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硼酸(硼砂)防治環境害蟲現況

臺北市立大學地球環境暨生物資源學系 黃基森、李明儒 

 

台灣氣候高溫多濕，近年氣候變遷與暖冬效應，病媒害蟲容易滋生而分布 於各類環境場所中。又近來多有外來物種侵入，或者原生物種因為環境因素造成 族群量短時間大量增加，進而侵入民眾的生活範圍造成干擾的新聞傳出，如地下 家蚊、疣胸琉璃蟻等。病媒害蟲之防治作業實為經年常態性工作，過去一般農作 物及環境害蟲防治多選以化學藥劑為主，因為成效快速，然而大量使用的結果是 抗藥性的產生及環境生態破壞。隨著永續生態的觀念抬頭，更加重視生態平衡， 要求抑制到危害密度以下即可，並非趕盡殺絕，強調使用生物防治、物理防治等 取自自然資源的方式來防治害蟲，因此，逐漸發展並規範非農藥資材的使用[1][2]。 在礦物性資材中，硼酸與硼砂由於成份相對安全，對環境與人畜較無疑慮[3]，且 便於取得，進而發展各種自製防蟻防蟑餌劑、硼酸皂等防治資材，成為防治環境 害蟲的選項之一[4][5]。 二、硼酸特性簡介 硼元素(boron，B)，週期表中是第 二週期、第十三族元素，常見穩定同 位素有硼10(10B)與硼 11(11B)兩種，其 他皆具有放射性，分子量約 10.811。 在地殼中含量屬於痕量元素，鮮少以 純物質的結晶存在，而是多以化合物 或鹽類出現，尤其以硼砂為眾。硼是 植物生長時必要微量元素之一，影響 植物分生組織和花粉管的生長，若缺 乏硼時容易造成植株植物生長點受到 抑制，根系及莖生長受阻礙發育不良， 生長點歪曲、萎凋、頂芽生長停止、 幼葉畸形，頂葉葉脈黃化、木栓化， 產生嚴重落葉，開花及結實率低，不 易完成正常受精過程，果實果肉木栓 化、褐變、果裂、劣化無商品價值 [6][7][8]。 而硼素(B)、硼酸(Boric acid, H3BO3)、 硼砂(Borax)三者看似複雜，其實是相 同一種物質，隨環境變化的過程轉換 不同的樣態呈現罷了，所以預料毒性 表現都很相似。硼砂又稱四硼酸鈉 (Na2B4O7)，俗稱冰西，分子可不帶化 合水、或帶有五化合水、十化合水[9]。 硼砂容易溶於水形成硼酸及氫氧根離 子( Na2B4O7 + 7H2O → 4H3BO3 + 2Na++2OH-)，因此水溶液帶鹼性，水溶 液中硼酸分子進一步與氫氧根離子結 合成硼酸根離子(H3BO3+OH-→B(OH)4-)， 此時的氫氧根離子可與長鏈分子們可 形成3D網狀結構，這便是硼砂可使食 物更為Q彈的關鍵，另一方面，硼砂 也可以溶於硫酸、鹽酸等酸性溶液中， 如工業上利用稀硫酸溶解硼砂來製備 硼酸( Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → 4H3BO3 + Na2SO4 )，但酸性溶液中氫氧 根離子濃度不如鹼性溶液中豐富，因 此，硼酸不會再進一步反應而保留下來

 

因此，除了當作農肥使用外，硼 酸及硼砂應用於各行各業，用於陶瓷、 玻璃，有助於改善成色、耐熱、耐久、 耐磨性、提高機械強度；添加於洗滌 材料、硼酸皂、化妝品中，作為潤滑 劑、收斂劑、殺菌劑及防腐效果使用； 應用於人造皮革及木製家具，可以用 是漂洗劑、媒染劑、染料穩劑，並發 揮良好的阻燃效果；在工業應用領域， 可用以調節緩衝溶液的pH值，用作添 加劑、助溶劑使硼鋼具有高硬度和良 好延展性，作為防鏽劑可防止金屬焊 接、銅焊、套焊的表面氧化，另外在 許多電子產品的生產過程中，都需要 使用硼酸，可提高電池荷電性能及電 容效率。硼酸及硼砂具有天然且殺蟲 效果佳，在病媒防治方面也被製成餌 劑或其他劑型來當作殺蟲劑[11](圖 1、 圖2)。 圖1、硼酸糖水溶液配方(黃基森攝) 圖2、硼酸糖水溶液毒殺地下家蚊 (黃基森攝)

