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新建房屋白蚁预防工程土壤化学屏障分布分析与取样方法
  发表日期:2009年4月18日  共浏览383 次      字体颜色:    【字体:放大 正常 缩小】 

    自新建房屋白蚁预防工作全面开展以来,已经经历了十多个年头,在一些白蚁预防工作开展的比较早的大型城市,都已经积累了面积数千万平方米的施工经验,有较完整的施工队伍和相对成熟的施工技术,施工管理、档案管理、质量管理等方面都形成了比较完善的体系,相关的各项科研工作都投入了大量的人力、物力资源,使白蚁防治科技水平有了大幅度的提高,对于新建房屋白蚁预防工程的质量管理要求开始向科学、统一、高效的方向发展,白蚁行业从业者已经深刻认识到质量是企业的生命,只有保证预防工程的施工质量,才可以使白蚁预防业务蓬勃发展。
    尽管早在1993年江苏省就颁布了有关新建房屋白蚁预防工程施工用药的规范,但是这一规范毕竟是十多年以前的产物,科技水平在飞速发展,尽管目前在新建房屋白蚁预防工程中仍是以土壤化学屏障为主流,但是在施工技术、器械、化学制剂等各个方面都发生了巨大的变化,而在早期那个的规范中,主要参考的化学药物还是以氯丹为主的有机氯产品,这类产品的特点是光化学稳定性非常好,在土壤中长期保持有效,降解速度很慢,与土壤颗粒结合紧密,几乎不溶于水,所以在土壤中移动的现象非常少,抛开环保方面的问题来看,氯丹的确是一种非常理想的用于预防白蚁的化学制剂。而在氯丹之后,药物的更替速度大大加快,除毒死蜱在白蚁预防工程中大量使用外,还有辛硫磷、氯菊酯、氰戊菊酯、联苯菊酯、吡虫啉等都曾经或者正在用于预防工程土壤化学屏障,而剂型品种更多,这些药物喷洒到地基土壤中以后,都会因为它们在性质上(包括物理的和化学的)的差异,而产生不同样的化学屏障,即便地基土壤是相同的。
    而这些早期的规范本身也是不够严谨的,虽然它毕竟已经经过了不少研究单位和学者的反复试验,但是总的来说主要是集中在对试验现象的观察上,从试验中所收集到的数据更多的是体现在药物对白蚁活动方面的影响,特别是在野外的试验,由于白蚁活动不象室内试验那样容易受到试验者的控制,试验结果的偶然性比较大,并不能全面真实的反映化学屏障对预防白蚁的性能。受到检测试验设备方面的限制,对设置化学屏障的地基土壤进行科学的检测工作一直都没有正式开展,只有少数有条件的白蚁防治单位研究学者在做零星的试验研究,没有形成对化学屏障在土壤中分布情况的清晰描绘,更没有形成检测白蚁预防工程土壤化学屏障的标准,1992年以来,各大城市都已进行了数千万平方米的白蚁预防工程施工,尽管在企业管理上,各个防治单位都在努力加强对预防工程质量的监督,然而在事后检查这个环节上手段是相对落后的,对于白蚁预防这样的隐蔽工程而言,在不借助检测仪器的条件下,很难在事后对预防工程的施工质量提出有科学依据的结论性报告,尽管在实际管理中,我们可以通过施工记录和回访建设单位在一定程度上弥补事后监督的缺陷,但是对于建立在客观依据上的科学标准的需求已经越来越迫切。
    土壤的特性是影响化学制剂在土壤中分布最重要的因素,土壤的物理和化学性质会影响杀白蚁剂在土壤中的分布和稳定性。土壤粘度、PH值、有机物含量、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,土壤的粘性和含水量还会影响杀白蚁剂在土壤中的水平和垂直分布。土壤的物理性质有很多方面,硬度和支持力,排水和贮水能力,可塑性,被根系穿透的难易,通气性和植物养分的保持都直接与土壤物理性质相联系,其中,土壤的质地可能是土壤最稳定和最重要的性质,它表示土壤颗粒的相对大小,也就是土壤的细度。更专门地说,质地是砂、粉砂和粘粒的相对比例。不管矿质土壤颗粒的化学组成、颜色、比重和其它性质如何,皆可按颗粒大小把它们分成组,颗粒的组就称为土壤粒组。根据国际土壤学会系统对于土壤粒组的划分,将土壤粒组分为粗砂、细砂、粉砂、粘粒四大类,如表1所示:
表1  土壤粒组的一些特性

