Insektizid für den InnenbereichDie Insektizidspritzung (IRS) ist eine wichtige Methode zur Reduzierung der durch Vektoren übertragenen Trypanosoma cruzi, dem Erreger der Chagas-Krankheit in weiten Teilen Südamerikas. Der Erfolg der IRS in der Region Grand Chaco, die Bolivien, Argentinien und Paraguay umfasst, kann jedoch nicht mit dem anderer Länder des südlichen Kegels mithalten.
Diese Studie untersuchte die routinemäßigen IRS-Praktiken und die Qualitätskontrolle von Pestiziden in einer typischen endemischen Gemeinde in Chaco, Bolivien.
Der WirkstoffAlpha-Cypermethrin(ai) wurde auf Filterpapier aufgefangen, das an der Wand des Sprühgeräts befestigt war, und in vorbereiteten Sprühtanklösungen mithilfe eines angepassten Insektizid-Quantifizierungskits (IQK™) gemessen, das für quantitative HPLC-Methoden validiert ist. Die Daten wurden mithilfe eines negativen binomialen Mixed-Effects-Regressionsmodells analysiert, um den Zusammenhang zwischen der auf das Filterpapier aufgetragenen Insektizidkonzentration und der Höhe der Sprühwand, der Sprühabdeckung (Sprühfläche/Sprühzeit [m²/min]) und dem Verhältnis von beobachteter zu erwarteter Sprührate zu untersuchen. Unterschiede in der Einhaltung der IRS-Vorschriften für leerstehende Häuser durch Gesundheitsdienstleister und Hausbesitzer wurden ebenfalls bewertet. Die Sedimentationsrate von α-Cypermethrin nach dem Mischen in vorbereiteten Sprühtanks wurde im Labor quantifiziert.
Es wurden signifikante Schwankungen in den Konzentrationen des Wirkstoffs α-Cypermethrin beobachtet. Nur 10,4 % (50/480) der Filter und 8,8 % (5/57) der Haushalte erreichten die Zielkonzentration von 50 mg ± 20 % Wirkstoff/m². Die angegebenen Konzentrationen sind unabhängig von den Konzentrationen in den jeweiligen Sprühlösungen. Nach dem Einmischen des Wirkstoffs α-Cypermethrin in die vorbereitete Oberflächenlösung setzte sich die Lösung im Sprühtank schnell ab, was zu einem linearen Verlust von α-Cypermethrin pro Minute und einem Verlust von 49 % nach 15 Minuten führte. Lediglich 7,5 % (6/80) der Haushalte wurden mit der von der WHO empfohlenen Sprührate von 19 m²/min (± 10 %) behandelt, während 77,5 % (62/80) der Haushalte mit einer geringeren als der erwarteten Rate behandelt wurden. Die durchschnittliche Wirkstoffkonzentration, die in die Haushalte gelangte, korrelierte nicht signifikant mit der beobachteten Sprühabdeckung. Die Einhaltung der Vorschriften durch die Haushalte hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Sprühabdeckung oder die durchschnittliche Konzentration von Cypermethrin, die in die Haushalte gelangte.
Eine suboptimale Anwendung von IRS (Innenraumspritzen) kann teilweise auf die physikalischen Eigenschaften der Pestizide zurückzuführen sein. Daher ist es notwendig, die Ausbringungsmethoden zu überprüfen, einschließlich der Schulung von IRS-Teams und der Aufklärung der Öffentlichkeit, um die Einhaltung der Vorschriften zu fördern. IQK™ ist ein wichtiges, praxisorientiertes Werkzeug, das die Qualität der IRS verbessert und die Schulung von medizinischem Fachpersonal sowie die Entscheidungsfindung von Führungskräften im Bereich der Chagas-Vektorkontrolle erleichtert.
Die Chagas-Krankheit wird durch eine Infektion mit dem Parasiten Trypanosoma cruzi (Kinetoplastide: Trypanosomatidae) verursacht, der bei Menschen und anderen Tieren verschiedene Erkrankungen auslöst. Beim Menschen tritt die akute symptomatische Infektion Wochen bis Monate nach der Ansteckung auf und ist durch Fieber, allgemeines Unwohlsein und eine Vergrößerung von Leber und Milz gekennzeichnet. Schätzungsweise 20–30 % der Infektionen entwickeln sich zu einer chronischen Form, meist einer Kardiomyopathie. Diese ist charakterisiert durch Reizleitungsstörungen, Herzrhythmusstörungen, eine Funktionsstörung der linken Herzkammer und schließlich eine Herzinsuffizienz. Seltener treten auch gastrointestinale Erkrankungen auf. Diese Erkrankungen können über Jahrzehnte bestehen bleiben und sind schwer zu behandeln [1]. Es gibt keinen Impfstoff.
