ES2240974T3 - Fumigantes a base de cianogeno y metodos de fumigacion que utilizan cianogeno. - Google Patents

Fumigantes a base de cianogeno y metodos de fumigacion que utilizan cianogeno.

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ES2240974T3 ES95924109T ES95924109T ES2240974T3 ES 2240974 T3 ES2240974 T3 ES 2240974T3 ES 95924109 T ES95924109 T ES 95924109T ES 95924109 T ES95924109 T ES 95924109T ES 2240974 T3 ES2240974 T3 ES 2240974T3
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Abstract

UN FUMIGANTE, QUE COMPRENDE CIANOGENO (C 2 N 2 ) (COMO EL AQUI DEFINIDO), SUMINISTRA UNA ALTERNATIVA VIABLE A LOS FUMIGANTES CONVENCIONALES TALES COMO EL BROMURO DE METILO, LA FOSFINA Y EL SULFURO DE CARBONILO. LOS EXPERIMENTOS HAN MOSTRADO QUE EL CIANOGENO (C{SUB, 2}N{SUB, 2}) PUEDE UTILIZARSE COMO UN FUMIGANTE, EN EL CONTROL DE UNA GAMA DE SERES VIVOS QUE INCLUYE INSECTOS, ACAROS, NEMATODOS, HONGOS Y SUS ESPORAS, VIRUS, ARAÑAS, BACTERIAS, MOHOS Y ROEDORES. TAMBIEN ES ADECUADO PARA SU USO SOBRE UNA VARIEDAD DE GENEROS, QUE INCLUYE GRANOS, SEMILLAS, CARNES, FRUTAS, VEGETALES, MADERA, PLANTAS, FLORES CORTADAS Y TIERRA. SE HA DEMOSTRADO QUE UNA CONCENTRACION EFICAZ DE CIANOGENO (C{SUB,2} N{SUB, 2}), COMO UN FUMIGANTE DEJA MUY POCOS RESIDUOS Y PUEDE SER ELIMINADO DE LOS GENEROS. EN PARTICULAR, SE HA OBSERVADO QUE UNA MEZCLA DE CIANOGENO (C{SUB, 2}N{SUB, 2}) Y DIOXIDO DE CARBONO TIENE UN EFECTO SINERGISTICO, CUANDO SE APLICA A DIFERENTES SERES VIVOS. A TRAVES DE LA ESPECIFICACION, DEBE HACERSENOTAR QUE EL TERMINO "CIANOGENO" ES DEFINIDO COMO EL GAS (A STP) CIANOGENO, C{SUB, 2}N{SUB, 2} ESENCIALMENTE LIBRE DE CIANURO DE HIDROGENO Y OTROS COMPUESTOS CIANOGENICOS (ESTO ES, COMPUESTOS QUE HAGAN ELEVARSE EL CIANURO DE HIDROGENO). EL CIANOGENO, QUE TAMBIEN HA SIDO DENOMINADO DICIAN Y OXALONITRILO, COMO FUMIGANTE, DEBE SER MOSTRADO COMO (CN{SUB, 2}), C{SUB 2}N{SUB, 2} O NC-CN.

Description

Fumigantes a base de cianógeno y métodos de fumigación que utilizan cianógeno.
Ámbito técnico
Esta invención se refiere a los fumigantes. Más concretamente, se refiere a los fumigantes en forma gaseosa o en solución que incluyen cianógeno (C_{2}N_{2}), y a los métodos de fumigación que emplean dichos fumigantes gaseosos y disueltos.
Antecedentes
Los fumigantes se utilizan mucho para la desinfestación y la protección contra la infestación que se necesita habitualmente para proteger artículos granulados (como los cereales) y otros productos almacenados (incluidos artículos alimenticios duraderos y perecederos), materiales porosos a granel (por ejemplo tierra o madera) y espacios (generalmente edificios vacíos). Un fumigante ideal debe ser tóxico para los insectos, ácaros, nematodos, bacterias, hongos y sus esporas, virus y mohos y otras especies que constituyan una plaga. Debe ser eficaz a bajas concentraciones En el caso ideal debe tener una baja absorción por los materiales en la zona fumigada. Debe tener baja toxicidad crónica para mamíferos y no dejar residuos o dejar un residuo inerte. Además, el fumigante ideal no debe presentar dificultades en lo referente a una manipulación segura y no debe afectar negativamente al producto ni al espacio que se fumiga.
No existe ningún fumigante que cumpla todos estos criterios "ideales". Los dos fumigantes más frecuentemente empleados en la fumigación de cereales, otros productos granulados, frutas y madera son fosfina y bromuro de metilo, si bien recientemente se ha propuesto el sulfuro de carbonilo como alternativa a estos fumigantes (véase la especificación de la solicitud internacional de patente nº PCT/AU93/00018, que corresponde a la publicación WIP0
nº 93/13659).
La fosfina es el fumigante preferente para almacenes de cereales y similares porque es eficaz contra las plagas de los cereales y deja pocos residuos (que es esencialmente fosfato inocuo). No obstante, la fosfina presenta combustión espontánea cuando su concentración supera un valor relativamente bajo y no es capaz de eliminar todas las fases de los insectos en un período breve cuando se utiliza a concentraciones aceptables.
El bromuro de metilo es más tóxico para las plagas de cereales que la fosfina cuando se utiliza en períodos cortos de fumigación, pero la fosfina es más tóxica para las plagas de cereales cuando se efectúa una fumigación a largo plazo. El bromuro de metilo tiene un punto de inflamación más bajo que la fosfina, pero la investigación reciente ha demostrado que el bromuro de metilo reduce la capa de ozono. De modo que el uso de bromuro de metilo como fumigante se está retirando progresivamente después del protocolo de Montreal.
El sulfuro de carbonilo se está estudiando exhaustivamente en la actualidad y todavía no ha sido aprobado para ser utilizado como fumigante, a pesar de algunas claras ventajas que presenta con respecto al bromuro de metilo y la fosfina. Se han utilizado otros fumigantes contra las plagas de los cereales que incluyen acrilonitrilo, disulfuro de carbono, tetracloruro de carbono, cloropicrina, dibromuro de etileno, dicloruro de etileno, óxido de etileno, cianuro de hidrógeno y fluoruro de sulfurilo. Hay que tener en cuenta que muchos de estos fumigantes "convencionales" contienen un halógeno y que ninguno de ellos tiene las propiedades del fumigante "ideal".
Durante muchos años ha habido una búsqueda constante de nuevos fumigantes y no cabe duda de que se seguirán buscando mejores fumigantes.
En US-A-3535076 se revela un método para producir cianógeno a partir de cloruro de cianógeno y, en Chem. Rev. 59, 841-883 (1959), Brotherton y Lynn revisan varios métodos para obtener cianógeno.
Bond, EJ: Manual of Fumigation for Insect Control, FAO Plant Production and Protection Paper 54, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Roma 1984 y Banks, HJ: Needs for R&D in Fumigation and Controlled Atmospheres for Grain Storage, Fumigation and Controlled Atmosphere Storage of Grain, Actas de una conferencia internacional celebrada en Singapur, 14-18 de febrero de 1989, facilitan revisiones extensas de los preparados de fumigación conocidos y de sus usos.
Resumen de la invención
La presente invención pretende proporcionar un nuevo fumigante con unas propiedades supongan una alternativa viable a los fumigantes convencionales, concretamente en el control de insectos, ácaros, nematodos, hongos y sus esporas, bacterias, virus, mohos y otras especies que constituyan una plaga.
En una presentación amplia, la presente invención proporciona un preparado de fumigación que contiene cianógeno (C_{2}N_{2}) esencialmente libre de cianuro de hidrógeno y de otros compuestos cianogénicos, en solución o en asociación con un gas portador, en donde la concentración de cianógeno está comprendida entre 0,01 mg.l^{-1} y 160 mg.l^{-1}.
Preferiblemente el gas portador es un gas inerte y también preferiblemente el gas portador tiene una baja concentración de oxígeno.
En una versión preferente de la invención el gas portador incluye dióxido de carbono.
De acuerdo con una versión todavía mejor de la invención, el fumigante está en solución, preferiblemente una solución acuosa.
En una presentación más, la presente invención proporciona un método de fumigación que consiste en la aplicación de un fumigante tal como el que se reivindica en la presente, a un producto y/o una construcción.
En una presentación preferente, dicho producto incluye cereales, semillas, carne, frutas, verduras, madera, plantas, flores cortadas y tierra.
Preferentemente, dicho producto incluye un silo o construcción similar que contenga cereales a granel (como trigo) o similares, y una sala, edificios, aparato o similares para aplicaciones dentales, clínicas y/o veterinarias.
En una versión preferente dicho fumigante es capaz de controlar uno o más de una gama de organismos que incluyen virus, insectos, arañas, ácaros, nematodos, bacterias, mohos, hongos y sus esporas y roedores.
En otra versión de la invención, dicho fumigante contiene y/o se aplica en un ambiente con dióxido de carbono (CO_{2}).
Preferiblemente, la humedad y/o la presión dentro de un entorno en el que se aplica dicho fumigante se ajusta para controlar las características (por ejemplo, mayor toxicidad y/o efectos sinérgicos) de dicho fumigante.
En varias presentaciones preferentes, dicha fumigación incluye fumigación gaseosa de bajo flujo, fumigación gaseosa a baja presión, fumigación gaseosa a alta presión, rociado de un fumigante como gas o en solución y/o remojo de un artículo en un fumigante en forma de gas o en solución.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se comprenderá mejor con la siguiente descripción detallada de las versiones preferentes, aunque no limitantes, de la misma presentada a continuación junto con varios ejemplos que destacan los procedimientos experimentales de los inventores, además de los dibujos adjuntos, en donde:
las Figuras 1 y 2 muestran los resultados gráficos del análisis de C_{2}N_{2} en la fase gaseosa y en los líquidos;
las Figuras 3 a 7 ilustran gráficamente los resultados de varios procedimientos para eliminar el C_{2}N_{2} de las corrientes de gas;
las Figuras 8 y 9 ilustran los resultados del procedimiento para eliminar el C_{2}N_{2} del aire o los líquidos por métodos distintos del venteo o eliminación;
las Figuras 10(a) y (b) ilustran la retención de C_{2}N_{2} en el trigo;
las Figuras 11, 12 y 13(a) a (d) ilustran los efectos en el trigo tratado con C_{2}N_{2};
las Figuras 14(a) a (c) muestran la toxicidad de C_{2}N_{2} para los mohos presentes en los granos de trigo;
las Figuras 15 a 17 muestran el movimiento del C_{2}N_{2} a través del agua;
las Figuras 18 a 23 ilustran las tasas de retención de C_{2}N_{2} en el trigo;
la Figura 24 muestra gráficamente las concentraciones medidas de C_{2}N_{2} en el agua;
las Figuras 25 y 26 muestran las cantidades residuales de C_{2}N_{2} en el trigo al que se le ha añadido el fumigante inmediatamente antes de la extracción, cuando se añade en forma de líquido y de gas;
la Figura 27 muestra el movimiento del C_{2}N_{2} y otros gases a través de una columna de trigo;
las Figuras 28 a 30 muestran los resultados de toxicidad del C_{2}N_{2} para dos especies de coleópteros;
las Figuras 31 a 36 ilustran la estabilidad y el equilibrio de fase de C_{2}N_{2} en varios solventes;
las Figuras 37 a 41 muestran la retención de C_{2}N_{2} en la madera en comparación con la retención de bromuro de metilo;
las Figuras 42 a 44 muestran la toxicidad de C_{2}N_{2} para tres especies de termitas de la madera seca;
la Figura 45 ilustra la retención de C_{2}N_{2} en flores cortadas; y,
la Figura 46 muestra un aparato de fumigación utilizado para medir el efecto de la alta y baja presión sobre la toxicidad del C_{2}N_{2} en los insectos,
la Figura 47 ilustra el transporte sistemático de C_{2}N_{2} desde el suelo hasta el espacio de cabeza de las plantas de prueba.
Descripción detallada de las versiones preferentes
Debe tenerse en cuenta que en esta especificación y reivindicaciones, cuando se menciona en la presente invención, el término "cianógeno" se define como un gas (cuando se encuentra a temperatura y presión estándar [STP]) o una solución de cianógeno, C_{2}N_{2}, esencialmente libre de cianuro de hidrógeno y de otros compuestos cianogénicos (es decir, compuestos que dan lugar a cianuro de hidrógeno). De este modo, el cianógeno de la presente invención es cianógeno como el que se prepara o adquiere comercialmente, sin la presencia de cantidades apreciables de otros productos químicos, tales como cloruro de cianógeno o cianuro de hidrógeno.
Sin embargo, también es posible que se puedan utilizar otras especies químicas que pueden liberar cianógeno en lugar de, o conjuntamente con, cianógeno, en aplicaciones de fumigación.
El cianógeno, que también ha sido denominado diciano y oxalonitrilo, como fumigante, puede indicarse como (CN)_{2}, C_{2}N_{2} o NC-CN. El cianógeno existe de forma natural en la atmósfera, siendo producido por las plantas y por la acción de los relámpagos. También se encuentra presente en otras galaxias y sus líneas espectrales se han empleado en determinaciones de desplazamiento al rojo para calcular las velocidades relativas de las galaxias.
Cuando revisaban la experiencia previa, los presentes inventores se dieron cuenta de la existencia de un problema en la terminología empleada en los artículos científicos y especificaciones de patentes antiguos. Este problema es que, en la literatura científica antigua, cualquier compuesto que fuera capaz de producir cianuro de hidrógeno (incluidos aquellos compuestos que reaccionan con materiales no cianogénicos para producir cianuro de hidrógeno) se denominaban "cianógeno", mientras que el compuesto que se denomina cianógeno hoy día se denominaba "dicianógeno" o "diciano". Cualquier revisor de la experiencia previa en este campo debe ser consciente de esta ambigüedad de la terminología antigua.
El cianógeno tiene una toxicidad aguda sustancial para las personas y otros animales de sangre caliente, pero su toxicidad crónica es insignificante (es decir, dosis pequeñas, ingeridas durante un período de tiempo no son acumulativas). En su artículo titulado "The synthesis and chemistry of cyanogen", publicado en Chemical Reviews, volumen 59, páginas 841 a 883, 1959, T K Brotherton y J W Lynn (refiriéndose a un trabajo previo de A B Elkins) afirman:
"El cianógeno es sumamente venenoso, con una toxicidad equiparable a la del cianuro de hidrógeno. La concentración de vapor máxima admisible es de 10 partes por millón".
Hacia 1913, J L Burckhardt, hablando de la toxicidad del cianógeno, llegó a la conclusión de que (i) solamente las dosis inferiores a 0,1 mg de (CN)_{2} por litro de aire se podían considerar inocuas para los gatos; (ii) 0,2 mg de (CN)_{2}
por litro es mortal para los gatos en pocas horas; pero (iii) los conejos pueden tolerar bien 0,4 mg por litro, estando comprendida su dosis letal entre 0,6 y 0,8 mg de (CN)_{2} por litro.
En la especificación de la patente de EE.UU. nº 1.399.829, con fecha del 13 de diciembre de 1921, J W Van Meter afirma que los gases de cianógeno, cloro y arsénico "han sido todos ellos utilizados por separado con más o menos éxito como agentes de fumigación, germicidas, desinfectantes, desodorizantes y para la exterminación de insectos y animales". Sin embargo, Van Meter no aportó pruebas de esta afirmación y los actuales inventores no han localizado una referencia previa (o una referencia más reciente) que pudiera demostrar la veracidad de la declaración de Van Meter. Van Meter afirma en la especificación de la patente de EE.UU. nº 1.399.829 que "el gas cianógeno es un veneno mortal para áfidos y larvas que afectan a los cítricos y otros árboles de huerto... no es nocivo para las hojas..." Su invención, de hecho, era una "combinación o mezcla de los gases antes mencionados". Aunque Van Meter afirmaba que era capaz de hacer pasar una cantidad limitada de cloro a través de una solución de cianuro potásico que contenía hierro "para liberar el cianógeno", observó que este gas es "más ligero que el aire", mostrando que, de hecho, había producido un gas que era rico en cianuro de hidrógeno, debido a que el cianógeno es más denso que el aire.
La patente británica nº 237.344, con fecha del 24 de abril de 1924, se titula "Fumigantes de cianógeno". La especificación de dicha patente describe la utilización de cianuro de hidrógeno (HCN) y otros derivados de cianuro, distribuido sobre diatomita u otros portadores porosos, con la adición de ácido sulfúrico o ácido oxálico para evitar la descomposición de los cianuros. Sin embargo, el propio cianógeno no se incluye en los "fumigantes de cianógeno" enumerados en la especificación de la patente del RU nº 237.344.
También se advierte que en el artículo antes mencionado de T K Brotherton y J W Lynn, no se hace referencia al cianógeno como un posible fumigante.
A pesar de la extensa investigación de la experiencia previa, los presentes inventores no han descubierto ejemplos anteriores del uso de cianógeno como fumigante. Se cree que las propiedades del cianógeno con respecto a la estabilidad (se ha dicho que el C_{2}N_{2} se descompone fácilmente en presencia de agua) y la toxicidad han llevado a creer que el cianógeno es intrínsecamente inadecuado para utilizar como fumigante.
Los presentes inventores han determinado que esta creencia es infundada y que el cianógeno, siempre que se manipule con el debido cuidado, se puede utilizar en gases y soluciones para obtener fumigantes que ofrecen ventajas importantes frente a los fumigantes preferentes de la actualidad. En concreto,
(a)
el cianógeno se puede mezclar con otros gases para fumigación gaseosa y si el portador del fumigante es aire u otro gas rico en oxígeno, no existe riesgo de explosión siempre que la concentración de C_{2}N_{2} sea inferior al 6,6 por ciento, e incluso a concentraciones superiores al 6,6 por ciento, es necesaria la presencia de una chispa o una llama para provocar la ignición de la mezcla de oxígeno/cianógeno;
(b)
el cianógeno es soluble en agua (y otras soluciones) y se puede aplicar a un producto o una construcción a bajas concentraciones acuosas rociando o simplemente vertiendo la solución sobre el producto o la construcción;
(c)
aunque que el cianógeno se absorbe rápidamente por los cereales, otros materiales granulados o productos alimenticios almacenados, se puede utilizar óptimamente para la fumigación rápida de cereales a granel y otros por el estilo, ya sea usando cianógeno en forma de gas con un nivel importante de CO_{2} (que reduce la absorción) como portador o usando fumigante de cianógeno de alta concentración, bien rociando o pasándolo a través del cereal con una velocidad de flujo rápida;
(d)
se ha demostrado que la fumigación del trigo u otras semillas empleando una concentración eficaz de cianógeno para la fumigación no tiene efecto sobre la tasa de germinación del trigo o de otras semillas (pero es preciso advertir que cuando la concentración de cianógeno es de 180 mg por litro o superior, el gas con fumigante actúa como un herbicida, lo que puede inhibir la germinación de algunas semillas);
(e)
el cianógeno deja un residuo muy bajo en los productos ya que se degrada rápidamente en un proceso en el que la conversión a cianuro no es la ruta predominante, en contra de la experiencia con el uso de fumigantes que contienen cianuro de hidrógeno, que dejan residuos importantes;
(f)
el cianógeno se puede extraer de un producto granulado al final de un período de fumigación haciendo pasar una corriente de aire a través del producto granulado;
(g)
el cianógeno se puede eliminar de una corriente de aire sencillamente enfriando la corriente de aire a una temperatura por debajo del punto de licuación del cianógeno (que es -21,17ºC a STP);
(h)
el cianógeno es capaz de controlar una gama de organismos vivos que incluyen insectos, ácaros, hongos y sus esporas, bacterias, virus y roedores;
(i)
la fumigación con fumigantes que contienen cianógeno permite el almacenamiento a largo plazo de cereales con alto grado de humedad sin deteriorarlo;
(j)
el cianógeno es sistémico en las plantas y por ello se puede utilizar sistémicamente para controlar insectos y enfermedades de las plantas;
(k)
el cianógeno es activo tanto en solución acuosa como en forma gaseosa y es capaz de desplazarse a través del agua, pudiendo así controlar bacterias, hongos y virus en diversas situaciones como las que se dan en establecimientos médicos, dentales, científicos y veterinarios y en los aparatos empleados en estas aplicaciones; y,
(l)
el cianógeno es de utilidad en la conservación de la carne y de frutas y verduras.
Los presentes inventores también han descubierto que una mezcla de cianógeno y dióxido de carbono potencia la toxicidad del cianógeno. Actualmente no existe una explicación para este efecto sinérgico observado al mezclar el cianógeno con el dióxido de carbono. No obstante, los presentes inventores han planteado la hipótesis de que el dióxido de carbono aumenta la frecuencia respiratoria de los insectos y otros seres vivos y esto aumentaría la velocidad a la que entra el cianógeno en los sistemas respiratorios de las plagas. Sin embargo esto no es más que una hipótesis sin demostrar y puede ser o no la responsable del efecto sinérgico observado.
Así pues, según la presente invención, se proporciona un fumigante que contiene cianógeno y un gas portador, con una concentración de cianógeno comprendida generalmente entre 0,01 mg.l^{-1} y 160 mg.l^{-1}.