三、防治應用

硼酸於1940年代在美國即已被註 冊作為殺蟲劑之用，雖然已有報告說 明會破壞外骨骼及消化道結構，但詳 細如何與外皮層蠟質作用及胃毒性的 作用機制尚不是非常明瞭[12]，需要被 昆蟲取食才有效果，可以做成含有引 誘劑的食餌誘殺害蟲，也可直接撒佈 在地板縫或牆角陰暗處，當害蟲走過 時沾附，再清理身體時食入體內，過 量的硼酸累積會影響昆蟲新陳代謝和 腐蝕其外骨骼，導致死亡[3] [9]。 1、 入侵紅火蟻 硼砂或硼酸開發價格便宜且易取 得，而成為大眾可嘗試製作簡易餌劑。 經實驗室及田間的試驗發現紅火蟻取 食後，分別可於施用後4日及7日發 現散落捲曲的蟻屍[13]。1997 年時即有 報告指出，餵食紅火蟻含有0.26%硼酸 的糖水溶液，8天後死亡率可達90%， 且若以硼酸濃度0.25~1%施藥可以在6 週後減少90%以上的族群，12週後有 25%的蟻后會被消滅，然而超過 1%以 上甚至5%的高濃度，防治效果反而不 佳[14]。國內紅火蟻研究指出，室內試 驗15 日工蟻死亡率達100%，田間試 驗用於兩階段施藥的第二階段，每公 頃的田地施用3kg 的7.5%硼砂(Borax) 餌劑，8週後防治率可以達80%以上， 10 週防治率可以達90%，12週後防治 率近100%，且成本價格低[4] [9]。 2、 蟑螂 硼酸粉劑作為都市害蟲防治藥劑 由來已久，且可有效替代傳統神經毒 性殺蟲劑，但粉劑劑型需要專門設備， 而凝膠劑型的硼酸濃度過高使誘引效 果不佳。配置糖水濃度 0.05~1M(莫耳 濃度)(葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖皆

可)並含 0.5~2.0%硼酸水溶液，可快速 且達 90%的防治德國蟑螂[15]。另有報 告認為蟑螂食入硼酸造成體內氧化壓 力提高，並降低了乙醯膽鹼酯酶(AchE) 活性降低，進而造成死亡[16]。 3、 蚊子 有學者探討硼酸水溶液對於瘧蚊 (Anopheles quadrimaculatus)、庫蚊(Culex nigripalpus)、白線斑蚊(Aedes albopictus) 三種常見病媒蚊的毒性，24小時內對雄 / 雌蚊達半致死濃度(LC50)分別為 0.317/0.885、0.273/0.560、0.174/0.527 %， 若48 小時內雄/雌蚊達半致死濃度分別 為0.101/0.395、0.098/0.255、0.078/0.244 %；在走入式生長箱模擬戶外實驗中， 受試者暴露前臂3分鐘，與糖水對照組 相比，被經過1%硼酸溶液誘餌處理的白 線斑蚊叮咬率降低78%以上[17]。無論雌 雄蚊都需要吸食糖液或植物蜜液等補充 維生能量[18]，噴灑含1%硼酸的糖水溶液， 2 週後可降低 95%以上蚊子密度，但天 然蜜源豐富時容易與糖水溶液產生競爭， 施用4週後才降低至相似密度[19]，效果 與植物是否開花無關，但可能會受到天 候因素影響[20]。 