陳章景

(弗吉尼亞理工大學(xué)可持續(xù)生物材料系，1650研究中心大道，布萊克斯堡，弗吉尼亞州24060，美國)

由于世界貿(mào)易活動的廣泛開展，以喬木或灌木為生的400多種外來昆蟲隨貨柜進入美國[1]。通過進口原木、木材和其他木制品而引入的真菌、線蟲或昆蟲已經(jīng)危害到北美的森林[2]。昆蟲鉆進樹根、樹干和枝葉，導(dǎo)致樹木生長緩慢，甚至使樹木死亡。森林的減少將對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，并導(dǎo)致人類居住地和糧食供應(yīng)發(fā)生變化[2]。引進非本地物種對美國的森林生產(chǎn)、娛樂和城市森林資源均造成問題[2]。美國曾有幾種極其嚴(yán)重的外來害蟲入侵事件，例如1904-1955年的栗疫病(Cryphonectriaparasitica)、1920年后的荷蘭榆病(Ophiostomaulmi)和1870年的吉普賽蛾(Lymantriadispar)危害等。近期的例子發(fā)生在20世紀(jì)90年代。1996年光肩星天牛(AnoplophoraglabripennisMotschulsky)在美國紐約布魯克林的闊葉樹上被發(fā)現(xiàn)，隨后蔓延到長島、皇后區(qū)和曼哈頓并向全國擴散。1998年伊利諾伊州芝加哥市郊發(fā)現(xiàn)光肩星天牛；2004年，在新澤西州發(fā)現(xiàn)；2007年，在紐約州史泰登島和普拉爾島上發(fā)現(xiàn)；2008年8月，在馬薩諸塞州伍斯特市發(fā)現(xiàn)[3]。光肩星天牛襲擊了楓樹、栗子、楊樹、柳樹、榆樹、桑樹和刺槐等，對森林構(gòu)成威脅并造成經(jīng)濟損失，其根除和控制的代價是巨大的。美國入侵性有害生物的另一個例子是白蠟蟲(AgrilusplanipennisFairmaire)。白蠟蟲通過實木包裝材料到達美國。2003年俄亥俄州發(fā)現(xiàn)白蠟蟲；2004年印第安納州北部發(fā)現(xiàn)；2006年伊利諾伊州北部和馬里蘭州發(fā)現(xiàn)；2007年賓夕法尼亞州西部和西弗吉尼亞州發(fā)現(xiàn)；2008年夏季，威斯康星州、密蘇里州和弗吉尼亞州、明尼蘇達州均有發(fā)現(xiàn)；2009年肯塔基州發(fā)現(xiàn)；2010年在愛荷華州和田納西州兩地均發(fā)現(xiàn)白蠟蟲[4]。成年白蠟蟲蠶食水曲柳的葉子，基本不造成損害。幼蟲以水曲柳嫩皮為食，破壞了樹干運送水和養(yǎng)分的能力。白蠟蟲已在密歇根州、俄亥俄州和印第安納州殺死了至少2000萬棵白蠟樹。這種蛀蟲會侵害健康的樹木，并引起很多關(guān)注[4]。減少森林有害生物的擴散是各國普遍關(guān)注的事項。美國與其他133個國家一直在執(zhí)行《國際植物檢疫措施標(biāo)準(zhǔn)》(ISPM 15標(biāo)準(zhǔn))，其目的是科學(xué)使用實木包裝材料，減緩木質(zhì)有害生物在全球的擴散。ISPM 15要求處理用于出口產(chǎn)品的實木包裝材料，包括木托盤和容器。木蜂、枯萎病菌和其他疾病也可以通過木材運輸進行傳播。侵入性昆蟲和菌類繁殖迅速。當(dāng)前比較常用的處理方法包括使用氣體熏蒸劑(溴甲烷)或在中心溫度至少為56 ℃下保持該溫度30 min的熱處理(ISPM 15標(biāo)準(zhǔn))。溴甲烷是農(nóng)業(yè)和林業(yè)中廣泛使用的熏蒸劑，會破壞臭氧層。根據(jù)聯(lián)合國《清潔空氣法》和《蒙特利爾議定書》，溴甲烷已逐步被淘汰。目前有許多研究針對確定溴甲烷替代品和減少溴甲烷的使用，其中至關(guān)重要的問題是如何迅速發(fā)展和實施經(jīng)濟上可行且對環(huán)境無害的替代方案。真空/蒸汽技術(shù)可滿足上述要求，一方面它不會將消耗臭氧的化學(xué)物質(zhì)釋放到大氣中，另一方面它可以避免每年大量使用溴甲烷的情況發(fā)生。