Die weltweite Krankheitslast der Chagas-Krankheit wurde 2017 auf 6,2 Millionen Betroffene geschätzt, was zu 7.900 Todesfällen und 232.000 verlorenen Lebensjahren (DALYs) in allen Altersgruppen führte [2,3,4]. Triatominus cruzi (Hemiptera: Reduviidae) wird in ganz Mittel- und Südamerika sowie in Teilen des südlichen Nordamerikas übertragen und war 2010 für 30.000 (77 %) aller Neuerkrankungen in Lateinamerika verantwortlich [5]. Weitere Infektionswege in nicht-endemischen Regionen wie Europa und den USA sind die angeborene Übertragung und die Transfusion von infiziertem Blut. In Spanien beispielsweise gibt es etwa 67.500 Infektionsfälle unter lateinamerikanischen Einwanderern [6], was jährliche Kosten von 9,3 Millionen US-Dollar für das Gesundheitssystem verursacht [7]. Zwischen 2004 und 2007 wurden bei 3,4 % der in einem Krankenhaus in Barcelona untersuchten schwangeren lateinamerikanischen Migrantinnen Seropositivität für Trypanosoma cruzi nachgewiesen [8]. Daher sind Maßnahmen zur Bekämpfung der Vektorübertragung in endemischen Ländern entscheidend, um die Krankheitslast in Ländern ohne Triatominenvektoren zu reduzieren [9]. Zu den gängigen Bekämpfungsmethoden gehören die Innenraumspritzung (IRS) zur Reduzierung der Vektorpopulationen in und um Wohnhäuser, das mütterliche Screening zur Erkennung und Eliminierung der angeborenen Übertragung, das Screening von Blut- und Organbanken sowie Aufklärungsprogramme [5,10,11,12].
Im südlichen Südamerika ist die Raubwanze (Triatominae) der Hauptüberträger der Chagas-Krankheit. Diese Art ernährt sich hauptsächlich von Nektar und anderen Substanzen und brütet häufig in Häusern und Tierställen. In schlecht gebauten Gebäuden bieten Risse in Wänden und Decken den Raubwanzen einen idealen Nährboden, und der Befall in Haushalten ist besonders schwerwiegend [13, 14]. Die Southern Cone Initiative (INCOSUR) fördert koordinierte internationale Bemühungen zur Bekämpfung von Infektionen in Haushalten. Dabei wird die Insektizid-Sprühmethode (IRS) eingesetzt, um pathogene Bakterien und andere standortspezifische Erreger nachzuweisen [15, 16]. Dies führte zu einem deutlichen Rückgang der Chagas-Fälle und zur anschließenden Bestätigung durch die Weltgesundheitsorganisation (WHO), dass die Übertragung durch Vektoren in einigen Ländern (Uruguay, Chile, Teilen Argentiniens und Brasiliens) eliminiert wurde [10, 15].
Trotz der Erfolge von INCOSUR ist der Vektor Trypanosoma cruzi in der Gran-Chaco-Region der USA, einem saisonal trockenen Waldökosystem, das sich über 1,3 Millionen Quadratkilometer entlang der Grenzen Boliviens, Argentiniens und Paraguays erstreckt, weiterhin verbreitet [10]. Die Bewohner dieser Region gehören zu den am stärksten marginalisierten Bevölkerungsgruppen und leben in extremer Armut mit nur eingeschränktem Zugang zur Gesundheitsversorgung [17]. Die Infektionsrate mit T. cruzi und die Übertragungsrate durch Vektoren sind in diesen Gemeinden eine der höchsten weltweit [5, 18, 19, 20], wobei 26–72 % der Haushalte mit Trypanosomatiden befallen sind. Pathogene Bakterien infizieren Trypanosoma cruzi [22, 23]. Die Mehrzahl (> 93 %) aller Fälle von durch Vektoren übertragener Chagas-Krankheit im südlichen Kegel treten in Bolivien auf [5].
Die Insektizid-Restbehandlung (IRS) ist derzeit die einzige allgemein anerkannte Methode zur Reduzierung der Triacin-Infektion beim Menschen. Sie hat sich in der Vergangenheit als bewährte Strategie zur Verringerung der Belastung durch verschiedene vektorübertragene Krankheiten erwiesen [24, 25]. Der Anteil der Häuser in Dörfern mit Triacin infestans (Infektionsindex) ist ein wichtiger Indikator, der von den Gesundheitsbehörden zur Entscheidung über den Einsatz von IRS und insbesondere zur Rechtfertigung der Behandlung chronisch infizierter Kinder ohne Risiko einer Reinfektion herangezogen wird [16, 26, 27, 28, 29]. Die Wirksamkeit der IRS und die Persistenz der Vektorübertragung in der Chaco-Region werden durch verschiedene Faktoren beeinflusst: mangelhafte Bauqualität [19, 21], suboptimale Umsetzung und Überwachung des Befalls [30], Unsicherheit der Bevölkerung hinsichtlich der IRS-Anforderungen, geringe Compliance [31], kurze Restwirkungsdauer der Pestizidformulierungen [32, 33] sowie die reduzierte Resistenz und/oder Empfindlichkeit von Triacin infestans gegenüber Insektiziden [22, 34].
Synthetische Pyrethroid-Insektizide werden aufgrund ihrer Letalität gegenüber empfindlichen Raubwanzenpopulationen häufig bei der Innenraumspritzung (IRS) eingesetzt. In niedrigen Konzentrationen dienen Pyrethroid-Insektizide auch als Reizmittel, um Vektoren aus Mauerritzen zu treiben und so Überwachungszwecke zu ermöglichen [35]. Die Forschung zur Qualitätskontrolle von IRS-Maßnahmen ist begrenzt, doch Studien haben gezeigt, dass die Konzentrationen der in Haushalte eingebrachten Pestizidwirkstoffe erheblichen Schwankungen unterliegen und häufig unter dem Zielkonzentrationsbereich liegen [33, 36, 37, 38]. Ein Grund für den Mangel an Forschung zur Qualitätskontrolle ist, dass die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), der Goldstandard zur Messung der Wirkstoffkonzentration in Pestiziden, technisch komplex und teuer ist und sich oft nicht für die gängigen Bedingungen in der Bevölkerung eignet. Neuere Fortschritte in der Labordiagnostik bieten nun alternative und vergleichsweise kostengünstige Methoden zur Bewertung der Pestizidausbringung und der IRS-Praktiken [39, 40].
