金属盐在白蚁防治中的研究进展
  中国媒介生物学及控制杂志  2018, Vol. 29 Issue (4): 407-412

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何利文, 叶兼菱, 侍甜, 黄晓光, 林雁, 杨飞飞
HE Li-wen, YE Jian-ling, SHI Tian, HUANG Xiao-guang, LIN Yan, YANG Fei-fei
金属盐在白蚁防治中的研究进展
Review on use of metal salt in termite control
中国媒介生物学及控制杂志, 2018, 29(4): 407-412
Chin J Vector Biol & Control, 2018, 29(4): 407-412
10.11853/j.issn.1003.8280.2018.04.023

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收稿日期: 2018-04-20
网络出版时间: 2018-06-01 11:51
金属盐在白蚁防治中的研究进展
何利文1, 叶兼菱1, 侍甜1, 黄晓光1, 林雁1, 杨飞飞2     
1 南京市白蚁防治研究所, 南京 210004;
2 南京市江宁区白蚁防治所, 南京 211100
摘要: 为提高居民对金属盐在白蚁防治方面的认识,该文着重从无机、有机、纳米及其复合物等方面讲述了金属盐对白蚁的防治效果。除对环境产生重要影响或禁止使用的金属盐外,与目前使用的白蚁防治有机农药氟虫腈、联苯菊酯、吡虫啉比较,单金属盐一般对白蚁的毒性较低,使用浓度高、剂量大。但金属盐来源广泛、易得,且对昆虫的作用机制独特。建议根据需求可通过复合形式来增加金属盐对白蚁的防治效果。
关键词: 白蚁     金属盐     防治    
Review on use of metal salt in termite control
HE Li-wen1, YE Jian-ling1, SHI Tian1, HUANG Xiao-guang1, LIN Yan1, YANG Fei-fei2     
1 Nanjing Institute of Termite Control, Nanjing 210004, Jiangsu Province, China;
2 Jiangning Institute of Termite Control in Nanjing
Supported by the Research Project of Committe on Housing and Urban⁃Rural Construction in Nanjing, 2015(No. Ks1508)
Abstract: In order to improve the understanding of metal salt in termite control, this paper focuses on the control effect of metal salt on termites from inorganic metal salts, organic metal salts, nano metal salts and their combinations. Metal salts which have environmental hazards or are prohibited to use, are excluded. Compared with organic pesticides such as fluoride, diphenethrin and imidacloprid, single metal salt is generally less toxic to termites with high concentration and dosage. However, metal salt sources are widely and readily available, and the mechanism is unique. It is suggested that the control effect of metal salt against termites can be increased by the combinations according to the need.
Key words: Termite     Metal salt     Pest control    

白蚁是一种世界性害虫,广泛分布于热带、亚热带地区,其危害面积约占全球总面积的50%。我国白蚁危害每年损失约20亿~25亿元。对于白蚁的灭治,目前我国采取的主要方法仍然是化学防治。从中国农药信息网的信息可知,我国每年登记的农药有几千种,但用于白蚁灭治方面的农药非常少,近两年每年占比低于0.5%。截至2017年11月8日,登记在用的白蚁防治药剂有65种,其中仅硼酸锌和四水八硼酸二钠2种金属盐农药,而这2种农药登记的公司全为美国公司。目前我国还没有在用复合金属盐的产品登记,表明我国还缺乏在白蚁防治方面的金属盐及其复合物的开发利用和研究。

人类对白蚁防治早期使用的无机金属盐有亚砷酸钠、巴黎绿、铬化砷酸铜(CCA)、氰化钙、磷化铝(钙或锌)等。由于这些无机金属盐对人畜及环境均有一定的危害而逐渐被放弃使用,但金属盐防虫、防腐、抗流失降解等特性一直是白蚁工作者所追求的理想药物。金属盐一般来源广泛,且价格便宜。其理化性质及对昆虫的作用机制独特,如能合理控制使用,则是一种潜在价值很高的制药来源。