1 植物檢疫措施概述

為了減少害蟲的傳播，需要對木質(zhì)材料進行消毒。從歷史上看，使用的方法包括化學(xué)、生物學(xué)、輻射和物理處理。物理植物檢疫處理包括機械、超聲波、真空及冷熱處理。機械方法包括刷子和噴水[5]。超聲波采用交替的高低壓波，在細(xì)胞水平上引起損傷[6]。化學(xué)處理包括熏蒸劑、浸入液體化學(xué)藥品以及放置在各種氣體中的處理。化學(xué)殺蟲劑通常用于控制昆蟲，該法已使用了數(shù)十年。隨著消費者對有害化學(xué)殘留物與健康風(fēng)險意識的提高，人類已有效降低了對使用化學(xué)品的依賴[7]。為控制害蟲種群而進行的生物處理包括使用昆蟲天然天敵或微生物制劑[8-9]?；谫が斏渚€和X射線的輻照也可用于消毒某些產(chǎn)品。

化學(xué)處理。目前使用最廣泛的化學(xué)品是溴甲烷[10]，也有采用氮氣、二氧化碳或臭氧的。溴甲烷還廣泛用于干果、堅果和加工食品處理等。時下已研發(fā)成的另一種化學(xué)熏蒸劑是硫酰氟(SF)。它于1961年在美國首次注冊為Vikane?氣體熏蒸劑(Dow AgroSciences，印第安納波利斯，印第安納州)，應(yīng)用于建筑物、車輛、建筑材料、家具和非可食用的各種害蟲商品[11]。現(xiàn)已開展了用SF對未經(jīng)干燥處理的木材進行檢疫處理的研究，以控制橡樹枯萎真菌[12]、松木線蟲[13]、光肩星天牛[14]和白蠟蟲[15]。

真空處理。真空袋的真空處理可以用于木質(zhì)材料處理。由于真空袋是柔性，其低成本引起了人們的興趣。真空處理似乎會通過產(chǎn)生低氧氣氛而導(dǎo)致昆蟲死亡[16]。相對濕度低的真空環(huán)境可致昆蟲快速脫水[17]。有研究發(fā)現(xiàn)真空和微波相結(jié)合可以快速消滅害蟲[18]。Chen等確定真空有殺死木材蛀蟲[19]家天牛(Hylotrupesbajulus)、墨天牛(Monochamusspp)等鞘翅目天?？?Cerambycidae)昆蟲的功效。處理周期取決于木材的含水率。木材含水率越高，處理周期越長。他們在木材含水率低于24%時，以真空度2 666 Pa進行時長24 h的處理，最后證實，幼蟲死于干燥失重而不是窒息。經(jīng)測定，光肩星天牛和白蠟蟲的總體重?fù)p失的致死百分比約為30%～40%。達到真空狀態(tài)后，光肩星天牛和白蠟蟲幼蟲在木材中的失重速率恒定，直至死亡。不同的幼蟲表現(xiàn)出不同的失重速率。在相同的真空和溫度條件下，光肩星天牛幼蟲的失重速率高于白蠟蟲幼蟲。失重速率與溫度成正相關(guān)，溫度越高，幼蟲的體重下降速度越快[17]。Chen等還發(fā)現(xiàn)，真空還殺死了自然出沒的松木中的松材線蟲[20]。

