تحليل مكاني وزماني لتأثيرات رش المبيدات الحشرية داخل المنازل بكميات صغيرة جدًا على كثافة بعوضة الزاعجة المصرية | الآفات والنواقل

حلّل هذا المشروع بيانات من تجربتين واسعتي النطاق شملتا ست جولات من رش المبيدات البيرثرويدية داخل المنازل على مدى عامين في مدينة إكيتوس بمنطقة الأمازون البيروفية. وقد طوّرنا نموذجًا مكانيًا متعدد المستويات لتحديد أسباب انخفاض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية، والناجمة عن (1) الاستخدام المنزلي الحديث للمبيدات الحشرية ذات الحجم المتناهي الصغر (ULV)، و(2) استخدام هذه المبيدات في المنازل المجاورة أو القريبة. وقارنّا مدى ملاءمة النموذج لمجموعة من مخططات ترجيح فعالية الرش الممكنة، استنادًا إلى دوال اضمحلال زمنية ومكانية مختلفة، وذلك لرصد الآثار المتأخرة للمبيدات الحشرية ذات الحجم المتناهي الصغر.
تشير نتائجنا إلى أن انخفاض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية داخل المنزل كان في المقام الأول نتيجةً للرش داخل المنزل نفسه، بينما لم يكن للرش في المنازل المجاورة أي تأثير إضافي. ينبغي تقييم فعالية عمليات الرش بناءً على الفترة الزمنية منذ آخر عملية رش، إذ لم نجد أي تأثير تراكمي للرش المتكرر. وبناءً على نموذجنا، قدرنا أن فعالية الرش انخفضت بنسبة 50% تقريبًا بعد 28 يومًا من الرش.
كان انخفاض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية في المنازل يعتمد بشكل أساسي على عدد الأيام منذ آخر معالجة في منزل معين، مما يسلط الضوء على أهمية تغطية الرش في المناطق عالية الخطورة، مع اعتماد وتيرة الرش على ديناميكيات انتقال العدوى المحلية.
تُعدّ بعوضة الزاعجة المصرية الناقل الرئيسي للعديد من الفيروسات المنقولة بالمفصليات التي قد تُسبب أوبئة واسعة النطاق، بما في ذلك فيروس حمى الضنك، وفيروس شيكونغونيا، وفيروس زيكا. يتغذى هذا النوع من البعوض بشكل أساسي على البشر، ويكثر من تغذيته عليهم. وهو مُتأقلم جيدًا مع البيئات الحضرية [1، 2، 3، 4]، وقد استوطن العديد من المناطق في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية [5]. في العديد من هذه المناطق، تتكرر فاشيات حمى الضنك دوريًا، مما يُسفر عن ما يُقدّر بنحو 390 مليون حالة سنويًا [6، 7]. في ظل غياب علاج أو لقاح فعّال ومتوفر على نطاق واسع، يعتمد منع انتقال حمى الضنك ومكافحته على خفض أعداد البعوض من خلال تدابير مكافحة النواقل المختلفة، والتي تشمل عادةً رش المبيدات الحشرية التي تستهدف البعوض البالغ [8].
في هذه الدراسة، استخدمنا بيانات من تجربتين ميدانيتين واسعتي النطاق ومتكررتين لرش البيريثرويدات داخل المنازل بكميات ضئيلة للغاية في مدينة إكيتوس، بمنطقة الأمازون البيروفية [14]، لتقدير التأثيرات المكانية والزمنية المتأخرة لهذا الرش على وفرة بعوضة الزاعجة المصرية (Aedes aegypti) في المنازل، وذلك على مستوى يتجاوز نطاق المنزل الواحد. وقد قيّمت دراسة سابقة تأثير المعالجات ذات الكميات الضئيلة للغاية بناءً على ما إذا كانت المنازل تقع داخل منطقة تدخل أوسع أو خارجها. في هذه الدراسة، سعينا إلى تحليل تأثيرات المعالجة على مستوى أدق، على مستوى المنزل الواحد، لفهم المساهمة النسبية للمعالجات داخل المنزل مقارنةً بالمعالجات في المنازل المجاورة. زمنيًا، قدّرنا التأثير التراكمي للرش المتكرر مقارنةً بأحدث عملية رش على خفض وفرة بعوضة الزاعجة المصرية في المنازل، وذلك لفهم وتيرة الرش اللازمة وتقييم انخفاض فعالية الرش بمرور الوقت. يمكن أن يساعد هذا التحليل في تطوير استراتيجيات مكافحة النواقل وتوفير معلومات لتحديد معلمات النماذج للتنبؤ بفعاليتها [22، 23، 24].
