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全国白蚁防治中心关于白蚁防治药剂持效期影响因素探讨

摘要影响白蚁防治药剂持效期的因素主要有药剂理化性质、土壤特性、白蚁防治药剂的环境行为。本文通过对白蚁防治药剂持效期影响因素的探讨,为白蚁防治药剂在我国白蚁预防工作中的应用提供相关参考依据。

关键词:白蚁防治药剂,持效期

Factors Affecting Persistence of Termiticides

WangYuxia   Li Gongchun*

Wuhan Institute of Termite Control,Hubei,Wuhan,430015

Abstact: Factors Affecting Persistence of Termiticides are properties of the termiticide and soli,soil- termiticide interactions. In this paper,Analysis of factors affecting Persistence of Termiticides,In order to provide reference that termite control of termiticide in our country .

Key Words:Termiticides    Persistence

目前我国的白蚁防治技术主要是采用化学防治的方法。过去常用的白蚁防治药剂主要为氯丹、灭蚁灵。氯丹、灭蚁灵被淘汰使用后,一些新的替代药剂如毒死蜱、联苯菊酯、吡虫啉等成为白蚁防治的首选药剂。但除了氯丹等有机氯杀白蚁剂对白蚁的持效期能达到15年以上,目前使用的氯丹的替代药剂比如毒死蜱、联苯菊酯、吡虫啉等都难以达到15年的有效期。杀白蚁剂的持效期是人们非常关心的问题。在我国要求白蚁预防施工保质期达到15年以上的情况下,研究白蚁防治药剂的持效期的影响因素,延长替代型白蚁药剂的持效期更是具有非常重要的现实意义。

1、药剂理化性质

药剂的理化性质是指其物理和化学性质。物理性质是指药物溶解度,熔点,挥发性,吸湿和分化等;化学性质是指氧化,还原,分解化学反应特征。其中影响药剂稳定性,持效期最大的有以下几个因素,蒸气压、水溶性与分配系数[1]

1.1、蒸气压

药剂进入环境后在气、水、土各介质间迁移、扩散与再分配特性受药剂蒸气压影响很大,蒸气压愈大,药剂就愈容易从土壤或水域环境转向大气空间,这样就容易进一步引起药剂的光降解作用;药剂在土壤中的移动性能,受药剂蒸气压影响也很大。一般来说农药的蒸气压基本上决定了它迁入大气的能力,蒸气压愈大迁入大气的可能性愈大。相对来说多数杀白蚁药剂的蒸气压都比较小,以气象形式迁移的可能性不大[2]。常见白蚁防治药剂的蒸气压见表1。

1.2、水溶性

水溶性的大小对药剂在环境中的移动性、吸附性、生物富集性以及药剂的毒性都有很大影响。水溶性大的药剂容易从建筑物土壤流向水体,或通过渗漏进入地下水之中,也容易被生物吸收,导致对生物的急性危害;水溶性弱脂溶性强的药剂,容易在生物体内积累,引起对生物的慢性危害。

1.3、分配系数

分配系数是指药剂在互不相溶的两种极性与非极性溶剂中的分配能力,分配系数大的药剂容易在非生物物质与生物体内富集,分配系数小的药剂,容易在环境中扩散,从而也扩大了药剂的污染范围。农药的水溶性与分配系数是衡量生物对农药的吸收性和富集性的重要指标。杀白蚁药剂大体可分为离子型和非离子型。离子型杀白蚁剂在水中的溶解度比较小。一般只有ppm~ppb级的水平,一般认为水溶性>50ppm的农药分配系数较小,不易在生物体内富集。水溶性0.5~50ppm杀白蚁剂有被生物富集的可能性;水溶性<0.5ppm的杀白蚁剂分配系数较大,很容易被生物体富集。因此可以通过药剂的理化指标来推算药剂的富集系数(BCF)和土壤吸附系数(Koc)等环境行为特征指标[3][4]。常见的杀白蚁药剂BCF和Koc值见表1[5]

1.4、化学稳定性

药剂的稳定性是指药剂进入环境后遭受物理、化学因子影响时分解难易程度的指标,这是评价药剂在环境中稳定性基础资料。

表1  常见白蚁防治药剂理化性质

通用名

英文名

20℃水溶性(mg/L)