1 无机金属盐对白蚁的毒性 1.1 硼酸盐对白蚁的防治

在对木材的防腐防虫研究中,硼酸盐无疑是非常重要的一种盐。硼酸盐对白蚁具有毒性,能扩散到木材内部且具有杀菌防虫等功能,其防腐防白蚁效果较为突出。

Grace[1]用5.0~15.0 g/L的八硼酸二钠四水合物(DOT)处理沙土,在穿透试验中,第10天时黄胸散白蚁(Reticulitermes speratus)的死亡率在85.3%~94.3%之间,台湾乳白蚁(Coptotermes formosanus)的死亡率在19.6%~57.3%之间。在用DOT对台湾乳白蚁的室内强迫性取食试验中[2],浓度为1.2 g/L时,18 d死亡率为96.7%;在浓度分别为12.0和120.0 g/L时,其全部死亡的时间分别为7和12 d。用花旗松做试验,当室内木材DOT持有量达0.3%~1.0%时,3周后白蚁全部死亡,此时木材损失为8.4%~2.9%(对照损失为53.4%)。野外试验观察162 d后,木材DOT持有量达0.5%~0.9%时,木材损失为2.5%~13.6%(对照损失为70.0%)。2005年美国农业部的实验数据表明,在野外24个月的试验中,用1.2%DOT处理的南方松平均损失为3.0%,1.6% DOT处理的花旗松平均损失为5.0%[3]。用0.9%~2.3%浓度的硼酸铜处理南方松平均损失为4.0%~9.0%(对照组平均>90.0%),花旗松平均损失为17.0%~26.0%(对照组平均为71.0%)。

用5.0~15.0 g/L硼酸锌处理白蚁沙土穿透试验时,黄胸散白蚁的死亡率在52.3%~93.3%之间,台湾乳白蚁的死亡率在32.3%~89.0%之间[1]。用1.0%~2.0%的硼酸锌处理中密度纤维板,台湾乳白蚁接触3周后死亡率在37.9%~100%之间;而用相同浓度的过硼酸钠致白蚁死亡率在56.7%~100%之间[4]。用1.0%和1.5%硼酸锌处理的定向结构麦秸板,28 d后受试台湾乳白蚁全部死亡[5]。López-Naranjo等[6]发现3.0%的硼酸锌和硼砂均能很好地防止白蚁取食木塑复合材料(30 d木材无损失)。Usta等[4]发现用1.0%~2.5%的硼砂处理中密度纤维板,在与台湾乳白蚁接触3周后,白蚁全部死亡(对照组为18.8%)。汪亦中等[7]采用选择性取食方法研究发现4.0%硼砂饵剂在23 d时可让受试白蚁全部死亡。

Grace[8]通过偏硼酸钡对黄胸散白蚁的强迫性取食试验发现,当浓度为1.0 g/L时,30 d时白蚁死亡率达90.0%;当浓度为3.0 g/L时,15 d时白蚁的死亡率为92.0%。Furuno等[9]发现分别用10%的偏硼酸钙、偏硼酸锌和偏硼酸铅处理边材来做台湾乳白蚁抗性试验,3周后发现木材的损失率分别为1.3%、1.7%和0.9%,此时对照组损失18.0%左右。后来发现3%的偏硼酸锌(或偏硼酸铜)会对白蚁产生很好的抗性[10]。汪亦中等[7]发现白蚁接触4.0%偏硼酸钠饵剂24 d后全部死亡。

1.2 其他金属盐对白蚁的影响

Brill等[11]发现浓度均为1.0 g/L的钨酸钠或钼酸钠48 d能分别杀死99.0%和81.0%的白蚁。Hume[12]通过巧妙设计装置,利用氯化钠脱水作用制定土壤氯化钠化学屏障来防治白蚁。Köse等[13]用0.1%~1.0%的硫酸铜处理樟子松来做防腐和防白蚁试验,3周后发现台湾乳白蚁的死亡率在85.0%~100%(对照组为8.0%)之间,木材损失为2.0%~6.8%(对照组损失达29.3%)。Clausen等[14]发现黄胸散白蚁在强迫性取食条件下,用5.0%硫酸锌处理的南方松,白蚁取食量在10.0%~12.0%时,死亡率仅为8.0%。Pan等[15]发现0.1%氟化钠处理的马尾松可显著抑制黄胸散白蚁进食。在室内强迫性取食试验中,氟化钠浓度为0.1%和0.3%时,5 d时的死亡率分别为7.8%和41.1%;在浓度为0.5%及以上时,白蚁接触氟化钠滤纸7 d全部死亡。Chen和Rowell[16]发现6.8%高碘酸钠处理火炬松能阻止黄胸散白蚁蛀食,3周后接受处理的木材完好且白蚁100%死亡,而高碘酸仅需1.4%的浓度即能达到此效果。氯化钡在室内0.1%和0.5% 2个浓度条件下对台湾乳白蚁无明显驱避性,且浓度的影响不明显,选择性取食和强迫性取食的累计死亡率达100%的平均时间分别为8和11 d。硫酸铜、氯化锰浓度越高对白蚁驱避作用越强。在强迫性取食条件下,硫酸铜随浓度升高反而致白蚁全部死亡的时间延后,浓度分别为0.1%和0.5%时其全部死亡的平均时间分别为16和17 d。氯化锰在这2种浓度下致白蚁全部死亡的时间分别是7和16 d[17]。Bayatkashkoli等[18]用硼氟铬砷盐处理的刨花板,在野外18个月条件下由白蚁蛀食其损失为5.5%。

