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古建筑白蚁防治与远程实时监控系统的运用

时间:2020-08-05 来源:安徽农业科学 本文字数:6149字
作者:黄姗姗 单位:合肥市白蚁防治研究所

  摘    要: 白蚁是世界性五大害虫之一。我国数量庞大的宫殿、园林、寺庙由于年代久远、风雨侵蚀等原因,柱、梁、枋等以木质结构为主的部件易潮湿发霉,更容易遭受白蚁的侵蚀,严重时甚至会被白蚁破坏直至倒塌。白蚁取食活动非常隐秘,除了分群季节外,基本不暴露于外界环境中,往往发现时已经对古建筑造成了巨大的损失。因此,了解并掌握古建筑白蚁的危害成因及远程实时监测技术的应用极为重要。以合肥包公墓园为例,阐述了古建筑发生白蚁危害的原因以及蚁害种类,并提出利用“互联网+”技术远程实时监测古建筑及其周边绿化的白蚁活动。

  关键词: 古建筑; 白蚁危害; 成因; 远程实时监测技术;

  Abstract: Termites are one of the five pests in the world.A large number of palaces, gardens and temples in China are prone to damp and mildew due to the aging and erosion of wind and rain. Columns, beams and square-column, which are mainly made of wood structure, are more vulnerable to termite erosion. In serious cases, they may even be damaged by termites until they collapse.The feeding activities of termites are very secret, and they are not exposed to the external environment except for the clustering season, often causing huge losses to historic buildings when they are found.Therefore, it is very important to understand and master the cause of termite damage in historic buildings and the application of remote real-time monitoring technology.This paper mainly took Bao Gong Tomb in Hefei as an example, expounded the causes of termite damage in historic buildings and the types of termite damage, and put forward the use of “Internet + ”technology to monitor the activity of termite in historic buildings and surrounding areas remotely and in real time.

  Keyword: Historic buildings; Termite damage; Cause; Remote real-time monitoring technology;

  白蚁是世界性五大害虫之一,是木质纤维素的主要降解者,主要分布在热带和亚热带地区[1],主要取食植物纤维素,其消化道内生有许多内生菌,内生菌产生大量纤维素酶,与白蚁自身的纤维素酶系统相互合作,消化分解食物中的木质纤维类物质,可以提供维持白蚁生长繁殖所需的营养。正是由于这种生活习性和生理特点,白蚁已成为严重影响和困扰人类生活的害虫之一。我国古代典籍中就有关于白蚁危害房屋、堤坝的记载,即所谓“千里之堤,溃于蚁穴”,至今仍被人们广为沿用[2,3]。笔者以合肥包公墓园为例,阐述了古建筑发生白蚁危害的原因以及蚁害种类,并提出“互联网+”技术远程实时监测古建筑及其周边绿化白蚁活动。

  1、 蚁害发生情况及成因分析

  合肥地处江淮之间,环抱全国五大淡水湖之一——巢湖,地处中纬度地带,境内有丘陵岗地、低山残丘、低洼平原3种地貌,以丘陵岗地为主,江淮分水岭自西向东横贯全境。全市海拔多为15~80 m,平均海拔20~40 m。全年气温冬寒夏热,春秋温和,属于暖温带向亚热带的过渡带气候类型,为亚热带季风性湿润气候。年均气温15。7 ℃,年均降水量约1 000 mm,年日照时数约2 000 h,年均无霜期228 d,平均相对湿度77%。植被丰富,植被类型以落叶阔叶树种为主,并含有少量常绿阔叶树种的北亚热带落叶与常绿阔叶混交林。常见的绿化树种有樟树、广玉兰、女贞、银杏、杨树等。合肥具有鲜明的园林生态环境,绿化覆盖率45。2%。土壤偏酸性,适宜多种白蚁的生存繁衍。

  危害合肥地区的主要白蚁优势种是鼻白蚁科家白蚁属的台湾乳白蚁、苏州乳白蚁以及散白蚁属的黑胸散白蚁、黄胸散白蚁、圆唇散白蚁以及白蚁科土白蚁属的黑翅土白蚁、大白蚁属的黄翅大白蚁。分飞期一般大多在每年 4—6月,活动期一般在 3—11 月,活动期持续时间较长。