低溫處理，特別是冷藏，在許多商業(yè)運作中均有實際應(yīng)用[21]，例如減慢昆蟲的生長，但是使用低溫處理很難殺死昆蟲。

熱處理。為有效消除有害生物，熱處理需在給定的時間內(nèi)將原木的內(nèi)部溫度升高到指定溫度。熱力學(xué)中描述了從系統(tǒng)釋放能量的過程，通常以熱的形式，也可以光、電或聲音的形式釋放。熱處理已被更多的人接受可用于處理進入美國和州際運輸?shù)纳唐穂22]。自古以來，太陽熱或火熱一直被用來控制害蟲。例如利用太陽的熱量殺死儲存谷物中的害蟲[23]，以及在商代中國人就會利用燃燒篝火的方法擊退蝗蟲。近現(xiàn)代，熱處理具有更廣泛的應(yīng)用。它既可以控制谷物中的昆蟲，還可以殺死木制品中的昆蟲。在熱處理中，可以通過化學(xué)氧化、燃燒、電阻和電磁輻射等多種方式產(chǎn)生熱量。產(chǎn)生熱量的各種形式都會影響產(chǎn)品及有害生物。給定處理的成功與否取決于其控制昆蟲而不損害產(chǎn)品的能力。熱處理技術(shù)包括使用蒸汽、熱水、窯爐、微波能或任何其他將原木中心溫度至少升高到71℃并保持60 min的方法?？梢酝ㄟ^使用熱電偶來監(jiān)控核心溫度。研究發(fā)現(xiàn)，熱處理對木材質(zhì)量不會產(chǎn)生重大不利影響[2]。用溫度82.2 ℃加熱1 h，對木材的性能沒有明顯影響[2]。但這種影響與木材的類型和大小有關(guān)，一些木材可能出現(xiàn)表面開裂。在美國，專家建議使用熱處理控制臭蟲和蝗蟲。目前美國農(nóng)牧場仍有不少研究團隊致力于此類研究。

熱水處理。用溫度高于40 ℃的熱水浸浴是最簡單的熱處理形式。以水作為介質(zhì)能使能量快速傳遞。用熱水進行檢疫處理，已被批準(zhǔn)用于熱帶和亞熱帶水果中的果蠅處理[24]。Couey和Hayes綜合使用二溴乙烷熏蒸和熱水浴來控制夏威夷木瓜中的果蠅[25-26]，并探究了熱水對木材的植物檢疫作用。Slahor等研究了使用熱水作為傳熱介質(zhì)，對紅、白橡樹和黃楊托盤材料進行熱水處理[27]，認(rèn)為熱水系統(tǒng)非常節(jié)省時間。

水蒸氣熱處理。使用水分來傳遞熱能。它是Baker因柑橘處理而開發(fā)的項目[28]，現(xiàn)已廣泛用于木瓜、菠蘿、甜椒、茄子、番茄和西葫蘆等[22]。Seo等評估了該技術(shù)用于控制亞洲果蠅的成效[29]。在佛羅里達，McCoy等研究了富勒玫瑰甲蟲Asynonychusgodmani(鞘翅目Curculionidae)卵的蒸氣熱處理方法[30]。

熱空氣處理。強制熱空氣處理可使用烤箱或窯爐。溫度和濕度監(jiān)測以及空氣輸送的改進大大推進了強制熱空氣處理[31]進程。強制熱空氣處理是處理木質(zhì)包裝材料的流行方法，在ISPM 15中被視為標(biāo)準(zhǔn)程序。