El gas portador puede ser un gas inerte. El gas portador tendrá oportunamente una baja concentración de oxígeno (por ejemplo, gas de quemador). Preferiblemente el gas portador contiene dióxido de carbono.
También según la presente invención, se proporciona un líquido fumigante que contiene cianógeno en una solución acuosa (o en otro líquido).
La presente invención también abarca un método de fumigación que incluye: aplicación de un fumigante gaseoso o un fumigante en solución de acuerdo con la presente invención a un producto durante el período necesario de fumigación.
El método de fumigación de esta invención incluye la fumigación gaseosa a bajo flujo, fumigación gaseosa a baja presión, fumigación gaseosa a alta presión, aspersión de un fumigante en solución y remojo de un producto en una solución fumigante. Esta lista no es exhaustiva.
Con la fumigación a bajo flujo, el aire u otro gas portador que contiene una concentración predeterminada de cianógeno, se hace pasar lentamente a través de un producto granulado, de manera similar al método de fumigación con fosfina que se describe en la especificación de las solicitudes de patente internacional nº PCT/AU90/00268 y PCT/AU94/00324. La concentración de cianógeno en el gas con fumigante depende de la retención y del tiempo de exposición pero estará preferiblemente en el intervalo comprendido entre aproximadamente 0,01 mg.l^{-1} y 5 mg.l^{-1}. Como también se dijo antes, el gas portador preferente contiene dióxido de carbono ya que la toxicidad potenciada de la combinación de cianógeno y dióxido de carbono permite utilizar una concentración más baja de cianógeno sin afectar a la eficacia de la fumigación.
La fumigación a baja presión de un producto almacenado se puede efectuar con un fumigante de cianógeno gaseoso cuando el producto está almacenado en una cámara esencialmente hermética al gas. La cámara se evacua o se evacua sustancialmente y luego se introduce el gas con cianógeno dentro de la cámara. Esta técnica garantiza que el gas con cianógeno se distribuye por toda la cámara, estableciendo así un régimen de fumigación predeterminado (basado en consideraciones toxicológicas) para todo el producto almacenado. Los inventores han determinado que en la fumigación a baja presión, el fumigante puede alcanzar el mismo grado tóxico que si estuviera presente en condiciones STP (aunque el tiempo de exposición puede tener que alterarse, reduciendo al mínimo de ese modo la cantidad de fumigante necesaria para conseguir un efecto tóxico.
La fumigación a alta presión de un producto almacenado también es posible cuando el producto está almacenado en una cámara esencialmente hermética al gas. Después del paso opcional de evacuar la cámara, el gas con cianógeno (preferiblemente incluyendo dióxido de carbono) se introduce en la cámara hasta que se haya establecido una sobrepresión predeterminada del gas en la cámara. Si entonces se cierra la cámara herméticamente, la fumigación del producto se mantendrá hasta que se abra la cámara y se extraiga el gas con cianógeno de la cámara.
Las plagas de insectos en un producto almacenado se pueden eliminar más rápidamente con fumigación a alta presión que cuando se utiliza fumigación gaseosa a bajo flujo o baja presión. Dado que el equipo adicional necesario para establecer la fumigación a alta presión hace que esta técnica sea más costosa de realizar, se empleará principalmente para la desinfestación rápida de productos de valor elevado.
En cada una de las técnicas de fumigación gaseosa descritas anteriormente es posible capturar el cianógeno que se ha utilizado para la fumigación, bien enfriando el gas con fumigante que sale del recipiente o la cámara en donde está almacenado el producto fumigado o por degradación o absorción química del cianógeno (lo que supone hacer pasar el gas con cianógeno a través de un producto químico, por ejemplo, una amina o un absorbente).
La solubilidad del cianógeno en agua y una selección de otros líquidos se ofrece en la Tabla 2 del artículo antes mencionado de Brotherton y Lynn. La fumigación de productos con líquido, como se indicó antes, se puede realizar rociando el producto con un líquido (generalmente agua) que contenga cianógeno en una concentración baja predeterminada (elegida atendiendo a consideraciones toxicológicas). Si no, se puede verter el líquido con cianógeno en el producto hasta cubrirlo o hacerlo chorrear a través del mismo. El contacto con el fumigante líquido se mantiene mediante la aplicación constante o intermitente (pero periódica) del fumigante líquido al producto, manteniendo así la fumigación del producto durante cualquier período que sea necesario. Al final del período de fumigación, el líquido con cianógeno se puede eliminar de producto (a) lavándolo con agua, seguido (si es necesario) de secado con una corriente de aire limpio, o (b) haciendo pasar a través del producto una corriente de aire limpio que absorbe tanto el líquido portador como el cianógeno del fumigante líquido.
El cianógeno existe en el mercado en envases cilíndricos de C_{2}N_{2} comprimido. Dichos cilindros de cianógeno se pueden utilizar como fuente de cianógeno para los fumigantes gaseoso y líquido de, o utilizarse en, la presente invención. No obstante, se pueden utilizar generadores de cianógeno in situ, en vez de los cilindros comerciales del gas, como fuente de cianógeno. Entre los ejemplos de generadores in situ se incluyen (i) los que someten una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono a una descarga en arco de carbono, opcionalmente con reciclaje del N_{2} y CO_{2} que no han reaccionado; y (ii) aquellos en los que se calienta un filamento de carbono hasta unos 2.200ºC en atmósfera de nitrógeno. Otras fuentes alternativas de cianógeno incluyen cilindros de gas que contienen una mezcla comprimida de cianógeno y dióxido de carbono y/o una baja atmósfera de oxígeno y materiales adherentes que contienen cianógeno que se puede liberar cuando sea preciso.
Ejemplos
Los inventores de la presente invención han realizado numerosos experimentos para demostrar la eficacia del cianógeno (C_{2}N_{2}) como fumigante. Algunos de estos experimentos se detallan en los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1 Análisis de C_{2}N_{2} en la fase gaseosa y en líquidos
Objetivo: El objetivo fue determinar la concentración de C_{2}N_{2} en el aire.
Materiales y métodos
Se determinó C_{2}N_{2} por cromatografía gas-líquido en un cromatógrafo de gases Varian 3300 equipado con un detector termoiónico específico, selectivo para nitrógeno y fósforo. Las columnas empleadas fueron columnas megabore, de 0,53 mm de diámetro interno, bien DBwax (J & W 127-7012) a temperatura isotérmica de 60ºC o BP64 (SGE, 50QC5/BP624 a una temperatura isotérmica de 110ºC.
Metodología para muestras en aire
Se diluyeron patrones de gas, determinados con una balanza de densidad de gases Gow-Mac, inyectando volúmenes conocidos en matraces de 120 ml provistos de una válvula Mininert y que contenían dos cuentas de vidrio. Después de mezclar agitando el matraz y dejarlo durante 1 hora, se inyectaron alícuotas (20 \mul) en el cromatógrafo de gases. La respuesta se registró y se representó frente a las concentraciones correspondientes.
Metodología para muestras en agua y otros solventes
Se pipeteó agua (10 ml) en matraces Erlenmeyer de capacidad conocida (normalmente 11,5 ml) que luego se equiparon con una válvula Mininert. Se inyectaron cantidades conocidas de gas, con una jeringa hermética al aire, en el agua. Se dejó reposar el matraz durante 1 hora a 25ºC. Se inyectaron alícuotas del líquido (1 \mul) y del gas del espacio de cabeza (20 \mul) en el cromatógrafo de gases. Se registraron las respuestas y se representaron frente a las concentraciones añadidas.
Resultados
En la Figura 1 se muestra una representación gráfica del área del pico (unidades arbitrarias) frente a la concentración de C_{2}N_{2} para el caso de inyecciones de 30 \mul y la columna DBwax. La curva es lineal en el intervalo de 0 - 35 mg.l^{-1}, pero la extrapolación de la curva a concentraciones más altas infravalora la respuesta. La relación de señal a ruido a 20 \mug.l^{-1} (aproximadamente 10 ppm, V/V) fue 240. Por lo tanto, el método es suficientemente sensible para la detección por debajo del valor TLV de 10 ppm, V/V (Sax y Lewis, 1989).
Soluciones acuosas de C_{2}N_{2} también produjeron una respuesta lineal en el intervalo estudiado, 0 - 8 mg.l^{-1}, para el caso de inyecciones de 1 \mul en Dbwax (Figura 2). En esta situación, el agua se cromatografió después del fumigante.
Resumen
La medición de C_{2}N_{2}, ya sea en agua o en aire, no presenta dificultades especiales y es posible medirlo muy por debajo del valor TLV.
Ejemplo 2 Eficacia del C_{2}N_{2} en mezclas de aire y dióxido de carbono
Objetivo: determinar si C_{2}N_{2} es efectivo en mezclas que contengan dióxido de carbono y si el dióxido de carbono potencia al C_{2}N_{2}.
Materiales y métodos
Se preparó una mezcla de dióxido de carbono (40%, V/V) y aire en una bolsa Tedlar y se añadió agua (10 \mul) para compensar la aridez de la fuente de dióxido de carbono. Se conectaron insectos a esta fuente en frascos Dreschel y se realizó la fumigación como se comenta en la técnica de paso de flujo.
En otros experimentos se hizo fluir, en matraces Erlenmeyer de 270 ml, dióxido de carbono al 40% en aire. El aparato constaba de una conexión de ajuste rápido, con una llave de entrada para la mezcla de aire y dióxido de carbono y un tubo de salida de vidrio. Después de este flujo se cerró la llave y en la salida de gas se ajustó un septo para la inyección del fumigante C_{2}N_{2} y para la toma de muestras para análisis del fumigante. Se añadió papel de filtro húmedo en los lados de los matraces. También se realizaron los ensayos en matraces con aire sin adición de dióxido de carbono. Todos los procedimientos del bioensayo de dosificación, temperatura e intervalo entre la aplicación de la dosis y la evaluación de la mortalidad fueron idénticos, siendo la única diferencia la proporción de dióxido de carbono presente en la atmósfera de la cámara de fumigación.
El insecto de prueba fue Rhyzopertha dominica (F), cepa CRD2 adulto.
Las concentraciones de fumigante se determinaron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico después de la separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Resultados
En los experimentos de paso de flujo, una exposición durante 1 h a C_{2}N_{2} a 0,83 mg.l^{-1} consiguió una mortalidad del 100%, tanto cuando se evaluó al final de la exposición como después de un período de recuperación de 1 semana. Sin embargo, a dosis más bajas la mortalidad aguda aparente fue menor que la de 1 semana después. Una exposición de 45 minutos dio lugar a una mortalidad del 5,4%.
En los experimentos estáticos, la mortalidad después de un período de permanencia de 48 h después de una exposición de 23 h a 0,125 mg.l^{-1}, fue del 97% en el caso de CO_{2} frente al 1% en el caso de aire. Para una exposición de 2 h a 0,5 mg.l^{-1}, la mortalidad fue del 80% en el caso de CO_{2} frente al 2,5% en el caso de aire. En todos los casos, algunos insectos, después de un período de recuperación de 48 h estaban afectados y la mortalidad después de 2 semanas puede ser mayor.
Discusión
El C_{2}N_{2} se puede aplicar en CO_{2}, ya sea en la forma de paso de flujo o en condiciones estáticas. Se ha demostrado el efecto sinérgico con el CO_{2}. La aplicación conjunta con CO_{2} tiene usos potenciales, por ejemplo, en el método de almacenamiento en cilindros, como ayuda para la mezcla en silos, en la reducción del riesgo de incendio y en el control del pH del agua en condiciones en las que puede haber bacterias o mohos en el agua.
El efecto sinérgico del CO_{2} a presión elevada se muestra en el Ejemplo 45.
Ejemplo 3 Análisis de residuos de C_{2}N_{2} por muestreo del espacio de cabeza en cereal molido
Objetivo: determinar los residuos de C_{2}N_{2} en trigo fumigado por un procedimiento estándar y establecer la cantidad de fumigante que se puede liberar durante la molienda del trigo.
Materiales y métodos
Se fumigó deliberadamente trigo blanco australiano normal con una elevada dosis de fumigante añadiendo 5 ml de fumigante a 25 g de trigo en un recipiente de 120 ml precintado con una válvula Mininert. La concentración inicial calculada en el espacio de cabeza fue del 4%, V/V (40.000 ppm, V/V) y el fumigante se aplicó en una proporción de 420 g/g (420 ppm, P/P). Después de 10 días de almacenamiento a 30ºC en un envase precintado, se transfirió inmediatamente el trigo (20 g) a un aparato de mezcla precintado y se molió durante 20 seg. El gas del espacio de cabeza (50 \mul) se inyectó en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico y se separó en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. La respuesta se comparó con la del cianuro de hidrógeno y la del C_{2}N_{2}.
Resultados
Se observaron dos picos en la cromatografía del espacio de cabeza tanto del trigo de control como del fumigado, pero ninguno correspondía a C_{2}N_{2}. Los límites de detección eran tales que los residuos en el trigo eran inferiores a 6 x 10^{-11} g/g en el cereal.
Uno de los picos eluyó conjuntamente con el cianuro de hidrógeno. Los niveles corresponden, como promedio, a 5 x 10^{-8} g/g en el trigo de control y 5,6 x 10^{-8} g/g en el trigo fumigado. La diferencia entre estos dos valores no era significativa.
El pico que eluyó antes del C_{2}N_{2} no fue identificado, como no fuera para demostrar que tenía un tiempo de retención más corto que la fosfina. Una suposición razonable es que este pico sea ácido ciánico. Si es así y, suponiendo la misma respuesta para el detector que con el cianuro de hidrógeno, los residuos, tanto en el trigo de control como en el fumigado estaban comprendidos entre 2 x 10^{-8} y 3 x 10^{-8} g/g.
Discusión
El método empleado para analizar los residuos de fumigante en el cereal es muy utilizado; los resultados se corresponden con los descritos en el Ejemplo 26. Esto es, que el C_{2}N_{2} se descompone rápidamente en el trigo en envases precintados. Un residuo de menos de 6 x 10^{-11} g/g después de una aplicación de 420 g/g representa una pérdida enorme y este nivel de pérdida nunca se ha demostrado anteriormente para ningún insecticida aplicado al cereal.
Tanto la concentración de C_{2}N_{2} como la de cianuro de hidrógeno en un envase precintado sobre el cereal molido fue considerablemente menor, en cada caso, que el valor TLV de 10 ppm, V/V, a pesar de la gran cantidad de C_{2}N_{2} aplicada. De modo que los molinos de harina no se verán expuestos a niveles ilegales de fumigante durante la molienda de trigo que haya sido previamente fumigado con C_{2}N_{2} (sujeto a los períodos de retención a determinar por las autoridades reguladoras).
Ejemplo 4 Eficacia del C_{2}N_{2} en el control de mohos
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} contra los mohos.
Materiales y Métodos Trigo húmedo
El trigo se acondicionó a un contenido de humedad del 30%, P/P y se colocó en matraces de 270 ml con 30 g de trigo por matraz. Los matraces, provistos de un septo de entrada, se almacenaron a 30ºC. Se aplicó C_{2}N_{2} a los matraces a dosis de 0, 20, 40 y 80 mg.l^{-1}. Después de 24 h se retiró el trigo de los matraces y se colocó en tarros estériles que se cubrieron con papel de filtro. Cada experimento se repitió cuatro veces.
Los mohos presentes en el trigo fueron identificados por Dr. Ailsa Hocking, CSIRO División of Food Science and Technology. El porcentaje de infección de los cereales fue de un 78% por Alternaria infectoria, un 17% por Alternaria alternata, un 4% por Epicoccum nigrum y un 1% por cada uno de los siguientes: Dreschlera sp., Fusarium sp. y Penicillium sp.
Trigo seco
Se fumigó trigo con un contenido de humedad del 11,6% como se describe en el apartado anterior. Después de la fumigación durante 24 h se colocó el trigo en Agar nutriente y se incubó a 25ºC durante 7 días.
Resultados Trigo húmedo
El trigo de los tarros de control se enmoheció rápidamente y los granos individuales se fundieron en terrones sólidos. No se detectaron mohos visibles en ninguno de los productos fumigados. El cereal fumigado se mantuvo durante 4 semanas a 30ºC sin que aparecieran mohos.
Trigo seco
El trigo no se enmoheció. En las placas de Agar nutriente el trigo de control se enmoheció, pero no se observaron mohos a las dosis de 20, 40 y 80 mg.l^{-1}. Se observó crecimiento de mohos a partir de la dosis de 10 mg.l^{-1}, pero fue menor que en el control. Los mohos observados en el trigo de control fueron Alternaria sp. y Penicillium sp., que estaban presentes antes de la fumigación por lo que no fueron artefactos del procedimiento.
Discusión
Se hace referencia al Ejemplo 21. Este Ejemplo y el Ejemplo 21 son esencialmente los mismos realizados por diferentes científicos.
Estos resultados, unidos a los resultados completamente independientes del Ejemplo 21, indican que el C_{2}N_{2} es sumamente eficaz para controlar los mohos. El largo período de protección proporcionado por este fumigante indica que mata las esporas y no es meramente fungistático.
El uso potencial de C_{2}N_{2} para el control de los mohos es considerable. Por ejemplo, se puede utilizar como alternativa al desecado en situaciones en las que el cereal está húmedo, o se puede utilizar para guardar el cereal durante ciertos períodos para ampliar el período útil de los desecadores. El uso de C_{2}N_{2} para el control de los mohos reduce la germinación y no se propone para todos los fines. No obstante, actualmente, el fungistático ácido propiónico se emplea mucho para controlar los mohos en los cereales destinados a alimentación animal, el C_{2}N_{2} tendría un uso potencial en tales situaciones.
La posibilidad de aplicar C_{2}N_{2} en solución, así como en forma gaseosa, tiene muchas aplicaciones potenciales para el control de los mohos, por ejemplo, para la desinfestación de maquinaria en locales para alimentos y, de hecho, para la desinfestación de los propios locales.
Los mohos se controlaron tanto en el trigo seco como en el húmedo. Normalmente se podría contar con la aridez para la presencia de mohos en el cereal seco; sin embargo, en algunas situaciones, zonas propensas a la migración de la humedad, como la parte superior de los silos, se podrían fumigar para destruir las esporas de los mohos como medida preventiva. La capacidad de destruir las esporas de los mohos tanto a niveles elevados como bajos de humedad es de utilidad en la desinfestación de mohos en edificios y maquinaria, etc.
Los mohos controlados incluyen los principales géneros, tales como Alternaria, Fusarium, Penicillium, Dreschlera y Coelomycete.
Para fines de desinfestación de mohos en maquinaria y edificios, la capacidad de C_{2}N_{2} de actuar tanto en fase de vapor como líquida y de penetrar en el agua, es sumamente útil como lo es su capacidad para controlar bacterias e insectos. Así pues, es un agente de esterilización general. En cambio, el óxido de etileno es poco soluble en agua y el formaldehído tiene una presión de vapor baja. Además tanto el óxido de etileno como el formaldehído son supuestos cancerígenos (Sax y Lewis, 1989). El valor de TLV de óxido de etileno es 0,1 ppm; el del formaldehído es "1 ppm; supuesto carcinógeno" (ACGIH). El valor de TLV de C_{2}N_{2} es de 10 ppm.
Ejemplo 5 Eficacia de C_{2}N_{2} en la conservación de la calidad de la carne
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} en la conservación de la carne.
Materiales y métodos
Se compró carne fresca (no congelada) en supermercados locales y se cortó en filetes. Los filetes, por ejemplo de aproximadamente 20 g de hígado de cordero, se colocaron en tarros de 750 ml provistos de tapas de septo, se aplicó C_{2}N_{2} hasta obtener concentraciones de 0, 20, 40, y 80 mg.l^{-1}. Los tarros se almacenaron a 37ºC durante 48 h y durante otros períodos a 30ºC.
Resultados
El hígado de control perdió rápidamente el color y se volvió putrefacto y maloliente en unas horas. No se observó efecto visible en ninguno de los hígados fumigados durante un período de 48 horas. Se observó un cambio de color que comenzó a los 2 días en el caso de la fumigación con 20 mg.l^{-1} y a los 3 días en el de la fumigación con 80 mg.l^{-1}. No se observó efecto 8 días después de la fumigación con la dosis más alta estudiada.
Discusión
La capacidad de C_{2}N_{2} para controlar bacterias, mohos e insectos en altos grados de humedad y de disminuir rápidamente son atributos deseables para la conservación de la carne. El potencial para conservación de carne es considerable. Por ejemplo, la carne se puede esterilizar dentro de bolsas de plástico, envases de vidrio o en recipientes más grandes y se pueden destruir los contaminantes bacterianos. Los usos potenciales son en establecimientos cárnicos al por mayor y al por menor y para usos donde no se dispone de refrigeración (por ejemplo, campamentos militares).
Referencias cruzadas
Se hace referencia cruzada a los Ejemplos 4, 21, 19, 28, 16 y 6.
Ejemplo 6 Eficacia de C_{2}N_{2} en la conservación de la calidad de la fruta
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} en la conservación de frutas y verduras.