  包公墓全称包孝肃公墓园,位于安徽省合肥市内包河南畔林区,与包公祠紧紧相连,是北宋名臣包拯及其夫人、子孙所葬之地。包公墓由西向东,主要建筑物有照壁、子母双石阙、神道碑、祁门、望柱、墓前石刻群、享堂、包拯墓、墓室和葬区等;绿化率高,绿树成荫,水源充沛,食料丰富,致使白蚁危害严重。
 

古建筑白蚁防治与远程实时监控系统的运用
 

  1.1、 蚁害情况

  从调查情况来看,包公墓该区域均存在不同程度的白蚁危害,有明显的白蚁活动或陈旧的白蚁危害迹象。房屋建筑的各部位,如屋面、墙体、门、窗、室内隔断等都有被白蚁危害的现象。主墓区竹林绿化区域发现多点、大量白蚁活体且活动频繁,白蚁群体的分布密度较高;存在极大的安全隐患。调查结果表明,包公墓白蚁危害部位多,白蚁群体分布密度高、危害范围广、危害程度重、危害时间长,亟需进行白蚁综合治理。从采集到的白蚁标本分析归类来看,该区域内白蚁种类主要有2科2属2种,分别为圆唇散白蚁(Reticulitermes labrlis Hsia et Fan)、黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus(Shiraki))。

  1.2 、成因分析

  1.2.1、 地理位置因素。

  合肥地处中纬度地带,属于亚热带季风性湿润气候,土壤偏酸性,全年四季分明、气候温和、雨量适中、春温多变、梅雨显着、夏雨集中,已发现2科5属16种白蚁在此生存繁衍。房屋建筑、园林绿化的蚁害率始终维持在一个较高的基数上,属于全国白蚁严重危害区域[4]。

  1.2.2、 建筑年代因素。

  由于年代久远、风雨侵蚀等原因,柱、梁、枋等以木质结构为主的部件易潮湿发霉,更容易遭受白蚁的侵蚀[3]。

  1.2.3、 建筑结构因素。

  以木构件框架为主体的楼、塔、宅等古建筑蚁害发生较为普遍。常见的蚁害部位是起支撑作用的接地与靠墙的站柱、五架梁、椽条、桁条、屋檐板、屋面的翘角眺角、楼搁栅、地板等,此外还有室内的挂匾和座基等处[5,6]。

  1.2.4 、建筑环境因素。

  该区域位于安徽省合肥市内包河南畔林区,与包公祠紧紧相连,靠近合肥包河,地理环境优越,非常适宜白蚁生存繁衍。此外,因为绿化率高,绿树成荫,水源充沛,园林绿化地有不少的樟树和桂花树、大面积草皮,因此该区域白蚁危害严重[7,8]。

  2 、古建筑白蚁防治

  2.1、 古建筑的白蚁防治原则

  应遵循“结构无损、动态监测、及时治理”的原则,运用白蚁综合治理的理念,进行区域控制[9,10]。遵照这个原则,2017年对包公墓园开展了一系列白蚁防治工作,取得了良好的白蚁防治效果,使白蚁危害实现了可防可控。

  2.2 、古建筑的白蚁防治思路

  2.2.1、 化学药剂处理。

  针对包公墓园已经存在的白蚁危害,实施喷氟虫氰粉剂灭治处理;在建筑物内外环境中需要防治的部位,施用有胃毒触杀作用的10%吡虫啉灭白蚁,根据环境材质,选择喷洒、涂刷或浸渍方式,使白蚁中毒死亡或回避转移[2,6,11,12]。

  2.2.2、 建立白蚁远程实时监测系统。

  包公墓园作为2004年入选的合肥市重点文物保护单位,白蚁危害较重,建议选用远程实时监测系统,监测白蚁活动。该系统是在白蚁防治区域内,利用传感技术和现代通讯技术,通过终端机对远端白蚁监测装置中白蚁侵入活动情况进行实时监测[9]。