微波處理。電磁頻譜的微波(MW)區(qū)域為1～100 GHz。微波已應(yīng)用于土壤、博物館文物和各類新鮮水果。當(dāng)前的兆瓦技術(shù)(MWs)主要用于控制谷物和儲藏食品中的害蟲[32]。人們已經(jīng)在處理木材和木制品過程中，探索了兆瓦級能[33]。Fleming等發(fā)現(xiàn)MWs可在5 min內(nèi)將木材加熱到60 ℃的控制溫度[34]，而常規(guī)加熱則為123 min，并建議進行MWs處理以根除實木包裝材料中的光肩星天牛。但是，使用微波很難控制溫度梯度和分布[35]。IPPC技術(shù)委員會正在考慮在ISPM 15的未來修訂版中采用微波處理。

真空/蒸汽。真空可用于降低木材內(nèi)部的壓力。添加蒸汽時，蒸汽壓力高于木材內(nèi)部的壓力。根據(jù)達西定律，由于總壓差，蒸氣迅速轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)移的水分量與滲透率成正比。在真空/蒸汽處理過程中，水蒸氣凝結(jié)并變成液態(tài)水。大量的熱量釋放到木材上，這迅速增加了木材的溫度。

2 真空/蒸汽處理的熱力學(xué)原理

真空/蒸汽處理與傳統(tǒng)的加熱爐處理在加熱介質(zhì)上有根本不同。在真空/蒸汽處理中，水蒸氣被用作交換熱量的介質(zhì)，而不是傳統(tǒng)窯爐中使用的空氣，因此，真空/蒸汽處理具有許多優(yōu)點。首先，水蒸氣能攜帶更多的熱量，并通過冷凝放熱的方式快速地進行熱傳遞。其次，使用水蒸氣做介質(zhì)，其傳導(dǎo)中的能量損失比使用空氣做介質(zhì)少得多，且用時更短。第三，熱空氣介質(zhì)會導(dǎo)致材料中水分蒸發(fā)，且熱空氣的吸熱過程需要額外的能量。另外，傳統(tǒng)的加熱窯還必須將空氣加熱到高于56 ℃，并排放到大氣中。使用飽和蒸汽，則不會導(dǎo)致材料中水分的蒸發(fā)。第四，所處理的木材質(zhì)量好。由于容器內(nèi)的氧氣較少，木材經(jīng)過處理后顏色不會變化，也不會開裂。在常規(guī)的熱風(fēng)窯中，由于處理室內(nèi)的相對濕度低，木材將在處理的初始階段斷面處會迅速脫水，產(chǎn)生應(yīng)力，從而導(dǎo)致木材開裂產(chǎn)生裂痕。蒸汽處理開始后，木材表面溫度的升高速度比中心溫度快。在真空/蒸汽處理過程中，中心溫度緩慢升高并變得更加穩(wěn)定。這與常規(guī)熱處理相同，但是不同于高頻加熱。在高頻加熱期間，木材中心的溫度可能更高，溫度以恒定速率上升。

加熱材料時，分子中的動能會添加，通常材料的溫度也隨之升高。唯一的例外是材料達到溶點或沸點時，熱能用于改變水的狀態(tài)，但其溫度將保持不變，這意味著液態(tài)水的溫度將保持在100 ℃，直到所有液態(tài)水均蒸發(fā)，所有水的狀態(tài)均發(fā)生改變?yōu)橹?。其原因是必須使用能量將水的狀態(tài)從固體更改為液體，或從液體更改為氣體。所需的能量是凍結(jié)或沸騰的潛熱。潛熱是指在不改變其溫度的狀態(tài)變化過程中，化學(xué)物質(zhì)釋放或吸收的能量的數(shù)量。這意味著相變。例如冰的融化或水的沸騰(表1)。水的狀態(tài)改變后，溫度會隨著熱量的增加而再次升高。不同材料存儲熱能的能力各不相同。鐵等金屬材料的加熱速度將比水或木材快得多。將單位質(zhì)量物質(zhì)的溫度改變1 ℃所需要熱量的度量稱為比熱(表2)。水的比熱較大，將水加熱1 ℃所需的熱量約為相同質(zhì)量的冰或蒸汽加熱1 ℃所需熱量的兩倍。