2 有机金属盐对白蚁的影响

Köse等[13]用0.1%~1.0%的羟胺钠处理樟子松,3周后发现台湾乳白蚁的死亡率为95.0%~100%(对照为8.0%),木材损失为2.3%~6.6%(对照损失29.3%)。何雪香等[19]用柠檬酸铜(CC)和季铵铜(ACQ)处理马尾松后对台湾乳白蚁进行测试,1个月后发现在0.6%~2.0%的浓度下,白蚁全部死亡,木块完好无损;但在0.2%~0.4%低浓度下有部分白蚁存活,木块被白蚁轻度或中度蛀食。但Green和Arango[20]研究结果表明,在黄胸散白蚁进行4周强食性试验中,1.2%的CC对白蚁的抗性并不高(南方松木材损失10.0%),可能是白蚁种类及试用的木材不同而导致差异较大。Azuma[21]发现扁柏醇金属盐具有良好的驱避黄胸散白蚁效果。Lin等[22]研究发现,0.6%及以上浓度的ACQ或铜唑(CA)处理的西部铁杉和台湾杉,3周后均能使90.0%以上台湾乳白蚁死亡,而处理后的日本柳杉及日本落叶松仅达70.0%~80.0%的死亡率。但陈人望等[23]发现,10.0%CA处理的马尾松防治台湾乳白蚁的性能较差。Oglu和Tsunoda[24]发现硬木胶合板加CA会提高对白蚁的抗性,但对软木胶合板起不到很好的保护作用。Bayatkashkoli等[25]用水杨酸的铜和锌盐对刨花板的旱白蚁抗性试验发现,18个月后木材损失为4.7%(对照组损失为16.3%)。用ACQ处理刨花板,则损失为13.0%[18]。蒋明亮和马星霞[26]建议在白蚁危害严重地区,用ACQ处理南方松载药量应为6.4 kg/m3,西部铁杉载药量应该>7.3 kg/m3。樟子松载药量在6.4 kg/m3时不宜用于腐朽及白蚁危害严重地区,但可用于中腐朽危害及无白蚁地区。

3 金属盐复合物对白蚁的影响 3.1 无机金属盐与无机物的混合

2002年上海金鸟化工有限公司曾引进专利将4.5%钨酸钠和11.5%钼酸钠复合,在我国登记并作为白蚁饵剂使用。Itoh[27]通过混合加热硼盐和碱土金属盐形成的混合物用于防治木材白蚁很有效果。Sadhna[28]将用于印度勒竹防护的制剂ZiBOC(含有硼、铜、锌离子的化合物)与硫酸铵、磷酸铵、磷酸镁或焦磷酸镁分别单独复合测试白蚁抗性,发现前两年均未受到白蚁攻击,说明防治效果很好。但是如果将ZiBOC与磷酸镁和焦硫酸镁一起复合,则第2年发现受试竹材会受到轻微蛀蚀。如果用硫酸铵和磷酸铵复合ZiBOC测试白蚁抗性,第1年即有轻微的攻击,第2年变成中度程度的侵蚀,表明以上3种化合物中的2种组合有一定的拮抗作用。Köse等[13]用1.0%、0.5%和0.1% 3种浓度的硫酸铜与硼酸混合物处理樟子松进行防腐和防白蚁试验,3周后发现台湾乳白蚁的死亡率在90.0%~100%,木材损失在1.8%~6.0%,效果较好。