Ziel dieser Studie war die Messung von Veränderungen der Pestizidkonzentrationen während routinemäßiger IRS-Kampagnen gegen Triticum phytophthora infestans an Kartoffeln in der Chaco-Region Boliviens. Die Konzentrationen der Pestizidwirkstoffe wurden in Spritzlösungen aus Sprühtanks und in Filterpapierproben aus Sprühkammern gemessen. Faktoren, die die Pestizidverteilung in Haushalten beeinflussen könnten, wurden ebenfalls untersucht. Hierzu wurde ein chemisches kolorimetrisches Verfahren zur Quantifizierung der Pyrethroidkonzentration in den Proben eingesetzt.
Die Studie wurde in Itanambicua, Gemeinde Camili, Departamento Santa Cruz, Bolivien (20°1′5,94″ S; 63°30′41″ W) (Abb. 1) durchgeführt. Diese Region gehört zum Gran Chaco in den USA und ist durch saisonal trockene Wälder mit Temperaturen von 0–49 °C und einem Jahresniederschlag von 500–1000 mm gekennzeichnet [41]. Itanambicua ist eine von 19 Guaraní-Gemeinden in der Stadt Camili. Dort leben etwa 1200 Einwohner in 220 Häusern, die hauptsächlich aus Lehmziegeln (Adobe), traditionellen Zäunen und Tabiques (lokal als Tabique bekannt), Holz oder Mischungen dieser Materialien errichtet wurden. Weitere Gebäude und Anlagen in der Nähe der Häuser umfassen Tierställe, Lagerräume, Küchen und Toiletten, die aus ähnlichen Materialien gebaut sind. Die lokale Wirtschaft basiert auf Subsistenzlandwirtschaft, hauptsächlich dem Anbau von Mais und Erdnüssen, sowie der Haltung von Geflügel, Schweinen, Ziegen, Enten und Fischen in kleinem Umfang. Überschüssige Produkte werden auf dem Markt in der etwa 12 km entfernten Stadt Kamili verkauft. Kamili bietet der Bevölkerung zudem zahlreiche Arbeitsplätze, vor allem im Baugewerbe und im Bereich der hauswirtschaftlichen Dienstleistungen.
In der vorliegenden Studie lag die Infektionsrate mit Trypanosoma cruzi bei Kindern (2–15 Jahre) in Itanambiqua bei 20 % [20]. Dies entspricht der Seroprävalenz der Infektion bei Kindern in der benachbarten Gemeinde Guarani, wo ebenfalls ein Anstieg der Prävalenz mit dem Alter beobachtet wurde und die überwiegende Mehrheit der Einwohner über 30 Jahre infiziert war [19]. Die Übertragung durch Vektoren gilt in diesen Gemeinden als Hauptinfektionsweg, wobei Trichomonas cruzi der wichtigste Vektor ist. Die Mücken dringen in Häuser und Nebengebäude ein [21, 22].
Die neu gewählte kommunale Gesundheitsbehörde konnte vor dieser Studie keine Berichte über IRS-Aktivitäten in Itanambicua vorlegen. Berichte aus nahegelegenen Gemeinden lassen jedoch eindeutig erkennen, dass die IRS-Maßnahmen in der Gemeinde seit 2000 sporadisch durchgeführt wurden. Im Jahr 2003 wurde eine allgemeine Sprühaktion mit 20% Beta-Cypermethrin durchgeführt, gefolgt von einer konzentrierten Sprühaktion in befallenen Häusern von 2005 bis 2009 [22] und einer systematischen Sprühaktion von 2009 bis 2011 [19].
In dieser Gemeinde wurde die Insektizid-Sprühbehandlung (IRS) von drei geschulten Gesundheitsfachkräften mit einer 20%igen Suspensionskonzentrat-Lösung von Alpha-Cypermethrin (Alphamost®, Hockley International Ltd., Manchester, UK) durchgeführt. Das Insektizid wurde gemäß den Vorgaben des Chagas-Krankheitsbekämpfungsprogramms des Verwaltungsdepartements Santa Cruz (Servicio Departamental de Salud-SEDES) mit einer Zielkonzentration von 50 mg Wirkstoff/m² formuliert. Die Ausbringung erfolgte mit einem Rückensprühgerät der Marke Guarany® (Guarany Indústria e Comércio Ltda, Itu, São Paulo, Brasilien) mit einem Nutzinhalt von 8,5 l (Tankcode: 0441.20). Das Gerät war mit einer Flachsprühdüse und einer Nennfördermenge von 757 ml/min ausgestattet und erzeugte bei einem Standard-Zylinderdruck von 280 kPa einen Sprühstrahl mit einem Winkel von 80°. Zusätzlich mischten Mitarbeiter des Sanitärdienstes Aerosoldosen an und besprühten damit die Häuser. Die Arbeiter wurden zuvor vom örtlichen Gesundheitsamt in der Zubereitung und Auslieferung von Pestiziden sowie im Besprühen der Innen- und Außenwände von Häusern geschult. Sie sind außerdem angewiesen, die Bewohner anzuweisen, das Haus mindestens 24 Stunden vor dem Einsatz der Schädlingsbekämpfungsbehörde (IRS) vollständig von allen Gegenständen, einschließlich Möbeln (mit Ausnahme von Bettgestellen), zu räumen, um den uneingeschränkten Zugang zum Hausinneren für die Behandlung zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Anweisung wird wie unten beschrieben überprüft. Den Bewohnern wird zudem empfohlen, mit dem Betreten des Hauses zu warten, bis die gestrichenen Wände vollständig getrocknet sind, wie in [42] empfohlen.