تمثيل مرئي لخطة المسافة الحلقية المستخدمة لحساب نسبة الأسر الواقعة ضمن حلقة على مسافة محددة من الأسرة (i) والتي عولجت بالمبيدات الحشرية في الأسبوع السابق للحدث (t) (جميع الأسر (i) تقع ضمن مسافة 1000 متر من المنطقة العازلة). في هذا المثال من عام 2014، كانت الأسرة (i) تقع في المنطقة المعالجة، وأُجري مسح الحشرات البالغة بعد الجولة الثانية من الرش. تستند حلقات المسافة إلى المسافات التي من المعروف أن بعوضة الزاعجة المصرية (Aedes aegypti) تقطعها. وتستند حلقات المسافة (B) إلى توزيع منتظم كل 100 متر.
لقد اختبرنا مقياسًا بسيطًا b عن طريق حساب نسبة الأسر داخل حلقة على مسافة معينة من الأسرة i التي تم معالجتها بالمبيدات في الأسبوع الذي يسبق t (ملف إضافي 1: الجدول 4).
حيث يمثل h عدد الأسر في الحلقة r، و r هي المسافة بين الحلقة والمنزل i. يتم تحديد المسافات بين الحلقات مع مراعاة العوامل التالية:
مدى ملاءمة النموذج النسبي لدالة تأثير الرش داخل الأسرة المرجح زمنيًا. تمثل الخطوط الحمراء السميكة أفضل النماذج الملائمة، حيث يمثل الخط الأكثر سمكًا أفضل النماذج الملائمة، بينما تمثل الخطوط السميكة الأخرى نماذج لا يختلف فيها معيار معلومات الانحدار المرجح زمنيًا (WAIC) اختلافًا كبيرًا عن معيار WAIC لأفضل نموذج ملائم. ب- دالة التضاؤل ​​المطبقة على الأيام منذ آخر رش والتي كانت ضمن أفضل خمسة نماذج ملائمة، مرتبة حسب متوسط ​​معيار WAIC في كلتا التجربتين.
يرتبط الانخفاض المُقدَّر في أعداد بعوضة الزاعجة المصرية لكل أسرة بعدد الأيام منذ آخر عملية رش. وتُعبِّر المعادلة المذكورة عن هذا الانخفاض كنسبة، حيث تمثل نسبة المعدل (RR) نسبة سيناريو الرش إلى خط الأساس في حالة عدم الرش.
وقدّر النموذج أن فعالية الرش انخفضت بنسبة 50٪ تقريبًا بعد 28 يومًا من الرش، في حين أن أعداد البعوضة الزاعجة المصرية قد تعافت بالكامل تقريبًا بعد 50-60 يومًا من الرش.
في هذه الدراسة، نصف تأثيرات رش المبيدات البيرثرويدية داخل المنازل بكميات ضئيلة للغاية على أعداد بعوضة الزاعجة المصرية، وذلك تبعًا لتوقيت الرش ونطاقه المكاني بالقرب من المنزل. سيساعد فهم أفضل لمدة الرش ونطاقه المكاني على تحديد الأهداف المثلى للتغطية المكانية وتواتر الرش المطلوب خلال تدخلات مكافحة النواقل، كما سيفيد في وضع نماذج تقارن بين استراتيجيات مكافحة النواقل المختلفة. تُظهر نتائجنا أن انخفاض أعداد الزاعجة المصرية داخل المنزل الواحد كان مدفوعًا بالرش داخل المنزل نفسه، بينما لم يكن لرش المنازل في المناطق المجاورة أي تأثير إضافي. اعتمدت تأثيرات الرش على أعداد الزاعجة المصرية داخل المنزل بشكل أساسي على الفترة الزمنية منذ آخر رش، وتناقصت تدريجيًا على مدى 60 يومًا. لم يُلاحظ أي انخفاض إضافي في أعداد الزاعجة المصرية نتيجة التأثير التراكمي لعمليات الرش المتعددة داخل المنازل. باختصار، انخفض عدد الزاعجة المصرية. يعتمد عدد بعوضة الزاعجة المصرية في المنزل بشكل أساسي على الوقت الذي انقضى منذ آخر عملية رش في ذلك المنزل.