  3 、远程实时监测技术的应用

  3.1、 应用背景

  白蚁的防治绝不是消灭白蚁,而是在一定区域内降低白蚁的分布密度,达到不危害人类的生活而又使白蚁正常生存的目的,通过综合治理实现区域控制。白蚁综合治理经过近十几年来的发展,强调在综合考虑生态、社会和经济效益的情况下,采取化学防治、物理防治和监测控制技术等方法取得最大的综合效益[13]。根据实际情况,协调配合使用多种白蚁防治技术,避免大量使用化学药剂及克服单一技术防治白蚁的不足。目前合肥的白蚁监测控制技术应用于核心景区和古典园林的案例也证实了区域白蚁治理的效果,充分显示出在区域白蚁危害的控制中合理运用各种策略的实用价值。

  将白蚁防治作为城市管理的重要组成部分,与房屋管理、灾害管理、有害生物管理统筹,贯穿城市规划、建设、治理全过程,对影响白蚁孳生、传递、危害的自然及人为因素实施系统监测和管理;同时,提供管理区域内白蚁防治、科普宣传、基础性研究、蚁情调查与监测等公共服务,切实降低白蚁危害风险。该理念从适应环境和时代发展的需求出发,将传统白蚁防治从单体房屋防治到区域管理进行革新,从而形成了白蚁区域管理理论[5]。正是白蚁的区域管理理念的支撑,给予了远程实时监测技术的发展空间。

  以前应用传统的化学方法进行白蚁处理,对古建筑保护具有一定的局限性,在保护古建筑物、古树不受白蚁为害的应用缺乏科学性。为有效保护古建筑尽量少受白蚁侵害,并实现白蚁治理、建筑保护及自然环境的有机结合,笔者一直在寻求保护文物古建筑的新方法。在此情况下,2017年合肥在全国创新性地采用“互联网+”远程实时监测技术在包公墓进行第一批试点,旨在探寻利用远程实时监测技术,提前制止和预防蚁害发生,开展白蚁的区域管理。

  3.2 、技术原理

  该技术摒弃以大面积喷洒化学药剂防治白蚁的传统防治方式,利用物联网后台,在原有监测诱饵系统的基础上,加入智能芯片导入程序软件实现实时报警、自动监测过程,每个自然日对各个监测点进行多次检测,并将数据汇总后按照预设时间定时传送至数据库,工作人员可通过 PC端或手机端的APP,实时监测白蚁活动情况,并根据监测结果进行有针对性的白蚁综合治理[14]。

  3.3、 远程实时监测技术应用在古建筑白蚁防治方面的优越性

  3.3.1、 安全环保。

  对白蚁开展准确、实时、有效的监控,实现“早发现,早治理”,发现白蚁时及时处理,降低白蚁的防治成本,减少化学药剂的使用量,保护环境和人畜安全[15]。

  3.3.2、 实时监测。

  该监控装置内设智能芯片,自动监测并实时向管控单位上报监测结果。

  3.3.3、 远程监控。

  采取具有国际先进水平的虫害综合治理观念,对古建筑内外易发生蚁害的重点区域进行全面监控,将白蚁监测控制技术、远程实时技术、互联网技术等手段综合运用,管控单位足不出户就能了解该区域各个检测体的实时情况,掌握古建筑内外白蚁的活动情况[12,14,16]。

  3.3.4、 效果持久。

  采用具有长效控制的监测控制技术,具有长效控制白蚁的功能,采用该技术可以对预防地域的白蚁进行长期监测,可以有效控制白蚁种群的发展,实现白蚁治理的长效机制。

  3.4 、远程实时监测技术的应用与实施

  在推广应用白蚁监测控制技术防治白蚁方面,合肥作为白蚁防治单位,2007—2011年示范应用了以白蚁防治饵剂系统为核心技术的白蚁综合治理技术,在示范区共安装3万多套白蚁防治饵剂系统。2012—2019年,每年均持续使用白蚁监测控制装置。