Um die Konzentration des in die Häuser eingebrachten Wirkstoffs Lambda-Cypermethrin zu quantifizieren, brachten die Forscher Filterpapier (Whatman Nr. 1; 55 mm Durchmesser) an den Wänden von 57 Häusern vor der Insektizid-Sprühanlage an. Alle Häuser, die zu diesem Zeitpunkt mit Insektiziden behandelt wurden, nahmen an der Studie teil (25 von 25 Häusern im November 2016 und 32 von 32 Häusern im Januar/Februar 2017). Darunter befanden sich 52 Lehmhäuser und 5 Tabik-Häuser. In jedem Haus wurden acht bis neun Filterpapierstücke in drei Wandhöhen (0,2 m, 1,2 m und 2 m über dem Boden) angebracht. Die drei Wände wurden jeweils gegen den Uhrzeigersinn, beginnend an der Haustür, ausgewählt. Dadurch ergaben sich drei Wiederholungen pro Wandhöhe, wie für die Überwachung der effektiven Pestizidausbringung empfohlen [43]. Unmittelbar nach der Insektizidanwendung sammelten die Forscher das Filterpapier ein und trockneten es vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt. Nach dem Trocknen wurde das Filterpapier mit durchsichtigem Klebeband umwickelt, um das Insektizid auf der beschichteten Oberfläche zu schützen und zu fixieren. Anschließend wurde es in Aluminiumfolie eingewickelt und bis zur Testung bei 7 °C gelagert. Von den insgesamt 513 gesammelten Filterpapieren standen 480 aus 57 Häusern für die Testung zur Verfügung, d. h. 8–9 Filterpapiere pro Haus. Die Testproben umfassten 437 Filterpapiere aus 52 Lehmhäusern und 43 Filterpapiere aus 5 Tabik-Häusern. Die Stichprobe entspricht der relativen Häufigkeit der Haustypen in der Gemeinde (76,2 % [138/181] Lehmhäuser und 11,6 % [21/181] Tabik-Häuser), die in den Haushaltsbefragungen dieser Studie erfasst wurde. Die Analyse von Filterpapier mit dem Insecticide Quantification Kit (IQK™) und deren Validierung mittels HPLC werden in der Zusatzdatei 1 beschrieben. Die Zielkonzentration des Pestizids beträgt 50 mg Wirkstoff/m², was eine Toleranz von ± 20 % (d. h. 40–60 mg Wirkstoff/m²) zulässt.
Die quantitative Konzentration von AI wurde in 29 von medizinischem Fachpersonal vorbereiteten Kanistern bestimmt. Wir beprobten täglich 1–4 vorbereitete Kanister, im Durchschnitt 1,5 (Spanne: 1–4) Kanister pro Tag über einen Zeitraum von 18 Tagen. Die Probenahme erfolgte nach dem gleichen Schema wie von medizinischem Fachpersonal im November 2016 und Januar 2017. Täglicher Ablauf von Januar bis Februar. Unmittelbar nach gründlichem Mischen der Zusammensetzung wurden 2 ml Lösung von der Oberfläche des Inhalts entnommen. Die 2-ml-Probe wurde anschließend im Labor 5 Minuten lang mit einem Vortexmischer gemischt. Danach wurden zwei 5,2-µl-Teilproben entnommen und wie beschrieben mit IQK™ analysiert (siehe Zusatzdatei 1).
Die Ablagerungsraten des Insektizidwirkstoffs wurden in vier Sprühtanks gemessen, die so ausgewählt wurden, dass sie Anfangskonzentrationen (Null) des Wirkstoffs innerhalb des oberen, unteren und Zielbereichs repräsentierten. Nach 15-minütigem Mischen wurden im Abstand von einer Minute drei 5,2 µL-Proben von der Oberflächenschicht jeder 2 mL-Vortexprobe entnommen. Die Zielkonzentration der Lösung im Tank betrug 1,2 mg Wirkstoff/ml ± 20 % (d. h. 0,96–1,44 mg Wirkstoff/ml), was der auf das Filterpapier aufgebrachten Zielkonzentration entspricht (siehe oben).
Um den Zusammenhang zwischen der Schädlingsbekämpfung und der tatsächlichen Ausbringung von Pestiziden zu untersuchen, begleitete eine Forscherin (RG) zwei lokale Mitarbeiter des IRS-Gesundheitsdienstes bei routinemäßigen IRS-Einsätzen in 87 Haushalten (die 57 oben genannten Stichprobenhäuser und 30 der 43 mit Pestiziden besprühten Haushalte; März 2016). Dreizehn dieser 43 Haushalte wurden von der Analyse ausgeschlossen: Sechs Eigentümer verweigerten die Teilnahme, und sieben Haushalte wurden nur teilweise behandelt. Die gesamte zu besprühende Fläche (in Quadratmetern) innerhalb und außerhalb der Häuser wurde genau vermessen, und die gesamte Sprühzeit der Gesundheitshelfer (in Minuten) wurde verdeckt erfasst. Aus diesen Daten wurde die Sprührate berechnet, definiert als die pro Minute besprühte Fläche (m²/min). Daraus lässt sich auch das Verhältnis von beobachteter zu erwarteter Sprührate als relatives Maß berechnen. Die empfohlene erwartete Sprührate beträgt 19 m²/min ± 10 % gemäß den Spezifikationen der Sprühgeräte [44]. Für das Verhältnis von beobachteten zu erwarteten Werten beträgt die Toleranzspanne 1 ± 10 % (0,8–1,2).