 粒组

 直径㎜

 每克颗粒数

 一克的表面面积c㎡

 粗砂

 2.00-0.20

 720

 23

 细砂

 0.20-0.02

 46,000

 91

 粉砂

 0.02-0.002

 5,776,000

 454

 粘粒

 <0.002

 90,260,853,000

 8,000,000

  
    砂粒的体积较大,因此它所暴露的表面与相同重量的粉砂和粘粒所暴露的表面相比是小的。因为砂粒粒组的表面小,所以它在土壤的化学和物理的活动性上起的作用就小。除非存在的比例过小,砂能增大颗粒间孔隙的体积,促进排水和通气。土壤吸附化学物质的能力与土壤颗粒的表面积是呈正相关的,当土壤呈现出粘土的特性时,土壤颗粒的表面积要比砂土的颗粒表面积大很多,吸附更多的化学物质,从而使化学物质流失的可能性小得多。因此,在砂土上施药时化学制剂会因为没有被土壤颗粒吸附而在重力的作用下快速的向下运动,形成一个截面积很大的渗透区,但是土壤中药物的含量相应的就比较少,而在粘土上施药时,化学制剂被土壤颗粒大量吸附而很少向下及向侧面移动,更多的集中在施药表面,另外,在对容重的研究中发现,砂质的表土比粘质土具有较大的容重,这意味着砂土中的孔隙占有较小的体积。但是我们的日常经验告诉我们,水通过砂土移动比在粘土中移动快得多。问题在于孔隙的大小,砂土的总孔隙量尽管较低,但它大部分是由大孔隙组成的,大孔隙对水和空气的运动是非常有效的。在砂土中,小孔隙所占的体积百分率低,这是砂土持水量低的原因。与此相反,细质土的表土具有较大的总孔隙度,而且相当大部分是由小孔隙组成的,结果使土壤具有较高的持水能力。水分和空气通过这种土壤运动是困难的,因那里几乎没有大孔隙。在潮湿的排水良好的土壤中,大孔隙中经常充满空气,而较小的孔隙(毛细孔)常常为水所充满,土壤的含水率对于化学制剂的分布也有重大的影响,表层土壤的含水率是在不断变动的,而不是象深层土壤那样保持基本不变,由于阴雨天气或者连续干旱的情况都可能造成土壤含水率的大幅度变动,这种变动主要就是体现在有效水的变动上,由于很强的粘附力,土壤颗粒吸附数层水分子。这种水分子称吸着水,吸着水如果不是完全不移动的话,也是几乎不移动的。最内层的水分子呈结晶状态,其结构与冰相似,它存在于一般的土壤中(吸着水只能在烘箱中烘干除去)。超过土壤颗粒强引力范围以外的水分子是借内聚力(水分子之间的氢键)被保持在水膜中的。外层的膜状水称为内聚水(cohesion water)。内聚水的水分子与吸着水的水分子相比有较大的动能,有较高的能量水平和较易移动。土壤的持水量与表面积和孔隙率有关,因此,结构和质地一样都关系到土壤的持水量。细质的土壤有最大的总持水量,但中等质地的土壤持有最大量的有效水,研究表明,在许多土壤中有效水与粉砂和极细砂的含量有密切的关系。化学制剂溶液在进入土壤中时是以有效水的形式存在的,然后才有土壤颗粒的吸附作用。因此,在粉砂占主要比例的中等质地的土壤中化学制剂可能最易于均匀的扩散,而形成较均匀的理想分布状态,在粘土中,化学制剂的向下扩散是困难的,吸附作用更快地将化学制剂固定在土壤浅表层。
    有试验资料表明,液体在土壤中的渗透在几天之内就基本上处于稳定状态,不再会出现大规模的移动,因此,可能说,土壤的物理特性决定了土壤中化学制剂短期的分布,而对于土壤化学屏障长期的变化,土壤的化学特性则起到了决定性的作用,过去曾有观点认为,解吸附作用让吸附在土壤颗粒表面的化合物释放,在土壤湿度、土壤PH值、土壤湿度等因素的共同作用下,杀白蚁剂从地面向地下迁移,但是已经在同时期就有试验表明,杀白蚁剂在土壤中经过多年之后并没有发生明显的迁移,即使是对于氯丹这样稳定非常好的药物来说,降解作用也远远大于迁移作用。
