Эффективность общественного здравоохранения пестицидов Ориентация неприятность и болезнь векторного насекомых не является единообразной в различных экологических зонах. Здесь мы представляем систему методов, с помощью насекомых, невыпадающие вектор как часовые для эффективности пестицидов для получения электронных карт, поддерживая стандарт оценки пестицидов в нескольких средах.
Эффективность общественного здравоохранения пестицидов Ориентация неприятность и болезнь векторного насекомых комаров, москитов и грязь разведения мухи не является единообразной различных экологических зон. Чтобы наилучшим образом защитить общественности и ветеринарного здоровья от этих насекомых, экологические ограничения пестицидов необходимо исследовать сообщить эффективное использование наиболее подходящей пестицидных составов и методов. Мы разработали программу исследований для оценки комбинации пестицидов, оборудования применение пестицидов и применение методов в горячей засушливые пустыни, горячей влажный тропический, теплых и холодных температур, и городах для получения пестицидов использовать руководящие принципы конкретные цели насекомых и окружающей среды. В этих целях мы разработали систему протоколов для поддержки эффективных, экономически, портативные и стандартизированной оценки различных пестицидов и оборудования в нескольких средах. В основе этих протоколов является использование массива мелких клеток с колонии выращенные дозорных комаров (взрослых и Евразии) и москитов (для взрослых), стратегически расположенных в естественных мест обитания и воздействию пестицидов спрей. Пространственных и временных моделей пестицидов эффективность производными от процент смертности в клетках дозорных, а затем отображаются и визуализирована в географической информационной системе. Карты данных дозорного смертности может быть статистически по сравнению для оценки относительной эффективности пестицида в нескольких средах, или для изучения нескольких пестицидов в единой среде. Протоколы могут быть изменены для размещения различных сценариев, включая, например, вертикальную ориентацию стражи в пологом обитания или одновременное тестирование наземных и воздушных приложения методы.
Эффективность общественного здравоохранения пестицидов Ориентация неприятность и болезнь векторного насекомых комаров, москитов и грязь разведения мухи не является единообразной через пустыню, Тропическая, умеренная или городские экологические зоны1. Некоторых ключевых видов в этих трех групп насекомых являются важными векторами паразитов, вирусов, червей филярий и бактерии, которые вызывают значимых заболеваний среди людей, домашних животных и скота во всем мире. Для лучших защиты здоровья населения и ветеринарных, экологических ограничений пестицидов должны быть расследованы сообщить эффективное использование наиболее подходящей пестицидных составов и методов. Производители пестицидов общественного здравоохранения не требуются США Агентством по охране окружающей среды для указания ожидаемого эффективность разработки в различных средах или целевой насекомых, но эти пестициды используются для контроля комаров и вектор через несколько экологических зон в США и во всем мире.
Мы разработали программу исследований для оценки многочисленных комбинаций пестицидов и пестицидов применение оборудования и технологий в горячей засушливые пустыни, горячей влажный тропический, теплых и холодных температур и городских районов, для того чтобы получить использования пестицидов руководящие конкретной целевой насекомое и охраны окружающей среды1. В этой программе мы оцениваем пестицидов, что взрослый этапов целевой комаров и москитов (особями) и незрелых стадий комаров (ларвициды) с использованием оборудования применение пестицидов, это рука, или самолет дизельные и установлены в фиксированным точкам. Затем, оцениваются четыре основных открытый пестицидов применение методов: (1) ультра-низкой громкости (УМО) или тепловой туман аэрозоли пространства по особями, предназначенные для быстрого нокдаун целевых насекомых, (2) вариант первый метод в котором жидкость ларвициды применяются с УМО или тепловой туман для краткосрочной или долгосрочной перспективе подавления незрелых стадий целевой насекомых, (3) приурочен запотевание спреи от стационарных мест, предназначенных для отражения или убить, и (4) холодный туман спреи низкой громкости (LV) остаточных пестицидов, предназначенные для применения долговечные токсичных или отталкивающее покрытий на различных природных или искусственных субстратов. Здесь представлены подробные методы проведения техники (1) и (2), упомянутых выше. Методы для (3) будут представлены в отдельных исследованиях, и методы (4), описаны в краткой в более ранних публикаций2,3,4.