表1 水的溶化和氣化的潛熱

表2 各種水狀態(tài)的比熱

圖1 從-10 ℃冰到110 ℃蒸汽用于加熱水的能量百分比

在絕對壓力為101 324 Pa的大氣壓下，水在100 ℃時沸騰。將1 kg水從0 ℃加熱到飽和溫度100 ℃需要能量419 kJ。在100 ℃時將水蒸發(fā)成100 ℃的蒸汽，蒸發(fā)的潛能為2 257 kJ/kg。這可以通過顯示將冰變成水然后將水變成蒸汽所需的熱量來說明(圖1)。水的汽化相變的一個顯著特征是隨之而來的體積的大變化。水在100 ℃下汽化為蒸汽時，體積將膨脹1 700倍。

在真空/蒸汽處理期間，水蒸氣比空氣攜帶更多的熱量。原木滲透性很大，并且允許蒸汽在壓力梯度下進入木材。當(dāng)蒸汽進入木材并接觸溫度低的材料時，就會凝結(jié)。冷凝是從蒸汽到液態(tài)的相變，同時進行傳熱和傳質(zhì)。抽真空過程降低了木材內(nèi)部的壓力。添加蒸汽時，蒸汽壓力高于木材內(nèi)部的壓力。根據(jù)達西定律，由于總壓差而轉(zhuǎn)移了蒸汽，轉(zhuǎn)移的水分量與滲透率成正比。在真空/蒸汽處理過程中，水蒸氣凝結(jié)并變成液態(tài)水。大量的熱量釋放到木材上，提高了木材的溫度。相比之下，木材熱處理和木窯干燥等常規(guī)加熱包括對流熱從加熱介質(zhì)傳遞到木材表面，然后進行傳導(dǎo)，熱從表面向木材中間傳遞，這是相對緩慢的加熱過程。

在凝結(jié)理論中[36]，存在三種公認(rèn)的凝結(jié)模式，即均勻冷凝(如在小水滴中形成霧氣)、與冷卻表面直接接觸的冷凝以及與熱交換器冷卻壁直接接觸的冷凝。在真空/蒸汽處理中，發(fā)生第二種冷凝模式。冷凝有兩種類型[36]：薄膜冷凝和水滴冷凝。在膜狀冷凝中，冷凝的液體在表面上形成連續(xù)的液膜(液體潤濕表面),傳熱系數(shù)低于水滴模式，但可預(yù)測且穩(wěn)定。在水滴冷凝中，由于潤濕性差(液體不潤濕表面)，冷凝的液體在傳熱表面上形成水滴,傳熱系數(shù)高。它可以輕松更改為膠片值。蒸汽中的表面涂層和添加劑可改進這種模式。由于材料的濕表面較大，在原木的真空/蒸汽處理過程中可能發(fā)生膜狀冷凝。冷凝熱傳遞的速率與表面溫度、總體積壓力、表面和液膜特性以及體積速度有關(guān)，取決于真空度，原木表面溫度和蒸汽壓力。

3 真空/蒸汽系統(tǒng)

真空/蒸汽系統(tǒng)由真空源(真空泵)、腔室(剛性或柔性真空)、蒸汽發(fā)生器(鍋爐)、控制和監(jiān)視設(shè)備組成，還包括記錄容器和處理過的物料中的溫度采集系統(tǒng)(圖2)。

圖2 真空/蒸汽處理系統(tǒng)

真空室可以是普通的鋼結(jié)構(gòu)堅固腔室(圖3)，或者是柔性的腔室(圖4)。柔性真空容器可以由高強度的紡織物制成，并用PVC化合物涂覆和浸漬?？梢栽谌嵝匀萜魃习惭b不透氣和不透水的拉鏈，以保證開口處密封，物料通過該開口進行裝卸。