من أهم قيود دراستنا عدم ضبطنا لعمر بعوضة الزاعجة المصرية البالغة التي جُمعت. وقد وجدت تحليلات سابقة لهذه التجارب [14] اتجاهًا نحو توزيع عمري أصغر للإناث البالغة (زيادة نسبة الإناث غير الوالدة) في المناطق المعالجة بمبيد L-2014 مقارنةً بالمنطقة العازلة. وبالتالي، على الرغم من أننا لم نجد تأثيرًا تفسيريًا إضافيًا للرش في المنازل المجاورة على وفرة الزاعجة المصرية في منزل معين، إلا أننا لا نستطيع الجزم بعدم وجود تأثير إقليمي على ديناميكيات تجمعات الزاعجة المصرية في المناطق التي يكثر فيها الرش.
تشمل القيود الأخرى لدراستنا عدم القدرة على تحديد موقع وتوقيت الرش الطارئ الذي أجرته وزارة الصحة قبل شهرين تقريبًا من الرش التجريبي L-2014. وقد أظهرت تحليلات سابقة أن هذه الرشات كان لها تأثيرات مماثلة في جميع أنحاء منطقة الدراسة، مما شكل خط أساس مشتركًا لكثافة بعوضة الزاعجة المصرية؛ وبالفعل، بدأت أعداد بعوضة الزاعجة المصرية بالتعافي عند إجراء الرش التجريبي [14]. علاوة على ذلك، قد يعود اختلاف النتائج بين الفترتين التجريبيتين إلى اختلافات في تصميم الدراسة واختلاف حساسية بعوضة الزاعجة المصرية لمادة السايبرمثرين، حيث كانت S-2013 أكثر حساسية من L-2014 [14]. نقدم هنا النتائج الأكثر اتساقًا من الدراستين، ونعتمد النموذج المُطابق لتجربة L-2014 كنموذجنا النهائي. بالنظر إلى أن التصميم التجريبي L-2014 أكثر ملاءمة لتقييم تأثير الرش الأخير على تجمعات بعوضة الزاعجة المصرية، وأن تجمعات الزاعجة المصرية المحلية قد طورت مقاومة للبيرثرويدات في أواخر عام 2014 [41]، فقد اعتبرنا هذا النموذج خيارًا أكثر تحفظًا وأكثر ملاءمة لتحقيق أهداف هذه الدراسة.
قد يُعزى انخفاض ميل منحنى تحلل الرذاذ الملاحظ في هذه الدراسة إلى مزيج من معدل تحلل السيبرمثرين وديناميكيات أعداد البعوض. يُعد مبيد السيبرمثرين المستخدم في هذه الدراسة من البيريثرويدات التي تتحلل بشكل أساسي عن طريق التحلل الضوئي والتحلل المائي (نصف العمر = 2.6-3.6 أيام) [44]. على الرغم من أن البيريثرويدات تُعتبر عمومًا سريعة التحلل بعد الاستخدام وأن بقاياها ضئيلة، إلا أن معدل تحللها أبطأ بكثير داخل المباني مقارنةً بالهواء الطلق، وقد أظهرت العديد من الدراسات أن السيبرمثرين قد يبقى في الهواء والغبار داخل المباني لعدة أشهر بعد الرش [45، 46، 47]. غالبًا ما تُبنى المنازل في إكيتوس في ممرات ضيقة ومظلمة ذات نوافذ قليلة، مما قد يفسر انخفاض معدل التحلل الناتج عن التحلل الضوئي [14]. بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ السيبرمثرين شديد السمية لبعوضة الزاعجة المصرية الحساسة حتى عند الجرعات المنخفضة (LD50 ≤ 0.001 جزء في المليون) [48]. ونظرًا لطبيعة السيبرمثرين المتبقية الكارهة للماء، فمن غير المرجح أن يؤثر على يرقات البعوض المائية، مما يفسر تعافي أعداد البعوض البالغ من مواطن اليرقات النشطة بمرور الوقت كما هو موضح في الدراسة الأصلية، مع وجود نسبة أعلى من الإناث غير البيوضة في المناطق المعالجة مقارنةً بالمناطق العازلة [14]. قد تستغرق دورة حياة بعوضة الزاعجة المصرية من البيضة إلى البلوغ من 7 إلى 10 أيام، وذلك تبعًا لدرجة الحرارة ونوع البعوض [49]. ويمكن تفسير تأخر تعافي أعداد البعوض البالغ أيضًا بحقيقة أن السيبرمثرين المتبقي يقتل أو يطرد بعض البعوض البالغ حديث الظهور وبعض البعوض البالغ الدخيل من مناطق لم تُعالج من قبل، فضلًا عن انخفاض وضع البيض نتيجةً لانخفاض أعداد البعوض البالغ [22، 50].