Materiales y métodos
Se examinaron kiwis, mandarinas y champiñones. Dos unidades de cada producto se colocaron en envases de vidrio de 750 ml provistos de una tapa de septo con tarros independientes para cada producto. Se inyectó fumigante en cada envase hasta obtener concentraciones de 0, 10, 20, 40 y 80 mg.l^{-1}. Los productos se mantuvieron a 37ºC durante 8 d. Se retiraron los productos y se examinó la calidad por inspección visual en el momento de la apertura y después de otros 2 días de almacenamiento a 25ºC. Se hizo cada tratamiento por duplicado.
Resultados
El kiwi no tratado (control) se puso blando. A los 8 y 10 días el color había cambiado a una mezcla de verde y amarillo, el fruto estaba muy blando y había salido agua de su interior. El fruto fumigado a 10 y 20 mg.l^{-1} presentaba alguno de estos cambios pero en menor grado. El fruto fumigado a 40 mg.l^{-1} conservaba su color y consistencia originales. Sin embargo, el fruto fumigado con la dosis más alta mostró algunos signos de oscurecimiento.
La fruta tratada con cada una de las dosis se conservó dura. No se observaron otros efectos sobre la calidad.
Las mandarinas no fumigadas se pusieron mohosas. Después de 8 y 10 días, la pulpa de la mandarina se había puesto muy blanda y era difícil separar los gajos de la piel o de otros gajos. No se observó moho en las mandarinas fumigadas con las dos dosis más altas y la calidad de las mandarinas fumigadas con las dos dosis más bajas fue mejor que la del control. Sin embargo, el color de la piel se alteró en todos los tratamientos aunque el color de la pulpa no resultó afectado. El menor efecto sobre el color de la piel se produjo con la dosis de 40 mg.l^{-1}.
Los champiñones no fumigados también se pusieron mohosos. Después de 8 y 10 días era difícil reconocer los oscuros restos que habían sido champiñones en su día. Los champiñones fumigados con 10 mg.l^{-1} eran semejantes a los del control después de 8 días. Los fumigados con 20 mg.l^{-1} conservaban su forma original, pero habían perdido agua. Los fumigados con cualquiera de las dos dosis más altas conservaban su forma y color, incluido el color blanco de la parte superior de los champiñones. No se observaron mohos visibles en los champiñones tratados después de la fumigación a 40 u 80 mg.l^{-1}, aunque los champiñones perdieron algo de agua.
Discusión
La calidad de las frutas y verduras se puede deteriorar por la acción de mohos y bacterias, así como por el ataque de insectos. En otros ejemplos se ha demostrado que C_{2}N_{2} es efectivo contra mohos, bacterias e insectos y puede ser eficaz en las elevadas humedades que se encuentran en el almacenamiento de frutas y verduras. Además, un metabolito principal de C_{2}N_{2} es el, ácido oxálico, que se encuentra muy extendido en el reino vegetal.
Los resultados indican el potencial de C_{2}N_{2} en la conservación de frutas y verduras.
El uso de C_{2}N_{2} para conservar frutas y verduras requiere un control adecuado de la dosis y puede causar daños tanto a dosis bajas como a dosis excesivas.
El potencial es enorme e incluye el embalaje de frutas en establecimientos de venta al por menor y al por mayor, la fumigación de frutas antes del transporte y en embalajes donde no es posible la refrigeración (por ejemplo, para camping, para las fuerzas armadas, etc.).
Referencia cruzada
Se remite al lector a los Ejemplos 19, 4, 21, 28, 33 y 15.
Ejemplo 7 Toxicidad de C_{2}N_{2} para el gorgojo de franjas blancas en la tierra y retención en la tierra
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} como fumigante de la tierra, medir su retención en la tierra y examinar si sería eficaz cuando se aplica como gas y en solución acuosa.
Materiales y métodos
Las especies examinadas fueron el gorgojo de franjas blancas, Graphognatus leucolama (Boheman), que es una plaga grave de la tierra para pastos y cultivos como las patatas. Las tierras examinadas procedían del oeste de Australia en donde G. leucolama es una plaga importante. Las muestras de tierra y los insectos fueron suministrados por John Mathiesson, de CSIRO Division of Entomology.
Pruebas sin tierra
Para las pruebas contra el insecto se colocaron 50 larvas de primera crisálida en matraces Erlenmeyer (de 138,5 ml de capacidad), provistos de una entrada de septo. Se aplicó el fumigante en forma de gas y se mantuvieron los matraces durante 24 h a 20ºC. Después se destaparon los matraces y se evaluó la mortalidad después de dejarlos durante la noche. El procedimiento fue idéntico al empleado para evaluar otros fumigantes, incluidos el bromuro de metilo y el bisulfuro de carbono (Mathiesson, Desmarchelier, Vu y Shackleton, resultados no publicados).
Las concentraciones de C_{2}N_{2} se determinaron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de la separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. Las concentraciones se determinaron 1 h después de la inyección y 1 h antes de retirar el tapón y en las tablas se muestra la concentración media. Como promedio, la concentración se redujo un 12% a lo largo del período de medida de aproximadamente 22 h.
Pruebas en tierra
En las pruebas realizadas en tierra, se añadieron a la tierra 50 larvas de primera crisálida que se colocaron luego en matraces precintados. Se aplicó el fumigante, ya en forma gaseosa o en solución acuosa. Después de un período de exposición de 24 h durante el cual se midió el fumigante, el matraz se aireó durante la noche. Se contó el número de larvas vivas y muertas con ayuda de un microscopio, después de la flotación de las larvas en agua y se comparó la mortalidad en la tierra fumigada con la del control. Los insectos capaces de moverse se clasificaron como vivos.
a. Fumigante aplicado en agua
Para las pruebas contra el insecto en tierra, los matraces de 138,5 ml de capacidad se llenaron aproximadamente hasta la mitad con tierra (30 g). Se añadieron larvas de primera crisálida (50) a cada tarro. Se aplicó el fumigante en una solución acuosa (2 ml o 4 ml).
b. Fumigante aplicado en forma gaseosa
Se aplicó el fumigante en forma gaseosa a los matraces con la misma proporción de llenado que los utilizados para el fumigante aplicado en agua. La capacidad de los matraces era de 29,5 ml y estaban provistos de una válvula Mininert. Se utilizaron tres tipos de tierra (6,4 g), a saber, marga de Pemberton, turba de Sadie y arena de Myaluys.
Resultados Toxicidad en cámaras sin tierra
La toxicidad del fumigante, aplicado en forma de gas a insectos en matraces Erlenmeyer sin tierra, se muestra en la Tabla 1. Se obtuvo una mortalidad total (100%) para concentraciones medias superiores o iguales a 1,5 mg.l^{-1}. Por debajo de ese nivel, la mortalidad descendió. La mortalidad fue del 56% a una concentración media de 0,59 mg.l^{-1}. El producto de concentración por tiempo para matar el 95% de las larvas es de aproximadamente 26 mg.l^{-1}, lo que es ligeramente inferior al valor registrado para bromuro de metilo en pruebas equiparables (Mathiesson, Shackelton, Vu y Desmarchelier, resultados no publicados). El C_{2}N_{2} es considerablemente más tóxico para G. leucolama que el bisulfuro de carbono, que también es un fumigante muy utilizado en la fumigación de tierra.
Toxicidad en tierra, para fumigante aplicado en agua
La mortalidad de larvas de primera crisálida, después de la fumigación con C_{2}N_{2} en tierra se muestra en la Tabla 2, junto con la cantidad aplicada y la concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza aproximadamente 23 h después de la adición del fumigante. Se obtuvo una mortalidad total.
Toxicidad en tierra, para fumigante añadido en forma gaseosa
La toxicidad para el fumigante añadido en forma gaseosa se muestra en la Tabla 3. Para la marga de Pemberton la mortalidad fue del 100% y la concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza, 23 h después de la aplicación, fue, como promedio, de 1,11 mg.l^{-1}. Para la arena Myaluys, la mortalidad fue del 99% y la concentración en el espacio de cabeza 23 h después de la aplicación, fue, como promedio, de 0,89 mg.l^{-1}. La mortalidad fue cero en tierra de turba y no se detectó fumigante 23 h después de la aplicación.
Discusión
El fumigante resultó efectivo frente a la mayor plaga de la tierra. Fue efectivo en tierra, ya fuera aplicado como gas o en solución acuosa.
La posibilidad de aplicar C_{2}N_{2} en la tierra es importante porque la fumigación de la tierra con bromuro de metilo es una causa importante de liberación de este gas a la atmósfera.
TABLA 1
1
TABLA 2
2
TABLA 3
3
Ejemplo 8 Aplicación de C_{2}N_{2} utilizando técnicas de paso de flujo
Objetivo: determinar la toxicidad de una corriente continua de C_{2}N_{2} en aire para los insectos.
Método y materiales
Se conectaron en línea cuatro elementos.
Estos fueron:
1.
una bolsa de gas Tedlar de 100 l de capacidad;
2.
una bomba de acuario;
3.
un medidor de intervalos/rotámetro
4.
una serie de tubos (cámaras para insectos) conectados entre sí por medio de las cabezas Dreschel y tubos de polietileno.
El flujo de aire a través de la bolsa Tedlar y luego a través de las cámaras de insectos fue de 50 ml.min^{-1}.
Las especies de insectos examinadas fueron Rhyzopertha dominica (F), cepa CRD2, Oryzaephilus surinamensis (L.), cepa NOS405 y Tribollum castaneum (Herbst), cepa CTC4.
La bolsa Tedlar se llenó de aire y se inyectó C_{2}N_{2} a través de un septo en la bolsa hasta obtener una cierta concentración de C_{2}N_{2} en el aire. (Téngase en cuenta que una bolsa Tedlar tiene sólo un acceso de llenado/vaciado y un precinto de septo).
Se conectó un tubo desde la bolsa de gas a la entrada de la bomba. La salida de la bomba se conectó a la entrada del rotámetro. La salida del rotámetro se conectó a la serie de tubos. El último tubo se abría al exterior.
Los experimentos se realizaron a temperatura ambiente, 22-25ºC. Al final del período de exposición se desconectaron las cámaras de insectos y se evaluó inmediatamente la mortalidad para obtener la mortalidad "aguda" y de nuevo después de un período de espera de 1 semana, sobre trigo a 30ºC.
Se determinaron las concentraciones de fumigante por cromatografía de gases en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. Las concentraciones empleadas para calcular las dosis fueron las concentraciones medidas.
Resultados
Los resultados se recogen en la Tabla 4. El fumigante fue eficaz en matar a los insectos en un método de aplicación de paso de flujo donde el fumigante se aplicó en una corriente de aire que desembocaba en la atmósfera.
Discusión
La técnica de aplicar gases tóxicos en una corriente de aire que desemboca en la atmósfera se utiliza para aplicar amoníaco y fosfina a los cereales. Esta técnica a bajo flujo también se puede utilizar con C_{2}N_{2}.
TABLA 4
4
Ejemplo 9 Eficacia de C_{2}N_{2} contra psocópteros (Pscoptera)
Objetivo: evaluar la toxicidad de C_{2}N_{2} frente a Psocópteros.
Materiales y métodos
Se examinaron dos especies de psocópteros: Estos fueron Liposcelis bostrichophila (Badonnel) y Liposcelis entomophila (Enderlin). La primera especie es partenogenética y se obtuvo de una infestación de una casa de Canberra. L. entomophila es sexual y se obtuvo de una infestación en un almacén comercial de trigo en el oeste de Australia.
Los psocópteros se barrieron en tiras de papel de filtro sobre un pequeño vidrio de reloj para cristalización. Se contaron los psocópteros según se iban echando y barriendo al interior de las cámaras de prueba. Se trataba de matraces Erlenmeyer (de 11,5 ml de capacidad) provistos de válvulas Mininert para la inyección del gas y la toma de muestras.
En otros experimentos, los psocópteros se colocaron en cámaras con papel y se fumigaron las cámaras. Este experimento se realizó porque los psocópteros no son meramente una plaga de almacenes de cereales y casas, sino también una plaga de bibliotecas, museos, etc., como indica su nombre común de "piojos de libros".
Se añadieron unas gotas de agua a la superficie interna más alta de los matraces antes de añadir los insectos y precintarlos.
Resultados
La mortalidad de L. bostrichophila se muestra en la Tabla 5. Esta especie de insecto murió rápidamente, obteniéndose un 100% de mortalidad con un valor muy bajo del producto de concentración por tiempo, de 0,25 mg.h.l^{-1}
Una exposición de 1 h a 0,25 mg.l^{-1} de C_{2}N_{2} destruyó el 95% de L. entomophila adulto y se obtuvo un 100% de mortalidad con una exposición de 1 h a una concentración de 0,5 mg.l^{-1}.
Una exposición de 0,5 mg.l^{-1} durante 2 h controló a L. bostricophila sobre papel, siendo la mortalidad de adultos del 100% al final de período de exposición y al final de la evaluación 1 día después. La mortalidad del control fue del 12% en la evaluación final.
Un período de exposición de 1 h a cada una de las concentraciones de 0,5, 1,0 y 1,5 mg.l^{-1} dio lugar al 100% de mortalidad de L. entomophila adulto, evaluado al final del período de exposición.
Discusión
El fumigante C_{2}N_{2} es eficaz para matar psocópteros en situaciones diversas, tales como cámaras vacías y en cámaras con papel. Así pues, C_{2}N_{2} puede ser eficaz en edificios públicos, bibliotecas, museos, herbolarios, etc., así como en situaciones en las que se guardan productos duraderos o perecederos. Los psocópteros prefieren humedades elevadas y resulta útil la capacidad de C_{2}N_{2} para actuar en tales situaciones.
TABLA 5
5
Ejemplo 10 Aplicación de C_{2}N_{2} en un sistema de recirculación y efecto sobre los insectos
Objetivo: determinar si C_{2}N_{2} se puede aplicar en un sistema de recirculación y si C_{2}N_{2} aplicado en una corriente de gas continua tiene una toxicidad más elevada para los insectos que cuando se aplica en condiciones estáticas.
Materiales y métodos
Se estableció un sistema de recirculación constituido por una bomba, un depósito de gas (frasco de vidrio de 20 l agitado con un agitador magnético), un septo para la inyección del fumigante y para la toma de muestras para determinar las concentraciones de gas y 6 tubos Dreschel, de 20 ml de capacidad cada uno. Se colocaron los insectos, habitualmente 20 adultos, en cada uno de los tubos. Se inyectó el fumigante en el sistema mientras estaba funcionando la bomba. Después de conseguirse la concentración promedio en todo el sistema mediante recirculación, se desconectaron tres de las seis cámaras de insectos y se precintaron inmediatamente. Tres de las seis cámaras se mantuvieron en recirculación. Las cámaras desconectadas se mantuvieron en condiciones estáticas y las cámaras sometidas a la concentración del gas en recirculación se dosificaron durante períodos de tiempo iguales en todos los experimentos y a temperaturas idénticas (22-24ºC).
Los insectos de prueba fueron individuos adultos de Rhyzopertha dominica (F), cepa CRD2 y Tribolium castaneum (Herbst), cepa CTC4.
Se evaluó la mortalidad al final del período de exposición para obtener la mortalidad "aguda" y de nuevo después de un período de espera de 2 semanas sobre trigo a 30ºC y 55% de humedad relativa para obtener la mortalidad "final". Los insectos se clasificaron como muertos cuando no mostraban movimiento de ninguna descripción.
Resultados y discusión
Los resultados se muestran en la Tabla 6. La mortalidad fue mayor en las cámaras dosificadas en condiciones de flujo para cada una de las especies. Sin embargo, las diferencias entre los resultados de recirculación y de exposición estática no fueron grandes.
Discusión
El fumigante C_{2}N_{2} se puede utilizar con recirculación. Los resultados demuestran que el fumigante se puede distribuir en una corriente de aire y que es tóxico tanto si se detiene como si no la recirculación forzada. Así pues, la recirculación, ya sea continua o discontinua, aumenta las opciones para controlar los insectos y otras plagas. La concentración tóxica para una exposición de 22 h frente a R. dominica fue baja, de 0,04 mg.l^{-1} (aproximadamente 20 ppm, V/V). Esto es sólo el doble del valor TLV para la exposición de los trabajadores. Así pues, la relación de la dosis tóxica para los insectos con respecto a TLV es inesperadamente baja.
TABLA 6
6
Ejemplo 11 Efecto de la humedad sobre la toxicidad de C_{2}N_{2} para los insectos
Objetivos:
1.
Determinar el efecto de la humedad relativa sobre la toxicidad de C_{2}N_{2} para los insectos;
2.
Comprobar si C_{2}N_{2} era tóxico tanto en solución acuosa como en forma gaseosa.
Materiales y métodos
Método 1
Se generaron humedades variables en matraces de 275 ml antes de la adición de los insectos. Los matraces se precintaron después con un septo de entrada y se dosificaron con cantidades idénticas de C_{2}N_{2}. Se determinó la toxicidad en condiciones idénticas de período de permanencia, temperatura, etc., siendo la única variable la humedad relativa en el interior de los matraces.
Se generaron tres grados de humedad. En un método, los matraces se dejaron en una sala con 30% de humedad y, en un segundo método, los matraces se dejaron en una sala con un 60% de humedad. En el tercer método, se pegó un trozo de papel de filtro (Whatman nº 1) húmedo en el lateral del matraz de manera que se observaba agua visible a lo largo del experimento, pero los insectos no estaban en contacto con el agua.
Método 2
En este método se añadió C_{2}N_{2} de dos formas a los insectos sobre trigo (20 g) en matraces Erlenmeyer de 270 ml que previamente se habían dejado abiertos al aire ambiental. En un método se añadió el fumigante en forma de gas; en el segundo método se añadió en solución de agua (0,1 ml). Todas las condiciones del bioensayo fueron idénticas excepto en el método de aplicación.
Se determinó la cantidad de fumigante aplicada por cromatografía de gases, usando un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
El insecto de prueba fue Rhyzopertha dominica, cepa CRD2. Se evaluó la mortalidad después de un período de permanencia de 2 semanas sobre harina a 30ºC en el caso del Método 1 y después de un período de permanencia de 1 semana en el caso del Método 2.
Resultados
Método 1
El efecto de la humedad relativa sobre la toxicidad de C_{2}N_{2} para R. dominica adulto se muestra en la Tabla 7. La toxicidad del fumigante aumentó a humedades más altas. Este efecto se observó a lo largo de una serie de concentraciones y a varios períodos de exposición.
Método 2
El efecto del método de aplicación se muestra en la Tabla 8. El fumigante fue tóxico, ya fuera aplicado como gas o en solución.
Discusión
El aumento de la actividad del fumigante a humedades más elevadas es un efecto inesperado, especialmente con respecto a la magnitud del efecto. Las humedades relativas altas ejercen un efecto sinérgico sobre el fumigante y el agua se puede considerar como un agente de esta sinergia.
La posibilidad de aplicar el fumigante tanto en forma de gas como en solución acuosa es novedosa. Se basa en parte en la solubilidad del fumigante en agua. Esta es elevada y el Índice de Merck dice que 1 volumen de agua disuelve aproximadamente 4 volúmenes de gas. Esto generaría una concentración acuosa de aproximadamente 0,15 M. La toxicidad del C_{2}N_{2} aplicado en agua también depende en parte del hecho de que el gas es tóxico a elevados grados de humedad. Esto es debido a que la aplicación en agua generalmente tiene el efecto de elevar la humedad relativa.
Así que hay dos efectos poco corrientes, a saber, la potenciación de la actividad con el agua y la posibilidad de aplicar el fumigante en agua.
El primer efecto es útil en varias situaciones, especialmente en aquellas en las que la humedad relativa es elevada, lo que incluye invernaderos, áreas cerradas que contienen verduras y flores cortadas, climas tropicales y otras zonas donde la humedad es alta.
La posibilidad de aplicar el fumigante en solución acuosa es útil en muchas situaciones. Por ejemplo, el fumigante se puede rociar sobre productos duraderos o no duraderos, plantas, cámaras de esterilización y cámaras vacías. Posibilita la aplicación mediante bombas, para aplicaciones de mayor tamaño, o jeringas, para aplicaciones más pequeñas y mediante otros métodos en los que se puede medir el volumen de líquido a diferencia de medir volúmenes de gas que es un procedimiento más complicado.
La elevada solubilidad del C_{2}N_{2} en el agua también facilita la cuantificación por procedimientos químicos que no precisan una maquinaria cara, tal como los cromatógrafos de gases.
TABLA 7
7
TABLA 8
8
Ejemplo 12 Toxicidad de C_{2}N_{2} para Bactocera (antes Dacus) tyroni (Froggart)
Objetivo: determinar las dosis letales de C_{2}N_{2} para Bactocera tyroni (Froggart) (mosca de la fruta de Queensland).
Método y materiales
Se colocaron larvas primarias (20) sobre una tira de papel de filtro húmeda sujetas por una tira de plexiglás. Esta tira se colocó en un matraz Erlenmeyer cerrado con un tapón de vidrio esmerilado con precinto de septo. Se inyectó gas C_{2}N_{2} en el matraz a través del precinto de septo. Después de la exposición, se quitaron los tapones y en los matraces se hizo fluir una corriente de aire durante 30 segundos y luego se dejaron al aire durante 30 minutos antes de taparlos con papel.
