Инсектицидная композиция
INSECTICIDE COMPOSITION

Область техники
Изобретение относится к средствам для борьбы с насекомыми, а именно к инсектицидной композиции, содержащей смесь порошков борной кислоты и диатомита, и может быть использовано для уничтожения тараканов в быту или на производстве.
Уровень техники
Известно применение борной кислоты и ее солей в составе инсектицидов. В частности, приманки такого типа предлагались к использованию в СССР в соответствии с «Методическими рекомендациями по борьбе с синантропными тараканами», 1986 год.
Порошок борной кислоты попадает на усики (антенны) насекомого, которые используются для обследования окружающего пространства. В связи с этим таракан старается очистить свои усики и слизывает загрязнение, которое, попадая в кишечник, вызывает активное отравление.
Недостатком применения порошка борной кислоты является то, что насекомое не поглощает этот яд в достаточном количестве, что не вызывает его быструю гибель.
Известно применение порошка диатомита в качестве нетоксического инсектицида (см. например, патенты РФ RU2660282, 05.07.2018 и RU2653368,12.09.2017).
Диатомит представляет собой осадочную породу из окаменевших створок водорослей (диатомей) с высокой пористостью и способностью к адсорбции.
Внешним скелетом насекомого является кутикула, имеющая наружный полупрозрачный слой - эпикутикулу - толщиной около 1 мкм. Указанный слой содержит липопротеиновый комплекс – кутикулин, стабилизированный хинонами, но не содержит хитин. Таким образом, в состав наружного слоя сходят липиды (липоиды) и воскоподобные вещества.
Повреждение эпикутикулы при механическом воздействии или растворении восков органическими растворителями приводит к быстрой потере влаги насекомым. Это объясняется так называемым «эффектом Цахера», описывающим гибель амбарных вредителей от опудривания зерна порошками неядовитых вещества. Данный эффект основан на способности некоторых порошков, в частности диатомита, поглощать воск. При этом воск превращается в «молекулярное сито», через которое легко испаряется вода. В результате насекомое погибает от обезвоживания.
Однако, если насекомые после повреждения воскового слоя содержатся во влажной среде (имеют доступ в воде) эпикутикула может регенерировать, что повышает способность насекомого противостоять иссушению и снижает эффективность от применения диатомитового порошка.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения, по совокупности признаков, является инсектицидная композиция для борьбы с тараканами и другими насекомыми, раскрытая в патенте США US5576007, 19.11.1996. Композиция выполнена на основе порошка цеолита и может дополнительно включать другие пористые минералы, в частности диатомит. При этом в патенте также упомянута возможность дополнительного использования добавки борной кислоты.
Недостатком указанной композиции является ее сравнительно низкая эффективность. Цеолит не обладает достаточно хорошими абразивными и адсорбционными характеристиками для обеспечения гибели насекомого, а введение диатомита лишь в виде добавки не может существенно усилить действие инсектицида. При этом потенциальная возможность добавления борной кислоты без указания ее количеств не свидетельствует о повышении эффективности композиции, поскольку ближайший аналог не описывает какие-либо результаты от совместного применения пористых минералов и добавки борной кислоты.
Раскрытие сущности изобретения
Технической проблемой заявленного изобретения является устранение вышеописанных недостатков аналогов, связанных, прежде всего, с низкой скоростью действия инсектицидов, а также их сравнительной невысокой эффективностью.
Технический результат изобретения заключается в повышении скорости гибели насекомых, а также уровня их поражения, выраженном в соотношении числа погибших насекомых к общему числу насекомых, подвергнутых воздействию композиции.
Указанный технический результат достигается в заявленном изобретении за счет того, что инсектицидная композиция, содержит смесь порошка диатомита без покрытия в количестве 10-90 мас.% и порошка борной кислоты в количестве 10-90 мас.%. Причем указанные порошки имеют размер частиц от 1 до 200 мкм.