4、 白蟻 將含硼化合物(硼砂、硼酸、硼酸 鋅等)添入 12%甲醛樹脂中後製成中密 度纖維板，經實驗室測試比未經處理 的樣區對白蟻侵擾具有更高的抗性， 在接觸後的第2及第3週，含硼樣品 記錄到近乎100%的白蟻死亡率[21]。 四、已開發登記之商品 硼砂為殺蟲劑作用類型分類 IRAC 8D 項目有效成分，農用藥劑方面，現 時並無以硼砂為有效成分登記之殺蟲 劑商品[22]，且硼素於農地上多作為肥 料使用，經行政院農委會田邊好幫手 網站查詢登記成分含硼的肥料有1,157 筆。再利用行政院環境保護署環境用 藥許可證查詢發現，目前以硼砂或硼 酸作為有效成分的防治藥劑分別有 17 及 43 張許可證(表 1)，前者量比例為 1.0%~5.0%，防治對象皆為螞蟻；後者 有效成份含量差異大，從 1.0%~68.0% 都有，防治對象針對螞蟻有14張、白 蟻3張、蟑螂26張，都是開發成餌劑 的形式多以一般環境用藥販售，其中 僅1張申請為特殊環境用藥[23]。 五、人體代謝與環境流布 動物及人體中硼的含量很低，但若是 缺少硼，不利於維持維生素 D 正常作 用及骨鈣的保存，造成骨質疏鬆，甚 至影響肌肉與部分代謝調控。然而目 前對於硼酸如何在人體中被吸收、代 謝、及應用的機轉尚不明朗，雖然普 通成年人不至於缺乏，但年長者有必 要注意適當攝取以協助鈣質的吸收。 因而衛生福利部食品藥物管理署 (TFDA)規定，硼酸及衍生物可於補充食 品中營養素不足時，作為營養添加劑 使用，但限制含硼總量每日添加上限 為 700ug [24]，唯建議應以自植物性食 材作為補充之來源。一般狀態下，生 物體並無法直接代謝硼酸鹽類，而是 在吸收前，於合乎生理pH值的水相環 境中，先轉化為硼酸；日常攝入的硼 在食物中以硼酸或硼酸鈉形式存在， 若再加上是吸入含有硼的粉塵、化妝 品和醫療用品而進入身體的硼，90%會 以硼酸型式從尿液代謝，超過 50%的 硼會在 24 小時代謝出來，其餘的約4 天時間會由尿液排泄出去，所以對於 一般成人並不造成危害[25][26]。

表1、硼砂或硼酸有效成分之環境用藥商品數量一覽表 有效成分 防治對象 硼砂 硼酸 成品濃度 成品數量 成品濃度 成品數量 螞蟻 (含紅火蟻、疣胸琉璃蟻) 1.0% 3 17 1.0% 3 14 2.5% 6 2.5% 6 3.0% 3 2.74% 1 3.5% 2 3.0% 1 5.0% 2 3.1% 1 7.5% 1 3.5% 1 10.0% 1 白蟻 尚無相關商品 0 5.0% 2 3 7.5% 1 蟑螂 尚無相關商品 0 15.0% 4 26 16.0% 1 18.0% 2 20.0% 3 25.0% 1 30.0% 3 33.0% 2 35.0% 1 36.2% 1 40.8% 1 50.0% 4 60.0% 1 68.0% 2 數量合計 14 43 雖然硼砂現在已經禁止使用於食 品了，但早期食品加工或長輩傳承鹼 粽的製法時常常添入硼砂，作為防腐 劑，並維持食物色澤及增添口感。儘 管有經過洗滌及烹煮的過程，過量的 硼砂仍會殘留在食物上並隨之進入消 費者的消化道中[27]。硼砂在胃酸環境 中轉變為硼酸，連續的攝食將在體內 大量蓄積，高過人體可代謝的能力， 妨害消化酵素作用，進而造成食慾減 退、消化不良、抑制營養素吸收；發 生硼酸中毒時，則有嘔吐、腹瀉、紅 斑、循環系統障礙等現象，嚴重時甚 至發生休克、死亡，即所謂「硼酸症」 [13]。