Koc(mL/g)

BCF

VP at 25℃ (mPa)

氯丹

chlordane

0.0001

20000

20,000

1.3

林丹

lindane

8.52

1100

1300

4.34

艾氏剂

aldrin

0.027

17500

3,348

3

七氯

heptachlor

0.056

24000

7,400

53

灭蚁灵

mirex

0.085

5794

51,000

/

滴滴涕

DDT

0.006

151000

3,173

0.025

联苯菊酯

bifenthrin

0. 1

236610

1703

0.0178

氯氰菊酯酯

cyfluthrin

0.0066

64300

506

0.0003

氰戊菊酯

fenvalerate

0.001

5273

1664

0.0192

氯菊酯

permethrin

0.2

100,000

300

0.002

毒死蜱

chlorpyrifos

1.05

8151

1374

1.43

辛硫磷

phoxime

1.5

686

/

2.1

吡虫啉

imidacloprid

514

225

0.61

4.0 ×10-7


由于白蚁预防是保护目标物在将来时间里不受白蚁危害,这个将来时间要求越长越好,这样对目标物的保护期就越长,所以要求白蚁防治药剂在土壤中的稳定性和持效性越长越好。目前我国房屋白蚁预防的包治期是15年,要求白蚁防治药剂的持效期最好能达到15年以上。因此在白蚁防治时应选取吸附值较高、蒸气压低、富集系数较小的药剂作为防治药剂。

2、土壤特性

土壤的理化性质是影响白蚁预防药剂在土壤中持效期的重要因素,土壤的物理和化学性质会影响白蚁预防剂在土壤中的吸附、移动性和稳定性。土壤的pH值、有机质含量、阳离子代换量都会影响白蚁预防药剂在土壤中的降解速度,特别是有机碳含量,会极大地影响杀白蚁剂在土壤中的降解速度,土壤的粘力含量和含水量还会影响白蚁预防药剂在土壤中的水平和垂直分布[6]。不同的地下水位也直接影响了土壤中的含水量,从而也影响了土壤中白蚁预防药剂的水平和垂直分布。因此,在研究新的杀白蚁剂前,应当评价不同土壤理化性质对杀白蚁剂稳定性的影响。
     2.1、土壤质地

粘性和有机质含量是影响杀白蚁剂吸附机理的重要土壤特性。粘土和有机物在砂土中的含量不足1%,但在粘土中却超过50%。杀白蚁剂在土壤中的水平和垂直分布取决于它在浸入土壤的过程中与土壤粒子间的吸附与解吸附关系。 Gahlhoff 和Koehler发现用10 mg/kg吡虫啉处理过的砂土中,白蚁完全穿过50 mm土柱时的死亡率为20%[7]。Rathna等研究发现,在21d内,当砂土中含吡虫啉5 mg/kg时,白蚁死亡率为95.8%,相当于砂壤土中吡虫啉含量为50 mg/kg或者粘土中吡虫啉含量为35~50 mg/kg时作用于白蚁的死亡率。而在壤土中吡虫啉含量为50 mg/kg时白蚁的死亡率为81.6%,还达不到吡虫啉在砂土中含量为2.5 mg/kg时的死亡率(84.5%)。另外在砂壤土和壤土中吡虫啉浓度在25~50 mg/kg 时其死亡率变化不明显[8]。吡虫啉在不同土壤质地中对白蚁的禁食作用和死亡率大小顺序大致为:砂土>砂壤土>壤土>粘壤土。

2.2、土壤pH

由于土壤pH值能影响杀白蚁剂在土壤中的降解速度,因此,土壤pH值的高低对杀白蚁剂的毒效有重要影响。当pH值小于7时,土壤为酸性;当pH值大于7时,则为碱性。大部分土壤的pH值在4-8之间。一般而言,目前所用的杀白蚁剂在酸性土壤中持留的时间比在碱性土壤中要长。毒死蜱在pH为8.2的碱性土的降解很快,在两年内就降解了95% [9]。药剂在碱性、粘性高和有机质含量多于1%的土壤分解最快,在酸性、粘性和有机质含量都低的土壤中分解慢。
   2.3、土壤温度和湿度
   在大多数情况下,杀白蚁剂在低温和低湿土壤中可维持更好的毒效和较长的持留时间。温暖潮湿的土壤能提高土壤微生物对杀虫剂的降解活性,从而增加化合物的降解。药剂残留在高温、湿润、沙质的土壤中比残留在寒冷、干燥、粘质的土壤中容易发挥。药剂挥发性的大小,也会影响药剂在土壤中的持留性及其在环境中在分配的情况。挥发性大的药剂一般持效期较短,例如,在泰国炎热潮湿的气候环境和特定的土壤条件下,毒死蜱对白蚁很难达到长期的预期控制效果。在那种环境下,一般而言药剂施入土壤3个月后,有90%以上发生了转化[10,11]