Для выполнения этой программы комплексных исследований, мы разработали систему протоколов для поддержки эффективных, экономически, портативные и повторяемые/стандартизированы оценки методов аэрозоля adulticide и уничтожения личинок мух с различных пестицидов/оборудование комбинации нескольких средах. В основе этих протоколов является использование колонии выращенные дозорных комаров (взрослых и Евразии) и москитов (для взрослых) для обозначения пространственных и временных моделей пестицидов эффективности. В случае приложений adulticide страж взрослых комаров и москитов, содержатся в небольших одноразовых одноразовые клетках распределены в структурированные массивы через целевой области и области управления необработанными. Для уничтожения личинок мух приложений малые одноразовые стаканчики одноразовые аналогичным образом распределяются для сбора капель распыленной уничтожения личинок мух для позднее введение воды и дозорных колонии выращенные незрелых комаров. Далее мы фиксируем процент смертности в клетках дозорных, или процент взрослых развития в Страж чашки, в установленные интервалы времени после спрей и использовать эти данные для производства электронных карт пространственных и временных эффективность в географической информационной системы (ГИС), которые могут быть количественном сравнении между и среди сред.
С помощью контрольных клеток колонии воспитал насекомых для оценки пестицидов эффективность в области давно установившейся практикой5,6, и с использованием пустых пластиковых дозорных чашки для сбора распыляется уничтожения личинок мух превращается в литературе7 . Однако наши электронные сопоставление эффективности для визуализации пространственных и временных моделей смертности является новшеством, которое значительно улучшает исследования смертности, иначе представлены в формат плоской таблицы. Кроме того высокая пропускная способность клетки загрузки системы и системы развертывания модульных Кейдж, пригодных для различных сценариев, описанных здесь являются уникальными для нашей программы. Другие исследовательские программы подход к оценке применения пестицидов в поле по-разному. Текущие популярные методы включают захвата и анализа краситель меченых пестицидов капли от брызг в поле на спиннинг стекла слайды8 или акриловые штанги9, который давно процесс производства данные, которые могут быть сопоставлены в электронном виде и визуализировать.
Один недостаток-это размер капель и измерения плотности из коллекции СМИ только оцениваются от небольшую долю общей коллекции поверхности, с программного обеспечения с помощью микроскопии полей зрения, которые, к сожалению, весьма субъективным. Кроме того карты распределения капель и плотности не полностью проиллюстрировать эффективность пестицидов, потому что предполагается, что наличие пороговое количество капель определенного размера автоматически указывает целевой насекомое смертности. Это предположение не учитывает смертность от испарений продуктов от капель через целевой области, которая также может вызвать смертности10, или меньшее количество капель или другие капли, что размеры могут убить некоторых доля целевых лиц. Оригинальные обоснование10,,1112 заключается в что аэрозолей пестицидов ущемляет малые капельки на активно летающих насекомых целевой. Однако наши наблюдения на местах, включая сокращение в природных популяциях после опрыскивания при целевой насекомые летают не активно, предполагают, что капли или испарений продуктов из капель достигают целей, которые не летать, но скорее скрытые в отдыхая убежищ (неопубликованные данные 2011). Кроме того мы наблюдали в анализе поля распыления (через одновременное капелька захват, захват активного ингредиента пестицидов и дозорных клетки), что карты распределения капель, активный ингредиент распределения и смертности являются не совпадают ( неопубликованные данные 2010 года).
Еще один популярный подход к оценке эффективности пестицидов развертывание дозорных клетки в сетке, разделенное в плоский косил однородное поле без препятствий шлейфа пестицидов и в ближайшем идеально метеорологических условиях (например, в соответствии ветров < 10 mph и ветра направлении, перпендикулярном линии спрей). Тем не менее другие подход путем измерения эффективности с часовыми, помещены в аэродинамических трубах14. Эти подходы обеспечивают одной точки зрения на эффективность пестицидов, но с меньшей вероятностью реализации оперативной эффективности неидеальной полевых условиях (гетерогенных сред обитания которые включают препятствий для потока пестицидов и переменной, если не под оптимальными метеорологические условия). Поиск доказательств в обоснование абсолютной эффективности не является реалистичным. Оперативные условия редко идеальны, и выбора составов на основе испытаний в аэродинамической или прямое применение в инженерных парках могут вводить в заблуждение.