Кроме того, согласно частным вариантам реализации изобретения:
- композиция дополнительно содержит добавку из порошка гидрофильного диоксида кремния с размером частиц от 1 до 200 мкм в количестве 1 – 14 мас.%;
- использован порошок диатомита, полученный из морского диатомита;
- использован порошок диатомита, подвергнутый механической очистке и сушке;
- использованы порошки со средним размером частиц 5-50 мкм.
В отличие от аналогов в составе заявленной композиции применяется сочетание порошков борной кислоты и диатомита, которые в указанных пропорциях обеспечивают достижение синергетического эффекта, заключающегося в значительном увеличении скорости гибели насекомых, а также уровня их поражения. Указанный эффект объясняется комплексным влиянием следующих факторов.
1. Применяемые частицы диатомита обладают развитой поверхностью и наносят механические повреждения восковому покрову наружного слоя кутикулы за счет абразивного воздействия (расцарапывают наружный слой).
2. В результате абразивного повреждения возникает более выраженный эффект Цахера, при котором пористые частицы диатомита активно поглощают восковой покров насекомого, что приводит к более интенсивной потере влаги.
3. Через образовавшиеся открытые поры (области нарушения воскового покрова) проникает борная кислота, что приводит к ее контактному токсическому воздействию на насекомое.
4. Применение частиц диатомита с развитой поверхностью позволяет им в большем количестве цепляться к усикам (антеннам) насекомого вместе с порошком борной кислоты. В результате насекомое начинает чаще (чем при использовании исключительно борной кислоты) чистить свои усики, что приводит к более интенсивному заглатыванию борной кислоты, которая вызывает кишечное отравление.
В результате совместного действия указанных механизмов заявленная композиция демонстрируют значительно более высокую инсектицидную активность, которая не может быть достигнута при раздельном применении порошков борной кислоты и диатомита.
При этом принципиальным аспектом изобретения для достижения указанного эффекта является применение диатомитового порошка без покрытия. Наличие дополнительных покрытий (которые используется в некоторых аналогах для повышения адсорбционного способности) снижает абразивное действие, а также ухудшает зацепление частиц на усиках насекомого, что минимизирует первый, третий и четвертый механизмы воздействия.
Кроме того, существенным для заявленной композиции является указанный количественный состав. При содержании частиц диатомита менее 10 мас. % их абразивное и адсорбционное воздействие на насекомое будет незначительным, при этом увеличенное за счет этого содержание борной кислоты (более 90 мас.%) не повысит токсическое действие, поскольку борная кислота не будет поглощаться в достаточных количествах. С другой стороны, при содержании частиц борной кислоты менее 10 мас.% токсическое действие композиции значительно снизиться, что будет практически сопоставимо с эффектом использования чистого порошка диатомита.
Следует также отметить, что использование других порошков пористых минералов в сочетании с борной кислотой не обеспечивает достижение описанного эффекта.
Осуществление изобретения
Заявленная композиция представляет собой механическую смесь из 10-90 мас.% порошка диатомита без покрытия и 10-90 мас.% порошка борной кислоты. Кроме того, возможно введение добавки порошка гидрофильного диоксида кремния в количестве 1 – 14 мас.%.
Порошок диатомита может иметь размеры от 1 до 200 мкм. Однако наиболее предпочтительно использовать частицы со средним 5-50 мкм, которые позволяют порошку хорошо прилипать к насекомым при малейшем контакте.
Диатомитовый порошок производится из диатомита, как правило, путем комбинированной термомеханической обработки и классификации по гранулометрическому составу. Предпочтительно использовать морской диатомит, поскольку панцири морских диатомий цельные и лёгкие (по сравнению с панцирями озерных диатомий), что определяет высокие абразивные и адсорбционные свойства материала важные для достижения описанного эффекта.
Наиболее предпочтительно применять диатомитовый порошок, прошедший следующую обработку.
Сначала осуществляют дробление и измельчение диатомита.