2.4、土壤微生物

微生物降解是杀白蚁剂在土壤中的另一降解过程。土壤微生物利用杀虫剂作为生长和存活的食源。吴慧明等研究了不同浓度黑暗条件下毒死蜱在灭菌土和未灭菌土壤中的降解规律,他们发现不同浓度毒死蜱处理土壤,其降解速度不同。另外,毒死蜱在灭菌土壤中的降解速度比未灭菌土壤的慢。毒死蜱的初始浓度为10ug/g、100ug/g、1000ug/时在灭菌土的半衰期分别为210、277、630d,而在非灭菌土的半衰期依次为80、92、277d[12]

3、白蚁防治药剂的环境行为

药剂的环境行为是指药剂进入环境后,在环境中迁移转化过程中的表现,其中包括物理行为、化学行为与生物效应等三个方面。白蚁防治药剂的环境行为主要指药剂在土壤中的降解、吸附、淋溶。

3.1、土壤吸附作用

药剂吸附作用是指药剂被吸持在土壤中的能力。药剂吸附能力的强弱决定与药剂的水溶性,分配系数与离解特性等。水溶性小,分配系数大,离解作用强的药剂,容易被土壤吸附;土壤性质对药剂吸附作用的影响也很大。有机质含量高,代换量大,质地粘重的土壤,就容易吸附药剂。药剂吸附性能的强弱对药剂的生物活性、残留性与移动性都有很大影响。药剂被土壤强烈吸附后其生物活性与微生物对它的降解性能都会减弱。吸附性能强的药剂,其移动与扩散的能力弱,不易进一步造成对周围环境污染。单正军等用三种土壤对吡虫啉的吸附试验表明,随土壤有机质含量的增加,土壤对吡虫啉的吸附系数增大,土壤对吡虫啉的吸附系数与土壤有机质含量呈一定的相关性。影响农药在土壤中的移动性主要与农药的吸附性能有关,吡虫啉在3种不同土壤中的Rf值与该农药的土壤吸附系数呈负相关[13,14]。从农药的理化性质比较,表现为农药的水溶解度越大,它在土壤中的移动性越强,这是因为农药的水溶性与该农药的土壤吸附性能密切相关,农药的水溶性越大,其土壤吸附系数越小,农药也越易在土壤中移动。

3.2、药剂淋溶作用

药剂淋溶作用是指药剂在土壤中随水垂直向下移动的能力。影响药剂淋溶作用的因子与影响药剂吸附作用的因子基本相同,恰好成反相关关系。一般来说,药剂吸附作用愈强,其淋溶作用愈弱。另外与施用地区的气候、土壤条件也关系密切。在多雨,土壤砂性的地区,药剂容易被淋溶。药剂淋溶作用的强弱,是评价药剂是否对地下水有污染危险的重要指标[1516]

3.3、土壤降解作用

药剂在土壤的降解包括土壤微生物降解、化学降解与光降解三部分。影响土壤降解的因子,除与药剂的性质有关外,与气候及土壤条件密切。在高温湿润,土壤有机质含量高,土壤微生物活跃和土壤偏碱的地区,药剂就容易降解。土壤是药剂在环境中的贮藏库,也是药剂在环境中的集散地。药剂在土壤中的降解性能,是评价药剂对整个环境危害影响十分重要的指标。药剂在土壤中的持留愈长,对环境的污染以及对各种环境生物,以至对人类的潜在威胁也愈大。对杀白蚁剂而言,光降解不是一个主要的降解因素[6]。影响杀白蚁剂毒效和持效的最重要因素是化学降解。它包括水解、氧化和裂解。这种过程直接影响杀白蚁剂在土壤中的半衰期或残留。
  4、其它影响因素