В нашем исследовании мы используем природные места и метеорологических условиях (но не в дождь или экстремальных ветры, которые находятся за пределами любой оперативной программы). Это, вероятно, более информативным для оперативного переносчиками при соблюдении разумных эффективность в пестицидов, несмотря на плохие экологические условия, гетерогенных Хабитат и препятствия потоку пестицидов. Всякий раз, когда это возможно, рекомендуется дополнить дозорных насекомых данные о смертности с до – и после – surveillance насекомых естественным целевых групп населения в области лечения и контроля, как мост между контролем экспозиции и понял подверженности фокуса пестицидов. Однако наблюдения природных популяций не достаточно, чтобы определить ли применение пестицидов производит смертности в целевой популяции или ли целевой насекомых на самом деле перейти от целевой области после обнаружения встречного пестицидов аэрозолей.
Несмотря на оговорки к любой оценке пестицидов спреев в поле электронное сопоставление данных о смертности в рамках ГИС (в отличие от плоского представления данных о смертности в таблицах) сохраняет количественные атрибуты способны строгого сравнения через испытания и также предоставляет средства для быстрого, визуальной оценки. С данные, заносимые в ГИС исследователи могут задать пороговые значения для эффективности пестицидов и визуализировать относительные возможности фокуса пестицида в нескольких средах, или они могут сравнить возможности нескольких пестицидов в единой среде для разнообразных приложений оборудования и техники.
Сочетая классические дозорных Кейдж подход с электронных карт интерполированные смертности данных уникальный и мощный метод для оценки пестицидов в поле, и она поддерживает исследования эффективности сравнительной пестицидов в нескольких средах и различные конфигурации пестицидов и методы применения. Хотя метод клетке основные страж не является новой, Визуализация дозорных Кейдж смертности в ГИС является продвижение благоприятных для более глубокого анализа шаблонов потока аэрозоли пестицидов. Интерполяции точки измерения эффективности пестицидов в цветную карту покрытия похож на добавление дым излияния в аэродинамической трубе визуализировать поток воздуха вокруг автомобиля, и это значительное улучшение отчетности пространственных и временных смертности данные в серии таблиц.
Некоторые части пестицидов, которую аэрозоли можно увидеть невооруженным глазом и пестицидов, которые капельки от невидимой части аэрозолей может быть захвачен на стеклянных вставках или других средств массовой информации, которые, как страж клетки, являются давно протоколы. Испарений продуктов от капли и капли, сами могут захвачен с хлопчатобумажной ленты и проанализированы с газовый хроматограф/масс-спектрометр, которая обеспечивает еще больше информации о судьбе пестицидов спрей. Однако реализованных эффективность спрей и пространственных структур фактических пестицидами смертности в районе цели (которая может включать как капелька, так и компоненты испарения продукта) может только быть окончательно измеряется дозорных насекомых.
Кроме того компонент временной эффективности может только быть окончательно измеряется серии наблюдений смертности в дозорных насекомых, которые захватывают количественных индексов быстрого нокдаун по сравнению с долгосрочной заболеваемости и смертности на целевом видов. Опять же серия интерполированные цветных карт может использоваться четко визуализировать эволюции после спрей смертности со временем, с явные пространственный компонент, таким образом, что серию таблиц не в состоянии довести до читателя. Серия карт может быть анимировано в цикле воспроизвести ход спрей и его влияние на sentinel насекомых, дальнейшее углубление понимания эффективности не только для одного судебного разбирательства, но в сравнение между пестицидов, методы, применение оборудование, целевой насекомых и экологических зон.
