《Journal of Water Process Engineering》：Functional traits of chironomid larvae (Diptera: Chironomidae) observed in water treatment process: Implications for environmental management
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•结合形态学与DNA条形码技术综合鉴定摇蚊幼虫•识别在水厂净化各阶段出现的摇蚊幼虫的分布情况。•济州各水厂优势物种组成的季节性差异•水厂内摇蚊生长量呈现明显的季节性增长。•为水管理进行摇蚊的形态学与遗传学鉴定引言饮用水处理厂（DWTPs）在消除化学、物理和生物污染物方面发挥着
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结合形态学与DNA条形码技术综合鉴定摇蚊幼虫
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识别在水厂净化各阶段出现的摇蚊幼虫的分布情况。
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济州各水厂优势物种组成的季节性差异
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水厂内摇蚊生长量呈现明显的季节性增长。
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为水管理进行摇蚊的形态学与遗传学鉴定
引言
饮用水处理厂（DWTPs）在消除化学、物理和生物污染物方面发挥着至关重要的作用，以确保向城市供应清洁用水[1]、[2]、[3]。饮用水厂的水质管理是提供安全清洁饮用水的关键过程，饮用水是维持人类健康的基本需求，也是日常消费的主要来源[4]。饮用受污染的饮用水会导致各种胃肠道疾病[5]。这一公共卫生威胁使水质问题日益凸显。鉴于其重要性，全球已开展多项计划以确保安全用水的可及性。大多数城市从淡水水源取水，包括湖泊和地下水，随后在水厂中使用消毒剂和额外处理方法进行加工[6]。尽管饮用水厂的管理主要针对饮用水卫生和微生物污染，但水厂工艺过程中的生物污染仍研究不足。在荷兰，饮用水和家用自来水中发现了包括原生动物、甲壳类和桡足类在内的小型无脊椎动物[7]、[8]。同样，南非也报告了虾类和蜉蝣的出现[9]、[10]。在韩国，仁川水厂中发现四种摇蚊物种（Chironomus flaviplumus、C. kiiensis、C. dorsalis和Polypedilum yongsanensis），而济州水厂中检测到特定物种（Orthocladius tamarutilus和Paratrichocladius tamaater）[11]、[12]。水厂中出现这些无脊椎动物通常是由于外部供水问题或净化过程中水管内生物膜的降解所致。这种污染会引起美学问题，包括令人不适的异味、颜色变化以及饮用水和自来水中出现无脊椎动物残骸[10]。
摇蚊的出现对各种环境条件的变化具有高度敏感性，使其成为评估环境污染的有价值指示生物[13]、[14]。摇蚊幼虫的时空模式与水质密切相关，是水生生态系统中有效的生物指示剂[15]、[16]、[17]。摇蚊主要以河流、溪流和地下水等淡水环境为栖息地。然而，它们也在极端栖息地中被检测到，包括冰川和温泉，以及缺水基质如薄叶上[18]、[19]。近年来，这些摇蚊经常在城市附近的主要河流和溪流中被观察到，通常以密集群体存在[14]、[20]。在受污染环境中，摇蚊常被视为害虫，因其对人类环境的不利影响[21]、[22]。尽管摇蚊存在于多种生态系统中，但由于幼虫形态相似性，物种水平的区分仍然具有挑战性[20]、[22]、[23]、[24]。全球已记录约550属和7500种；截至2024年，国家生物资源研究所的物种名录中包含韩国记录的约480种[18]、[25]、[26]。DNA条形码已成为分类无脊椎动物的标准方法，特别是在形态鉴定困难时尤为有效[27]、[28]。在分子标记中，细胞色素c氧化酶亚基I（COI）基因在摇蚊物种鉴定方面证明特别有用[20]、[29]。这一方法已获得国际认可，摇蚊DNA条形码在欧洲、加拿大和澳大利亚被广泛应用。除物种鉴定外，摇蚊序列数据还被用于环境DNA（eDNA）研究以评估水生生态系统[30]、[31]，分析胃内容物以识别食物来源，以及检测淡水沉积物中的摇蚊[2]、[32]、[33]。