Wie bereits erwähnt, wurden in 57 Häusern Filterpapiere an den Wänden angebracht. Um zu prüfen, ob die sichtbare Präsenz des Filterpapiers die Sprühintensität der Reinigungskräfte beeinflusste, wurden die Sprühintensitäten in diesen 57 Häusern mit denen in 30 Häusern verglichen, die im März 2016 ohne Filterpapier behandelt worden waren. Die Pestizidkonzentrationen wurden nur in den mit Filterpapier ausgestatteten Häusern gemessen.
Die Einhaltung der vorherigen Reinigungsvorschriften des IRS durch die Bewohner von 55 Häusern wurde dokumentiert. Dies betraf 30 Häuser, die im März 2016 und 25 Häuser, die im November 2016 besprüht wurden. Die Skala reichte von 0 bis 2 (0 = alle oder die meisten Gegenstände verblieben im Haus; 1 = die meisten Gegenstände wurden entfernt; 2 = das Haus wurde vollständig geräumt). Der Einfluss der Einhaltung der Vorschriften durch die Eigentümer auf die Sprühmenge und die Konzentration des verwendeten Moxa-Insektizids wurde untersucht.
Die statistische Power wurde berechnet, um signifikante Abweichungen von den erwarteten Konzentrationen von Alpha-Cypermethrin auf Filterpapier sowie signifikante Unterschiede in den Insektizidkonzentrationen und Sprühraten zwischen kategorisch gepaarten Hausgruppen zu erkennen. Die minimale statistische Power (α = 0,05) wurde für die Mindestanzahl der für jede Kategoriegruppe beprobten Haushalte (d. h. feste Stichprobengröße) berechnet, die zu Beginn der Studie ermittelt wurde. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Vergleich der mittleren Pestizidkonzentrationen in einer Probe von 17 ausgewählten Grundstücken (klassifiziert als nicht konforme Eigentümer) eine Power von 98,5 % aufwies, um eine Abweichung von 20 % von der erwarteten mittleren Zielkonzentration von 50 mg Wirkstoff/m² zu erkennen, wobei die Varianz (SD = 10) basierend auf andernorts veröffentlichten Beobachtungen [37, 38] überschätzt wird. Der Vergleich der Insektizidkonzentrationen in von Haushalten ausgewählten Aerosoldosen mit vergleichbarer Wirksamkeit (n = 21) ergab eine Power von > 90 %.
Der Vergleich zweier Stichproben mittlerer Pestizidkonzentrationen in n = 10 und n = 12 Häusern bzw. mittlerer Spritzraten in n = 12 und n = 23 Häusern ergab statistische Power von 66,2 % bzw. 86,2 % für den Nachweis. Erwartete Werte für eine Differenz von 20 % betragen 50 mg Wirkstoff/m² bzw. 19 m²/min. Konservativ wurde angenommen, dass in jeder Gruppe große Varianzen für die Spritzrate (SD = 3,5) und die Insektizidkonzentration (SD = 10) vorliegen. Die statistische Power lag bei >90 % für äquivalente Vergleiche der Spritzraten zwischen Häusern mit Filterpapier (n = 57) und Häusern ohne Filterpapier (n = 30). Alle Powerberechnungen wurden mit dem Programm SAMPSI in der Software STATA v15.0 [45] durchgeführt.
Die aus den Haushalten gesammelten Filterpapiere wurden mithilfe eines multivariaten negativen Binomialmodells mit gemischten Effekten (MENBREG-Programm in STATA v.15.0) analysiert, wobei die Position der Wände innerhalb des Hauses (drei Ebenen) als Zufallseffekt berücksichtigt wurde. Beta-Strahlungskonzentration. -Cypermethrin-io-Modelle wurden verwendet, um Veränderungen in Zusammenhang mit der Wandhöhe des Verneblers (drei Ebenen), der Verneblungsrate (m²/min), dem Datum der Steuererklärung und dem Status des Gesundheitsdienstleisters (zwei Ebenen) zu untersuchen. Ein generalisiertes lineares Modell (GLM) wurde verwendet, um die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Konzentration von Alpha-Cypermethrin auf dem an jeden Haushalt gelieferten Filterpapier und der Konzentration in der entsprechenden Lösung im Sprühtank zu testen. Die Sedimentation der Pestizidkonzentration in der Sprühtanklösung über die Zeit wurde auf ähnliche Weise untersucht, indem der Anfangswert (Zeitpunkt null) als Modell-Offset einbezogen und der Interaktionsterm Tank-ID × Zeit (Tage) getestet wurde. Ausreißer (x) wurden mithilfe der Tukey-Regel identifiziert, wobei x < Q1 – 1,5 × IQR oder x > Q3 + 1,5 × IQR. Wie bereits erwähnt, wurden die Sprühraten für sieben Häuser und die mittlere Wirkstoffkonzentration des Insektizids für ein Haus von der statistischen Analyse ausgeschlossen.
Die Genauigkeit der chemischen Quantifizierung der Alpha-Cypermethrin-Konzentration mittels ai IQK™ wurde durch den Vergleich der Werte von 27 Filterpapierproben aus drei Geflügelställen, die mit IQK™ und HPLC (Goldstandard) getestet wurden, bestätigt. Die Ergebnisse zeigten eine starke Korrelation (r = 0,93; p < 0,001) (Abb. 2).