Resultados
Los resultados se muestran en la Tabla 9.
Se consiguió un control total con 1,5 mg.l^{-1} aplicado durante un período de dos horas. El producto de concentración por tiempo (CxT) fue bajo, de 3 mg.h.l^{-1}.
Discusión
La mosca de la fruta de Queensland es una importante plaga de la fruta y la causa de restricciones de cuarentena en zonas de Australia y en muchos países importadores. También es representativa de los dípteros. Los resultados demuestran también la eficacia de C_{2}N_{2} en ambientes de elevado grado de humedad.
Se hace referencia cruzada al Ejemplo 11, que ofrece más datos y datos de la aplicación de C_{2}N_{2} en forma líquida.
TABLA 9
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Ejemplo 13 Eliminación de C_{2}N_{2} de las corrientes de gas
Objetivo: determinar procedimientos para eliminar el C_{2}N_{2} de las corrientes de gas.
Materiales y métodos
El aparato consistió en un matraz de 3 cuellos (de 500 ml de capacidad), en el que un cuello tenía un septo para la inyección del fumigante y uno estaba conectado a un suministro de gas (por ejemplo, nitrógeno). El tercer cuello, para la salida del fumigante, estaba conectado a un tubo de vidrio, de 6 mm de diámetro interno, con un septo para toma de muestras antes de la trampa (el septo de entrada), una trampa y un segundo septo de muestreo después de la trampa (septo de salida).
Las trampas examinadas fueron carbón granulado en un tubo de vidrio de 6 mm de diámetro interno con longitudes del carbón granulado de 157 mm y de 530 mm, una solución de etanolamina al 5% en agua, una pequeña trampa de carbón (55 mm) rodeado de nieve carbónica y nieve carbónica sin ninguna trampa química. En el caso de la trampa de nieve carbónica, el gas efluente se procesó en un frasco Dreschel, se envolvió en nieve carbónica y los septos para muestreo se colocaron a la entrada y la salida del tubo Dreschel.
Se inyectó una pequeña cantidad de fumigante (por lo general, 0,5 ml, aproximadamente 1 mg) en el matraz de 3 cuellos. Se tomaron muestras de gas (50 \mul) del septo de entrada y se inyectaron en el cromatógrafo de gases, usándose un procedimiento similar para las muestras del septo de salida. Se determinó la concentración de fumigante en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna BP624 o DBwax, de 0,53 mm de diámetro interno.
Resultados
Con la trampa de carbón de 157 mm de longitud (véase la Fig. 3 - C_{2}N_{2} retenido en una columna corta de vidrio que contenía carbón granulado), se detectó una pequeña cantidad de fumigante en el punto de muestreo de salida. Esta pequeña trampa absorbió la mayor parte del fumigante, pero no todo. La trampa más larga (530 mm) absorbió todo el fumigante (véase la Fig. 4 - C_{2}N_{2} retenido en una columna larga de vidrio que contenía carbón granulado). La solución de etanolamina en agua también fue totalmente eficaz (véase la Fig. 5 - C_{2}N_{2} retenido en una solución de etanolamina al 5% en agua). Con esta trampa, como con la trampa de carbón larga, no se detectó fumigante con una purga prolongada. La trampa de nieve carbónica fue totalmente eficiente mientras estuvo presente la nieve carbónica (150 min). Al retirar la nieve carbónica, el sistema no retuvo al fumigante (véase la Fig. 6 - C_{2}N_{2} retenido en nieve carbónica sin ninguna trampa química) La trampa de carbón pequeña con nieve carbónica fue totalmente eficiente, incluso después de retirar la nieve carbónica (véase la Fig. 7 - C_{2}N_{2} retenido en una pequeña columna de carbón rodeada de nieve carbónica). Sin embargo, después de retirar la nieve carbónica y el sistema de entrada, se desplazó algo de fumigante desde la trampa hasta el punto de muestreo de entrada, pero no al punto de muestreo de salida.
Discusión
Estos resultados de retención no son inesperados y son totalmente coherentes con las propiedades conocidas. Así se espera que un gas se pueda retener, de manera recuperable, por debajo de su punto de ebullición y se sabe que C_{2}N_{2} reacciona rápidamente con las aminas (en este caso etanolamina) de tal manera que el producto químico se destruye rápidamente. La retención en carbón es también un procedimiento habitual y, como sucede siempre en el caso de la retención, deben ajustarse las condiciones, tal como las cantidades del agente de retención, a la situación establecida por la velocidad del flujo, la cantidad de fumigante, etc.
Sin embargo resulta de gran utilidad poder retener un fumigante en una corriente gaseosa y retenerlo de una forma que, o bien destruye el fumigante o posibilita su recuperación, según las preferencias.
La lista de trampas no es exhaustiva y no se reivindica ninguna novedad en cuanto a los propios procedimientos de retención. La capacidad de retener es parte del paquete.
Ejemplo 14 Método para eliminar C_{2}N_{2} en aire o en solución acuosa y otras soluciones después de la fumigación, aparte de los métodos que suponen retirada de aire o agua
Objetivo: proporcionar métodos seguros y rápidos de hacer desaparecer el C_{2}N_{2} del aire o los líquidos, por métodos distintos del venteo o la retirada.
Materiales y métodos
Se colocó el fumigante en matraces precintados, tal como matraces provistos de válvulas Mininert o matraces Erlenmeyer provistos de entrada con septo. Se añadieron a estos matraces reactivos domésticos comunes, como solución de amoníaco o etanol o blanqueadores (peróxido de hidrógeno). Se midió la disminución del fumigante en el transcurso del tiempo.
En experimentos alternativos se colocaron soluciones de aminas en agua (20 ml) en matraces de 270 ml provistos de entrada con septo y se agitó con un agitador magnético. Se inyectó el fumigante a través del septo y se comprobó su disminución. Todas las medidas se realizaron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de la separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Resultados
La desaparición del fumigante del espacio de cabeza se ilustra en la Fig. 8, que representa la concentración del fumigante frente al tiempo después de la aplicación. En la Fig. 9, esta pérdida se representa de acuerdo con la representación para un descenso de primer orden, Ecuación 1. La escala vertical indica el logaritmo del cociente entre concentración C, en el momento t, y la concentración inicial. La reducción cubre el intervalo de e^{7} (aproximadamente 1.000).
La adición de 0,5 ml de amoníaco acuoso (31%, P/P) al C_{2}N_{2}, a una concentración de 11,6 mg/l produjo una rápida pérdida del fumigante. La concentración, C, como proporción de la concentración aplicada, C*, disminuyó exponencialmente con el tiempo t (en minutos) de acuerdo con la Ecuación 1, con una valor de r^{2} de 0,9966. La vida media, esto es, el tiempo necesario para que una concentración se reduzca a la mitad, fue de 59 segundos. La concentración de C_{2}N_{2} descendió por debajo del valor de TLV de 10 ppm, VV, después de 11 minutos.
Ecuación 1ln (C/C_{0}) = 4,4 * 0,699t
La adición de gas C_{2}N_{2} (5 ml) a un matraz de 120 ml que contenía 25 ml de bencilamina 0,4 M en metanol fue seguida de una pérdida muy rápida del fumigante, perdiéndose más del 99% del fumigante antes de que fuera posible realizar una medición (15 segundos). La concentración de gas disminuyó de más de 40.000 ppm, V/V (la cantidad teórica aplicada) a menos del valor de TLV de 10 ppm en 8 minutos. La concentración superior a 0,2 M de carbonato sódico (sosa de lavado) disminuyó en una cantidad similar en 26 min.
Cuando las concentraciones en el espacio de cabeza habían disminuido por debajo de la concentración de TLV, se midió la concentración en el líquido y era indetectable. Así pues, la rápida desaparición del espacio de cabeza es debida a la descomposición y no meramente a la absorción.
La adición de 5 ml de peróxido de hidrógeno en agua (3%, V/V) a un matraz de 270 ml que contenía 2960 ppm de cianuro de hidrógeno, V/V, produjo una rápida pérdida del cianuro de hidrógeno en el espacio de cabeza. La disminución fue aproximadamente exponencial, con una vida media de 1,8 min. La concentración descendió por debajo del valor de TLV de 10 ppm, V/V después de 14,2 minutos. La concentración de C_{2}N_{2} fue relativamente estable sobre el peróxido de hidrógeno.
Discusión
La reacción del C_{2}N_{2} con las aminas ha sido bien estudiada, desde el punto de vista de los productos formados (Brotherton y Lynn, 1959). Aún así resultó sorprendente la velocidad de la reacción. La novedad del procedimientos se basa en su uso como parte de un procedimiento total. Esto es, el fumigante se puede introducir y mantener encerrado en una cámara, pero pudiendo hacer disminuir la concentración rápidamente mediante la adición de productos químicos tales como el amoníaco. Así que el C_{2}N_{2} se puede eliminar por retención (véase el Ejemplo 13), pero también por adición de productos químicos habituales que lo eliminan de espacios cerrados sin necesidad de venteo.
La rápida destrucción del C_{2}N_{2}, en fase gaseosa, por reacción con una solución de una amina también fue demostrada en la sección de eliminación de C_{2}N_{2} de corrientes de gas, donde se demostró que el simple procedimiento del burbujeo del gas a través de una solución acuosa de etanolamina destruía el fumigante (véase el Ejemplo 13).
El procedimiento tiene usos potenciales en muchas situaciones. Por ejemplo, se puede emplear para hacer que habitaciones cerradas sean seguras para la entrada de personas poco tiempo después de terminar la fumigación, se puede usar en cámaras de fumigación pequeñas o grandes, en invernaderos o en situaciones en las que se desee reducir rápidamente la concentración de C_{2}N_{2}.
La capacidad de eliminar rápidamente las concentraciones de fumigante por medios distintos de la retención en una corriente de aire y por adición de productos químicos comunes como el amoníaco, es novedosa y no ha sido aplicada a ningún otro fumigante, aunque dichos fumigantes pueden ser destruidos por procedimientos más complicados. Es posible que el cianuro de hidrógeno se pueda eliminar por procedimientos similares, pero no hay una forma sencilla, utilizando productos químicos domésticos, de destruir fumigantes tales como el bromuro de metilo o la fosfina. El uso de una combinación de reactivos, como sosa de lavado y peróxido, elimina y destruye tanto el C_{2}N_{2} como el cianuro de hidrógeno que pudiera estar presente.
Ejemplo 15 Química del cianógeno y posibles productos metabólicos
La química del cianógeno ha sido revisada por Brotherton y Lynn, 1959. Varias de las reacciones destacadas por Brotherton y Lynn, 1959, como las que tienen lugar a alta temperatura, tienen poca importancia inmediata para el metabolismo en el cereal o en sistemas de mamíferos. Sin embargo, hay algunas reacciones que se producen a temperatura ambiente en el agua o en solventes solubles en agua como el etanol.
1. Química de posible interés para el metabolismo en el cereal
La principal reacción inicial es la adición a través de un triple enlace (un enlace CN). Esto da origen a productos o intermediarios (I). Una segunda adición da lugar a producto (II). Los productos químicos que reaccionan con el cianógeno incluyen aminas primarias y secundarias, alcoholes, hidrógenos activos (por ejemplo, los adyacentes a grupos carbonilo o grupos éster) y aldehídos con un hidrógeno en \alpha, es decir, los que son capaces de reaccionar en la forma enol.
NC-C(R) = NH \hskip2cm HN = C(R)-(CR) = NH
\hskip4,5cm (I) \hskip4,5cm (II)
Los compuestos de tipo (I) y (II), con R formado a partir de una amina, alcohol o carbono activo sería de esperar que fueran más biodegradables. Los productos intermedios de tipo (I) podrían escindirse a HCN y una unidad de un carbono (derivados "formato") y esto sucede en hidróxido sódico diluido (Naumann, 1910). Los productos intermedios de tipo (II) se oxidarían a unidades de 2 carbonos (derivados "oxalato").
La hoja de datos de Matheson afirma que, en agua, el cianógeno se descompone gradualmente, en reposo, en una mezcla de oxalato amónico, formato amónico, cianuro de hidrógeno y urea además de a un producto químico más complejo, ácido azulmic. El Índice Merck (1989) afirma que es hidrolizado lentamente en solución acuosa a ácido oxálico y amoníaco. Así que, en agua, la descomposición sigue tanto la ruta del formato como la del oxalato, predominando esta última. El ácido fórmico y el ácido oxálico están muy extendidos en constituyentes naturales. Por ejemplo, el ácido oxálico es un constituyente de la orina normal, siendo la cantidad media excretada por los seres humanos de 20-50 mg al día (Oser, 1966), aunque el ácido oxálico urinario está aumentado en algunas enfermedades (oxaluria). El ácido fórmico también está presente en la orina (Oser, 1966), y está presente en frutos secos y cereales en cantidades que llegan hasta el 0,1% (resultados no publicados de nuestro laboratorio). El ácido oxálico está presente en la mayoría de las verduras verdes, especialmente en las espinacas (0,0-0,9% de ácido oxálico) y las hojas de ruibarbo (1,2%).
El metabolismo del cianógeno de los cereales debe estudiarse en ocasiones empleando materiales marcados. Sin embargo, es probable que se formen compuestos de tipo (I) y (II), junto con sus otros productos de degradación. La cantidad de cianuro formada dará una indicación de la cantidad de metabolismo a través de la ruta del formato y se puede medir utilizando procedimientos normales.
2. Química de interés para la estabilidad durante el transporte y el almacenamiento
La estabilidad del cianógeno ha sido estudiada por Welcher et al., 1957, que llegaron a la conclusión de que el cianógeno no se descompone ni se polimeriza rápidamente a temperatura moderada y que podría conservarse con seguridad en cilindros Monel o de acero inoxidable sin necesidad de un estabilizador. La hoja de datos de Matheson sobre cianógeno afirma que un equipo con revestimiento de vidrio es adecuado para transportar o procesar el cianógeno, como lo es el acero inoxidable, el monel y el inconel hasta 65ºC. En EE.UU. está autorizado el transporte de cilindros de cianógeno, con las etiquetas convenientes (se remite al lector al Ejemplo 23).
El cianógeno contiene una elevada energía latente, del mismo orden que el acetileno y puede reaccionar de forma explosiva cuando se mezcla con agentes oxidantes, como el flúor.
La inflamabilidad del cianógeno en el aire es del 6-32% (hoja de datos de Matheson) o del 6,6-32%, V/V (Sax y Lewis, 1989).
Referencias cruzadas
Se realizaron estudios in vitro con bencilamina y cianógeno, Ejemplo 37, que demostraron que este modelo de amina descomponía el cianógeno sin descomponerse ella misma. Esto es, actúa como catalizador. Estudios realizados en cereales a dosis muy altas demostraron que la descomposición de C_{2}N_{2} a cianuro de hidrógeno era una ruta menor (Ejemplos 3 y 38).
Ejemplo 16 Retención de C_{2}N_{2} en el trigo y estabilidad en envases de vidrio precintados
Objetivo: determinar la retención de C_{2}N_{2} en el trigo, en las condiciones utilizadas en estudios de viabilidad, en algunos estudios sobre toxicidad para insectos y algunos estudios sobre el destino de los residuos, determinado en un sistema totalmente hermético.
Materiales y métodos
Se colocó trigo blanco australiano normal (20 g), con un contenido de humedad del 11,6%, en un matraz Erlenmeyer de 270 ml provisto de un septo. Se aplicó el gas fumigante a este envase y también a un envase equivalente que no contenía trigo. Este matraz vacío se utilizó para calcular la concentración aplicada, C_{0}. Las concentraciones de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza se midieron, a intervalos de tiempo, a lo largo de un período de 110 h. El fumigante se determinó en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de la separación en una columna BP-624 de 0,53 mm de diámetro interno.
La concentración aplicada se midió en cada intervalo de muestreo y la concentración medida se comparó con la de un patrón equivalente preparado en cada intervalo de muestreo.
La concentración en el espacio de cabeza se representó frente al tiempo de muestreo y la pérdida de concentración en el espacio de cabeza se expresó como retención.
Resultados
La disminución del fumigante en el espacio de cabeza se muestra en la Fig. 10a, donde se expresa como la proporción de concentración aplicada. La curva muestra un patrón típico de una caída inicial rápida en la concentración en el espacio de cabeza, seguido de un descenso que es aproximadamente exponencial (Fig. 10b). En este descenso "exponencial", la vida media, que es el tiempo que tarda la concentración en reducirse a la mitad, es de aproximadamente 43 h.
La muestra de control no mostró pérdida de fumigante durante un período de más de 100 h. De modo que el C_{2}N_{2} es estable en el aire en envases de vidrio precintados.
Discusión
La forma de retención (esto es, pérdida de concentración en el espacio de cabeza), no es infrecuente para los fumigantes. La dosis calculada se puede corregir, si se desea, para tener en cuenta el espacio ocupado por el trigo. Esto tendría el efecto de aumentar el valor de C_{0} en un 3,7% y sería un efecto constante, sin ningún efecto sobre la vida media.
La estabilidad de C_{2}N_{2} en el aire, en las condiciones especificadas, es un resultado halagüeño. Sin duda alguna facilita los procedimientos experimentales, incluidos los realizados para estudios sobre toxicidad o sobre residuos. La estabilidad en el aire en envases de vidrio precintados también justifica las conclusiones tales como que la retención sobre el trigo es debida al producto, más que a fugas, descomposición en vidrio, etc.
La estabilidad del fumigante en condiciones controladas tiene aplicaciones potenciales para procedimientos de fumigación especializados. Tal es el caso, por ejemplo, de la esterilización que requiere una larga exposición. En situaciones donde se produce descomposición del fumigante, se puede conseguir una exposición prolongada mediante el procedimiento de paso de flujo o la recirculación con adición de fumigante para mantener una concentración apropiada o deseada. En otras situaciones, la estabilidad del fumigante en el aire puede ser una herramienta útil para la fumigación, mantenimiento de la esterilidad, etc.
Se describen otros estudios de retención para trigo (Ejemplo 26), tierras (Ejemplo 42) y madera (Ejemplo 33).
La estabilidad de C_{2}N_{2} en el aire en un envase de vidrio precintado no tiene relación directa con su estabilidad en la atmósfera, debido a la presencia de otros productos químicos, incluida el agua, en la atmósfera, la luz solar, etc.
Ejemplo 17 C_{2}N_{2} acuoso como baño para controlar la infestación por insectos en las plantas
Objetivo: evaluar la eficacia de C_{2}N_{2} como agente de inmersión para matar insectos en materiales vegetales.
Materiales y métodos
Se obtuvieron dos tipos de plantas de maceta con infestaciones naturales de insectos de plagas de un vivero local; German Ivy (Senecio mikanoides (GI) infectada con áfidos (familia Aphididae) y cochinillas harinosas (familia Pseudococcidae) y China Doll (Radermachia sinica) (CD) infectado con cochinillas harinosas. Se cortaron secciones cortas (aproximadamente 5 cm) de cada planta de manera que incluyeran muestras representativas de los insectos. Luego se sumergieron en soluciones de agua del grifo, agua del grifo y C_{2}N_{2}, agua del grifo y un agente humectante general y agua del grifo, agente humectante y C_{2}N_{2}.
Se evaluó la mortalidad de los insectos después de 2 horas, las cochinillas harinosas se retiraron cuidadosamente con un cepillo fino y se observaron para comprobar si movían las patas y en los áfidos se observó simplemente el movimiento, suponiéndose que la ausencia de movimiento indicaba su muerte.
El agente humectante empleado fue Teric 215 (ICI, Australia) en una proporción de 1 ml en 400 ml de agua del grifo. Las soluciones de C_{2}N_{2} se prepararon haciendo burbujear 4 ml de gas C_{2}N_{2} con una concentración de aproximadamente el 80% en 40 ml de agua o agua/solución de agente humectante en un recipiente (aproximadamente 130 ml) y agitando enérgicamente durante dos minutos.
Resultados
El material vegetal no mostró efectos adversos por la acción de los diversos tratamientos. Los insectos de dos órdenes principales de insectos resultaron muertos. La mortalidad de control del agua con o sin agente humectante fue cero.
10
Discusión
Las soluciones acuosas con C_{2}N_{2} tienen potencial como baño para matar insectos sobre material vegetal. La concentración necesaria todavía no ha sido determinada e indudablemente variará según el nivel de control que se necesite y la plaga de insectos a tratar. También parece que el uso de un agente humectante potencia la eficacia de C_{2}N_{2} como baño insecticida. Se hace referencia cruzada al control de otros insectos (Ejemplo 36) y al control con el fumigante aplicado en agua (Ejemplo 7). El fumigante mató los insectos de Aphidae y Pseudococcidae.
Ejemplo 18 Efecto del C_{2}N_{2} sobre la germinación del trigo y sobre la composición de los lípidos
Objetivo: evaluar el efecto del C_{2}N_{2} sobre la viabilidad del trigo y sobre la composición de los lípidos del trigo.
