Synergism of a mixture of phosphine and carbon dioxide in fumigation against bean weevils

Abstract

The study is devoted to searching for alternatives to methyl bromide – a universal fumigant restricted in use at the request of the Montreal Protocol. Purpose: to determine the synergy of a mixture of phosphine and carbon dioxide in their various concentrations and exposures during the fumigation of leguminous products against pests at high temperatures. Methods: analytical review on the subject of research, the current regulatory framework in the field of disinfection; analysis of biological features of insect pests of leguminous products; experimental – a variation of different concentrations of phosphine, duration of exposure and temperature to establish a synergy of fumigant with carbon dioxide in laboratory conditions with appropriate equipment; mathematical and statistical – using computer mathematical functions built into the Microsoft Excel program 2003. When fumigating gas mixtures against pests at the imago stage, the optimal concentration of carbon dioxide is in the range of 110–130 g/m3 (or 5.5–6.5% of the total air volume), regardless of the temperature indicator. While the optimal concentration of phosphine at low temperatures (21–22°C) is in the range of 0.57–0.82 g/ m3, at high temperatures – (31–32°C) – in the range of 0.21–0.36 g/m3. With an increase in the duration of fumigation, not only the effectiveness of phosphine (standart) against the imago pests but also gas mixtures. In addition, the dependence of gas synergy on the duration of fumigation was established. Thus, at a temperature of 30°C, an increase in gas synergy in the mixture was observed by 4.4±0.66, 7.7±1.61, and 10.3±1.08% compared to the standard for exposure of 2, 4 and 6 hours, respectively. Temperature was the most determining factor influencing the value of the gas synergy index in the mixture of phosphine and carbon dioxide. Thus, an increase in temperature from 30°C to 32°C contributed to an increase in the gas synergy index by 9%, that is, by 2.17 times. Further establishment of lethal standards and fumigation regimes against pests, including quarantine ones, can prevent economic damage from these pests in Ukraine and will contribute to the implementation of the decisions of the Montreal Protocol aimed at protecting the environment and preventing the destruction of the ozone layer.

Робота присвячена пошуку альтернатив бромистому метилу – універсального фуміганта, який був обмежений у застосуванні на вимогу Монреальського протоколу. Мета: визначити синергізм суміші фосфіну та вуглекислого газу у різних їх концентраціях та експозиціях при фумігації зернобобової продукції проти зерноїдів за високих температур. Методи: аналітичний огляд з тематики досліджень, чинній нормативно-правовій базі у галузі знезараження; аналіз біологічних особливостей комах-шкідників зернобобової продукції; експериментальний – варіювання різних концентрацій фосфіну, тривалості експозиції та температури для встановлення синергізму фуміганта із вуглекислим газом у лабораторних умовах за відповідного обладнання; математико-статистичний – за допомогою комп'ютерних математичних функцій, вбудованих у програму Microsoft Excel 2003. При фумігації сумішей газів проти зерноїдів на стадії імаго оптимальна концентрація вуглекислого газу знаходиться в межах 110–130 г/м3 (або 5,5–6,5 % від загального об'єму повітря) незалежно від температурного показника. Тоді як оптимальна концентрація фосфіну за невисоких температур (21–22 °C) – в межах 0,57–0,82 г/м3, а при високих (31–32 °C) – в діапазоні 0,21–0,36 г/м3. При збільшенні тривалості фумігації підвищувалася не лише ефективність фосфіну (еталону) проти імаго зерноїда, а також і ефективність сумішей газів. Крім того виявили залежність синергізму газів від тривалості фумігації. Так, за температури 30 °C спостерігали підвищення синергізму газів у суміші на 4,4±0,66, 7,7±1,61 та 10,3±1,08 % порівняно з еталоном за експозиції 2, 4 та 6 годин відповідно. Температура виявилася найбільш визначальним фактором, що впливав на значення показника синергізму газів у суміші фосфіну з вуглекислим газом. Так, підвищення температури з 30 до 32 °C сприяло збільшенню показника синергізму газів на 9 %, тобто у 2,17 разів. Подальше встановлення летальних норм та режимів фумігації проти зерноїдів в тому числі і карантинних дозволяють запобігти економічних збитків від даних шкідників в Україні і будуть сприяти виконанню рішень Монреальського протоколу, спрямованого на охорону довкілля і запобіганню руйнування озонового шару.