Korrelation der Alpha-Cypermethrin-Konzentrationen in Filterpapierproben, die nach der IRS-Behandlung in Geflügelställen gesammelt wurden, quantifiziert mittels HPLC und IQK™ (n = 27 Filterpapiere aus drei Geflügelställen)
IQK™ wurde an 480 Filterpapieren aus 57 Geflügelställen getestet. Der Alpha-Cypermethrin-Gehalt auf den Filterpapieren lag zwischen 0,19 und 105,0 mg Wirkstoff/m² (Median 17,6, Interquartilsabstand: 11,06–29,78). Davon lagen nur 10,4 % (50/480) innerhalb des Zielkonzentrationsbereichs von 40–60 mg Wirkstoff/m² (Abb. 3). Die Mehrheit der Proben (84,0 % (403/480)) wies 60 mg Wirkstoff/m² auf. Der Unterschied in der geschätzten Mediankonzentration pro Haushalt für die 8–9 pro Haushalt gesammelten Testfilter betrug eine Größenordnung, mit einem Mittelwert von 19,6 mg Wirkstoff/m² (Interquartilsabstand: 11,76–28,32, Bereich: 0,60–67,45). Lediglich 8,8 % (5/57) der Standorte wiesen die erwarteten Pestizidkonzentrationen auf; 89,5 % (51/57) lagen unterhalb der Zielbereichsgrenzen und 1,8 % (1/57) lagen oberhalb der Zielbereichsgrenzen (Abb. 4).
Häufigkeitsverteilung der Alpha-Cypermethrin-Konzentrationen auf Filtern aus mit IRS behandelten Haushalten (n = 57 Haushalte). Die vertikale Linie markiert den Zielkonzentrationsbereich von Cypermethrin (50 mg ± 20 % Wirkstoff/m²).
Mediankonzentration von Beta-Cypermethrin (av) auf 8–9 Filterpapieren pro Haushalt, gesammelt in IRS-bearbeiteten Haushalten (n = 57 Haushalte). Die horizontale Linie stellt den Zielkonzentrationsbereich von Alpha-Cypermethrin (ai) dar (50 mg ± 20 % ai/m²). Die Fehlerbalken zeigen die untere und obere Grenze der benachbarten Medianwerte an.
Die medianen Konzentrationen, die auf Filter mit Wandhöhen von 0,2 m, 1,2 m und 2,0 m aufgebracht wurden, betrugen 17,7 mg Wirkstoff/m² (IQR: 10,70–34,26), 17,3 mg Wirkstoff/m² (IQR: 11,43–26,91) bzw. 17,6 mg Wirkstoff/m² (IQR: 10,85–31,37) (siehe Zusatzdatei 2). Unter Berücksichtigung des IRS-Datums ergab das Mixed-Effects-Modell weder einen signifikanten Konzentrationsunterschied zwischen den Wandhöhen (z < 1,83, p > 0,067) noch signifikante Veränderungen durch das Sprühdatum (z = 1,84, p = 0,070). Die mediane Konzentration, die auf die 5 Lehmhäuser aufgebracht wurde, unterschied sich nicht von der medianen Konzentration, die auf die 52 Lehmhäuser aufgebracht wurde (z = 0,13; p = 0,89).
Die Wirkstoffkonzentrationen in 29 unabhängig voneinander hergestellten Guarany®-Aerosoldosen, die vor der IRS-Anwendung beprobt wurden, variierten um 12,1 mg, von 0,16 mg Wirkstoff/ml bis 1,9 mg Wirkstoff/ml pro Dose (Abbildung 5). Nur 6,9 % (2/29) der Aerosoldosen wiesen Wirkstoffkonzentrationen innerhalb des Zieldosisbereichs von 0,96–1,44 mg Wirkstoff/ml auf, und 3,5 % (1/29) der Aerosoldosen enthielten Wirkstoffkonzentrationen >1,44 mg Wirkstoff/ml.
Die durchschnittlichen Wirkstoffkonzentrationen von alpha-Cypermethrin wurden in 29 Sprühformulierungen gemessen. Die horizontale Linie stellt die empfohlene Wirkstoffkonzentration für Aerosoldosen (0,96–1,44 mg/ml) dar, um den Zielkonzentrationsbereich von 40–60 mg/m² im Geflügelstall zu erreichen.
Von den 29 untersuchten Aerosoldosen entsprachen 21 21 Häusern. Die mittlere Wirkstoffkonzentration im Haus korrelierte nicht mit der Konzentration in den einzelnen Sprühtanks, die zur Behandlung des Hauses verwendet wurden (z = -0,94, p = 0,345), was sich in der geringen Korrelation (rSp2 = -0,02) widerspiegelte (Abb. 6).
Korrelation zwischen der Beta-Cypermethrin-Wirkstoffkonzentration auf 8-9 Filterpapieren, die aus mit IRS behandelten Häusern gesammelt wurden, und der Wirkstoffkonzentration in den selbst hergestellten Sprühlösungen, die zur Behandlung jedes Hauses verwendet wurden (n = 21).
Die Wirkstoffkonzentration in den Oberflächenlösungen von vier Sprühgeräten, die unmittelbar nach dem Schütteln (Zeitpunkt 0) entnommen wurden, variierte um 3,3 (0,68–2,22 mg Wirkstoff/ml) (Abb. 7). Bei einem Tank lagen die Werte innerhalb des Zielbereichs, bei einem weiteren darüber und bei den beiden anderen darunter. Die Pestizidkonzentrationen sanken in allen vier Proben während der anschließenden 15-minütigen Nachbeobachtung signifikant (b = −0,018 bis −0,084; z > 5,58; p < 0,001). Betrachtet man die Ausgangswerte der einzelnen Tanks, war der Interaktionseffekt zwischen Tank-ID und Zeit (Minuten) nicht signifikant (z = −1,52; p = 0,127). In den vier Becken betrug der durchschnittliche Verlust an mg Wirkstoff/ml Insektizid 3,3 % pro Minute (95 %-Konfidenzintervall 5,25, 1,71) und erreichte nach 15 Minuten 49,0 % (95 %-Konfidenzintervall 25,69, 78,68) (Abb. 7).