    土壤PH值能影响杀白蚁剂在土壤中的降解速度,就目前所使用的化学药物来看,杀白蚁剂在酸性土壤中有效期要比在碱性土壤中长,这也与白蚁的生活环境偏酸性相符合。另外,高温高湿地区的土壤中杀白蚁剂的降解速度会快于低温低湿地区,药剂本身的化学特性也决定了化学屏障的降解速度并最终决定了屏障的寿命。
    可以影响化学屏障分布的因素之多,显然不能一一列举,但是,就实用的角度来说,我们只需要考虑最主要的一些因子来对化学屏障所在的土壤进行划分,就短期来看,吸附没有完成之前杀白蚁剂在土壤中的移动是最主要的,也就是说,在短期检测化学屏障的时候,我们应当把土壤的物理性状做为重点考虑的对象来进行分类,土壤分类学自1960年美国将土壤形态方面做为重点来考虑开始,于1975年正式以《土壤分类学》为名发表,表层土的诊断层次被划分成为松软、暗色、淡色、泥炭、人为的和厚熟等六大类,亚表层的诊断层次为划分为粘化、碱化、灰化淀积层、氧化等六大类,这种非常专业化的划分标准可以为将来形成最终运行的土壤化学屏障质量检测标准提供依据,就当前来说,制定一个过渡型的和初级版本的检测标准并不一定要求达到这样的高度,但是对于土壤的分类仍就是必不可少,从实用性的角度来考虑,可以参照当前在工程建设中对土壤的划分标准,分为粘土、粉质粘土、粉土、砂土等四类,结合土壤含水率来分析化学屏障的分布。
    实际情况可能会比想象的要复杂得多,在建设工程的现场,化学屏障一般都处于基坑回填土中,而回填土的成分可能会非常难以确定,这就会导致化学屏障在土壤中的分布变得越来越不均匀,在环绕同一建筑物附近的土壤中,可能会致使化学屏障出现多处漏洞,因此施药达到几天以后,化学屏障就会呈现出复杂的变化,最初的一段时间可能还是土壤的物理性状起到作用,但是时间越长,包括外界的非人为因素,诸如阳光照射、降雨等问题,都成为化学屏障发生变化的原因。1999年,我们曾对一处施药后约有两年左右的建筑物地基土壤取样进行生物测定,当时该建筑使用制剂的是氯丹,从制剂的稳定来说是可靠的,但是最终检测的结果却很意外,供试白蚁在样品土壤中没有发生任何中毒或驱避的现象,与对照组没有显示出明显的差异。2004年底,在另一处施药不到一年的建筑群地基土壤取样进行气相色谱分析的结果表明,有经过规范化严格现场管理的施工现场,土壤中毒死蜱的含量最少仅有2ppm,而最大值可以超过 200ppm,两者相去甚远,且从各取样点的药物含量值来看,分布也比较散乱,没有统计上的意义。值得一提的是,有必要将黄土单独划分出来,从白蚁预防的施工工艺上就给予特殊的考虑。在干燥的黄土上喷洒化学制剂会完全滞留在表面形成一层很薄的泥浆,待水分蒸发后变成的这层药膜很容易在工程建造活动中被破坏掉,而且黄土会经常被用于工程建设中的基坑回填。对于土壤检测分析来说,不分层的取样就更加没有意义,完全不能掌握制剂在土壤中垂直分布的情况。