أظهرت النماذج التي شملت تاريخ رش المنازل بالكامل دقةً أقل وتقديرات تأثير أضعف من النماذج التي اقتصرت على تاريخ الرش الأخير. ولا ينبغي اعتبار ذلك دليلاً على عدم حاجة المنازل الفردية لإعادة المعالجة. يشير تعافي أعداد بعوضة الزاعجة المصرية، الذي لوحظ في دراستنا، وكذلك في دراسات سابقة [14]، بعد الرش بفترة وجيزة، إلى ضرورة إعادة معالجة المنازل بتردد تحدده ديناميكيات انتقال العدوى المحلية لإعادة السيطرة على الزاعجة المصرية. ينبغي أن يهدف تردد الرش في المقام الأول إلى تقليل احتمالية إصابة إناث الزاعجة المصرية، والتي ستتحدد بطول فترة الحضانة الخارجية المتوقعة (EIP) - وهي الفترة الزمنية التي يستغرقها الناقل الذي تغذى على دم مصاب ليصبح معديًا للمضيف التالي. بدورها، تعتمد فترة الحضانة الخارجية على سلالة الفيروس ودرجة الحرارة وعوامل أخرى. على سبيل المثال، في حالة حمى الضنك، حتى لو قضى رش المبيدات الحشرية على جميع النواقل البالغة المصابة، فقد يظل السكان ناقلين للعدوى لمدة 14 يومًا، وقد ينقلون العدوى إلى البعوض الناشئ حديثًا [54]. وللسيطرة على انتشار حمى الضنك، ينبغي أن تكون الفترات بين عمليات الرش أقصر من الفترات بين معالجات المبيدات الحشرية، وذلك للقضاء على البعوض الناشئ حديثًا الذي قد يلدغ العوائل المصابة قبل أن ينقل العدوى إلى بعوض آخر. ويمكن استخدام سبعة أيام كدليل إرشادي ووحدة قياس ملائمة لهيئات مكافحة النواقل. وبالتالي، فإن الرش الأسبوعي بالمبيدات الحشرية لمدة 3 أسابيع على الأقل (لتغطية فترة العدوى الكاملة للعائل) سيكون كافيًا لمنع انتقال حمى الضنك، وتشير نتائجنا إلى أن فعالية الرش السابق لن تنخفض بشكل ملحوظ بحلول ذلك الوقت [13]. في الواقع، في إيكيتوس، نجحت السلطات الصحية في الحد من انتقال حمى الضنك خلال تفشي المرض من خلال إجراء ثلاث جولات من رش المبيدات الحشرية بكميات ضئيلة للغاية في أماكن مغلقة على مدى عدة أسابيع إلى عدة أشهر.
أخيرًا، تُظهر نتائجنا أن تأثير الرش الداخلي اقتصر على المنازل التي نُفِّذ فيها، وأن رش المنازل المجاورة لم يُسهم في خفض أعداد بعوضة الزاعجة المصرية. تستطيع بعوضة الزاعجة المصرية البالغة البقاء بالقرب من المنزل الذي فقست فيه أو داخله، والتجمع على مسافة تصل إلى 10 أمتار، وقطع مسافة متوسطة قدرها 106 أمتار.[36] وبالتالي، قد لا يكون لرش المنطقة المحيطة بالمنزل تأثير يُذكر على أعداد الزاعجة المصرية داخله. يدعم هذا نتائج دراسات سابقة أشارت إلى عدم وجود تأثير للرش خارج المنازل أو حولها [18، 55]. مع ذلك، وكما ذُكر سابقًا، قد تكون هناك تأثيرات إقليمية على ديناميكيات أعداد الزاعجة المصرية لا يستطيع نموذجنا رصدها.