摇蚊幼虫在水厂中的暴发凸显了水质管理中考虑生物污染的重要性[2]、[34]。自2020年首次报告家中自来水中出现摇蚊以来，多项研究调查了韩国水厂及其相关水源中摇蚊的分布情况。这些研究利用环境DNA（eDNA）分析检测沉积物中的摇蚊[2]、[34]，并研究消毒剂对幼虫存活率的影响[35]、[36]。此外，还尝试使用基于图像的粒度分析在不同净化阶段检测摇蚊[37]、[38]、[39]。然而，目前缺乏关于整个水厂工艺过程中摇蚊具体物种的研究。通常，水处理包括五个阶段：混凝/絮凝、沉淀、过滤、消毒和输配[3]、[40]。某些阶段，如沉淀和过滤，可能成为特定摇蚊物种的栖息地。在这些环境中的存活和适应取决于物种特征，如体长和形态特征（例如突起或钩状结构），有助于附着[11]。此外，高度骨化的结构如颚片和上颚可能有助于在水厂中沉降和有机物吸附[12]。因此，摇蚊的精确分类和形态鉴定对于确定污染源和防止复发至关重要。由于不同物种栖息于不同环境（如清洁、静止或受污染的水）[41]，物种水平鉴定有助于确定幼虫是来自成虫在蓄水池产卵还是从原水水源渗透进入工艺。此外，由于某些物种具有耐氯特性[35]、[36]或能穿透砂过滤器[2]，鉴定可实现针对性应对，如优化化学浓度或增加过滤器清洗频率。这些信息还有助于评估人类健康风险，包括潜在过敏[42]。因此，了解水厂中摇蚊的分布并鉴定其物种，为建立全面的水处理工艺管理标准提供了关键的基线数据。
据此，本研究调查了水处理工艺各阶段摇蚊幼虫的分布和物种组成。除净化步骤外，我们还考察了取水设施和附近原水水源，在此基础上开展研究。通过形态学特征和DNA条形码的综合分析，我们鉴定了各工艺阶段的分布模式并确定了优势物种。此外，我们验证了水厂内主要优势物种的月度生长模式和形态特征。本研究的具体目标是：(1) 鉴定水厂中摇蚊幼虫分布最高的阶段和季节；(2) 确定不同工艺阶段的优势物种是否一致；(3) 分析摇蚊幼虫在不同阶段和月份的尺寸变化；以及(4) 为设施中发现的主要优势物种提供全面的月度生长、形态和遗传数据。这些发现为建立管理指南和改善水厂水质控制提供了基础数据。
分节摘要
摇蚊采样
所选水厂位于韩国济州岛西归浦（图1）。水处理顺序为：取水塔、混合池、混凝池、沉淀池、过滤器（砂滤粒径：0.3–0.7 mm）、膜过滤（0.5 μm）、消毒，然后经处理水蓄水池/输配。该水厂的原水由济州江庆川上涌水流及设施附近的取水塔组成。2020年10月，在取水塔中发现17只摇蚊
江庆水厂摇蚊幼虫的分布
从3月至9月，在江庆水厂工艺过程中，从取水塔（A）到水净化（F）共采集362只摇蚊（图1）。通过形态学特征综合鉴定和COI线粒体DNA分析，幼虫属于三个亚科（摇蚊亚科、真摇蚊亚科和后翅亚科），包括六个属中的八个物种。所有水厂采样点均发现幼虫，其中沉淀池中的丰度最高（105只）。在取水
讨论
摇蚊（双翅目：摇蚊科）是底栖大型无脊椎动物，由于其对环境因素和水质变化的敏感性，是重要的生物指示剂[45]。然而，水厂中摇蚊的暴发日益被视为饮用水生物污染的潜在风险[2]、[34]。在本研究中，摇蚊幼虫的最高分布量在过滤池中被观察到。在水厂中，过滤池（或滤床）是一种结构
结论
水厂中摇蚊暴发等生物污染问题提高了对严格水质管理的认识，以确保安全饮用水的供应。摇蚊幼虫的分布和物种组成信息至关重要，因为它们是水质的关键生物指示剂。在本研究中，通过综合鉴定了济州江庆水厂采集的362只摇蚊幼虫（包括8个物种、6个属和3个亚科）
CRediT作者贡献声明
金允朴：写作——审阅与编辑，写作——初稿，可视化，验证，软件，资源，方法学，调查，形式分析，数据整理，概念化。郑元朴：写作——初稿，可视化，验证，资源，方法学，调查，形式分析，数据整理，概念化。玄寅锡：写作——审阅与编辑，可视化，监督，资源，项目管理，调查，资金获取，数据
利益冲突声明
作者声明他们没有已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到韩国国家研究基金会资助，由韩国政府提供资金支持[NRF-2018-R1A6A1A-03024314]、[RS-2026-25490294]、[RS-2026-25475364]，以及韩国环境产业技术研究院通过水生生态系统保护研究项目提供的支持，由韩国气候能源环境部（MCEE）资助（2021003050001）。
金允朴|郑元朴|玄寅锡