如药剂的剂型,从药剂在环境中持效期比较,颗粒剂>乳剂>可湿性粉剂>粉剂。预防工程施工器械,施工器械设备是预防工程必不可少的,器械的性能也是影响药剂稳定性的一个因素。施药次数,施药次数多,药物持效期则能延长。施药时机,在高温多雨地区,药剂容易在环境中降解与消散等。

从上面所述可看出,在使用白蚁防治药剂的过程中,遵循所必须的原则是非常重要的,除了用具体的指标作理论指导外,还应建立一套合理、可靠、标准的实验方法,这样才能保证白蚁的安全、有效的使用。总的说来,白蚁预防药剂的研究和使用具有如下趋势:淘汰和禁用氯丹、艾氏剂等残留期长、对环境有污染的产品;开发和使用有效成分含量低但生物活性高的产品;开发和使用对白蚁无驱避性且具低生物效应,持效期较长的产品;改进施药方法,使用多孔喷头形成封闭性更好的隔离带。采用物理性屏障(砾石和不锈钢网)代替化学屏障。
  参考文献

[1]  边丽,毛雁升.化学农药的投放使用对环境安全性的评价 . 伊犁教育学院学报,2001(1).

[2] 国家环境保护局。化学农药环境安全评价试验准则,1989

[3] 刘辉,王元颖等. 密度泛函理论方法用于部分农药Kow的QSPR模型研究.安全与环境学报,2008(2).

[4] 王琪全,刘维屏,李克斌. Methods for determining n-Oetanol/Water partition and its correlations with other environmental coefficients. 环境污染与防治,1997(06).

[5 ] Beverly A . Wiltz .Factors Affecting Performance of Soil Termiticides. Insecticides - Basic and Other Applications, 2012.

[6] 孙立峰.白蚁预防药剂在土壤化学屏障中的吸附和降解动态研究[D],浙江大学,2008.

[7] Gahlhoff JE,  Koehler PG.  Penetration of the eastern subterranean termite into soil treated at various thicknesses and concentrations of Dursban TC and Premise 75[J]. J Econ Entomol, 2001,94(2):486-491.

[8] Rathna R, Daniel R, Cindy HN,et al. Feeding inhibition and mortality in Reticulitermes flavipes (Isoptera:Rhinotermitidae) after exposure to imidacloprid?treated soils[J]. J Econ Entomol,2000,93(2):422-427.

[9] Gold R E, Howell jr H N, Pawson B M, et al. Persistence and Bioavailability of termiticides to subterranean termites (Isoptera: Rhinotermitidae) from five soil types and locations in Texas [J], Sociobiology, 1996,28: 337-363.

[10] Sornnuwat Y, Vongkaluang C, Takahashi M, et al. Longevity of soil termiticides weathered for 3-4 years in Thailand under in situ observation and laboratory  bioassay using Coptotermes gestroi Wasmann[J]. Mokuzai Gakkaishi Journal of theJapanWood Research Society, 1996, 42(5): 520-531.

[11] Sornnuwat Y, Vongkaluang C, Yoshimura T ,et al. Degradation of termiticides and  its effect on performance against Thailand's economically most important  subterranean termite, Coptotermes gestroi Wasmann (Isoptera: Rhinotermitidae). I.Soil burial[J]. Material and Organismen. 1996, 30(2):133一142.

[12] 吴慧明,朱国念. Study on the Degradation of Chlorpyrifos in Sterilized and Nonsterilized Soil [J].Chin J Pestic Sci,2003,5(4):65-69.

[13] 单正军,朱忠林,蔡道基,等。毗虫琳的环境行为研究(一)。农药科学与管理,1998, 68 (4):  11-15

[14] 单正军,朱忠林,蔡道基,等。毗虫琳的环境行为研究(二)。农药科学与管理,1999, 20 (1):17-18

[15] 莫汉宏.单甲眯盐酸盐等农药在土壤中的淋溶行为[[J]。环境化学,1997,16:321-326.

[16] 戴树桂.环境化学[M]。北京:高等教育出版社,2001,170-171.