Materiales y métodos
El trigo empleado fue trigo normal australiano (ASW) libre de insecticida (con un contenido de humedad del 11,4% aproximadamente, p/p, en húmedo). Se acondicionaron porciones hasta alcanzar el equilibrio después de añadir cantidades determinadas de agua. Después de una semana a 25 \pm 1ºC, se encontró que las muestras tenían unos contenidos de humedad del 11,4%, 13,8% y 15,5%, siendo las correspondientes humedades relativas en el equilibrio (h.r.e) del 46,9%, 69,3% y 79,6%. El contenido de humedad (en húmedo) se calculó a partir de la pérdida de masa de muestras molidas desecándolas en horno a 130ºC durante 2 horas. La h.r.e. se calculó a partir de un punto de rocío medido en equilibrio en un medidor de punto de rocío MBW de espejo enfriado colocado en un circuito cerrado con una muestra de trigo de 1 kg.
Se pusieron muestras de trigo acondicionado (30 g) en matraces Erlenmeyer de 270 ml (proporción de llenado de aproximadamente el 10%) provistos de un septo de entrada. Se inyectó fumigante en el espacio de cabeza, se utilizaron cinco niveles de fumigante (5, 10, 20, 40 y 80 mg.l^{-1}) y un control para cada una de las cuatro muestras de trigo con diferente contenido de humedad y durante tres períodos de exposición diferentes (24, 48 y 96 horas) a 25 \pm 1ºC. Antes de la germinación, se transfirió el trigo a placas de Petri y se aireó durante 24 horas.
Las pruebas de germinación se realizaron según los principios establecidos en los Métodos de la Asociación de pruebas de semillas. Se saturaron cincuenta semillas con aproximadamente 40 ml de agua destilada y se envolvieron en 2 papeles de filtro crepé enrollados (de 500 x 330 mm cada uno). Las semillas se dispusieron separadas 3 cm entre sí sobre la mitad superior de la hoja (es decir, 250 x 330 mm), usando un tablero de recuento de semillas y el conjunto se cubrió plegando la mitad inferior sobre ellas. Cada hoja plegada se saturó con agua y se enrolló ligeramente de un lado a otro de forma perpendicular a la base. Se mantuvieron unidas con una banda de goma y se colocaron en posición vertical en la vitrina de germinación a 20ºC. El número de semillas germinadas se contó después de 4 días (prueba de vigor) y después de 8 días (prueba de germinación total). Cada experimento se repitió también cuatro
veces.
Para medir el efecto del C_{2}N_{2} sobre la composición de los lípidos, se fumigaron 40 g de trigo australiano normal (ASW, con un contenido de humedad de aproximadamente el 11,4%, p/p, en húmedo) a razón de 100 mg.l^{-1} en un tarro de vidrio de 750 ml con borde de tapón de rosca provisto de un septo, durante 48 horas y se extrajeron los lípidos con éter de petróleo + butanol (2:1, v/v)/butanol saturado con agua caliente. Por otra parte, se fumigaron lípidos de trigo, extraídos por extracción Scxlet con hexano, y aceite de germen de trigo comercial, con C_{2}N_{2} a niveles muy altos y luego 1 g de aceite se fumigó, en un matraz Erlenmeyer de 270 ml, con una concentración de fumigante de 100 mg.l^{-1} durante 48 h a 20ºC y a 30ºC. La composición de los lípidos se determinó tanto por espectroscopia ultravioleta como por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. En el caso del UV, se midió la absorbancia a 340 nm y los espectros IR, en tetracloruro de carbono, se realizaron en el intervalo de 1.000 - 4.000 números de onda, con cuantificación a 1.740, 2.850, 2.930 y 3.000 números de onda.
Resultados
El efecto del C_{2}N_{2} sobre el vigor se recoge en la Fig. 11. No hubo efecto a la concentración aplicada de 5 mg.l^{-1}. Esto equivale a una aplicación de 45 mg/kg (trigo), P/P, esto es, 45 mg de fumigante por kg de trigo. Se produjo una ligera reducción en la germinación a partir de una aplicación más elevada, de 10 mg.l^{-1}, aunque el efecto fue sólo significativo para uno de los tres grados de humedad estudiados.
El efecto del C_{2}N_{2} sobre la germinación se muestra en la Fig. 12. No hubo efecto sobre la germinación a las concentraciones aplicadas de 10 mg.l^{-1} (Fig. 2). Esto equivale a una aplicación de 90 mg/kg (trigo). Concentraciones de 40 mg.l^{-1} o superiores (180 mg/kg) deterioraron considerablemente la germinación.
Los resultados de las Fig. 11 y 12 ponen de manifiesto dos características poco frecuentes. En primer lugar, el aumento del período de exposición, de 24 h a 48 h o 96 h tuvo poco efecto sobre la germinación. En segundo lugar, el efecto del contenido de humedad sobre la pérdida de germinación fue contrario al esperado, porque fue menor en el grano húmedo que en el seco.
No se observó efecto sobre la composición de los lípidos, ni con la fumigación del trigo ni con la del aceite, evaluado por UV y FTIR (Fig. 13). En el caso de la fumigación de aceite, la cantidad aplicada fue de 27.000 mg de fumigante por kg de aceite. También fue, aproximadamente, 0,1 moles de fumigante por mol de lípido, calculado como monoglicérido, o aproximadamente tres veces la proporción molar para lípido calculado como triglicérido.
Discusión
Aunque en estos experimentos no se midió la concentración de fumigante, se puede calcular a partir de los datos obtenidos en condiciones semejantes. Así, en el trigo con 11,4% de humedad y una concentración aplicada de 10 mg.l^{-1}, el producto de concentración por tiempo es próximo a 9.000 mg.h.l^{-1}. Esto es varios órdenes de magnitud superior a las dosis necesarias para destruir la mayoría de las especies y fases de los insectos. Así que, sujeto a nuevas pruebas, los resultados sobre la germinación son consecuentes con la posibilidad de usar el fumigante sin que afecte a la calidad del grano.
El experimento del efecto del C_{2}N_{2} sobre los lípidos se realizó a concentraciones sumamente elevadas, después de los experimentos en el trigo, a niveles más factibles no se observó efecto. Incluso a niveles extremadamente elevados no se observó efecto.
Ejemplo 19 Control de bacterias con C_{2}N_{2}
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} frente a bacterias, especialmente las de interés médico y determinar si era efectivo tanto en medios acuosos como no acuosos.
Materiales y métodos
En todos los procedimientos se emplearon equipo y reactivos estériles.
Se examinaron tres cepas de bacterias. Estas fueron Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus. Las cepas fueron suministradas por la School of Human and Biomedical Science de la Universidad de
Canberra y fueron elegidas por su importancia en las infecciones, debido a su dificultad para ser controladas por otros procedimientos y a sus diferentes tipos de hábitat.
Para comprobar la eficacia del fumigante contra las bacterias en agua, se colocó el inóculo en 2 ml de agua destilada en frascos de 5 ml. Dos frascos se colocaron en un tarro de vidrio de 700 ml con borde de tapa de rosca provisto de un septo. El fumigante se aplicó a través del septo hasta obtener concentraciones de 0, 20, 40, 80, 120 y 160 mg/l. El tarro se mantuvo a 35ºC durante 20 h y 40 h. Luego se quitó la tapa y se aireó el envase durante 4 h, antes de la adición de 2 ml de caldo nutriente. El caldo se incubó a 37ºC durante 24 h antes de la evaluación de las bacterias vivas.
Para comprobar la eficacia de C_{2}N_{2} en medios no acuosos, se colocaron 7 ml de agar nutriente en un frasco de 10 ml y se colocó un inóculo de bacterias sobre la superficie inclinada. El procedimiento de dosificación fue el descrito para bacterias en agua.
La medida de la eficacia del control se examinó de 3 formas para los medios acuosos. Estas fueron:
1)
el color del agua, antes de la adición del caldo nutriente;
2)
la transparencia de la mezcla de agua y caldo, después de la incubación;
3)
el recuento cuantitativo de bacterias antes de la siembra en agar en placas de Petri, realizando diluciones en serie. En las diluciones en serie, el inóculo original se diluyó en una serie de tubos de dilución. En nuestro experimento, cada tubo de dilución sucesivo tenía sólo el 10% del número de bacterias del tubo anterior.Esto es, se transfirieron 20 \mul de muestra a un tubo que contenía 180 \mul de agua estéril.
Para el control en medios no acuosos sólo se utilizó el tercer procedimiento, es decir, el recuento cuantitativo después de la siembra en agar.
Resultados Medio acuoso
Para bacterias en agua, el caldo nutriente estaba turbio en el control, pero transparente y amarillento en todos los niveles de fumigante en el caso de Pseudomonas aeruginosa. Así pues, esta cepa fue controlada a dosis de 20 mg/l y superiores en 20 h de exposición. En el caso de Bacillus cereus, la solución era transparente y amarilla a dosis de 120 mg/l y superiores.
La evaluación visual antes de la adición del caldo nutriente proporcionó una indicación buena e inesperada del nivel de control. Cuando la mortalidad de las bacterias fue total, la solución acuosa se volvió amarilla, mientras que permaneció turbia pero no amarillenta cuando las bacterias no se controlaron.
La evaluación cuantitativa tras el recuento se recoge en la Tabla 11.
TABLA 11
11 
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Medios no acuosos
Los resultados de la evaluación cuantitativa se muestran en la Tabla 12.
TABLA 12
12
Discusión
El fumigante controló cepas importantes de bacterias tanto en medio acuosos como no acuosos. Esto refleja la capacidad del fumigante para ser activo tanto en el aire como en el agua y se basa en la solubilidad en el agua y en el equilibrio de fases entre agua y aire. Esta capacidad para actuar en dos fases es muy útil en la esterilización en laboratorios, hospitales, establecimientos dentales y veterinarios, establecimientos alimentarios y en todas las situaciones en las que las bacterias se puedan encontrar en medios acuosos, medios no acuosos o una combinación de ambos.
Las bacterias examinadas incluyeron especies de Pseudomonas, que es móvil, aerobia y gram negativa y una especie de Staphylococcus, que es no móvil, anaerobia y gram positiva (Blakiston, 1979). Bacillus cereus es un "género que provoca intoxicación alimentaria" y es aerobia y gram positiva (Miller y Keane, 1983). Miller y Keane describen el género Pseudomonas como "bacterias gram negativas, estrictamente anaerobias, algunas de cuyas especies son patógenas para plantas y vertebrados". P. aeruginosa provoca el "pus azul" y "varias enfermedades humanas y P. malei provoca muermo, una enfermedad de los caballos que es transmisible al hombre" (Miller y Keane, 1983, p. 929). El género Staphylococcus es "la causa más frecuente de infecciones supurantes localizadas" (Miller y Keane, 1983, p. 1057). Según Blakiston, 1979, S. aureus "es responsable de varios trastornos clínicos en el hombre y los animales, tales como abscesos, endocarditis, neumonía, osteomielitis y septicemia" (p. 1288) y P. aeruginosa es "el agente causante de varias infecciones supurantes en el hombre".
De otro trabajo en otros documentos se deduce que C_{2}N_{2} se puede utilizar para la desinfestación general, incluidos mohos e invertebrados.
Referencias cruzadas: Se hace referencia cruzada al Ejemplo 5, relativo a la conservación de carne, al Ejemplo 6, relativo a la fruta. La capacidad para ser activo en agua se trata en otros ejemplos y el movimiento a través del agua (Ejemplo 22) es de interés.
Ejemplo 20 Eficacia de C_{2}N_{2} frente a nematodos
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} frente a nematodos.
Materiales y métodos
Se colocaron nematodos en 2 ml de agua en un matraz Erlenmeyer con una capacidad medida de 11,5 ml y provisto de una válvula Mininert. Se inyectó en el matraz gas C_{2}N_{2} de concentración medida, pero habitualmente cercana al 90%, v/v y libre de cianuro de hidrógeno (<0,5%). En otros casos se inyectó C_{2}N_{2} en solución acuosa (0,2 ml) en el matraz. El matraz se mantuvo a temperatura ambiente, en una habitación con aire acondicionado a 20 - 22ºC. La especie de nematodos estudiada fueron individuos juveniles infectivos de Steinernema carpocapsae, cepa BW.
En el experimento 1, se midió la concentración de gas en el aire por encima del agua a intervalos de tiempo, usando un detector termoiónico específico, después de separación en una columna megabore BP-624. Las concentraciones se representaron frente al tiempo después de la adición y se midió manualmente el área bajo la curva para obtener una estimación del producto (concentración x tiempo) en el espacio de cabeza.
Después de una exposición de 22 h se abrieron los matraces y se dejó el gas expuesto al aire. Se evaluó la mortalidad con ayuda de un microscopio 24 h después de la adición inicial de fumigante.
Resultados
Las concentraciones de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza 5 minutos después de la adición del gas fueron habitualmente de sólo un tercio de la concentración nominal, calculada suponiendo que no hay absorción en el agua. Esto es coherente con otros resultados sobre el reparto de C_{2}N_{2} entre agua y aire, que muestra una fuerte retención en el agua. Por ejemplo, para una concentración nominal de 3,46 mg/l, las concentraciones en el espacio de cabeza, 5 minutos después de la adición del fumigante, fueron 0,85 mg/l y 0,58 mg/l en experimentos repetidos totalmente iguales. Las concentraciones disminuyeron rápidamente en el espacio de cabeza, de manera exponencial. Por ejemplo, la vida media de una concentración nominal de 3,48 mg/l fue 0,94 h, la vida media de una aplicación nominal de 8,7 mg/l fue 2,7 h y la vida media de una aplicación nominal de 17,4 mg/l fue 5,2 h. De modo que la concentración en el espacio de cabeza sobre agua y el producto (concentración x tiempo) varía de forma inesperada. Esto se muestra en la Tabla 13.
Los nematodos murieron rápidamente después de la exposición a C_{2}N_{2} como se muestra en la Tabla 14. Por ejemplo, una aplicación nominal de 3,48 mg/l mató a 404/404 nematodos de S. carpocapsae, frente a una mortalidad en el control de 5/462.
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TABLA 13
13 
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TABLA 14
14
Ejemplo 21 Aplicación de C_{2}N_{2} para el control de mohos
Objetivo: determinar la toxicidad de C_{2}N_{2} para los mohos presentes en los granos de trigo.
Materiales y métodos
Trigo, variedad Rosella, sin esterilizar, con 16% y 22% de contenido de humedad.
Botellas de gas herméticas de 120 ml con válvulas Mininert ajustables en la parte superior.
Placas de Petri de plástico esterilizadas con agar nutriente Oxoid.
Desecadores de vidrio grandes.
Para cada contenido de humedad se pesaron 20 gramos de trigo en cada frasco de 120 ml
Los frascos se precintaron con válvulas Mininert y se dosificaron con C_{2}N_{2} hasta obtener concentraciones de 18, 35 y 70 mg.l^{-1}.
Los controles sin adición de fumigante también se precintaron. Todos los frascos se almacenaron a 25ºC durante los períodos de exposición de 6 horas y 24 horas. Cada tratamiento se realizó por duplicado. Se repitió completamente el procedimiento total. Las concentraciones de fumigante se determinaron por cromatografía de gases con un cromatógrafo de gases Varian 3300 con un detector termoiónico específico, columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno y una temperatura de la columna isotérmica de 60ºC.
Cuando finalizaron los períodos de exposición se abrieron los frascos y se aireó el trigo durante unos minutos. Después se transfirieron asépticamente muestras de 10 granos de cada frasco a las placas de agar. Estas se almacenaron a 25ºC en desecadores con un depósito de agua durante 4 días. Después de 4 días, se retiraron las placas y se evaluó el crecimiento de moho en los granos y la germinación de los granos.
De los mohos presentes en el trigo de control se determinó que "los hongos presentes en el trigo y el nivel de contaminación, son los habituales de muchas muestras de trigo australiano, estando formada la flora dominante por Alternaria infectoria (no productor de micotoxinas) y A. alternata (potencialmente micotoxigénico)". El porcentaje de contaminación de los granos fue del 78% para A. infectoria, 17% para A. alternata, 4% para Epicoccum nigrum y 1% para cada uno de los siguientes: Drechslera sp., Cladosporium sp. y Penicillium sp.
Resultados
El efecto de la exposición durante 6 h y 24 h se muestra en las Fig. 14(a) y 14(b). Una concentración de 70 mg.l^{-1} de C_{2}N_{2} en 20 g de trigo destruyó los mohos presentes en el cereal y también redujo notablemente la capacidad germinativa del grano. Una concentración de 35 mg.l^{-1} de C_{2}N_{2} destruyó más del 90% de los mohos presentes en el grano, pero redujo sólo ligeramente la capacidad germinativa. Una concentración de 18 mg.l^{-1} de C_{2}N_{2} destruyó más de la mitad de los mohos presentes y no tuvo efecto sobre la capacidad germinativa del grano. Los diferentes contenidos de humedad del 16 y 22% no tuvieron efectos obvios sobre la toxicidad del C_{2}N_{2} a estas concentraciones. Tampoco lo tuvieron los diferentes períodos de exposición de 6 y 24 horas. El efecto de períodos de exposición más cortos a una concentración de 55 mg.l^{-1} se muestran en la Fig. 14(c).
Discusión
El fumigante C_{2}N_{2} se puede utilizar para el control de mohos de diferentes formas, dependiendo del efecto deseado. Así, puede destruir totalmente los mohos en el cereal húmedo, pero a costa de una reducción en la germinación, o suprimir los mohos en gran parte sin reducir la germinación. Cada opción será la deseable en determinadas circunstancias. Por ejemplo, sería deseable una eliminación total para el cereal que deba conservarse durante períodos considerables. Un control de mohos parcial sería útil donde el objetivo sea una conservación a corto plazo para conseguir, por ejemplo, que el cereal sea conservado durante un período más largo antes de que sea desecado o
refrigerado.
Ejemplo 22 Movimiento del C_{2}N_{2} en el agua
Objetivo: determinar si el C_{2}N_{2} se desplaza en el agua de manera que, por ejemplo, se pueda aplicar el fumigante en un lado de una trampa de agua y trasladarse al otro lado.
Materiales y métodos
El aparato constaba de un tubo de vidrio en U de 140 mm de altura y 18 mm de diámetro interno y un septo para muestreo en cada extremo del tubo en U. Se puso agua en el tubo en U hasta una profundidad de 30 mm de manera que el agua cubría el fondo y parte de los brazos laterales.
Se inyectó C_{2}N_{2} (1,5 ml, 80%) en uno de los brazos (denominado A-I) del tubo en U después de retirar un volumen equivalente de aire. Se midió el fumigante a intervalos de tiempo, en cada septo de muestreo, es decir, en cada brazo (A-I y A-II) del tubo en U.
Se pusieron 40 ml de agua en un matraz Erlenmeyer provisto de un septo de entrada. Se inyectó C_{2}N_{2} (2 ml, 80%) en el espacio de cabeza. Se midió el fumigante tanto en el espacio de cabeza como en el agua a intervalos de tiempo. Después de 90 horas, el agua de dos matraces se transfirió a dos matraces aforados de 100 ml, uno de ellos se sometió a agitación, se tomaron muestras de agua del fondo de los matraces y se midió la concentración de C_{2}N_{2} en el agua y en el espacio de cabeza.
El experimento se realizó en una habitación con aire acondicionado a una temperatura promedio aproximada de 22ºC.
El fumigante se determinó por cromatografía de gases en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro.
Resultados
El movimiento de C_{2}N_{2} en el agua fue rápido. El sistema alcanzó el equilibrio después de unas 10 horas (Fig. 15). La concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza de cada brazo fue de 27 mg.l^{-1} en el equilibrio. Los resultados de la Fig. 15 demuestran que aumentar el período de exposición hasta 90 horas tuvo muy poco efecto sobre las concentraciones.
La cantidad calculada de C_{2}N_{2} aplicado fue de 2,78 mg. La cantidad en el agua fue 1,3 mg a las 90 h y la cantidad en el espacio de cabeza de los brazos fue 1,1 mg a las 90 h. De modo que el fumigante es relativamente estable en agua destilada.
La distribución de C_{2}N_{2} en el agua se muestra en la Fig. 16. Después de 10 horas, el sistema alcanzó el equilibrio. Durante el período del experimento, la recuperación total fue superior al 90%.
En los experimentos en los que el C_{2}N_{2} en el agua se transfirió rápidamente a un envase, se liberó muy rápidamente del agua (Fig. 17), especialmente cuando se agitó el agua.
La concentración de C_{2}N_{2} en el agua y en el espacio de cabeza por encima del agua resultó muy baja después de agitar 0,2 h (esto es, menos de 5 ppm, v/v, en el espacio de cabeza) y fue inferior a 10 ppm, v/v en el espacio de cabeza después de airear 2 h. La liberación de fumigante del agua fue cuantitativa (más del 99%).
Discusión
El desplazamiento del C_{2}N_{2} en el agua para establecer una concentración tóxica al otro extremo del agua es un método nuevo de aplicación de un gas fumigante. Se basa en la solubilidad del fumigante en agua y en su relativa estabilidad en el agua. Estas cuestiones se comentan en el Ejemplo 31.