Далее порошок сушат при температуре 350°С до 4%-ной влажности. Тепловая энергия в виде дымовых газов поступает по специальному трубопроводу из печи.
Полученный диатомит поступает в блок классификаторов, где происходит его отделение от примесей (камней, опок и кварцевого песка, мелких глинистых примесей).
Мелкие глинистые частицы поступают в рукавный фильтр, где улавливаются и ссыпаются в накопитель.
Очищенный диатомит по трубопроводу поступает в печь, где происходит дополнительная сушка при температуре 750°С, обеспечивающая полное очищение пор диатомовых створок и ликвидации всех органических примесей.
После этого диатомит поступает на дополнительный классификатор, где происходит отделение порошка от мелкого кварцевого песка.
Далее порошок снова подвергают классификации, для отбора очищенного диатомита необходимой фракции. Мелкодисперсные частицы диатомитового порошка из классификатора направляются во второй рукавный фильтр, где улавливаются и ссыпаются в накопитель.
Получаемый из морского диатомита порошок далее может смешиваться с порошком гидрофильного диоксида кремния, состоящим на 99% из высокопористого аморфного диоксида кремния с размером частиц, соответствующим размеру частиц диатомита. Добавка диоксида кремния вводится в диатомит, предпочтительно, в количестве около 15 мас.% с целью повышения чистоты диатомитового порошка (поскольку он состоит, по существу, из диоксида кремния). Соответственно, содержание добавки в составе всей композиции может составлять от 1 до 14 мас.%.
Подвергнутой описанной обработке порошок диатомита с добавкой диоксида кремния обладает свойствами (вес, дисперсность, степень очистки, площадь удельной поверхности), необходимыми для 100%-го прилипания к насекомым при малейшем контакте, что позволяет добиться наилучшего эффективности действия композиции как кишечного яда. Кроме того, указанная обработка обеспечивает значительное повышение адсорбционных и абразивных свойств продукта.
Порошок борной кислоты для заявленной композиции может быть приготовлен любым известным специалисту способом. Частицы борной кислот могут также иметь размеры от 1 до 200 мкм, при этом наиболее предпочтительно использовать частицы со средним размером 5-50 мкм, который способствует хорошему удержанию частиц на поверхности усиков насекомых и их проникновению внутрь организма.
Для приготовления композиции порошки подвергаются механическому смешиванию с помощью любого известного специалисту устройства.
2
При использовании композиции смесь порошков рассыпается по поверхностям в помещении при расходе около 10 мг/м. По истечению нескольких суток после гибели всех насекомых композиция может быть удалена с поверхностей.
Для проверки эффективности заявленной композиции в ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора было проведено изучение инсектицидной активности смеси диатомитового порошка и борной кислоты в отношении рыжих тараканов Blattella germanica.
2
Были приготовлены образцы из смеси порошков диатомита (с добавкой 15 мас.% гидрофильного диоксида кремния)  и борной кислоты в массовых соотношения 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8 и 1:9, а также образцы, содержащие 100% порошка диатомита и 100 % порошка борной кислоты. Все образцы применялись при одинаковом расходе 10 мг/м.
2
При отборе насекомых в эксперимент соблюдали метод случайно выборки. Инсектицидность оценивали в контейнерах размером 55 x 37,5 x 15,5 см. Края контейнеров смазывали вазелином для предотвращения ухода насекомых. В правый угол помещали убежище из картона, а в левый угол - пищу (сухой белый хлеб). По 10 самок и самцов помещали в контейнеры и выдерживали в течение 24 часов для привыкания насекомых к новому месте обитания. После этого по дну контейнера рассыпали образцы с расходом 10 мг/м. Учет смертности насекомых проводили периодически в течение 1,2,3,4,6,8,10,12,15,18,20,24,48 часов и порошка чистого диатомита после 30 суток. Повторность опыта была трехкратная.