  近几年,合肥地区加大了对古建筑的保护力度,为一些重要的古建筑群建立了远程实时白蚁监测控制系统。2017年,在合肥包公墓项目区域内安装远程实时型白蚁监控装置250套(图1),开展综合治理措施,建立完整的白蚁屏障,控制项目区域内的白蚁分布密度,最大程度降低白蚁对包公墓园的为害风险。

  针对古建筑文物保护等重要项目,监测装置的安装间距应为2~4 m,对非常重要的保护对象要采用双排错列安装[17]。按照远程实时监测、统一管理的原则,根据包公墓的建筑特点及绿化分布,在绿化地靠近房屋建筑周围0.5 m 左右的地带每隔 2 m 的位置安装1套装置,在绿化地中的樟树、桂花树、金丝楠木等树木周边安装2套监测装置重点监测,在绿化地中每间隔 3 m 左右位置安装 1套装置。安装完成后,对每一套装置进行统一编号和实时定位,以便于终端实时查看和检查维护。

  图1 合肥包公墓白蚁远程实时监测装置分布
图1 合肥包公墓白蚁远程实时监测装置分布

  Fig.1 Distribution of remote and real-time monitoring device for termites in Bao Gong Tomb,Hefei

  4、 应用效果

  经过2017年11月至2020年1月(成稿前)连续观察,笔者认为采用白蚁远程实时监测技术应用于古建筑及园林绿化内危害的白蚁监测和综合治理,效果显着。

  4.1 、发现白蚁活动的新变化

  2019年2月3日,包公墓园的白蚁监测装置监测到白蚁活动(图2),进行开仓药物处理。远程实时监测对蚁害的早期发现起到了及时的预报作用,有效避免了古建筑遭受白蚁侵害。另外,对白蚁活动开始时间的判断有了新的认知,2月份合肥地区受厄尔尼诺现象的影响,通过远程实时监测系统监测到白蚁活动提前。

  图2 合肥包公墓远程实时监测到白蚁活动的装置分布
图2 合肥包公墓远程实时监测到白蚁活动的装置分布

  Fig.2 The distribution of devices for remote and real-time monitoring of termite activity in Bao Gong Tomb,Hefei

  4.2 、安全环保,有效减少了人力成本

  远程实时监测装置更换饵料和信息棒操作简单,安装检查方便,也不需要使用大量的化学农药,避免对环境造成严重污染,远程发现报警后技术人员再开仓检查处理,有效减少了人力成本。

  4.3、 有效控制白蚁的分布密度

  通过实时监测报警65次,技术人员对其中发现活体且白蚁活动较为频繁的区域投放药物进行防治,使用药物后该区域白蚁活动明显减少,有效控制了包公墓白蚁的分布密度。

  5 、讨论

  远程实时监测技术是顺应白蚁防治新形势发展诞生的产物,有助于白蚁区域管理的发展,有助于提高白蚁防治行业的技术含量、提升白蚁行业整体服务水平并保持白蚁防治行业的持续、环保、创新发展,应用前景非常广阔。

  此次监测中发现有无法接收信号的装置,经实地调查是因为绿化工人在修整包公墓园林绿化过程中损坏了装置。下一步应该加强对包公墓园等古建筑采用环保型防治技术的宣传。发挥包公墓园导游的讲解作用,加强对远程实时白蚁监测技术的宣传,提高游客及包公墓园管理人员的的防蚁意识和装置保护意识,避免人为破坏。

  远程实时监测技术完全替代化学防治技术目前还不切合实际,白蚁防治相关的政策法规应进行修改[13];技术应用成本较高,现今的装置购置费用难以承受;技术还不够成熟和稳定,大批量生产能力有限,需进一步充实完善等。因此,目前只运用在白蚁危害较严重的古建筑和重大市政工程,大范围推广白蚁远程实时监测系统的可行性有待进一步探讨。

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  原文出处:黄姗姗.古建筑白蚁危害成因及远程实时监测技术的应用[J].安徽农业科学,2020,48(13):96-99.
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