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白蚁是世界性的重要害虫之一,可危害建筑物、堤坝、园林、交通、通讯设施等。在我国大部分省区都有白蚁的分布和危害,在长江以南地区尤为严重。根据24个城市183万平方米房屋建筑的调查,因蚁害造成的经济损失达1 0 亿元以上,白蚁在福建、广东、海南的危害率达 70%~90% [1] 。
针对白蚁危害的严重性,目前我国白蚁防治贯彻的方针政策是“预防为主,防治结合、综合治理”。白蚁预防可采用的方法有化学屏障、物理屏障、TTR (Trap Treatment Release)技术、监测控制系统及使用抗白蚁材料等。在我国,白蚁预防技术基本上采用化学屏障的方法,特别是在建筑物白蚁预防中。化学屏障法是将杀虫剂应用于土壤、木材或其他白蚁活动的环境,在白蚁源与保护目标(如建筑物)之间形成一个隔离带,该化学屏障隔离带能阻止白蚁穿透入侵目标而起到保护目标物的作用。
化学屏障因具有效果明显、成本相对较低、操作简便等优点而广泛使用。化学屏障法中使用的白蚁防治药剂要求持效期越长越好,但化学药剂在施用后必然会分解或降解,所以研究白蚁防治药剂的降解动态及规律就显得尤为重要,特别是近几年来使用毒死蜱(chlorpyrifos)、联苯菊酯(bifenthrin)、氰戊菊酯(fenvalerate)、吡虫啉 (imidacloprid)等药剂替代了传统的氯丹(chlordane)、灭蚁灵 (mirex)后出现了持效期缩短的问题,使得有关白蚁防治替代药剂的降解情况和对白蚁的持效期问题日益受到关注 [2] 。现就相关内容进行综述。
1 白蚁防治药剂与农用杀虫剂的区别 1)白蚁防治药剂属卫生杀虫剂,对原药的要求比农业上使用的农药原药要严格得多,要求纯度高、杂质少,毒性较低。在农药登记上白蚁防治药剂必须按照卫生杀虫剂的范畴和要求进行登记注册。2)持效期不同。普通农药需要在施用后达到防治虫害的目标,对持效期要求较短以减少对环境、高等动物的影响。白蚁防治药剂则要求持效期越长越好,其在土壤中的稳定性和持久性也较长。 3)剂型的要求不同。由于两者要求的持效期不同,所以剂型加工和研制的要求也不同。 普通农药,要求达到经济、高效、方便及安全使用等目标。白蚁防治药剂除了满足这些要求外,在剂型加工和研制上还需满足“长效、缓释和低毒”。4)施药量不同。白蚁防治药剂在房屋白蚁预防上的使用量是普通农药在大田、蔬菜、水果等使用量的几十倍甚至几百倍。例如,质量分数为1%的40%枫蚁平乳油(有效成分为毒死蜱),在规定使用剂量综述-第9期 587 液/m 2 )下,需毒死蜱40 g/m 2 (质量有效成分) ;48%乐斯本乳油(有效成分为毒死蜱)在水稻上的推荐使用剂量为 1125 mL/hm 2 ,即毒死蜱0.054 g/m 2 (质量有效成分) [3] 。10%凯奇杀白蚁悬浮剂在房屋白蚁预防上的推荐使用剂量为4g/m 2 吡虫啉(质量有效成分);10%吡虫啉可湿性粉剂在防治飞虱时在水稻上的推荐使用量为0.0075~0.015g/m 2 吡虫啉(质量有效成分) [4] 。5)施药后的处理方法不同。普通农药在使用后一般不经过特殊的处理,会暴露在自然环境下;白蚁防治药剂在房屋白蚁预防处理后,在建筑施工过程中很快会被混凝土板覆盖和密封,使药剂不易光解和挥发,利于延长药剂对白蚁的持效期。