蒸汽鍋爐。傳統(tǒng)鍋爐是其中裝有加熱元件的儲罐，通過燃燒氣體或電能產(chǎn)生熱量，如Reimers Electra生產(chǎn)的RX100C3F型電蒸汽鍋爐，配備了100 kW的加熱元件(圖5)。蒸汽鍋爐通常需將水加熱至沸騰并保持在一定的溫度和壓力下。蒸汽是一種輕便、簡便且安全的熱源。有的鍋爐可以通過燃燒木材和其他可再生燃料產(chǎn)生蒸汽。蒸汽充當(dāng)熱源和原木之間的傳熱介質(zhì)。蒸汽的溫度很高，因此可攜帶更多的熱量。但是，溫度越高，壓力也越大。鍋爐中較大的壓力會引起一些安全隱患，從而導(dǎo)致成本和維護費用增加。同樣重要的是，必須有一個密封良好的腔室，以避免從外部泄漏空氣或從內(nèi)部泄漏蒸汽。足夠的流量意味著蒸汽將均勻地分布到原木或處理材料的表面上。

圖3 剛性真空室 圖4 柔性真空室 圖5 電蒸汽鍋爐(RX100C3F型)

真空泵。真空泵是一種可以從密封容積中抽取空氣或其他氣體，從而產(chǎn)生部分真空的裝置。真空泵與腔室組合成各種真空系統(tǒng)。泵的真空度是推薦的最大真空度。真空泵從密閉系統(tǒng)中排出空氣的效率由其容積效率決定，該效率是衡量真空泵輸送所計算出的空氣量有多接近的一種度量。

旋轉(zhuǎn)活塞真空泵是工業(yè)用重型泵，可抽到13 Pa的真空度。這些泵可以在高污染環(huán)境中使用。液環(huán)真空泵用于有蒸汽環(huán)境。液環(huán)真空泵的工作真空度會受限制于4 000 Pa以上。液環(huán)泵可靠，且相對便宜,但在操作過程中可能會消耗大量的水。干式真空泵是在不借助密封液(例如油或水)的情況下壓縮氣體的機器。它們可用于存在環(huán)境問題的極腐蝕狀態(tài)中。Busch公司的Mink真空泵MI-2122是7.5 HP兩級干式爪泵(圖6)。該泵功率5 148.5 W，容量為56.5 cfm，在大氣壓下可將真空抽至1 066 Pa。Mink真空泵根據(jù)旋轉(zhuǎn)凸角原理工作。當(dāng)葉片不斷旋轉(zhuǎn)時，水蒸氣和空氣在壓力作用下被吸入、壓縮和排出。

圖6 Busch公司的Mink真空泵

4 以真空/蒸汽處理內(nèi)蒙古柳樹中的光肩星天牛防治案例

光肩星天牛(圖7)侵害柳樹(Salixmatsudana)或楊樹等樹木。柳樹為落葉喬木樹種，生長迅速，高可達6～9 m，是重要的風(fēng)景樹種，廣泛分布于中國各公園和沿街兩側(cè)。在中國北方，柳樹不僅僅用于觀賞，還能減輕沙塵暴。內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中國北部，大部分為寒冷的干旱地區(qū)，冬季長、寒冷干燥，經(jīng)常有暴風(fēng)雪；其他季節(jié)短暫且常有沙塵暴，夏季炎熱。在內(nèi)蒙古已發(fā)現(xiàn)被該蟲侵害的柳樹。當(dāng)樹木受到光肩星天牛入侵時，生長受到影響。侵害的表征是在樹根周圍或在樹枝的交叉部位堆積的排出物(圖8)。先看星天牛成蟲從橢圓形的羽化孔飛出(圖9)。