    化学制剂在土壤中的分布受到很多客观因素的影响,因此许多预防工程施工中的细节问题都有可能成为影响化学屏障质量的重要因素,而且随着制剂的不同(种类、剂型)也有着不同的影响,以毒死蜱为例,在预防施工中药物蒸汽问题就可能成为影响化学屏障分布的重要因子,在一份由厂商提供的毒死蜱产品使用手册中,就明确提到了在白蚁预防工程施工完成后需要立即对施药面进行有效地覆盖,比如浇筑混凝土工程,在没有立即覆盖的施药表面,需要用聚乙烯薄膜进行覆盖以防止药物蒸汽的挥发会导致有效药量的减少。在园林方面使用乐斯本防治黑翅土白蚁对树木侵害时,同样需要在喷洒药物后对树根部施药处以农用地膜覆盖以达到防止挥发的效果。而在实际预防工程施工中,不受控制的因素很多,由于工序衔接上的问题,可能会使施药面的覆盖被拖延至几天以后,由于药物蒸汽的挥发作用,可能会使药物不但有大量失去,而且留下来的部分可能只有表面很浅的一层。目前,对于化学制剂在土壤中的分布基本情况并没有详实的试验资料,仅有推测结论。在专门研究土壤渗透性的试验研究中,采取的是在土壤表面水槽中长时间注水饱和渗透的方法,测得的24小时后渗透深度达到2米以上,与我们在白蚁预防工程试验研究中的方法有很大的差异,相关的土壤学资料并不全面。因此,采土中应当注意的问题包括:一是要对取样点的土层深度进行划分,散状土取样器操作方便,但是钻入土中一般深度都可以达到20厘米左右,上下土层不均匀混合在一起只能表明在这个点上土样的制剂含量,对于该点的取样深度是不确定的,取样器上土块的形成并不能代表取样点上取样深度范围内的平均值。类似于铁锹状的挖土工具在操作上也是相当不规则的,为方便提出土样,可能会采取斜向插入土壤中,形成上宽下尖的锥状土样,虽然更加接近于原状土,但土样在纵向的量是不均等的,检测出来的化学制剂含量可能会因为上部的土样偏多而使数据失真。而原状土取样器有环状切刀,可以将某一深度的土壤原样取出,不会混合,虽然操作上比较麻烦,但是可以对土样进行分层分析,无论是进行生物测定还是气相色谱分析,都可以获得更加精确的数据;二是要对取样点上层的浮土剥离,地基土中上层的浮土来源非常复杂,可能并不是当初进行施药时候的那层土壤,而是后来覆盖上去的,而且从与建筑物地坪下土壤保持一致的角度,也应当将表层的浮土去掉,另外,药物蒸汽的挥发作用在表层土壤中很强,可能会致使表层土中没有什么药物含量,而这层浮土起到了覆盖下面土壤的作用,结合国内一些进行过类似取样的试验案例,表层浮土去掉10厘米是符合实际的。
    化学屏障的质量应当是要求在所有位置的化学制剂都具有均匀的含量,以保证化学屏障的连续性、均匀性,尽可能的不出现缺陷,因此,在对化学屏障所在土壤的取样中,应当特别强调随机性和全面性,只要是可供取样的点,都应当成为被抽取的潜在对象。从全面性的角度来考虑,实际操作中,特别是施药时间已较长的建筑物地基,在暴露环境中的代表性尤为重要,阳光照射面、阴暗面、暴露于阴雨中的位置等都是需要考虑进来的因素。否则,检测结果将不能反映出地基土壤中化学屏障的真实面貌。
    结论:对新建房屋白蚁预防工程土壤化学屏障检测分析的标准制定过程是一项非常庞大的系统工程,它需要在有代表性的各种类型土壤中进行多项子课题研究,当前在新建房屋白蚁预防工程中仍有一些学者认为没有必要因土壤性质不同而改变应用时白蚁剂的浓度,但是已经有取样试验证实,在简单的对比砂土与粘土时,发现施药后几乎相等的间隔时间取样,粘土的含药量为砂土的几十倍,砂土的强渗透性已经对化学屏障的设置问题产生了重要影响,需要进行重新评估,可见,化学屏障的施工技术的改进与质量检测标准的制定是一对互动的关系,可能会一直持续下去。

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