Для высокого качества данные о смертности в этом методе следует соблюдать осторожность в начало окончание обработки и замечания дозорных насекомых. Время экспозиции и условия дозорных насекомых для окружающей среды во всех областях лечения и контроля до пестицидов спрей должна быть как равные с практической точки зрения. Это воздействие должно включать период адаптационного к условиям окружающей среды и единый провести время после спрей для лечения и контроля насекомых. Замечания о смертности до спрей, после времени удержания (т.е., во время извлечения клеток) и для указанных периодов после спрей следует тщательно отслеживаются на данных формы. Следует также позаботиться для извлечения всех часовых из поля перед отъездом в лаборатории. Контроля и лечения дозорных клетки должны быть физически разделены во всем протокол. Надежные наблюдения фон базовых показателей смертности от управления клетки вообще места для периодов времени имеют решающее значение для соответствующей коррекции наблюдаемых смертности в лечебной зоне. Точная, точные, сопоставимых и значимых эффективность карты могут быть получены только от смертности высокого качества ввода данных географической информационной системы.
Метод дозорных насекомых естественно гибкой, чтобы быть актуальными в различных сценариев – везде небольшой клетке могут быть размещены, смертности, которые данные могут быть собраны. Например мы проводили испытания пестицидов с дозорных клетки, помещены в имитируемых городских и сельских зданий10 и США военные палатки (неопубликованные данные 2017-2018), помимо нескольких сценариев пустыни, умеренных и тропических и вокруг растительность19,20,,2122 [включая грузоподъемные клетки до 60 футов в Пайн навес для измерения вертикальных смертности после больших воздушных приложений (неопубликованные данные 2011-2017 годы)]. Если земли слишком трудно разместить поляков клетке дозорного или желательно разместить их на бетон или асфальт областей, просто стоит или бетонных блоков могут быть построены для поддержки поляков. Для сценариев расследовать напыляемого жидкого ларвициды протокол может быть изменен размещать пустые пластиковые одноразовые 1 qt чашки для захвата уничтожения личинок мух в контрольных точках. Эти чашки может быть позднее заполнен водой и комаров личинки измерить эффективность приложения7,23,24,25. Использование плитки с липкой стороной до чашки держать на месте в ветер и держаться быстро колпачок крышки поблизости и собирать следующие после спрей провести время. Кроме того чашки может быть осталось место для погоды естественно или оставить открытым в контролируемой среде расследовать долголетия лечения остаточных уничтожения личинок мух.
Расследовать плотность капли и капли спектры во всем районе приложения, слайд счетчики могут быть размещены вблизи дозорных насекомых позиции – хотя проявлять осторожность, что вихрь от спиннинг слайды не влияет на поток пестицидов спрей для Дозорный насекомых. Подобные сопоставления смертности, дополнительные столбцы в таблице атрибутов для sentinel места могут быть добавлены для капли и покрасить параметры для получения интерполированные покрытий. Обратите внимание, что добавление капелька коллекции аспекты потребует увеличение численности персонала на местах, с выделенной команды например тщательно собирать слайды и помочь оператор спрей краска добавок. Дополнительные материалы и команды персонала, эти методы могут быть объединены для проведения одновременных испытания с использованием личинок и взрослых часовые, несколько режимов приложения (воздушные, наземные, портативные), или пестицидов бок о бок (см. Представитель результаты).
Хотя основной протокол был написан для комаров, мы успешно провели полевые испытания с москитов и мух в грязь разведение как часовые с лишь незначительные изменения в дозорных клетки и общий протокол. Например это не практично для секс взрослых мух песке или грязи разводить мух так что смешанных партий используются в клетках дозорных, как это позволит снизить нагрузку на колонии, потому что меньше образцы необходимы чем при работе с комарами. Для москитов очень тонкой сетки должны использоваться для дозорного клетки; Кроме того москитов, не беспокоить, но вместо этого добавил с аспираторы непосредственно в полностью собранном клетки через щель резиновые клееные над отверстием вырезать в стороне цилиндра.