Este nuevo método de aplicación es importante en situaciones en las que sea difícil el acceso, especialmente donde haya barreras de agua para el paso de aire y gas. Esta situación es la normal en tuberías de agua y alcantarillado, que incorporan una trampa de agua, habitualmente en forma parecida a la del tubo en U, aunque normalmente con brazos de distinta longitud. La novedad del método es la capacidad de desplazarse a través del agua para conseguir elevadas concentraciones del fumigante.
Esta capacidad para desplazarse por el agua es especialmente importante para controlar bacterias y virus en el agua y los sistemas de alcantarillado y para otras situaciones en las que haya una barrera de agua. Estas incluyen jeringas y agujas que pueden contener una barrera de agua para el movimiento del gas, tubos, como los utilizados en la diálisis y, más generalmente, en catéteres y una gama completa de equipos médicos, dentales, veterinarios y científi-
cos.
La liberación de C_{2}N_{2} del agua, en un envase abierto, se puede utilizar para aplicar el fumigante en agua en un espacio precintado, lo que dará lugar a la liberación del fumigante en forma de gas.
Ejemplo 23 Toxicidad del cianógeno para los mamíferos
La toxicidad del cianógeno se resume en Sax y Lewis (1989). Existen más datos, por ejemplo, en un documento de criterios del Instituto Nacional para la salud y seguridad ocupacional (EE.UU.) (NIOSH; GT 1925000).
El cianógeno tiene unos límites de seguridad para los trabajadores (valores límite umbral, TLV) de 10 ppm (22 mg.m^{-3}) tanto en EE.UU. como en Alemania. Tiene un número del Departamento de transporte (EE.UU.) (1026) y estos son, por lo general, reconocidos en el ámbito internacional.
Sax y Lewis (1989) resumen la toxicidad de la manera siguiente: "Tóxico por vía subcutánea y posiblemente por otras rutas. Moderadamente tóxico por inhalación. Afecta a sistemas humanos por inhalación: daños en los nervios olfatorios e irritación de la conjuntiva". Parece que la irritación ocular es el primer síntoma de la exposición al cianógeno, observándose el efecto más bajo después de una exposición de 6 minutos a 16 ppm. Esta irritación ocular a una dosis baja puede ser muy útil como advertencia, pero el único método seguro se basa en que las concentraciones en el lugar de trabajo se mantengan por debajo del TLV.
El TLV para cianógeno es 33 veces más alto que el TLV para fosfina, pero la dosis normal no será 33 veces más alta y el período de exposición para cianógeno será mucho más corto que para fosfina. Parece evidente que, sometido a meticulosas comprobaciones en el lugar de trabajo, aquellos procedimientos que posibilitan una práctica segura con la fosfina también posibilitarán prácticas seguras con el cianógeno.
El cianógeno contiene un elevado calor latente y a este respecto es semejante al acetileno. Es potencialmente explosivo con oxidantes potentes y no deben mezclarse los cilindros de gas con productos químicos reactivos. Sin embargo, su límite explosivo más bajo en el aire es del 6,6%, v/v (aproximadamente 150 g.m^{-3}), lo que está considerablemente por encima de las concentraciones del fumigante.
Ejemplo 24 Porcentajes de retención del C_{2}N_{2} en el trigo
Objetivo: determinar el porcentaje de retención de C_{2}N_{2} en el cereal para diferentes proporciones de llenado y contenidos de humedad.
Materiales y métodos
Se utilizó trigo blando normal australiano (Rosella) con un contenido de humedad del 11,6%, en peso húmedo para los experimentos de proporción de retención con llenado del 25%, 50% y 95%. Se ajustó la humedad de este trigo para obtener reservas con un contenido de humedad del 10%, 12% y 14% que se dejaron equilibrar durante dos semanas como mínimo antes de la fumigación.
Se aplicó el C_{2}N_{2} hasta obtener concentraciones de 6,73 mg.l^{-1}, 13,38 mg.l^{-1} y 12,62 mg.l^{-1} para las proporciones de llenado del 25%, 50% y 95% respectivamente, en frascos de 120 ml provistos de tapas con válvula Mininert. Se usaron concentraciones de 13,94 mg.l^{-1}, 13,46 mg.l^{-1} y 13,96 mg.l^{-1} para las muestras con contenido de humedad del 10%, 12% y 14% respectivamente. Todas las muestras para retención se procesaron por triplicado y las concentraciones de fumigante se determinaron a intervalos de tiempo frecuentes. Las concentraciones de fumigante se detectaron por inyección de alícuotas de 20 \mul en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Resultados
Los porcentajes de retención se registraron como el logaritmo del porcentaje de la concentración restante frente al tiempo. Todavía se pudo detectar C_{2}N_{2} 24 h después de la aplicación en las muestras con proporción de llenado del 25% (Fig. 18) aunque su tasa de depleción se mantuvo lineal. Las concentraciones de C_{2}N_{2} en las muestras con proporción de llenado del 50% (Fig. 19) y 95% (Fig. 20) también mostraron tasas lineales de depleción que aumentaban según aumentaba el llenado. La muestra con proporción de llenado del 95% había disminuido por debajo de los límites de detección antes de que transcurrieran 6 horas desde la aplicación del fumigante.
Las tasas de depleción de C_{2}N_{2} parecen tener una fuerte correlación con el aumento del contenido de humedad del trigo. El trigo con un contenido de humedad del 10% mostró una reducción de diez veces, después de más de 11 horas desde la fumigación (Figura 21), mientras que se consiguió una reducción similar en 2 horas para el trigo con un contenido de humedad el 12% (Figura 22) y aproximadamente 1 hora para el trigo con un contenido de humedad del 14% (Figura 23). Los porcentajes iniciales de retención fueron lineales para las muestras de todos los contenidos de humedad, aunque esta linealidad se perdió después de aproximadamente 2 horas para las muestras con un contenido de humedad del 12% y el 14%.
Discusión
La rápida tasa de depleción del C_{2}N_{2} en muestras de trigo con alto contenido de humedad se relaciona con la elevada solubilidad del C_{2}N_{2} en el agua. Sin embargo, se ha demostrado que los residuos de C_{2}N_{2} y HCN del trigo que ha retenido C_{2}N_{2} son muy bajos (Ejemplos, 3, 26) incluso después de períodos cortos de permanencia del sustituyente, lo que implica que el C_{2}N_{2} retenido sufre una rápida degradación química que puede contribuir a la tasa de retención de C_{2}N_{2} con un correspondiente cambio de equilibrios.
Ejemplo 25 Método para medir y calcular las concentraciones de C_{2}N_{2} en el agua Introducción y objetivo
El C_{2}N_{2} se disuelve en agua en una proporción de 4:1, v/v (Índice de Merck). Sería deseable poder aplicarlo en forma líquida o de gas. Este estudio se realizó para determinar una forma eficaz de controlar la mosca de la fruta Queensland, Dacus tyroni u otras especies elegidas con C_{2}N_{2} disuelto en el agua y medir las concentraciones en gas y líquido del fumigante. También se evaluó un método para determinar la concentración de fumigante en agua.
Materiales y métodos
Se inyectaron 1 y 4 ml de C_{2}N_{2} al 82% gradualmente en dos viales de 16 ml provistos de tapa de rosca Mininert que contenían 10 ml de ácido clorhídrico (HCl) 0,01 M. Esto equivalía a 190 mg.l^{-1} (muestra 1) y 761 mg.l^{-1} (muestra 2) respectivamente. Después de esperar 30 minutos para dejar que el fumigante se disolviera totalmente en la solución, se inyectaron 0,1 ml de cada una de las soluciones de C_{2}N_{2}/HCl a través de un septo de caucho en matraces Erlenmeyer de 275 ml independientes provistos de adaptadores cónicos de rosca. Esto equivale a 0,069 mg.l^{-1} (muestra 3) y 0,276 mg.l^{-1} (muestra 4) respectivamente. Se prepararon tres concentraciones patrón de gas de 0,4, 0,8 y 1,48 mg.l^{-1} en matraces Erlenmeyer de 1,2 l para determinar las concentraciones de las muestras. Las concentraciones de gas y líquido se midieron en un cromatógrafo de gases Varian provisto de un detector de captura de electrones y columna megabore DBwax. La temperatura de la columna se fijó a 60ºC, la temperatura del inyector a 100ºC y la del detector a 288ºC. Se inyectaron muestras de gas de 10 \mul con la ayuda de una jeringa de presión Lok® de 100 \mul y las muestras líquidas de 0,1 \mul se inyectaron con una jeringa SGE para líquidos de 5 \mul.
Resultados
Se hicieron 10 inyecciones para cada muestra y patrón y se hizo el promedio de las áreas. Los patrones se utilizaron para calcular las concentraciones reales en cada una de las muestras, después de corregir por el volumen de inyección. Tabla 15.
TABLA 15
15
Las áreas de los patrones se representaron frente a la concentración (Figura 24) para comprobar que el cromatógrafo de gases respondía de forma lineal en el intervalo de concentraciones. El análisis de regresión mostró que la respuesta era lineal (R = 0,99).
La Tabla 15 muestra que las concentraciones medidas tanto en las muestras gaseosas como en las líquidas son hasta un 21% más bajas que las concentraciones calculadas. Las dos muestras líquidas tuvieron una pérdida del 11% que puede ser debida a que parte del C_{2}N_{2} se quedó en el espacio de cabeza y no se disolvió en la solución de HCl. Las tasas de pérdida ligeramente mayor entre las concentraciones calculadas y medidas en las muestras 3 y 4 serían debidas a los errores sumados de concentraciones del líquido por debajo de las esperadas, a una volatilización incompleta del C_{2}N_{2} desde la solución de 0,1 ml de HCl/C_{2}N_{2} y al error de muestreo.
Discusión
La concentración de C_{2}N_{2} es un 11% más baja que la calculada cuando se disuelve el fumigante en 10 ml de HCl 0,01 M debido al equilibrio de fases entre las fases acuosa y gaseosa. La proporción de fumigante total en la fase gaseosa dependerá del comportamiento de la fase y de los volúmenes de líquido y de gas. Para minimizar el error, se deberán analizar en el cromatógrafo de gases muestras de la solución de HCl/C_{2}N_{2} antes de aplicar la dosis a D. tyroni u otros insectos. Esto hará que las concentraciones pretendidas se puedan predecir con más exactitud.
La metodología existe para medir el C_{2}N_{2} en la fase líquida y para calcular las dosis exactamente.
Ejemplo 26 Residuos de C_{2}N_{2}, y método para su análisis, en trigo Objetivos
Determinar residuos de C_{2}N_{2} en trigo fumigado para obtener datos de residuos.
La cantidad de residuos de C_{2}N_{2} y su grado de conversión a HCN es una cuestión importante para el uso de C_{2}N_{2} como fumigante de cereales. Los inventores son algo escépticos con respecto a la mayor parte de la metodología empleada para medir residuos de fumigante y por eso se han determinado los residuos mediante varios procedimientos (Ejemplo 3).
Materiales y métodos
Se pesó trigo blanco normal australiano, con un contenido de humedad del 11,6%, peso húmedo, en matraces de 120 ml provistos de válvulas Mininert. Se utilizaron tres proporciones de llenado: 25%, 50% y 95%; por ejemplo, los matraces se llenaron con un 25% de trigo y 75% de aire para obtener una proporción de llenado del 25%.
Para el análisis de C_{2}N_{2} en el trigo, se pusieron 20 g de trigo en un matraz de 120 ml provisto de válvula Mininert y se añadieron 20 ml de tetrahidrofurano de grado analítico. La solución se dejó reposar durante la noche. Se midió el fumigante tanto en la fase líquida (por inyección de alícuotas de 2 \mul) como en el espacio de cabeza por encima del líquido (por inyección de alícuotas de 100 \mul). El fumigante se detectó en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Se aplicó el fumigante obteniendo concentraciones de 6,73 mg.l^{-1}, 13,38 mg.l^{-1} y 12,94 mg.l^{-1} para las muestras de llenado al 25%, 50% y 95% respectivamente. Estos componían residuos de 35,1, 34,2 y 17,3 mg/kg respectivamente. Los residuos se determinaron a intervalos programados después de la aplicación. Todas las determinaciones de residuos se realizaron por triplicado y todas las determinaciones para el procedimiento analítico por duplicado.
Resultados Método de análisis
En la Fig. 25 se registra la respuesta del aparato frente a la cantidad de C_{2}N_{2} añadida en forma líquida y en la Fig. 26 frente a la cantidad añadida como gas. La respuesta del aparato fue lineal con la concentración aplicada y reproducible. El límite de detección, definido como dos veces la proporción de señal a ruido, se determinó a partir de inyecciones del espacio de cabeza y de inyecciones de líquido. Este valor correspondió, del método del espacio de cabeza, a residuos en el cereal de 4,3 x 10^{-3} mg/kg (4,3 ppb, p/p) en el trigo y, del método del espacio de cabeza, a 0,037 mg/kg (37 ppb, p/p) de la inyección del líquido. La principal razón para estas diferencias en los límites de detección fue la interferencia del solvente, esto es, las respuestas en el solvente que correspondían al C_{2}N_{2}.
La extracción de trigo no fumigado en tetrahidrofurano no alteró los límites de detección de los del solvente, lo que indica que los niveles de C_{2}N_{2} en el trigo no fumigado eran, como mucho, extremadamente bajos. Sin embargo, el límite de detección por el método del espacio de cabeza aumentó hasta un nivel equivalente a 0,036 mg/kg.
Residuos
Los datos de residuos se presentan en la Tabla 16. La desaparición de los residuos en un sistema totalmente sellado fue sustancial. Fue casi del 98% después de 3 días y fue muy superior al 99% después de 14 días.
Para el trigo dosificado a 35,1 mg/kg con una proporción de llenado del 25% y mantenido a 22ºC durante 14 días, los residuos del método del espacio de cabeza fueron como promedio de 0,081 mg/kg, d.e. 0,009 mg/kg. Del método de inyección del líquido, los residuos en el trigo fueron como promedio de 0,21 mg/kg, d.e. 0,083 mg/kg. Para el trigo en un envase lleno hasta el 95% y dosificado a 17,3 mg/kg, los residuos en el trigo por el método del espacio de cabeza, después de un período de permanencia de 3 días, fueron 0,52 mg/kg, d.e. 0,24 mg/kg. Los residuos no se determinaron en este caso por inyección de líquido.
Para el trigo dosificado a razón de 34,2 mg/kg y mantenido durante 14 días a 22ºC, la lectura del espacio de cabeza, en una de las tres experiencias repetidas, estuvo por debajo de la correspondiente a la muestra de control y por debajo del límite de detección definido como dos veces la proporción de señal a ruido. La diferencia entre la lectura de la muestra y la del control correspondía a un nivel de residuos en el trigo de 0,003 mg/kg. Para la inyección de líquido, el nivel estuvo de nuevo por debajo del límite de detección, definido como dos veces la proporción de señal a ruido. La diferencia entre las muestras y el control correspondía a un nivel de 0,013 mg/kg, d.e. 0,005 mg/kg. Así pues, el nivel de residuos se describe mejor como una posible traza, pero por debajo del límite de detección cuantitativo.
Discusión
Los residuos de C_{2}N_{2} se pueden detectar en los cereales hasta niveles bajos y se pueden determinar a partir de inyecciones del espacio de cabeza o del líquido. La desaparición de los residuos es muy rápida. El rápido descenso de los residuos se repite en otros experimentos descritos en los Ejemplos 3 y 43. Se observó algo de cianuro de hidrógeno en cada método de detección y esto se comenta en un documento independiente (Ejemplo 43).
TABLA 16
16
Ejemplo 27 Toxicidad de C_{2}N_{2} para larvas de Ephestia cautella
Objetivo: evaluar la toxicidad de C_{2}N_{2} para larvas de la especie de Lepidópteros Ephestia cautella (Walker).
Materiales y métodos
Se transfirieron muestras por duplicado de 15 larvas de crisálida tardía de E. cautella y una fina tira de cartón ondulado a frascos de vidrio de 120 ml provistos de tapas con válvula Mininert. Se precintaron y se retiraron los volúmenes de aire correspondientes antes de la adición de C_{2}N_{2}. Las muestras fumigadas se mantuvieron a 30ºC excepto en el breve período de la retirada para análisis en el cromatógrafo de gases.
Las concentraciones de C_{2}N_{2} se comprobaron inyectando alícuotas de 20 \mul de las muestras en una cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. Los registros del cromatógrafo de gases se hicieron en las 2 primeras horas después de la aplicación de C_{2}N_{2} tanto para la exposición de 6 horas como para la de 24 horas. Se tomó una segunda serie de registros del cromatógrafo de gases para las exposiciones de 24 horas aproximadamente 2 horas antes de terminar la fumigación.
Resultados
Los resultados de estas fumigaciones se recogen en la Tabla 1.
TABLA 1
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Discusión
El C_{2}N_{2} indujo una mortalidad del 100%, con una exposición de 6 horas a 2,59 mg.l^{-1}, en larvas de la especie de Lepidópteros E. cautella. En este estudio, el aumento del período de exposición de las larvas al fumigante no dio lugar a un aumento sustancial en las mortalidades para dosis más bajas.
Ejemplo 28 Almacenamiento de NF2 en bolsas Tedlar
Objetivo: determinar si se puede guardar NF2 en bolsas Tedlar y otros envases de plástico para proporcionar un método práctico de almacenamiento del fumigante, especialmente para usos a pequeña escala.
Materiales y métodos
Se emplearon bolsas Tedlar comerciales adquiridas en SKC Inc., 334 Valley View Rd., 84 Pennsylvania, EE.UU. Se trata de bolsas de plástico con un sistema de inyección para introducir y retirar gas. Las bolsas, al comprarlas están esencialmente libres de aire. Se inyectó el fumigante NF2 en las bolsas con ayuda de una jeringa hermética al aire. Se midió la concentración de NF2, a intervalos de tiempo, en un cromatógrafo de gases Tracor MT150, provisto de una balanza de densidad de gases Gow-Mac. Además se midió el cianuro de hidrógeno en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. Se prepararon patrones de cianuro de hidrógeno haciendo reaccionar sales de cianuro con ácido, determinando la concentración en la balanza de densidad de gases y diluyendo en matraces precintados.
También se prepararon concentraciones diluidas de NF2 en aire en bolsas Tedlar y se midió la concentración a intervalos programados en un cromatógrafo de gases Varian 3300.
Las bolsas se dejaron en un laboratorio con aire acondicionado a una temperatura habitual de 22ºC sin precauciones especiales para protegerlas de la luz.
Resultados
Durante un período de 4 semanas durante el cual se midieron las concentraciones de gas una vez a la semana, la concentración de NF2 en la bolsa Tedlar estuvo siempre entre el 82% y el 83%, v/v, sin tendencias aparentes. La concentración de cianuro de hidrógeno estuvo siempre entre el 0,35% y el 0,45%, v/v, sin tendencias aparentes. Por lo tanto, el fumigante es estable en bolsas Tedlar.
Concentraciones más bajas también fueron estables en el sistema. Por ejemplo, una concentración de 0,66 mg.l^{-1} fue estable, dentro del error experimental a lo largo de un experimento de 3 días.
Discusión
La estabilidad de NF2 en vidrio y en agua, de pH apropiado, y en solventes ha sido demostrada en otras secciones (ejemplo, phase.doc, documento 33, water.doc, documento 23). La estabilidad en cilindros está cubierta por un número del Departamento de transportes (safety.doc, documento 24). La estabilidad en bolsas Tedlar ofrece otro método alternativo de almacenamiento y dosificación que es muy práctico para algunos usos. La densidad de vapor de NF2 es 2,3 g.l^{-1}, de modo que se pueden almacenar 23 g de material en una bolsa de 10 l y cantidades proporcionales en envases mayores o menores. El método de almacenamiento es adecuado para situaciones en las que se precisan cantidades medidas en miligramos o en gramos en vez de en kilogramos, como sería a menudo el caso de las consultas, departamentos de hospital, etc. El único equipo necesario sería una jeringa hermética al gas, de capacidad apropiada y la bolsa con el fumigante. Como ocurre con todos los métodos de almacenamiento de gases tóxicos se precisarán los procedimientos de seguridad convenientes para el almacenamiento y tales procedimientos incluirían la cantidad almacenada, variando el tamaño del envase y la concentración inicial de fumigante. Son posibles otras variaciones de envases.
Ejemplo 29 Movimiento de C_{2}N_{2} y de otros gases a través de una columna de trigo
Objetivo: determinar si el C_{2}N_{2} se puede insuflar a través de una columna de trigo.
Materiales y métodos
El procedimiento empleado fue exactamente el descrito en Desmarchelier, 1994. Se insufló fumigante a través de una columna de trigo de 1,1 m con 7,9 l de volumen total a una velocidad de flujo del aire de 200 ml.min^{-1}. El fumigante se introdujo en la columna con ayuda de un matraz de 200 ml en la parte inferior de la columna. Se midió en la parte superior de la columna. Los fumigantes examinados fueron fosfina, bromuro de metilo, C_{2}N_{2} y cianuro de hidrógeno. En un experimento, se aplicaron estos cuatro fumigantes simultáneamente. En otro experimento se aplicó C_{2}N_{2} sin otros fumigantes, igual que el cianuro de hidrógeno en otro experimento.