Nach gründlichem Mischen der Lösungen in den Tanks wurde die Ausfällungsrate von α-Cypermethrin ai in vier Sprühtanks im Abstand von einer Minute über einen Zeitraum von 15 Minuten gemessen. Die Ausgleichsgerade für jedes Reservoir ist dargestellt. Die Messwerte (Punkte) repräsentieren den Median von drei Teilproben.
Die durchschnittliche Wandfläche pro Haus für eine potenzielle IRS-Behandlung betrug 128 m² (IQR: 99,0–210,0; Spannweite: 49,1–480,0), und die durchschnittliche Zeit, die die Gesundheitsfachkräfte dafür aufwendeten, betrug 12 Minuten (IQR: 8,2–17,5; Spannweite: 1,5–36,6). Jedes Haus wurde besprüht (n = 87). Die in diesen Geflügelställen beobachtete Sprühabdeckung reichte von 3,0 bis 72,7 m²/min (Median: 11,1; IQR: 7,90–18,00) (Abbildung 8). Ausreißer wurden ausgeschlossen, und die Sprühraten wurden mit dem von der WHO empfohlenen Sprühbereich von 19 m²/min ± 10 % (17,1–20,9 m²/min) verglichen. Nur 7,5 % (6/80) der Häuser lagen in diesem Bereich; 77,5 % (62/80) lagen im unteren und 15,0 % (12/80) im oberen Bereich. Es wurde kein Zusammenhang zwischen der durchschnittlichen Wirkstoffkonzentration in den Haushalten und der beobachteten Sprühabdeckung festgestellt (z = -1,59, p = 0,111, n = 52 Haushalte).
Gemessene Sprührate (min/m²) in mit IRS behandelten Geflügelställen (n = 87). Die Referenzlinie stellt den erwarteten Toleranzbereich der Sprührate von 19 m²/min (±10 %) dar, der in den Spezifikationen der Sprühtankausrüstung empfohlen wird.
Bei 80 % der 80 Häuser lag das Verhältnis von beobachteter zu erwarteter Sprühabdeckung außerhalb des Toleranzbereichs von 1 ± 10 %. Dabei lagen 71,3 % (57/80) der Häuser unter dem Toleranzbereich, 11,3 % (9/80) darüber und 16 Häuser innerhalb des Toleranzbereichs. Die Häufigkeitsverteilung der Werte für das Verhältnis von beobachteter zu erwarteter Sprühabdeckung ist in der Zusatzdatei 3 dargestellt.
Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied in der mittleren Vernebelungsrate zwischen den beiden medizinischen Fachkräften, die routinemäßig IRS durchführten: 9,7 m²/min (IQR: 6,58–14,85, n = 68) versus 15,5 m²/min (IQR: 13,07–21,17, n = 12) (z = 2,45, p = 0,014, n = 80) (siehe Zusatzdatei 4A) sowie im Verhältnis der beobachteten zur erwarteten Sprührate (z = 2,58, p = 0,010) (siehe Zusatzdatei 4B).
Unter Ausschluss von Ausnahmefällen besprühte nur eine einzige Gesundheitsfachkraft 54 Häuser, in denen Filterpapier installiert war. Die mittlere Sprührate in diesen Häusern betrug 9,23 m²/min (IQR: 6,57–13,80) im Vergleich zu 15,4 m²/min (IQR: 10,40–18,67) in den 26 Häusern ohne Filterpapier (z = -2,38, p = 0,017).
Die Einhaltung der Pflicht zur Räumung der Wohnungen durch die Haushalte für die Zustellung von IRS-Unterlagen war unterschiedlich: 30,9 % (17/55) räumten ihre Wohnungen nicht teilweise und 27,3 % (15/55) räumten ihre Wohnungen nicht vollständig; ihre Wohnungen wurden verwüstet.
Die gemessenen Sprühmengen in nicht leeren Häusern (17,5 m²/min, IQR: 11,00–22,50) waren im Allgemeinen höher als in halbleeren Häusern (14,8 m²/min, IQR: 10,29–18,00) und vollständig leeren Häusern (11,7 m²/min, IQR: 7,86–15,36), der Unterschied war jedoch nicht signifikant (z > -1,58; p > 0,114, n = 48) (siehe Zusatzdatei 5A). Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Veränderungen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen von Filterpapier berücksichtigt wurden, welches sich im Modell nicht als signifikante Kovariate erwies.
In den drei Gruppen unterschied sich die absolute Zeit für die Hausbesprühung nicht signifikant (z < -1,90, p > 0,057), wohl aber die mittlere Fläche: Vollständig leerstehende Häuser (104 m² [IQR: 60,0–169,0 m²]) sind statistisch signifikant kleiner als bewohnte Häuser (224 m² [IQR: 174,0–284,0 m²]) und teilbewohnte Häuser (132 m² [IQR: 108,0–384,0 m²]) (z > 2,17; p < 0,031, n = 48). Vollständig leerstehende Häuser haben etwa die halbe Fläche von bewohnten und teilbewohnten Häusern.
Für die relativ geringe Anzahl an Haushalten (n = 25), für die sowohl Daten zur Einhaltung der Vorschriften als auch zum Wirkstoffgehalt des Pestizids vorlagen, ergaben sich keine Unterschiede in den mittleren Wirkstoffkonzentrationen, die den Haushalten zugeführt wurden, zwischen den verschiedenen Kategorien der Einhaltung der Vorschriften (z < 0,93, p > 0,351), wie in der Zusatzdatei 5B beschrieben. Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn das Vorhandensein/Fehlen von Filterpapier und die beobachtete Sprühabdeckung berücksichtigt wurden (n = 22).