Рисунок 8: дополнительные сценарии, демонстрируя гибкость системы дозорного. Страж протокол для изучения эффективности пестицидов в поле является очень гибкой, как показано в клетках дозорных, водрузили интервалы до 60 футов через пологом сосновых (A) и близлежащей открытой местности (B) расследовать воздушных ULV пестицидов спрей возможность проникать купол. Дозорный система может легко настраиваться для изучения спреи уничтожения личинок мух, ориентации незрелых комаров этапов в помещении с использованием одноразовых пластиковых стаканов для захвата капельки (C) и (D) на открытом воздухе в имитируемых городском районе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Метод сопоставления эффективности естественно гибкий, потому что она основана на интерполяции, который является стандартным процессом в большинстве ГИС программы26. Как правило интерполяция использует известные данные в набор точек для оценки данных в близлежащем пробоотбору точках. Существует несколько типов интерполяции техники27 которого могут быть выбраны на основе пространственного распространения и плотность точки данных о смертности. Мы использовали взвешивания обратные расстояние (IDW), который присваивает известных данных выше статистические веса от точки ближе к неизвестным очков оценивается. Устранение неполадок для поля часть метода центрируется на управления дозорных смертности (т.е., если смертности > 25% в элементах управления, и есть уверенность, что приложение не влияет на области управления, что-то в окружающей среде, за исключением пестицидов является причиной смертности, которая будет смешивать анализ; затем судебный процесс нужно будет повторить или перемещена в другое место). Наиболее распространенных уязвимостей в части сопоставления метода являются производство качества таблиц данных в ГИС, поэтому очень важно тщательно вставить данные, так что данные выравниваются с правой точки (чтение фрейма) и правильно маркировать столбцы для каждого смертности времени период, пестицидов, оборудование и т.д.
Дозорный насекомых метод не предназначен для абсолютной мерой эффективности. Скорее этот метод также предоставляет возможность для сравнения относительной эффективности пестицида (под данной среды, оборудование, разбавитель, целевой насекомое и техника) в том же пестицидов в различных условиях, или для сравнения различных пестицидов на тех же условиях. Метод не содержит пестицидов капли или захват активного ингредиента, хотя аппараты для изучения этих аспектов легко могут быть помещены в сетке рядом дозорного клетки. Метод клетке дозорного не измерить эффективность пестицидов аэрозоли против насекомых вектор в полете, который является возможным, но не практично28. Оживленная полемика существует ли вид сетки на sentinel клетки эффекты измерения пестицидов спрей эффективность14,,2930,31. Однако это не очень отношение к нашей цели исследования относительной эффективности разработки всей среды или несколько формулировок в среде (который может проводиться с использованием стандартных клетке с типом стандартной сетки).
Например, недавние исследования по сравнению дозорных Кейдж смертности результаты через три аналогичных воздушных пестицидов приложений эксперименты, разделенных десятилетий, каждый с использованием различных контрольных Кейдж методов, все с сопоставимые результаты10. Аналогичным образом существуют ли передать «чистой» клетки (то есть клетки, которые не были распыляется) дозорный насекомых. Опять же, следует рассматривать данные дозорного насекомых смертности не абсолютной и относительной и не связаны с дополнительной смертности в результате дозорных насекомых, связавшись с пестицидами, придерживаясь клетке или сетки. В самом деле в природных условиях, пестицидов спрей будет также придерживаться природных поверхности, которые целевой насекомые могут связаться. Ранее мы нашли, что смертность, индуцированной из обработки комаров, чтобы включить CO2– или на основе холодной обезболивания, может превышать смертности от контактов с пестицидами, которые можно было бы настоящей на клетках (неопубликованные данные 2008). Еще одним ограничением является, что значимость и применимость дозорного Кейдж результаты смертности в местных природных популяций насекомых целевой, еще не будучи полностью известны; Однако ближе огузскую колонии выращенные дозорных насекомые являются для местных видов, тем сильнее применимость эффективность карты является для местного населения.