Los fumigantes se detectaron en un cromatógrafo de gases Varian 3300. La fosfina y el C_{2}N_{2} se determinaron en un detector termoiónico específico, después de separación en una columna BP624 de 0,53 mm de diámetro interno. El bromuro de metilo se detectó en un detector de captura de electrones, después de separación en una columna GSQ de 0,53 mm de diámetro interno.
Resultados
La concentración de fumigante en el gas efluente se muestra en la Figura 27. El fumigante C_{2}N_{2} se desplaza a través del trigo de forma similar a la de los dos fumigantes más empleados, la fosfina y el bromuro de metilo. Los resultados de estos fumigantes aplicados simultáneamente, son semejantes a los resultados de estos fumigantes aplicados por separado (Desmarchelier, 1994). En las condiciones estudiadas, el cianuro de hidrógeno no se pudo desplazar a través del trigo y no se detectó cianuro de hidrógeno en el efluente.
Discusión
Dado que el C_{2}N_{2} se puede desplazar a través del trigo en una corriente de aire, se puede emplear en tipos de aplicación de paso de flujo y en sistemas de recirculación. Su toxicidad para los insectos en cada tipo de situación se ha mostrado en los Ejemplos 2, 8 y 10.
Ejemplo 30 Toxicidad de C_{2}N_{2} para dos especies de Coleópteros
Objetivo: determinar la toxicidad de C_{2}N_{2} para las plagas de productos almacenados producidas por dos especies de Coleópteros y evaluar la curva de dosis-respuesta por análisis probit.
Materiales y métodos
Los insectos examinados fueron formas adultas de Tribolium confusum (du Val) y Rhyzopertha dominica (F). Se pusieron los insectos (50) en tarros de vidrio de 120 ml, con una humedad relativa del 55% y mantenidos a 25ºC. Los tarros se cerraron con válvulas Mininert a través de las cuales se inyectó el fumigante. Se expusieron los insectos durante 6 horas y luego se transfirieron a tarros que contenían harina con un contenido de humedad el 12%, p/p. Se contaron los insectos después de períodos de permanencia de 7 y 28 días. Se evaluó la mortalidad por análisis probit utilizando datos de 6 repeticiones con cada dosis. Se corrigió la mortalidad por la mortalidad del control mediante la fórmula de Abbot
Las concentraciones aplicadas de C_{2}N_{2} se calcularon a partir de la cantidad aplicada y se comprobaron por análisis en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Resultados
Después de la exposición inicial, hubo una cierta recuperación aparente respecto de la "destrucción inmediata" inicial. Sin embargo, durante el período de 1-4 semanas, la mortalidad aumentó. A este respecto, el C_{2}N_{2} se parece a la fosfina en que algunos insectos mueren lentamente y períodos cortos de permanencia después de la fumigación pueden dar lugar a una infravaloración de la mortalidad final.
En la Figura 28 se representa la mortalidad frente a la concentración. Las curvas para cada insecto son las típicas curvas "en S".
En la Figura 29 se muestra la representación de la mortalidad probit frente al logaritmo de la concentración para T. confusum. La respuesta es lineal, lo que indica que la respuesta sigue el patrón esperado de una correlación lineal entre la mortalidad probit y el log de la concentración. En la Fig. 30 se muestra una representación similar para R. dominica.
Para 6 horas de exposición, los valores CL_{50} para T. confusum y R. dominica fueron, respectivamente 1,41 y 0,141 mg.l^{-1}.
Monro (1969) enumera los valores L(CxT)_{95} de 9 fumigantes para exposiciones de 5 o 6 horas frente a R. dominica a 21ºC y los valores L(CxT)_{99} de 10 fumigantes frente a T. confusum a 25ºC. El fumigante C_{2}N_{2} fue más tóxico que cualquiera de los fumigantes en el caso de R. dominica y más tóxico que cualquier fumigante excepto el cianuro de hidrógeno en el caso de T. confusum. La lista de fumigantes incluía dibromuro de etileno, cloropicrina y bromuro de metilo. También se registró la toxicidad de la fosfina, pero sólo para una exposición de 24 h a 27ºC.
Discusión
El C_{2}N_{2} es sumamente tóxico para los insectos examinados y más tóxico que el bromuro de metilo o el dibromuro de etileno y con una toxicidad aproximadamente igual a la del cianuro de hidrógeno. La linealidad de la respuesta de la mortalidad probit con el log de la concentración facilita el cálculo de la concentración necesaria para conseguir los niveles pretendidos de mortalidad.
Ejemplo 31 Distribución en fases de C_{2}N_{2} entre solventes y aire, en envases precintados y estabilidad en los solventes
Objetivo: determinar la estabilidad de C_{2}N_{2} en varios solventes y la distribución entre las fases líquida y de vapor. Esta es una información de utilidad para fines de dosificación y para fines de análisis.
Materiales y métodos
Se pusieron los solventes (25 ml) en matraces Erlenmeyer de 270 ml de capacidad provistos de un precinto de septo. Se inyectó el fumigante (2 ml, 80-82% de pureza, v/v) en el matraz que se agitó con un agitador magnético. A intervalos programados se tomaron alícuotas (50 \mul) de la fase de vapor y se tomaron alícuotas de 1 \mul de la fase líquida. Estas se inyectaron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico y se separó el C_{2}N_{2} de los solventes en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Todos los solventes estudiados fueron de grado analítico y el agua destilada.
Las concentraciones en cada fase se determinaron con referencia a patrones recién preparados cada día. Las concentraciones registradas son la media de tres determinaciones.
Resultados
En la Fig. 31 se muestra la distribución de C_{2}N_{2} en ácido clorhídrico 0,1 M. Se consiguió una distribución estable entre las fases 8 h después de la dosificación y esta distribución más la cantidad total de C_{2}N_{2} se mantuvo estable durante todo el experimento (70 h). En otros experimentos también se demostró que C_{2}N_{2} era estable en ácido clorhídrico 0,01 M.
En agua (Fig. 32) C_{2}N_{2} fue relativamente estable (Fig. 32) pero, en otros experimentos, se demostró que era muy inestable a valores de pH elevados (por ejemplo, 8,0, 10,5). Sin embargo C_{2}N_{2} fue inestable en 50% de ácido acético, 50% de agua (Fig. 33).
En dioxano (Fig.34), la distribución entre fases y la estabilidad global se mantuvieron inalteradas durante un período de aproximadamente 3 días, el período del experimento. Se obtuvieron resultados parecidos para tetrahidrofurano. La distribución en fases y la estabilidad global también fueron excelentes en tolueno (Fig. 35) y acetona (Fig. 36). El último resultado es especialmente favorable desde el punto de vista de química analítica, debido al extenso uso de la acetona como solvente en análisis multi-residuos.
Discusión
La estabilidad en soluciones acuosas y no acuosas es útil en muchas aplicaciones, por ejemplo, para producir fumigantes en líquidos que se puedan medir fácilmente en las cámaras de dosificación apropiadas.
Dicha estabilidad también es muy útil en química analítica donde el fumigante se extrae de un producto en un solvente como acetona, tolueno o agua con el pH conveniente. Esto posibilita la determinación de residuos en la fase líquida y, gracias a la distribución en fases en equilibrio, el análisis por determinación de la concentración en el espacio de cabeza, esto es, en la fase de vapor. Como en toda química analítica, se precisa un cuidado apropiado en la preparación de los patrones y de los productos fortalecidos.
En la sección de eliminación de C_{2}N_{2}, se demostró que podía destruirse rápidamente por reacción con aminas o alcoholes. En otras secciones se demostró que es estable en determinados tipos de bolsas de plástico y en vidrio. Debido a esta estabilidad del fumigante, como gas o como líquido, se puede mantener, donde sea preciso o destruir convenientemente cuando se desee.
Ejemplo 32 Penetración de C_{2}N_{2} a través de la madera y retención de C_{2}N_{2} por la madera
Objetivo: determinar el grado de retención de C_{2}N_{2} por la madera y el grado en que penetra en la madera y, de ese modo, junto con los datos del bioensayo frente a termitas, evaluar su aptitud como fumigante de la madera.
Materiales y métodos
Se prepararon cubos de madera (100 x 100 mm) de dos especies de madera. Se trataba de una especie de madera blanda (Oregón) y una especie de madera dura tropical (Merbein).
Para determinar la retención, los cubos de madera se colocaron en desecadores de 2,5 l de capacidad provistos de un septo de entrada y agitados con agitador magnético. Antes de la fumigación, los bloques de madera se dejaron a 30ºC y 55% de humedad relativa durante 5 meses con el fin de obtener el equilibrio adecuado de la humedad relativa. El contenido de humedad, medido por un método estándar (American Standard Test Method, 1983), fue del 11,2% para la madera dura y del 10,6% para la madera blanda. Se inyectó el fumigante en el espacio de cabeza. Las concentraciones en el espacio de cabeza se determinaron a lo largo de un período de 100 h después de la aplicación a una concentración calculada de 30 mg.l^{-1}.
Las concentraciones de fumigante se determinaron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Para determinar la penetración a través de la madera, los lados de la madera paralelos a la veta se sellaron con una fina capa de selladora de silicona, se secó y se aplicó una capa más gruesa. Los cubos se envolvieron en láminas de aluminio que se montaba sobre los extremos dejando que la lámina cubriera las superficies del extremo de la veta en 5 mm, los cuales se pegaron a la madera con una capa de silicona. Los bloques se dejaron secar al aire durante 24 h. En cada extremo se pegaron tableros de PVC transparente (200 mm x 105 mm x 2 mm), con septos para muestreo, a los bloques de madera con silicona para construir cámaras en cada extremo. Las cámaras se sellaron con silicona. Se inyectó el fumigante en el septo de entrada, en un lado del bloque de madera y se tomaron muestras en el septo de salida.
Resultados
La retención de C_{2}N_{2} en madera blanda y en madera dura se muestra en la Fig.37, que representa la concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza tanto sobre madera dura como sobre madera blanda. El fumigante fue retenido más rápidamente por la madera dura que por la madera blanda (se obtuvieron resultados similares con bromuro de metilo). El producto de concentración x tiempo fue considerablemente superior para cada tipo de madera al producto (C x T) necesario para controlar las tres especies estudiadas de termitas de la madera seca (véase el Ejemplo 36).
La penetración de C_{2}N_{2} en la madera blanda se muestra en la Fig. 38. Después de un período de exposición de 20 h, las concentraciones en cada cámara estaban en equilibrio, a una concentración de aproximadamente 10 mg.l^{-1}. La penetración a través de la madera dura (Fig. 39) fue menos rápida y la concentración en el equilibrio fue más baja (2,5 mg.l^{-1}).
Los datos de bromuro de metilo, obtenidos en condiciones equiparables, se muestran en las Fig. 40 y 41. Tanto para madera dura como para madera blanda, el fumigante C_{2}N_{2} penetra en la madera más rápidamente que el bromuro de metilo y la concentración de vapor es más alta. Además, el fumigante C_{2}N_{2} es más tóxico para las termitas de la madera seca que el bromuro de metilo (véase el Ejemplo 36).
Ejemplo 33 Efecto de la fumigación con C_{2}N_{2} sobre la vida en floreros de las flores cortadas
Objetivo: evaluar la aptitud de C_{2}N_{2} como fumigante para flores cortadas.
Materiales y métodos
Se compraron en una floristería local Carnations y Leucadendrons silvestres.
Las fumigaciones se llevaron a cabo en bidones precintados de 63,5 litros utilizando C_{2}N_{2} (a una concentración de 1,8 mg.l^{-1} durante 2 horas), bromuro de metilo (a 32 mg.l^{-1} durante 2 horas - la dosis recomendada para la industria de exportación de flores por el Servicio de inspección de cuarentenas australiano) - y un control sin adición de fumigante.
Los bidones de 63,5 litros se equiparon con un puerto de muestreo y ajustes para bombas. Después de la dosificación, el contenido del bidón se hizo recircular mediante la bomba durante 15 minutos para producir una distribución uniforme del gas fumigante por todo el bidón.
Se consiguió la concentración apropiada de fumigante retirando una cantidad determinada de aire del bidón e introduciendo la misma cantidad del gas concentrado. Las concentraciones en los bidones se comprobaron frente a concentraciones patrón (preparadas en matraces Erlenmeyer de 1 litro con cierres de septo de "ajuste rápido") utilizando la cromatografía de gases. El C_{2}N_{2} se midió en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, columna DBwax (0,53 mm diámetro interno) y el bromuro de metilo en un detector de ionización de llama Shimadzu 6AM ajustado a una columna de cromatografía de gases Q con OV101 al 20%.
La concentración de cada fumigante se comprobó inicialmente, después de una hora y justo antes de finalizar la fumigación.
Después de 2 horas los bidones se abrieron y se dejaron al aire en una vitrina para humos, se sacaron las flores de los bidones, se recortaron los tallos y los ramos se pusieron en agua y se dejaron en la vitrina de humos al aire durante 2 horas y luego se pusieron en una sala fresca.
La evaluación de la fitotoxicidad de los fumigantes se hizo después de una semana de conservación refrigerada.
Resultados
Las concentraciones reales de los gases de fumigante conseguidas fueron de 30 mg.l^{-1} de bromuro de metilo y 1,8 mg.l^{-1} de NF2. A lo largo de las 2 horas de fumigación se produjo un descenso del 33% en la concentración de C_{2}N_{2} debido bien a la retención o a la degradación de C_{2}N_{2} por las flores (véase la Fig. 42). En cambio, la concentración de bromuro de metilo se mantuvo relativamente sin cambios durante toda la exposición.
Las evaluaciones de fitotoxicidad fueron realizadas por un equipo de seis personas a las que se pidió que dieran independientemente una puntuación sobre 10 (donde 10 es excelente y 1 invendibles) para cada flor y cada tratamiento. Los valores que se ofrecen a continuación son resultados promedio.
Tratamiento Carnation Leucadendron
Control 5 7
C_{2}N_{2} 3 5
Bromuro de metilo 3 6
Discusión
El C_{2}N_{2} es equiparable al bromuro de metilo como gas fumigante para flores cortadas. Su eficacia contra los insectos que se encuentran en flores cortadas se resume en el Ejemplo 46.
Ejemplo 34 Toxicidad de C_{2}N_{2} para las fases externas de Coleoptera de productos almacenados
Objetivo: determinar la toxicidad de C_{2}N_{2} para las fases externas de varias plagas de Coleoptera de los cereales almacenados
Materiales y métodos Preparación y análisis de C_{2}N_{2}
El C_{2}N_{2} se vende en forma de gas licuado en cilindros de gas. Sin embargo, en estos ensayos preliminares, se optó por prepararlo a partir de reactivos de reserva el día de su utilización. Se añadieron aproximadamente 50 g de CuSO_{4}.5H_{2}O (AnalaR) a 500 ml de H_{2}O destilada. Se calentó la solución a aproximadamente 90ºC e inmediatamente se retiró de la placa calefactora. Se sumergió en la solución un tubo acampanado provisto de una tapa con septo y se retiró aire del tubo con ayuda de una jeringa. Se añadieron al tubo acampanado aproximadamente 10 ml de solución saturada de KCN. El C_{2}N_{2} generado se dejó reposar durante 30 minutos como mínimo antes de la toma de muestras. Se midió la pureza del C_{2}N_{2} en un detector de densidad de gases GOW-MAC (modelo 40-001). La pureza fue habitualmente del 65-85% siendo el CO_{2} la principal impureza. Las concentraciones de C_{2}N_{2} en los frascos de vidrio se controlaron mediante un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico y una columna megabore DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. Se utilizó una temperatura del inyector de 125ºC, una temperatura de la columna de 80ºC y una temperatura del detector de 300ºC para todas las tomas de muestras de gas.
Especies de insectos
Las especies de insectos estudiadas fueron Oryzaeohilus surinamensis (L.), cepa NOS405, Rhyzopertha dominica (F.), cepa Rd2, Sitophilus granarius (L.), cepa SG4, Sitophilus oryzae (L.), cepa CSO418, Tribolium castaneum (Herbst), cepa TC4 y Tribolium confusum (Duv.), cepa TCO37. Todos los insectos se cultivaron a 30ºC y 60% de humedad relativa excepto en los casos en que se indique lo contrario. Todas las fases externas de estas especies que fueron estudiadas fueron adultos de todas las especies, pupas de T. castaneum y T. confusum, larvas de T. castaneum y T. confusum y huevos de R. dominica, T. castaneum y T. confusum.
Procedimiento del bioensayo
Los bioensayos se realizaron en frascos de vidrio de 120 ml provistos de tapa con válvula Mininert (Altech Associates). Los ensayos se realizaron por duplicado empleando entre 15 y 30 insectos de varias fases. Antes de la adición del fumigante, se retiró de los frascos una cantidad de aire igual al volumen de gas a añadir. Se tomaron muestras de los frascos de bioensayo aproximadamente una hora después de la adición de C_{2}N_{2} y aproximadamente dos horas antes de su retirada. Después de la fumigación, los insectos se colocaron en una pequeña cantidad de un medio de cultivo apropiado y se dejaron permanecer a 30ºC y 60% de humedad relativa durante 1 semana antes de realizar la puntuación.
Resultados Toxicidad de C_{2}N_{2} para las fases externas de coleópteros
En la Tabla 18 se muestra la toxicidad de C_{2}N_{2} para las fases externas de seis especies de coleópteros. Las dosis letales mínimas mostradas son generosas y es probable que otros experimentos de bioensayo muestren dosis letales que sean posiblemente mucho más bajas. Los productos de concentración x tiempo (productos CT) mostrados son sustancialmente más bajos que los de varios otros fumigantes. Por ejemplo, se pudieron controlar formas adultas de R. dominica con un valor del producto CT de C_{2}N_{2} de 8,82 mg.h.l^{-1} (6 horas, 30ºC) en comparación con productos CT de 33,0 mg.h.l^{-1} para bromuro de metilo, 294,0 mg.h.l^{-1} para disulfuro de carbono, 15,6 mg.h.l^{-1} para cianuro de hidrógeno, 636,0 mg.h.l^{-1} para dicloruro de etileno (Monro, 1967) y 68,7 mg.h.l^{-1} para sulfuro de carbonilo (Desmarchelier 1994). Ampliando el período de exposición cuatro veces hasta 24 horas se pudieron bajar las dosis en factores de aproximadamente 2 (por ejemplo, larvas de T. castaneum) y 6 (por ejemplo, huevos de T. confusum). El factor promedio fue 3,2 para adultos, 2,0 para larvas, 3,0 para pupas y 3,3 para huevos.
Discusión
El C_{2}N_{2} fue eficaz contra todas las fases de todas las especies de coleópteros estudiadas. La cantidad necesaria para matar los insectos varió con el tiempo de exposición, como se muestra también con una gama más amplia de exposiciones en el Ejemplo 35.
TABLA 28
18
Ejemplo 35 Toxicidad de C_{2}N_{2} para exposiciones cortas y largas
Objetivo: determinar la toxicidad de C_{2}N_{2} en exposiciones a corto plazo y exposiciones a largo plazo.
Materiales y métodos
Los insectos de prueba (20) se expusieron en matraces Erlenmeyer de 275 ml provistos de un septo de entrada. Se inyectó el fumigante y se expusieron los insectos durante períodos de 5 minutos y 14 días. Después de la exposición se transfirieron los insectos a tarros que contenían 20 g de trigo y se mantuvieron a 30ºC y 55% de humedad relativa durante dos semanas antes de evaluar la mortalidad.
Los insectos de prueba fueron Rhyzopertha dominica (F.), cepa CRD2, Oryzaephilus surinamensis (L), cepa NOS405 y Tribolium castaneum (Herbst), cepa CTC4.
Resultados
La mortalidad al final del período de exposición (aguda) y después del período de espera de 2 semanas se recoge en la Tabla 19. Se consiguió una mortalidad importante después de un período de permanencia de sólo 5 minutos y un 100% de mortalidad después de un período de permanencia de 10 minutos. En cambio, la exposición prolongada a una concentración baja dio lugar a una mortalidad del 100% en un sistema en el que aumenta la concentración de dióxido de carbono.
Discusión
El fumigante C_{2}N_{2} es capaz de matar con suma rapidez y también de matar a dosis bajas, durante períodos de exposición prolongados. Esto es de utilidad en diversas situaciones. Los datos indican también que no existe una relación clara entre la mortalidad aguda (o "destrucción inmediata") y la mortalidad final (véase el Ejemplo 30).
TABLA 19
19
Ejemplo 36 Evaluación de las toxicidades de C_{2}N_{2} y fosfina para las termitas de la madera seca con respecto a bromuro de metilo
Objetivo: evaluar la toxicidad de C_{2}N_{2} y fosfina para tres especies de termitas de la madera seca, a saber, Cryptotermes brevis, Cryptotermes cyanocephalos y Cryptotermes domesticus como posible sustituto del bromuro de metilo.