因此雖然跟吃下劑量多寡有相當 關係，但硼砂仍屬人體有害物質，依 食品安全衛生管理法規定不得添入食 品中使用[27]。 目前田野間硼砂多應用作非農藥 資材開發，以每公頃需施用225g硼砂 來計算，需用86.5kg的花生醬來配成 0.26%的餌劑。若能平均施用於有1公 分厚的表土，則硼砂濃度約為2.25ppm， 其中硼砂約含11%硼素(即 0.25ppm)， 在硼肥缺少地區亦可當作硼肥補充[28]。 硼酸(砂)對皮膚、口、眼及黏膜接觸到 高劑量的硼砂會有輕微的刺激感，然 若經過此防治作業之園區蔬果於採收 後未臻清洗，以 50~60 公斤體重成人 而言，一天吃下該蔬果 5 公斤，則會 達到容許暴露量(RfD)，在低於柑橘類 果實收穫後殘餘容許量的8ppm，故對 於人體應為相對安全[29][30]。 因為硼酸及其衍生物僅具有極低 毒性且為自然發生，很多農作物自然 收穫後硼素的殘量高，部分甘藍類蔬 菜甚至高達300 ppm，故美國環保署認 為一般農業商品應該免除最高殘量限 制，並取消了類似作物的殘量疑慮[29]， 惟土地近期已有施用過硼肥或栽作對 硼敏感之作物，應避免施用以防硼害 [31]，但美國環保署仍然限定了食品或 飼料添加劑中硼酸的最高容許值，因 為藉由動物實驗所獲得的數據評估， 仍對人體健康存有潛在風險[29]。 六、硼酸毒性與對人體的危害 硼來自海洋、火山、地熱蒸氣等進 入自然環境中，廣泛地遍佈於地表水、 地下水體、土壤、沈澱物或與水的粒 子結合成化合物，因此人體本來就很 容易暴露到硼。硼是植物的必需營養 元素，因此成年人光是食用蔬果每天 平均攝取硼1~1.28mg，飲用水中的硼 含量約為1~3mg / L，而空氣中平均濃 度約為 2x10-5 mg.B/m3。因此一般人暴 露到的劑量低，人體可自然代謝，然 而礦場工作人員，或者相關製造產業， 如前述陶瓷、玻璃機械、鋼鐵電子業 從業人員，因為需要使用到含硼的溶 劑，才會暴露到較高劑量的硼，或一 般消費者在使用清潔劑、防腐劑、殺 蟲劑、化妝品等時會接觸到額外的硼 [25] 硼酸的口服與非經口毒性低，從2 年的動物試驗中沒有觀察到硼酸與硼 砂具有致癌性(Carcinogenic)與基因變 異性(Genotoxic)的潛力[32][33]，所獲得的 硼酸半致死劑量(LD50)資料，大鼠口服 急毒性為攝入硼酸2,200~4,000 mg.H3BO3/kg (相當於硼元素 400~700 mg.B /Kg) [26]，若改由靜脈注射則劑量 為1,300 mg/kg[34]；對狗、兔、貓等寵 物的影響，單次口服毒性劑量測試顯 示，半致死劑量(LD50)範圍為硼酸 1,430~2,002 mg.H3BO3/kg (相當硼元素 250~350 mg.B/Kg)[26]，其中兔子經靜脈 注射硼酸劑量為800~900 mg.H3BO3/kg [34] (表 2)，由此可知以硼酸或硼砂自製 餌劑來防治居家病媒害蟲時仍應避免 竉物或狗、兔、貓取食。 亞致死表現方面，例如在大鼠暴露 到硼酸的實驗發現有延遲排精的現象， 甚至是高劑量暴露下造成生殖上皮細 胞萎縮剝落[35]；造成發育遲緩方面， 目前的機轉不是很清楚，但大部分認 為是因為硼酸會抑制組蛋白去乙醯酶 (histone deacetylase)，而造成骨骼發育 出問題[36]；又小鼠在維持長期暴露的 狀態下，若每日每公斤體重硼劑量達 60mg，造成血紅素下降，脾臟造血能 力增加，若達79 mg，會發現肝臟慢性 發炎及凝固性壞死[25]。