В будущем вариации этого метода, было бы полезно включить изменения для размещения приложений пестицидов с беспилотных летательных систем (бас). Текущие события с использованием UAS в оперативном переносчиками включают приложения пестицидов (в частности, формулировки уничтожения личинок мух, ориентированы на Хабитат незрелых комаров) и через очень труднодоступных местах. Чтобы получить соответствующую информацию от контрольных испытаний, дозорных станций насекомых необходимо поместить в недоступных местах в максимально возможной. Пример соответствующей информации является тестирование потенциал UAS, эффективно достичь определенной области с уничтожения личинок мух, с только линии визирования пилотирования оператором, которые не могут непосредственно наблюдать целевой области. Этот сценарий может потребовать разработки других UAS для развертывания и извлечения дозорных клетки или уничтожения личинок мух коллекции чашки и другие записи метеорологии в этих труднодоступных целевых районах. Данные о смертности от такой сценарий может быть проанализирован в ГИС как с установленным сценариев, добавлена карта функции, такие как эффекты естественных препятствий, микросреды, и micrometeorology, которые могут отличаться от таких последствий в течение более стандартных приложений с грузовик, самолет или портативный опрыскивателей. Расширенные возможности ГИС, такие как визуализация 3-мерной интерполяции смертности от расширенной дозорных размещения в вертикальной и горизонтальной сетки являются также возможности для стандартных и новые приложения технологии.
The authors have nothing to disclose.
Мы хотели бы поблагодарить ученых и техников на Coachella долине комаров и вектор управления района и США армии медицинских исследований дирекции-Кении эксперт производства колонии насекомых образцов и сотрудничества на местах исследования производство неопубликованные данные, представленные в представительных результатов. Это исследование было поддержано США Департамента из сельского хозяйства (USDA) – службы сельскохозяйственных исследований и Департамент обороны США (DoD) развернутые войны – истребитель защиты программы (DWFP). Упоминание названия торговых или коммерческих продуктов в данной публикации исключительно с целью предоставления конкретной информации и не подразумевает рекомендации или одобрения USDA, DoD, или DWFP. USDA — равных возможностей поставщика и работодателем.
Bioassay racks: | |||
plastic tube lid | Visipak | 192224 | |
1.25-in PVC coupler SCH-40 | Lowes | PVC 00100 0800 | |
1/4-in OD brass rod | K&S Engineering | 1165 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bioassays: | |||
FDA silicone o-rings S-500-70 | Alltek seal and packing | PA-2127-12 | |
fine screening | Walmart | 40310-0000-063 white | T-310 |
cotton balls | Fisher Brand | Large cotton balls (non-sterile) | |
plastic tubes | Visipak | 775674 | |
regulator | Norgren | R83-200-RNEA | |
reguilator gauge | Wika Instrument Corp | 4315031 | |
CO2 canister | 20 lb capacity | ||
CO2 chamber | Mainstays | Modified tupperware container (16 cup) | |
1/4-in tygon tubing | |||
maglite aspirator and tubes | Bioquip | 2809D | D-cell maglite aspirator |
modified PVC pipe for o-rings | Lowes | PVC 07112 0600 | SCH-40 pipe modified by cutting tool on inner surface to accommodate bioassay tube |
Pupal separator | John W. Hock Co. | 5412 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Field sentinel cages: | |||
1/2 pt cardboard can body | Neptune | 295 | |
1/2 pt cardboard cup lid | Neptune | 295A | |
coarse screening | Walmart | 41721-0540-063 white | T-1721 |
Velcro cable ties 8-in x 1/2-in | Velcro Brand | VEL91140 | |
rubber band | National Institutes for the Blind | 7510-01-058-9974 | |
cotton balls | Fisher Brand | Large cotton balls (non-sterile) | |
PVC spacers | Lowes | PVC 04010 0600 | Modified by cutting into 18-in length pieces and cutting half off of the end (lengthwise) |
Tray totes | Blue Ridge Thermalforming | 400-3N-WHT-ABS | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Field bioassay set-up equipment: | |||
60-in tread-in post | Jeffers.com | T8T4 | |
1 ft3 cardboard boxes | USP | S-18344 | |
Deli cups | WNA Inc. | APCOMBO16 | |
18-in x 18-in linolium tiles | Lowes | LSS4307BPS | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sentinel cage transport: | |||
48 qt Island Breeze cooler | Igloo | ||
16-in x 19-in. terry towels | Ability One | 7920-01-454-1150 | |
garbage bags | 13 gal (kitchen size) |