Эксперименты проводили при температуре 24-26°С и относительной влажности воздуха более 60%.
В таблице 1 показаны полученные результаты по смертности тараканов при использовании композиции.
Таблица 1
Вещества и соотношения компонентов
Поражение тараканов … % через …… часов
1
2
3
4
6
8
10
12
15
18
20
24
48
30 сут.
Диатомитовый порошок**
0
0
0
0
0
0
0
5
5
5
5
5
5
5
Борная кислота
0
0
0
0
0
0
0
10
10
15
15
25
75
100
Смесь 1:1
0
0
0
10
40
55
70
100
100
100
100
100
100
100
Смесь 2:1
0
0
10
30
60
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Смесь 3:1
0
0
10
20
50
70
100
100
100
100
100
100
100
100
Смесь 4:1
0
0
5
10
30
55
65
80
100
100
100
100
100
100
Смесь 5:1
0
0
0
5
25
40
55
55
65
65
80
90
100
100
Смесь 6:1
0
0
0
5
20
30
40
40
60
60
70
90
100
100
Смесь 7:1
0
0
0
5
25
30
40
45
60
60
70
90
100
100
Смесь 8:1
0
0
0
0
10
20
30
30
45
60
70
85
100
100
Смесь 9:1
0
0
0
0
10
20
35
35
40
40
60
80
100
100
Смесь 1:2
0
0
0
40
50
65
75
100
100
100
100
100
100
100
Смесь 1:3
0
0
5
30
40
45
65
70
75
85
100
100
100
100
Смесь 1:4
0
0
0
20
20
20
25
25
25
30
45
70
100
100
Смесь 1:5
0
0
0
0
15
15
20
20
25
25
50
65
100
100
Смесь 1:6
0
0
0
0
10
10
10
15
15
25
35
45
100
100
Смесь 1:7
0
0
0
0
5
10
15
15
15
15
30
40
90
100
Смесь 1:8
0
0
0
0
0
0
10
10
10
15
20
40
90
100
Смесь 1:9
0
0
0
0
0
0
0
10
10
15
15
30
80
100
Смесь 1:1*
0
0
0
10
35
50
80
100
100
100
100
100
100
100
Контроль
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Примечание: * посадка через 48 суток
** в присутствии поилки с водой
Рыжие тараканы оказались достаточно чувствительными к воздействию инсектицидов. Наиболее чувствительными оказались самцы, гибель самок наступала позже.
100 %-ная борная кислота показала свою эффективность лишь на 30 сутки эксперимента. А при использовании 100% диатомитового порошка в присутствии поилки с водой действие инсектицида не проявлялось в течение всего срока наблюдения (30 суток).
Первые три часа тараканы практически не погибали во всех вариантах опыта. Однако через 48 часов во всех вариантах заявленной композиции наблюдалась гибель 80-100% насекомых в каждой группе. При дальнейших учетах в течение трех дней смертность тараканов была подтверждена.
В результате испытания не была установлена прямая зависимость соотношения компонентов (в пределах 10-90 мас.%) на скорость и полноту гибели насекомых. Однако, показано, что наилучшие результаты могут быть достигнуты при соотношении диатомита к борной кислоте в пределах 1:1 – 4:1 (диатомит – 50-80 мас.%, борная кислота – 20-50 мас.%),  и 1:2 – 1:3 (диатомит 25-33 мас.%, борная кислота 67-75 мас.%)  Тем не менее результаты демонстрируют эффективность применение состава во всем заявленном диапазоне значений (10-90 мас.% для обоих компонентов), которая значительно превышает эффективность от применения отдельных компонентов состава.
Несмотря на то, что действие композиции продемонстрировано на тараканах, специалисту в данной области техники является понятным, что она будет проявлять свою эффективность и при борьбе с другими насекомыми, поскольку механизм действия на их наружный покров будет одинаковым. В частности, описанная композиция является перспективной для борьбы с чешуйницами и муравьями.