白蟻能否分泌蟻酸?
蟻酸(Formic acid)即甲酸(methane acid),化學(xué)式為HCOOH。因該物質(zhì)最早是1670年由John Wray[1]通過(guò)蒸餾一種紅螞蟻(Formic rufa)得到的,故而得名。自然界的蟻酸廣泛存在于植物及其果實(shí)、哺乳動(dòng)物組織和昆蟲(chóng)毒液中。蟻酸可以作為脫鈣劑用于工業(yè)制備各種藥物、染料和化合物,也可以用于鞣制皮革。蟻酸也是空氣和水的一種重要污染物,且已被確定為甲醇中毒的有毒中間體[2]。在昆蟲(chóng)中,目前已知螞蟻、蜜蜂、舟蛾幼蟲(chóng)和一些甲蟲(chóng)等均能分泌蟻酸[3~9]。因蟻酸具無(wú)色、有刺激氣味和具腐蝕性的特點(diǎn),而人們在白蟻蟻道中也能嗅到一股酸味,且蟻道通過(guò)硬物表面常常會(huì )發(fā)現硬物表面有被腐蝕的痕跡,故誤認為白蟻也能分泌蟻酸。雖然筆者在國內外正式出版物上尚未查閱到白蟻分泌蟻酸的說(shuō)法,但在網(wǎng)絡(luò )上和行業(yè)內,白蟻分泌蟻酸導致鋼筋混凝土腐蝕的說(shuō)法則非常普遍。在網(wǎng)上通過(guò)百度搜索引擎搜索有關(guān)白蟻分泌蟻酸的信息,可找到約49200條相關(guān)條目。
昆蟲(chóng)分泌的蟻酸,主要是作為防御武器[5、8]或報警信息素[10],低濃度時(shí)也可用作引誘信息素[11]。迄今已知能分泌蟻酸的昆蟲(chóng)都是進(jìn)化上較為高等的類(lèi)群,分屬膜翅目(Hymenoptera)、鱗翅目(Lepidoptera)和鞘翅目(Coleoptera)。它們在身體構造上具有專(zhuān)門(mén)分泌蟻酸的腺體:螞蟻主要是由腹部后端的毒腺(poison gland)和杜氏腺(Dufour’s gland)分泌[12、13],蜜蜂主要由頭部的下頜腺(mandibular gland)分泌[9],舟蛾幼蟲(chóng)主要由頭頸部的頸腺(cervical gland)分泌[5],步甲主要由腹部后端的臀腺(pygidial gland)分泌[7、14]。白蟻雖然具有額腺(frontal gland)、下頜腺(mandibular gland)、下唇腺(labial gland)、背板腺(tergal gland)、腹板腺(sternal gland)、后腹板腺(posterior sternal gland)[15]和腿外分泌腺(leg exocrine gland)等[16],但尚未發(fā)現這些腺體具有分泌蟻酸的功能。在白蟻分泌的防御物質(zhì)中也未發(fā)現蟻酸[17~24]。
那么,白蟻又是如何造成鋼筋混凝土或其它硬物表面腐蝕的呢?筆者認為,這與白蟻排泄大量的二氧化碳(CO2)有關(guān)。大量研究證明,白蟻在消化纖維素過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的甲烷(CH4)和二氧化碳氣體排泄到體外[25~30]。蟻道內的高濃度二氧化碳水平和濕度水平會(huì )因白蟻類(lèi)型和習性而有不同[30],但通常較為封閉的蟻道內具有較環(huán)境更高的相對濕度和二氧化碳濃度以及較為恒定的溫度[31、32]。二氧化碳在干燥情況下對鋼鐵不具有腐蝕性,但在潮濕環(huán)境下或溶于水后會(huì )形成碳酸(H2CO3),碳酸對鋼鐵有較強的腐蝕性,其腐蝕性甚至超過(guò)強酸[33]。蟻道通過(guò)的地方,既具有較高的相對濕度又有較高的二氧化碳濃度,造成鋼鐵的腐蝕就不足為怪了。白蟻在建筑物中活動(dòng)時(shí),隨時(shí)會(huì )排泄大量的二氧化碳在蟻道中聚集。當二氧化碳濃度不高時(shí),它可與混凝土中的氫氧化鈣(Ca(OH)2)反應生成碳酸鈣(CaCO3)的硬殼,對混凝土本身有保護作用。但二氧化碳濃度較高時(shí),游離狀態(tài)的二氧化碳又和碳酸鈣起反應生成碳酸氫鈣(Ca(HCO3)2),碳酸氫鈣溶于水,造成了混凝土的腐蝕[34]。這就是白蟻造成鋼筋混凝土的破壞的原因。此外,碳酸雖然為弱酸,但在長(cháng)期作用下也會(huì )造成一些硬物表面的腐蝕。