圖7 光肩星天牛成蟲 圖8 樹基部發(fā)現(xiàn)的大量排出物 圖9 危害形成的橢圓形羽化孔

在內(nèi)蒙古烏海公園，發(fā)現(xiàn)有多棵受天牛侵害的柳樹。將受害柳樹砍下鋸成原木，保存在0 ℃左右的低溫室內(nèi)。這樣天牛就不會很快羽化，從而可以靈活安排試驗日期。測試中，逐株記錄原木的直徑和重量。用烘箱干燥法測量原木的水分含量。在做處理時，原木不剝皮。在原木的不同位置鉆孔測量溫度。孔徑大致等于溫度探頭直徑。然后將溫度探頭插入孔中，確保每次測試時可精確監(jiān)控測量原木中心的溫度。同時，還需測量真空室內(nèi)部的溫度、木材表面溫度和空氣溫度，以及環(huán)境溫度。

在每次測試中，共有四根原木，其中三根為處理樣品，一根為對照樣品。將對照樣品放置在處理的真空袋旁邊，但不進行處理。把三根處理原木樣品放進真空袋里，然后抽成真空。測試真空度設(shè)定為46 662 Pa。達到測試真空度后，停止運行真空泵。然后將蒸汽注入真空袋，以使真空袋內(nèi)部的溫度和原木中心的溫度升高。當(dāng)真空袋內(nèi)溫度達到80 ℃后，放慢蒸汽注入，將溫度保持在90 ℃以下。當(dāng)原木中心溫度達到60 ℃時，手動控制蒸汽進氣量，把中心溫度控制在60 ℃，并保持60 min。這樣，就認(rèn)為處理完成。放進空氣，打開真空袋，將原木劈開，尋找幼蟲、蛹和成蟲。將蟲從原木中移出并保持在室溫下(圖10)。如果從處理原木中取出3 h內(nèi)未觀察到蟲的蠕動，則認(rèn)為蟲已經(jīng)死亡。測試發(fā)現(xiàn)，從處理過的木材中取出的所有幼蟲均已死亡。然而，從對照樣品中取出的幼蟲約有77%尚處存活狀態(tài)。試驗還詳細(xì)記錄了處理過的樣品和對照樣品中的幼蟲數(shù)量，以及每種測試的處理持續(xù)時間(表1)。

圖10 從經(jīng)過處理的原木中挑出的光肩星天牛幼蟲和成蟲

表1 從不同處理材料中找到的天牛數(shù)量及處理時間

在不同初始溫度下，直徑10～26 cm的原木，處理時間最長為500 min。該處理時間比處理托盤的時間長[37]。這是因為托盤頂板和縱條比原木小。真空/蒸汽處理時間還取決于許多因素，比如原木初始起始溫度、原木種類、直徑、熱源大小、含水率和真空容器導(dǎo)熱性能等。

經(jīng)處理后，原木重量將有所增加，平均含水率增加9.1%。含水率的增加值與原木溫度和補償熱量損失所需的能量有關(guān)。直徑22.5 cm的柳樹原木真空處理的溫度曲線(圖11)可以典型反映這一規(guī)律。真空室內(nèi)介質(zhì)的溫度首先升高，并在處理早期快速升高，其次是木材表面溫度，原木中心的溫度緩慢升高。

圖11 直徑22.5 cm的柳樹原木真空蒸汽處理的溫度曲線

5 結(jié)語

采用真空/蒸汽技術(shù)在真空水平46 662 Pa和蒸汽溫度90 ℃的情況下，可以在不到500 min的時間內(nèi)，殺死直徑10～26 cm原木中的所有光肩星天牛。60 ℃保持60 min適中于原木中心，足以殺死所有現(xiàn)存的光肩星天牛幼蟲、蛹和成蟲。研究還表明，柔性容器真空/蒸汽系統(tǒng)適用于現(xiàn)場熱處理，并且有望成為一種成本低的高效處理系統(tǒng)。