3.2 无机金属盐与有机物的混合

Xyence[29]发现用卤化喹啉和硼酸盐(如铜或锌)化合物试验防白蚁效果明显,试验时间内均无白蚁侵蚀的痕迹。Shiga[30]发现某些金属离子与单宁在木材表面形成的金属化合物,具有良好的抗菌防白蚁作用。Ohmura和Ohara[31]在儿茶素中添加Ni(Ⅱ)能显著提高杀白蚁活性。Blount[32]发现尿素、硼氧酸和碱金属氢氧化物(或碱土金属氢氧化物或氧化物)混合反应生成的尿素冷凝液硼氧酸盐可以很好地防止白蚁蛀食。Boraxinc[33]发现由氨基酸、碱金属硅酸盐、硼酸锌等的水溶性组合物可用于处理木材制品以抵抗火灾和防腐防白蚁。Köse等[13]分别用1.0%、0.5%和0.1% 3种浓度的硫酸铜与羟胺钠混合物处理樟子松做防白蚁试验,3周后发现台湾乳白蚁全部死亡,木材损失为0.9%~2.2%。Beez等[34]发现,由5.0%的铜盐、5.0%~50.0%的醇胺和2.0%~50.0%的聚合物组成的混合物有很好的防治白蚁效果。由铜(40.1%)、硼酸(26.2%)和聚合物甜菜碱(32.8%)组成的复合物对黄胸散白蚁驱避作用非常强,处理的木材试验期内均未受白蚁任何蛀食。Wakamatsu和Yamamoto[35]发现有机硅乳液组合物、硼化合物(如DOT)和金属盐(醋酸锌、氯化锌、醋酸钙或氯化钙)组成的混合物处理木材,能很好地防止白蚁入侵。Sakai[36]发现丝柏精油加入铜等(6种金属,铜含量最高)金属后有足够的抗白蚁效果。Himani和Sadhna[37]发现含铜印楝叶提取络合物在软木(如萨金特松梨)上对白蚁有效,在硬木(如美洲黑杨)上对白蚁无效。Furukawai和Dkita[38]发现壳聚糖在铜、锌、银、铁、钼等金属盐的水溶液中反应,形成金属盐复合物能对白蚁起到很好的控制作用。Hanaim等[39]发现一种8-羟基喹啉(Ⅰ)-金属配合物(Ⅱ)的组合物能很好地预防白蚁侵蚀。黄冬莲[40]在电缆材料中加入碳酸钙、环烷酸金属盐和防白蚁剂等(主要是从红辣椒中提取的辣椒元等)增强了电缆的抗白蚁性。Gascón-Garrido等[41]用硅氧烷与等离子体铜处理木材,在强迫性取食实验条件下,白蚁能表现出一定的蛀蚀性,与对照组比较,死亡率大增;在选择性取食条件下,处理品表现出一定的回避性。许永灿[42]通过丁香、檀香、苯甲酸、硼酸和重铬酸钾混合喷射成型,可防虫防白蚁。Coleman[43]用硼酸盐化合物(如硼酸锌、硼酸钠、偏硼酸钙等)、脂肪酸和一些乳化剂混合处理木材能很好地防腐防白蚁。Feci等[44]发现银(铜或锌)化合物、硼酸(或有机杀菌剂,如烷基铵化合物)添加到溶胶-凝胶中处理木材能增强其杀菌抗白蚁性能。Batdorf[45]发明了由金属硼酸盐化合物、锌化合物、氢氧化镁和水基粘合剂等组成的防护涂料可以保护建筑材料免受白蚁危害。Donaldson等[46]用聚合物或纸基(重量占比40%~60%)、铜碳基体(重量占比为3%~28%)、炭黑(重量占比3%~25%)和杀虫化合物组成的混合物通过特定的方法可以起到干扰和阻滞白蚁作用。