臨床上動物毒 性反應多呈現腳爪僵硬及休克症狀， 並對腎絲球及神經系統造成損傷[32]。 另外從大鼠的生長發育無影響劑 量(NOAEL)為每日每公斤攝入硼酸 55 mg ( boric acid/kg/day)，或相當於硼素 9.6 mg( B/kg/day) [37]，來推估普通體重 50 公斤成人每日最大的硼素攝取量 (Upper Intake Level, UL)應不超過 10mg (B/person/day)，如未成年人應相對降 低，若年齡介於1~3、4~6、7~10、11~14 與 15~17 歲間，相對最大攝取量分別 為3、4、5、7與9 mg (boron/person/day)； 當然涵蓋平時經飲用水喝下的硼、蔬 菜水果中天然的硼酸、加工食品中做 為營養添加劑的硼、及日常從清潔劑、 染劑、殺蟲劑、甚至彩妝保養品中會 接觸到的硼酸(砂)，都應包括在這最大 攝取量中[38]。 表2、硼酸對試驗動物致死劑量一覽表 mg.H3BO3/Kg 急性口服LD50 小鼠 靜脈注射LD50 3,450 -- 口服發育無影響劑量 大鼠 248 2,200~4,000 1,300 兔 1,430~2,002 800~900 55 天竺鼠 125 1200 -- -- 不過有關人類的急慢性中毒資料， 目前很多都僅是根據動物實驗觀察到 的結果，主要會影響生殖系統和胚胎 發育，才因此推論人類也可能會有相 同的結果，但直接佐證相對地薄弱。 實際上硼及其化合物引發人類中毒的 機轉並不是很清楚，目前的文獻大多 是個案報導，且大多是急性暴露而造 成中毒的現象，例如短時間食入大量 的硼（大約30克的硼酸）就會影響胃、 小腸、肝、腎及腦，甚至會造成死亡。 文獻報告指出，人類食入硼酸最小的 致死劑量(minimal lethal dose)，嬰兒為 2~3 克，小孩為5~6克，大人為15~20 克[25]。少數的死亡案例中，1964年有 報告指出11名平均體重1.9公斤的嬰 兒誤食了含有硼酸的配方(相當每日每 公斤大於≥184 mg硼元素)，其中9名 出現典型症狀，包括噁心、嘔吐、腹 瀉、腸絞痛等，接受緊急洗後，仍有5 名死亡，2名有明顯腦水腫、腦出血、 腦栓塞等現象腎，可見肝、腎、中樞 神經系統、皮膚及消化道都有受到影 響，而致死的主要因素是呼吸系統衰 竭導致[39]；又或者症狀的表現可能也 與個體差異有關，一位77歲男性吃了 約 30g 硼酸後，出現嘔吐和腹瀉等症 狀，但隨後就出現急性腎衰竭、低血 壓，甚至死於心臟衰竭[40]。然而另兩 位女性分別吃了含14克硼(80克硼酸) 及52克硼(297克硼酸)，只有出現嘔吐 的症狀[41]。另外曾有報告研究 784 例 中毒個案臨床表現中，除無死亡案例 發生外，甚至有88.3%沒有明顯的徵狀 表現，從血液中硼酸半衰期經透析結 果得知約13.4 小時，顯示多數患者並 不需要積極治療[42]。 七、結語 自古以來硼酸在各行各業中應用 範圍甚廣，良好的除蟲效果，用來替 代傳統合成神經毒藥劑使用，頗為適 合居家病媒害蟲用途。雖然食品安全 衛生管理法上明訂未經許可的添加物 不可添入食品內，故硼砂不可做為品 質改良劑使用，但毒性仍與接觸劑量 e/tech168.pdf. 多寡有較大關係；反觀若能正確應用 在土地作物蟲害或病媒害蟲上，則可 一舉數得。惟應避免施用過量硼害， 此外，在施用於居家、農田或果園時 應適時、適地與適量才能避免硼害產 生。 