2 白蚁防治药剂的降解和移动农药在土壤中的降解主要有非生物降解和生物降解两个途径。 非生物降解主要有光解作用和水解、氧化作用。 生物降解主要由细菌、放线菌、丝状菌、酵母、单细胞藻类等微生物引起的。白蚁防治药剂的毒效与持效期主要受降解影响,由于药剂在使用后一般会被砂石、泥块、混凝土浇灌等覆盖,所以光降解不是主要的降解因素。白蚁药剂的降解主要有化学降解和微生物降解,化学降解包括水解、氧化和裂解。降解作用直接影响白蚁防治药剂在土壤中的半衰期或残留。白蚁防治药剂在土壤中的降解还与农药的理化性质、剂型、土壤类型、土壤有机质的含量、土壤酸度、气候条件等密切相关。白蚁防治药剂要求在土壤中的移动性小和与土壤的吸附能力强,这样能保证化学土壤屏障的厚度、宽度等不会随时间而变化太大,并且能保证屏障中的药剂对白蚁能有较长的持效期以及对环境、地下水等的污染较轻等。
2.1 氯丹、灭蚁灵的降解氯丹是1945年研究开发出来并开始商业应用的 [5] ,为农业和卫生杀虫剂,也可用作木材和地下电缆的保护剂,主要用于白蚁防治。氯丹为环戊二烯类有机氯杀虫剂,在土壤中十分稳定,并与土壤颗粒有很强的吸附作用,在土壤中的半衰期可达4~20年,甚至超过20年 [6] 。灭蚁灵也为环戊二烯类有机氯杀白蚁剂,持效性很强,在环境中的降解速度很慢,半衰期达5~10年。我国城市房屋白蚁防治的管理办法规定房屋白蚁预防的包治期为15年 [7-8] ,15年的包治期是根据氯丹对白蚁的持效期来制定的。由于氯丹的稳定性强,在环境中不易被降解,所以在推荐剂量下使用,可100%保证其有效防治年限为15年。但由于它们对环境的污染和威胁大,并具有生物累积性和“三致”作用(致癌、致畸、致突变),对人体和高等动物危害大,所以逐步被淘汰。我国相关部门在1999年已发文禁止氯丹的生产和销售 [9] 。2001年5月 22~23日,在斯德哥尔摩举行的外交全权代表会议上通过了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,该公约目标是控制和淘汰POPs及它们带来的不利影响,其中氯丹、灭蚁灵均为12种持久性有机污染物之一。公约于 2004年5月17日正式全球生效,目前已有151个签署方和 126个缔约方。
2.2 有机磷、拟除虫菊酯等杀白蚁剂的降解氯丹被淘汰后,其地位逐渐由有机磷药剂—毒死蜱所取代。毒死蜱从1967年开始在美国密西西比试验,因其对白蚁的持效期较长而迅速占领白蚁防治剂市场。在我国,以毒死蜱为主要成分的白蚁防治药剂约占整个市场的 50%以上。对有机磷类杀白蚁剂降解的研究,主要集中在毒死蜱、异柳磷等上。杀白蚁剂在城市土壤的持效性主要受土壤pH值、湿度、温度和杀虫剂质量分数的影响。Cink等 [10] 研究发现土壤湿度和使用的毒死蜱质量分数极大地影响毒死蜱的降解,在10 mg/kg下,12周后,土壤仅剩5%毒死蜱,而在 1000 mg/kg下,土壤还保留57%毒死蜱。Racke等 [11] 研究了标准条件下(25℃、野外自然湿度、黑暗)不同质量分数的毒死蜱在5 种不同土壤的降解情况,它们的半衰期在 175~1576 d之间。同时,他发现初始质量分数和温度对毒死蜱的降解有重要的影响,初始质量分数越高,降解越慢;温度每升高10 ℃,降解就快一倍。但湿度的影响较小。吴慧明等 [12] 的研究也发现了类似的规律,毒死蜱的初始质量分数为10、100、1000 mg/kg时,在灭菌土中的半衰期分别为210、277、630 d,在非灭菌土中的半衰期依次为 80、92、277 d。