3.3 有机金属盐与有机物的混合

Nishimoto[47]发现用沥青、合成橡胶、有机磷杀虫剂(如杀螟松、辛硫磷、毒死蜱、乙酰甲胺磷)和金属复合稳定剂(如锌辛酸或正辛酸等)组成的材料可以用来长时间预防白蚁侵袭(据称至少25年)。Yazaki[48]用热塑性树脂酸金属盐(热塑性树脂组合物)覆盖电缆能很好地防止白蚁入侵。West[49]用一种水溶性脂肪胺盐(如甲酸二甲基胆胺)和水溶性酸性铜盐(如甲酸铜)混合,重量比为1:100时可以很好地保护木材免受白蚁危害。Endo等[50]复合了一种由抗藻剂、树脂和脂肪酸金属盐等复合物,能很好地防止白蚁入侵,可用作木材害虫驱避剂和饵剂。Green和Arango[20]研究结果表明,在黄胸散白蚁强食性试验中,0.6%银蛋白与0.3%N-羟基萘酰胺(NHA)的混合物对白蚁有很好的抗性,4周后木材损失为4.7%,对照组损失为34.2%。Maistrello等[51]发现铜与锌的水杨酸络合物和铜甘氨酸络合物均能对黄胸散白蚁和木白蚁有很好的保护作用,但铜比锌的水杨酸络合物抗白蚁效果更好。

4 纳米金属盐处理木材对白蚁的防治效果 4.1 单金属盐对白蚁的效果

Green和Arango[20]研究结果表明,在黄胸散白蚁进行4周强食性试验中,0.5%纳米氧化铜处理的木材损失为29.7%(对照损失为34.2%),表明其对白蚁的抗性并不高。Clausen等[14]发现黄胸散白蚁在强迫性进食条件下,用5.0%纳米氧化锌处理木材,白蚁取食量<10.0%,而死亡率为93.0%~100%。Mantanis等[52]通过以黑松木为原料对台湾乳白蚁的强迫性进食3周试验研究发现,用浓度均为2.0%的纳米氧化锌(木材损失为4.0%~7.0%)、纳米氧化铜(木材损失为10.0%~16.0%)和纳米硼酸锌(木材损失为2.3%~3.3%)分别处理木材,发现纳米硼酸锌效果最好。Lykidis等[53]用0.5%的纳米氧化锌或纳米硼酸锌乳液浸渍木材,结果发现可造成黄胸散白蚁大量死亡。

4.2 金属盐复合物对白蚁的影响

Nishimoto和Tozaka[54]研究发现,含有桧醇陶瓷颗粒和硼酸钙粉末的混合物对白蚁有很强的驱避作用。Lian和Wu[55]发明一种金属芯碳壳纳米材料可用于木材防腐和防白蚁。试验用B、C、D、F、G和H等组合处理木材防护效果较好,木材损失率均<5.0%,其作用与ACQ相当。Green和Arango[20]研究结果表明,在黄胸散白蚁进行4周强食性试验中,1.0%氯化银二氧化钛分散系处理木材损失为5.0%,0.5%锌纳米颗粒(氧化锌)处理木材损失为8.6%,对照组损失为34.2%。Akhtari和Nicholas[56]通过对黄胸散白蚁的试验表明,用超细氧化铜和超细氧化锌2种物质混合使用,测试浓度≥3.5%时,经过4周时间,白蚁全部死亡,木材的损失<1.5%(对照组损失为50.0%)。Herdman等[57]发现微粒铜、硼化物(或氟化物)和有机农药(如吡虫啉、氟虫腈或联苯菊酯等)组成的复合物处理木材损失<5%(对照损失为35.0%)。Inoue[58]用粒径在0.01~0.50 μm之间的氧化(氢氧化)锌与氧化(氢氧化)镁(钙,铝)中的一种或几种混合后的几种产品,分别标识为Y1~Y6,用聚乙烯醇溶解后处理木片样品,放在石英砂(含水率为8%)上喂食白蚁,发现Y1~Y4产品接触2~3 d,台湾乳白蚁全部死亡,木片的损失仅为0.3%~0.5%,抗白蚁效果非常明显。

5 其他用于白蚁方面的金属盐

为研究白蚁的食物传递效率,McMahan[59]用放射性锶和钴的金属盐对白蚁进行标识示踪。铷的氯化物也对台湾乳白蚁和黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)进行过标识[60-61]。黄求应等[62]发现0.2%山梨酸钾最适合作为黑翅土白蚁诱饵的防霉剂。曹婷婷等[63]通过比较发现,0.05%的苯甲酸钠最适合作为白蚁人工饵料的防腐剂。