Diese Studie untersucht die Praktiken und Verfahren der Innenraumspritzung (IRS) in einer typischen ländlichen Gemeinde in der Gran-Chaco-Region Boliviens, einem Gebiet mit einer langen Geschichte der Vektorübertragung [20]. Die Konzentration des im Rahmen der routinemäßigen IRS verabreichten Wirkstoffs Alpha-Cypermethrin variierte signifikant zwischen den Häusern, zwischen den einzelnen Filtern innerhalb der Häuser und zwischen den einzelnen Sprühtanks, die für die gleiche Konzentration von 50 mg Wirkstoff/m² vorbereitet waren. Nur 8,8 % der Häuser (10,4 % der Filter) wiesen Konzentrationen im Zielbereich von 40–60 mg Wirkstoff/m² auf, während die Mehrheit (89,5 % bzw. 84 %) Konzentrationen unterhalb des zulässigen Grenzwerts aufwies.
Ein möglicher Faktor für die suboptimale Verteilung von α-Cypermethrin im Haushalt ist die ungenaue Verdünnung der Pestizide und die uneinheitliche Konzentration der Suspension in den Sprühtanks [38, 46]. In der vorliegenden Studie bestätigten die Beobachtungen von Gesundheitspersonal, dass dieses die Zubereitungsrezepte für die Pestizide befolgte und von SEDES darin geschult wurde, die Lösung nach der Verdünnung im Sprühtank gründlich umzurühren. Die Analyse des Tankinhalts zeigte jedoch, dass die Wirkstoffkonzentration um den Faktor 12 schwankte, wobei nur 6,9 % (2/29) der getesteten Tanklösungen im Zielbereich lagen. Zur weiteren Untersuchung wurden die Lösungen auf der Oberfläche des Sprühtanks unter Laborbedingungen quantifiziert. Dabei zeigte sich ein linearer Abfall der α-Cypermethrin-Wirkstoffkonzentration um 3,3 % pro Minute nach dem Mischen und ein kumulativer Wirkstoffverlust von 49 % nach 15 Minuten (95 %-Konfidenzintervall: 25,7–78,7 %). Hohe Sedimentationsraten aufgrund der Aggregation von Pestizidsuspensionen, die bei der Verdünnung von Netzpulverformulierungen entstehen, sind nicht ungewöhnlich (z. B. DDT [37, 47]), und die vorliegende Studie belegt dies auch für Pyrethroid-Formulierungen mit Sulfat-1-Konzentrat (SA). Suspensionskonzentrate werden häufig in der Innenraumspritzung (IRS) eingesetzt, und wie bei allen Insektizidpräparaten hängt ihre physikalische Stabilität von vielen Faktoren ab, insbesondere von der Partikelgröße des Wirkstoffs und der sonstigen Bestandteile. Die Sedimentation kann auch durch die Gesamthärte des zur Herstellung der Suspension verwendeten Wassers beeinflusst werden, ein Faktor, der im Feld schwer zu kontrollieren ist. Beispielsweise ist der Wasserzugang am Untersuchungsstandort auf lokale Flüsse beschränkt, deren Abfluss und Gehalt an suspendierten Bodenpartikeln saisonalen Schwankungen unterliegen. Methoden zur Überwachung der physikalischen Stabilität von SA-Zusammensetzungen werden derzeit erforscht [48]. Subkutan verabreichte Arzneimittel wurden jedoch in anderen Teilen Lateinamerikas erfolgreich zur Reduzierung von Infektionen mit Trichomonas pathogenen Bakterien in Haushalten eingesetzt [49].
Auch in anderen Vektorkontrollprogrammen wurden unzureichende Insektizidformulierungen festgestellt. So verwendeten beispielsweise in einem Programm zur Bekämpfung der viszeralen Leishmaniose in Indien nur 29 % der 51 Sprühteams korrekt zubereitete und gemischte DDT-Lösungen, und keines der Teams befüllte die Sprühtanks wie empfohlen [50]. Eine Untersuchung in Dörfern in Bangladesch zeigte einen ähnlichen Trend: Nur 42–43 % der IRS-Teams (Insektizid-Reinigungsdienst) bereiteten die Insektizide vor und befüllten die Kanister gemäß Protokoll, in einem Unterbezirk lag der Wert sogar nur bei 7,7 % [46].
Die beobachteten Veränderungen der Wirkstoffkonzentration in den Haushalten sind kein Einzelfall. In Indien erreichten nur 7,3 % (41 von 560) der behandelten Haushalte die Zielkonzentration von DDT, wobei die Unterschiede innerhalb und zwischen den Haushalten gleichermaßen groß waren [37]. In Nepal absorbierte Filterpapier durchschnittlich 1,74 mg Wirkstoff/m² (Bereich: 0,0–17,5 mg/m²), was lediglich 7 % der Zielkonzentration (25 mg Wirkstoff/m²) entspricht [38]. HPLC-Analysen von Filterpapier zeigten große Unterschiede in den Deltamethrin-Wirkstoffkonzentrationen an den Hauswänden in Chaco, Paraguay: von 12,8–51,2 mg Wirkstoff/m² bis 4,6–61,0 mg Wirkstoff/m² auf den Dächern [33]. In Tupiza, Bolivien, berichtete das Chagas-Kontrollprogramm über die Ausbringung von Deltamethrin an fünf Haushalte in Konzentrationen von 0,0–59,6 mg/m², quantifiziert mittels HPLC [36].
Veröffentlichungsdatum: 16. April 2024