分流装置,以避免形成长期滞留的水体。

　　 (2)生态展示雨水砾石道:第一,在设施上侧设置玻璃板封闭,避免蚊蝇利用滞留的雨水进行繁殖。第二,在排水出口采用10 mm滤网,避免由于出口堵塞造成积水。第三,底部设置度4‰排水坡度,以便雨水能彻底排出。

　　 (3)蓄渗模块:第一,封闭蓄水设施,以阻止蚊蝇的进入。第二,设置覆盖物的间隙2mm,以避免蚊蝇进入。第三,当蓄水设施的入口和出口无法完全封闭时,设计其完全浸没使雌蚊无法飞入管道产卵。第四,调蓄设施在设计时应考虑预留4‰排水坡度,以便雨水能彻底排出。

　　 (4)水景:第一,选择不易于造成蚊蝇滋生的植物。第二,在条件允许的情况下,设置10h处理周期的水处理设施,并在蚊蝇繁殖的高峰期投加化学药物进行蚊蝇控制。

　　 (5)生物滞留设施:第一,设置穿孔排水管,排水坡度4‰,确保水滞留的时间不超过72h,同时通过设置溢流口来限定水深;并利用穿孔排水管的设计坡度,满足排水要求。第二,在排水出口采用10mm滤网,避免由于出口堵塞造成积水。第三,采用砾石层排水,不使用松散的石块或混凝土洼地,以避免容纳积水。第四,在条件允许的情况下,采用一定的化学方法进行蚊蝇控制。

　　 (6)后期管理:第一,制定监管措施,监测和管控灭蚊剂对蚊蝇的效力。第二,对员工及周边居民进行培训,通过居民提供培训和会议机会及时更新居民对于蚊蝇的相关知识,并确保居民可以获得蚊蝇监控及治理活动的相关信息。

　　 蚊蝇控制是LID设施是否成功的重要条件,设计或维护不当会造成更多的蚊蝇滋生环境。美国在长期的LID设施实践中总结出了完整的LID设施蚊蝇控制措施,包括LID设施的设计、维护、生物控制、植物控制及化学控制措施,并在部分区域推广了IMM蚊蝇综合治理措施。本研究在总结美国蚊蝇管理措施的基础上,针对郑州某项目LID控制要求和蚊蝇管理要求,提出了设施设计参数、设计节点要求及后期管理要求,可为类似地区提供借鉴。