6 各金属盐对白蚁的防治效果比较

Sui等[64]发现壳聚糖铜配合物(CCC)、改性壳聚糖铜配合物(m-ccc)和铜铬硼化物(CCB)作为木材防腐剂进行抗台湾乳白蚁试验,效果均很好,其中m-ccc是三者中效果最好的。Clausen等[14]发现黄胸散白蚁在强迫性进食条件下,纳米氧化锌(粒径30和70 nm)对白蚁有抗性,且毒性要比硫酸锌大。因为用5%纳米氧化锌处理木材,白蚁取食量会<10.0%,而死亡率为93.0%~100%;相反,5.0%的硫酸锌处理木材,白蚁取食量在10.0%~12.0%时,死亡率仅为8.0%。Akhtari和Nicholas[56]通过对黄胸散白蚁的试验表明,用超细氧化铜处理木材效果比超细氧化锌效果要好。另外,超细氧化铜比ACQ的处理更有效。Lee等[65]发现ACQ、CA和超细铜(MCQ)防白蚁的效果依次增强。Lykidis等[53]发现0.5%的纳米氧化锌所起的作用相当于1.0%或者更高浓度纳米硼酸锌才能达到的效果。在拒食方面,纳米氧化锌比纳米硼酸锌更有效。

7 作用机制

关于金属盐对白蚁的毒杀机制目前研究的并不多,大多数认为金属盐会对白蚁产生的酶起作用而影响白蚁。Fagbohunka等[66]发现汞、锰、钠、钴、锌、钡、锡和镍等金属的氯化物对白蚁产生的酶(纤维素分解酶、β-葡萄糖苷酶、3-巯基丙酮酸磺基转移酶、硫氰酸酶、精氨酸酶和酸性磷酸酶)有抑制作用。例如汞、锰和钠的氯化物对白蚁纤维素分解酶抑制作用分别达81.0%、78.0%和76.0%。就钠的其他盐比较而言,0.1 mmol/L浓度时,硝酸钠与碳酸钠对纤维素酶的抑制率达100%,而氯化钠仅能达到76.0%,作者认为,汞、锰和钠的氯化物或至少2种化合物的混合物可以用作白蚁的杀虫剂。安刚等[67]发现Li+、Na+、K+对纤维素酶活力无影响,Ca2+、Zn2+和Mn2+有激活作用,而Cu2+、Pb2+和Hg2+有抑制作用,并表现为不可逆抑制。但Lloyd等[68]认为硼酸盐在生物体系中与底物抑制剂复合产生竞争抑制作用,而不是更常见的描述酶抑制剂复合物。

8 结语

金属盐由于来源广泛,价格便宜、容易获取,对白蚁的防治有一定效果,对木材的防腐作用也较突出,因此在实际工作中应用较多。从现有的资料看,金属盐可用于对白蚁的土壤化学屏障处理,也可以直接用于白蚁的灭治,还可以作为饵剂来诱杀白蚁。金属盐的使用方式,可以是无机的、有机的、复合的,甚至是纳米的。中国农药信息网上显示,有14种金属元素已用于农药的有效成分开发。一般来说,单金属盐用于白蚁防治时,使用的浓度比较大,研究之路也越来越窄。利用复配混合来提高金属盐对白蚁的毒性,降低金属盐使用剂量的研究比较多,这对提高金属盐的毒性、持效期均有帮助。对于金属盐的选择,首先应该选取对环境影响不大,或者无害甚至是对环境有益的,其次再考虑能与金属盐复配增效。鉴于对白蚁防治需求的不同,建议使用的对策应该有差别:(1)对于保护目标比较明确、集中,如对存放木材、地下电缆的保护,可选取对白蚁有驱避作用的金属盐和农药进行复配筛选,增加触杀毒性,这样可最大程度上防止白蚁对保护对象的危害。(2)对于无明确保护的目标,只是减少区域白蚁的可能危害,如对小区的监控防治,进行区域诱杀白蚁,可选取对白蚁无驱避性的金属盐和农药进行复配筛选,同时可增加一些引诱剂来增加对白蚁的诱食效果,这样既减少了白蚁对保护对象的危害,又增加了对白蚁的灭杀效果。(3)一般的灭治只需要提高金属盐对白蚁的灭治效果即可。

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