硼酸(砂)餌劑曾被美國國家環境保 護局用作防治蟑螂、白蟻、火蟻、跳 蚤、蠹魚和其他爬行害蟲的殺蟲劑， 例如硼酸(砂)製成餌劑後應用於火蟻 防治的好處是利用火蟻取食後再分食 交哺的特性，使平時難以察覺的蟻丘 也能得到良好控制，且硼酸(砂)具易取 得及價格便宜的特性。此外，硼酸對 狗、兔、貓等寵物的影響而言，單次 口服毒性劑量測試顯示，半致死劑量 (LD50) 範 圍 為 硼 酸 1,430~2,002 mg.H3BO3/kg，其中兔子經靜脈注射硼 酸劑量為800~900 mg.H3BO3/kg，由此 可知，以硼酸或硼砂自製餌劑來防治 居家病媒害蟲時應置於容器或餌盒中 使用，避免竉物或狗、兔、貓取食。 參考資料: [4] 邱一中。2010。礦物性資材 二、 硼砂與硼酸。王清玲(主編)，作物 蟲害之非農藥防治資材(74~81 頁)。 行政院農業委員會農業試驗所。 http://ir.tari.gov.tw:8080/bitstream /345210000/3317/2/no142-all.pdf [5] 陳淑佩。2010。植物性資材-植物 油 三、殺蟲皂液。王清玲(主編)， 作物蟲害之非農藥防治資材 (47~49 頁)。行政院農業委員會農 業 試 驗 所 。 http://ir.tari.gov.tw:8080/bitstream /345210000/3317/2/no142-all.pdf [6] 卓家榮。1993。印度棗的重要微量 元素--硼。台南區農業專訊第6期： 7-8。行政院農委會台南區農業改 良場。 https://book.tndais.gov.tw/Magazin e/ mag6-4.htm。2018/04/27。 [1] 王清玲。2010。前言。王清玲(主 編)，作物蟲害之非農藥防治資材 (2~6 頁)。行政院農業委員會農業 試驗所。 http://ir.tari.gov.tw:8080/bitstream /345210000/3317/2/no142-all.pdf [2]黃基森、薛翔泰。2014。苦茶粕對 福壽螺的防治效能評估。教育部校 園外來入侵種及動植物疫病防治 輔導團電子報專題(2014年5月) [3] 王裕權、黃惠琳。2017。非化學農 藥植物保護技術。台南區農業改良 場 技術專刊 106-2 (106) . https://book.tndais.gov.tw/Brochur [7] 林正忠、蔡叔芬。2004。生理障礙— 元素缺乏症。植物保護圖鑑系列 14：103-109。行政院農業委員會 動 植 物 防 疫 檢 疫 局 。 https://www.baphiq.gov. tw/Publish/plant_protect_pic_14/T _pdf/05-01.pdf。2018/04/29。 [8] 張淑賢。2002。營養要素缺乏、過 多或毒害徵狀。植物保護圖鑑系列 9：282-297。行政院農業委員會動 植物防疫檢疫局。 [9] 邱一中、王清玲。2009。利用硼砂 餌劑防治入侵紅火蟻(Solenopsis invicta Buren)(膜翅目: 蟻科)之效 果評估。台灣農業研究。第 58(2) 期: 84-92 頁。 [10] 李成泰。2017。是好幫手還是壞 朋友？令人又愛又恨的「硼酸」

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