Materiales y métodos
Las termitas se obtuvieron de cultivos mantenidos a 30ºC y 80% de humedad relativa. Se transfirieron las termitas a frascos de 120 ml provistos de tapas con válvula Mininert y una astilla de 325 mg de madera contrachapada y se precintaron manteniéndose a 80% de H. R. y 30ºC. Todas las fumigaciones se llevaron a cabo por duplicado con un tamaño de muestra de 10-11 insectos para C. brevis, 25 insectos para C. cyanocephalos y 22 insectos para C. domesticus. Se retiró un volumen conveniente de aire de los frascos de muestra antes de la adición de los fumigantes. Las muestras dosificadas se analizaron en un cromatógrafo de gases para asegurarse de que las concentraciones eran las previstas. Se hizo una segunda serie de lecturas en el cromatógrafo de gases antes de someterlos a aireación para comprobar que las concentraciones de fumigante se habían mantenido estables durante todo el período de exposición. Todas las fumigaciones se mantuvieron a 30ºC durante 24 horas excepto cuando se estaba sometiendo al análisis por cromatografía de gases que se realizó a 25ºC.
Las concentraciones de C_{2}N_{2} se midieron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno. Las concentraciones de fosfina se midieron en Shimadzu 6AM provisto de detector fotométrico de llama. Las concentraciones de bromuro de metilo se midieron en Shimadzu 6AM provisto de detector de ionización de llama después de separación en un cromatógrafo GasChromQ con columna OV-I01 20%. Después de 24 horas de exposición, las termitas y las astillas de madera se transfirieron a placas de Petri de plástico que contenían una gran pieza de madera contrachapada. Se registraron las supervivencias inicial y después de una semana.
Resultados
Los resultados de la fumigación de C. domesticus, C. brevis y C. cyanocephalos se recogen en las Figuras 42-44 respectivamente atendiendo a las supervivencias después de una semana.
Se obtuvo una mortalidad del 100% para C. domesticus después de 24 horas de fumigación con una concentración aplicada de C_{2}N_{2} de 0,87 mg.l^{-1}, una concentración aplicada de fosfina de 0,22 mg.l^{-1} y una concentración aplicada de bromuro de metilo de 4,35mg.l^{-1} (Figura 42).
Se obtuvo una mortalidad del 100% para C. brevis después de 24 horas de fumigación con una concentración aplicada de C_{2}N_{2} de 0,43 mg.l^{-1}, una concentración aplicada de fosfina de 0,43 mg.l^{-1} y una concentración aplicada de bromuro de metilo de 1,74mg.l^{-1} (Figura 43).
Se obtuvo una mortalidad del 100% para C. cyanocephalos después de 24 horas de fumigación con una concentración aplicada de C_{2}N_{2} de 1,74 mg.l^{- 1}, una concentración aplicada de fosfina de 0,43 mg.l^{-1} y una concentración aplicada de bromuro de metilo de 3,47mg.l^{-1} (Figura 44).
Discusión
Este estudio demostró que los fumigantes C_{2}N_{2} y fosfina tienen toxicidades superiores al bromuro de metilo para al menos tres especies de termitas de la madera seca y son por consiguiente candidatos viables para sustituir al bromuro de metilo en el control de las termitas de la madera seca.
De las posibles alternativas al bromuro de metilo para la fumigación de la madera, la fosfina necesita exposiciones prolongadas para controlar todas las fases de coleópteros, aunque no para controlar las termitas de la madera seca, y el fluoruro de sulfurilo es relativamente ineficaz frente a los huevos de la mayor parte de las especies examinadas. En cambio, como se demuestra en otros ejemplos, especialmente el Ejemplo 34 y Ejemplo 35, el C_{2}N_{2} puede actuar rápidamente y puede destruir los huevos y todas las demás fases de coleópteros y de otros órdenes. El Ejemplo 32 demuestra que la concentración de C_{2}N_{2} aplicada a las cámaras que contenían madera dura o madera blanda obtenía productos de concentración por tiempo muy superiores a los necesarios para controlar las termitas.
Ejemplo 37 Reacción de las aminas con C_{2}N_{2}
Objetivo: determinar si la reacción de C_{2}N_{2} con las aminas era reversible, es decir, si la amina se podía considerar como un catalizador y se podría recuperar sin alterar. Este trabajo es de interés por la posible pérdida de aminas de valor nutritivo, tal como la lisina.
Materiales y métodos
Se utilizó bencilamina como un modelo de amina en parte porque la lisina no se puede determinar por HPLC con detector UV.
Se puso bencilamina (0,04 M) en metanol (20 ml) en un matraz Erlenmeyer de 275 ml con un septo de entrada. Se inyectó el fumigante C_{2}N_{2} (0,5 ml). Se determinó la bencilamina por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) a intervalos programados después de la adición del fumigante. Después se añadió más fumigante (5 ml) y se repitió el procedimiento.
En los análisis de HPLC se empleó una columna C18 de 250 mm x 4,6 mm Altech Ultima y un sistema controlador Shimadzu SCI-61A. El análisis se hizo por absorción utilizando un detector Waters 490E programable de múltiples longitudes de onda. La fase móvil fue acetonitrilo 20%, agua 80% hasta acetonitrilo 100% a lo largo de 20 min a una velocidad de flujo de 1 ml/min.
Resultados
El espectro de HPLC, 26 h después de la adición de 0,5 ml de C_{2}N_{2}, mostró 3 picos extra. Estos habían desaparecido después de 47,5 horas y de nuevo después de 53,5 h. En cada uno de estos intervalos, el espectro del "producto" era idéntico al de la bencilamina. Esto contrasta con la reacción de la bencilamina con otro fumigante, el bisulfuro de carbono, en donde los picos lábiles fueron identificados de nuevo, pero no se recuperó la bencilamina.
0,5 ml de gas C_{2}N_{2} contienen 2,2 x 10^{-5} de fumigante y el número de moles de bencilamina fue 36 veces este nivel. Esta proporción se redujo a 3,6 cuando se añadieron 5 ml de fumigante. Como dos moles de amina pueden reaccionar con un mol de bencilamina, la proporción molar utilizada fue más que suficiente para detectar cambios irreversibles.
Discusión
La rápida reacción de las aminas con el C_{2}N_{2} se trató en los Ejemplos 14 y 15. La naturaleza reversible de la reacción de las aminas (por ejemplo, lisina) con el C_{2}N_{2} indica que dichos productos químicos biológicos no se destruyen provocando así una pérdida nutritiva.
Ejemplo 38 C_{2}N_{2} como fumigante para uso en flores cortadas y usos afines
Objetivo: Evaluar la capacidad de C_{2}N_{2} para actuar como fumigante frente a los insectos que se encuentran habitualmente en las flores cortadas.
Materiales y métodos
Se recogieron insectos de flores recién cortadas (Protea y Thryptomene) y se pusieron en viales de vidrio (capacidad aproximada de 8 ml) y se precintaron con tapas con septo. Se mantuvieron unos viales con muestras representativas de cada orden de insectos como controles y el resto se dosificaron con 1 ml de C_{2}N_{2} a una concentración de 92 mg.l^{-1} obteniéndose una concentración final de aproximadamente 11,5 mg.l^{-1}. Estos viales se dejaron a temperatura ambiente (aproximadamente 18ºC) durante 2 horas. Una vez transcurrido ese tiempo se comprobaron los signos de vida en los insectos y luego se airearon y conservaron para su posterior identificación.
Resultados
Los viales de control no mostraron mortalidad durante el período de dos horas, mientras que todos los insectos, ácaros y arañas expuestos a C_{2}N_{2} murieron después de dos horas de exposición.
20
Discusión
Estos resultados preliminares indican que C_{2}N_{2} matará a estos insectos, arañas y ácaros que se encuentran habitualmente en flores cortadas, plantas en desarrollo y otros. Los insectos controlados pertenecían a los órdenes Thysanoptera, Coleoptera, Colembola, Lepidoptera y Diptera. Otros órdenes importantes destruidos fueron Acarina (ácaros) y Aracnida (arañas). Se hace referencia cruzada al control de Coleoptera (Ejemplo 30, Ejemplo 34), Lepidoptera (Ejemplo 27), Diptera (Ejemplo 12) y Acarina (Ejemplo 40).
Ejemplo 39 Efecto de C_{2}N_{2} sobre los insectos a diferentes presiones atmosféricas
Objetivo: determinar el efecto de la presión alta y baja sobre la toxicidad de C_{2}N_{2}. Se trataron dos plagas diferentes de productos almacenados, Sitophilus oryzae y Rhyzopertha dominica, con C_{2}N_{2} en recipientes de acero inoxidable donde se mantuvo la presión a nivel de la presión ambiente, una atmósfera por encima de la ambiente y una atmósfera por debajo de la ambiente. Las mortalidades finales se determinaron para las dos especies después de 24 h de exposición a una cantidad determinada de C_{2}N_{2} a las tres diferentes presiones.
Materiales y métodos
Las fumigaciones se llevaron a cabo en cilindros de acero inoxidable. Los cilindros de acero inoxidable (aproximadamente 100 mm de diámetro x 353 mm) se cerraron con placas aseguradas con cápsula y precintadas con anillos de goma. Cada placa del extremo tenía un tubo de entrada (salida) de ¼ de pulgada que permitía la conexión de una llave triple o un puerto para muestreo de septo de goma. El aparato se muestra en la Figura 46. Los volúmenes del cilindro se calcularon a partir del peso de agua en un cilindro lleno.
Se tomaron adultos de edades mixtas de cultivos de laboratorio de Sitophilus oryzae (cepa LS2) y Rhyzopertha dominica (cepa CRD2). Se pusieron, 20 en un envase, en pequeños tubos de vidrio (25 mm de diámetro x 25 mm) tapados en ambos extremos por una malla fina de acero inoxidable. Se pusieron tres envases de cada especie (esto es, 6 envases, 120 insectos) en un cilindro de acero inoxidable que luego se cerró. Los cilindros que se iban a dosificar a presión atmosférica o por encima de la misma, se evacuaron parcialmente (reducción de la presión en 5-10 mm de Hg) y luego se introdujo la cantidad medida de fumigante por inyección a través del septo. Después se dejó equilibrar la presión con la presión atmosférica. La presión elevada se consiguió por conexión a un cilindro de aire hasta conseguir la presión pretendida. Los cilindros a baja presión fueron evacuados hasta obtener la presión deseada, medida con un manómetro de Hg, antes de la inyección del fumigante. Durante la carga o descarga de los cilindros, todos los cambios de presión se llevaron a cabo con una duración de un minuto como mínimo para evitar producir daños a los insectos como consecuencia de un cambio rápido de presión (Ulrichs, 1994; Nakakita y Kawashima, 1994). La cantidad absoluta de C_{2}N_{2} empleado fue 0,94, 0,4, 0,2 o 0,1 mg por "cilindro litro". Se mantuvo un control para cada cilindro de tratamiento. Después de 24 horas de fumigación, se comprobó la concentración de fumigante en los cilindros por cromatografía de gases, se retiraron los insectos de los cilindros de tratamiento y de control y se contaron los supervivientes. Los insectos se conservaron hasta que se pudieron determinar las mortalidades finales.
Resultados
Los resultados se muestran en la Tabla 20. R. dominica fue la más susceptible a C_{2}N_{2} y se consiguió el 100% de mortalidad con casi todas las dosis. A 0,1 mg/l la mortalidad fue del 63%. La toxicidad de C_{2}N_{2} para S. oryzae, menos susceptible, se comprobó que dependía de la concentración del fumigante expresado como una dosis a NTP. Esto es, para la misma dosis (mg) por envase, la toxicidad era más baja a presión elevada o, a la inversa, en términos de cantidades absolutas de fumigante, la toxicidad del fumigante aumenta al disminuir la presión. Por otra parte, cuando la dosis se expresa como una dosis a NTP, se encontró que dosis equivalentes tenían la misma toxicidad (véase la Tabla 20).
Discusión
Los datos de la Tabla 20 indican que la toxicidad de C_{2}N_{2} se potencia disminuyendo la presión del aire en la cámara de fumigación. La razón de que esto suceda no ha sido demostrada, sin embargo, es posible que las toxicidades reflejen las proporciones de C_{2}N_{2}/O_{2} que fueron utilizadas. Cuando las dosis y presiones se corrigen para dosis a NTP (Tabla 1) es evidente que la presión, por sí misma no es el parámetro rector ya que dosis equivalentes (a NTP) dan respuestas casi equivalentes. El cambio en la presión atmosférica, mientras se mantiene constante la dosis absoluta de fumigante, altera efectivamente la proporción C_{2}N_{2}/O_{2}. Esto es, para la misma dosis, la fumigación a presión elevada tiene una proporción más baja de C_{2}N_{2}/O_{2} que a presión baja y las mortalidades a presión elevada son equivalentemente más bajas que las obtenidas a baja presión. Los presentes resultados contrastan con los de Bond (1962) quien sugirió que la exposición a niveles elevados de oxígeno aumenta la toxicidad del cianuro de hidrógeno para los insectos.
Los datos ilustran la posibilidad de utilizar C_{2}N_{2} ya sea a presiones altas o bajas.
TABLA 20
21
Ejemplo 40 Control de ácaros con C_{2}N_{2}
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} frente a los ácaros.
Materiales y métodos
Se colocaron ácaros en matraces Erlenmeyer de 270 ml que contenían una pequeña cantidad de alimento acondicionados a una humedad relativa del 65%. El alimento consistía en burbujas de arroz orgánico más levadura. El fumigante se inyectó a través de un septo de entrada.
Se observó la mortalidad de "destrucción inmediata" a intervalos programados, esto es, se evaluó el número de ácaros inmóviles. Al final del período de exposición se evaluó la mortalidad de los ácaros y de nuevo después de períodos de permanencia sobre alimento acondicionado a un 65% de humedad relativa.
La especie de ácaros estudiada fue Tyrophagus putrecentiae, un alimentador cosmopolita de detritos perteneciente al suborden Astigmata.
Resultados
Los resultados se resumen en la Tabla 21. Se consiguió una destrucción inmediata total a bajos valores del producto de concentración por tiempo. Los ácaros murieron en su totalidad a partir de exposiciones de 1 mg.l^{-1}. En exposiciones bajas, por ejemplo, exposiciones durante 6 h a 1 mg.l^{-1}, los ácaros muertos tenían apariencia normal, pero no se movían. A concentraciones elevadas, o después de períodos de exposición más prolongados, los ácaros aparecían arrugados.
Discusión
El control de ácaros en cámaras de fumigación se correlaciona con el control de ácaros durante las fumigaciones de flores (véase el Ejemplo 38) en unas condiciones en las que la fosfina no consiguió el control. La capacidad para matar tanto ácaros como insectos es importante en muchos sectores, incluidos los productos duraderos y perecederos almacenados, museos, etc.
TABLA 21
22
Ejemplo 41 Control de enfermedades de las plantas con C_{2}N_{2}
Objetivo: determinar la eficacia de C_{2}N_{2} frente a enfermedades de las plantas.
Materiales y métodos
Se preparó medio estándar para propagación de hongos de plantas, placas de patata-dextrosa agar más glucosa, en matraces Erlenmeyer de 275 ml de capacidad provistos de conexiones de ajuste rápido con septos para muestreo. Todo el equipo, incluida la tapa había sido esterilizado previamente a 130ºC. Se inoculó el centro de cada placa con hongos de plantas. Los hongos utilizados fueron el hongo universal Gauemannomyces graminis, var. tritici y Rhizoctonia solani. El primer hongo es una causa primordial de pérdida de rendimiento en el trigo y el segundo es una causa frecuente de pérdida de rendimiento en muchas situaciones.
Se añadió el fumigante C_{2}N_{2} a los matraces a través del septo de muestreo. Las concentraciones aplicadas calculadas, en los experimentos para controlar G. graminis fueron 0,6, 2,4, 6 y 15 mg.l^{-1}, así como el control. Los matraces se mantuvieron a 22ºC. Después de 24 h se quitaron las tapas para dejar que se aireara el fumigante residual y luego se volvieron a poner. Las concentraciones aplicadas calculadas, en los experimentos para controlar R. solani fueron 0,78, 1,56, 3,1 y 12,5 mg.l^{-1}, pero las concentraciones iniciales medidas fueron de sólo 0,50, 1,0, 2,15 y 8,7 mg.l^{-1}.
Todos los experimentos se realizaron por duplicado.
Resultados G. graminis
Después de 48 h, el crecimiento de hongos fue claramente visible en los controles, pero no se observó en ninguno de los tratamientos. En cada uno de los 3 días siguientes, progresó el crecimiento en el control, pero no se observó en ninguno de los hongos fumigados.
Con R. solani, el diámetro de las colonias en el momento de la dosificación estaba comprendido entre 10 y 12 mm en todos los casos y se anotaron los diámetros. Un día (24 h) después de la dosificación, los diámetros de las colonias en las muestras fumigadas no habían cambiado, mientras que el diámetro del control había aumentado hasta 29 mm. Después de 72 h, hubo cierto crecimiento en las muestras fumigadas a una concentración calculada de 0,8 mg.l^{-1}, hasta un diámetro promedio de 27,5 mm, mientras que no hubo crecimiento en las muestras fumigadas a concentraciones más altas. El diámetro promedio en las muestras de control fue de 61 mm.
Discusión
El control de patógenos de plantas es un tema importante de la horticultura y la agricultura y es una razón primordial para el uso actual de bromuro de metilo en las tierras.
Referencia cruzada
Los Ejemplos 7 y 42 tratan de la retención en la tierra y la eficacia en la tierra. El control de mohos en el trigo (Ejemplos 21 y 41) también son de interés. El fumigante se puede aplicar bien en forma de gas o en solución y cada método de aplicación tiene usos potenciales para la fumigación de la tierra.
Ejemplo 42 Retención de C_{2}N_{2} en la tierra
Objetivo: determinar la retención de C_{2}N_{2} en tierras, usando las tierras empleadas de anteriores estudios con otros fumigantes (Mathiesson, Desmarchelier, Shakelton y Vu, resultados no publicados) y utilizadas en la evaluación de la toxicidad de C_{2}N_{2} para el gorgojo de franjas blancas (véase el Ejemplo 7).
Materiales y métodos
Se examinaron tres tipos de tierras. Estas fueron marga Pemberton, arena Myaluys y turba Sadie.
Se colocó la tierra (50 g) en matraces Erlenmeyer de 138,5 ml de capacidad. Los matraces se precintaron con un septo de entrada. El fumigante se aplicó de dos formas. Un método lo empleó en forma de gas, por inyección de 1 ml o 0,5 ml. El otro método consistió en aplicar la misma cantidad de fumigante en una solución acuosa obtenida añadiendo 10 ml de gas fumigante a 20 ml de HCl 0,01 M en un matraz Erlenmeyer de 25 ml.
La concentración de fumigante en el espacio de cabeza se determinó en un cromatógrafo de gases Varian provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno.
Los experimentos se realizaron por duplicado y se registró el resultado promedio.
Resultados
Los resultados se resumen en la Tabla 22. Para cada método de aplicación, la concentración de fumigante en el espacio de cabeza disminuyó más rápidamente en la tierra de turba que en las otras tierras. La concentración inicial de fumigante en el espacio de cabeza fue mayor para la adición del fumigante como gas que en solución acuosa.
Discusión
Estos resultados, junto con los presentados en el Ejemplo 7 son consecuentes con el uso de C_{2}N_{2} como fumigante de la tierra, ya sea aplicado como gas o como líquido. La posibilidad de aplicar C_{2}N_{2} en forma de gas o como líquido es una propiedad poco frecuente de este fumigante.
La pérdida de C_{2}N_{2} en las tierras, medida por la retención, es buena desde el punto de vista de una liberación reducida de gas al medio ambiente, aunque hace que el control de las plagas sea más difícil.
Los productos CxT conseguidos en la marga y la arena superaron a los necesarios para controlar hongos de crecimiento universal (véase el Ejemplo 41), aunque esto es sólo indicativo debido a las diferencias en las condiciones de los bioensayos.
TABLA 22 Retención de C_{2}N_{2} por las tierras
23
Ejemplo 43 Grado de conversión de C_{2}N_{2} a cianuro de hidrógeno en el trigo
Objetivo: estudiar el grado en que el C_{2}N_{2} se convierte en cianuro en el cereal.
Introducción
En el Ejemplo 15 se demostró, a partir de una revisión de los datos bibliográficos, que el cianógeno se puede degradar por dos rutas. La primera, a formatos más cianuro, predomina a pH bajo o alto, pero la segunda, a oxalatos sin cianuro, predomina a pH neutro.
Materiales y métodos
El cianuro en el trigo se determinó por el método de Vu y Desmarchelier. Este método utiliza un procedimiento estándar (American Association of Cereal Chemists, 1983) para eliminar el cianuro del trigo por destilación sobre agua y captura en álcali diluido. Captura el cianuro de hidrógeno liberado en un matraz que es precintado, luego acidificado, para hacer posible la determinación de cianuro de hidrógeno en el espacio de cabeza. Téngase en cuenta que este método determina, como es la práctica habitual, todos los compuestos que se pueden descomponer para dar cianuro, en las condiciones empleadas y calcula dichos productos químicos como cianuro de hidrógeno.
Además, se determinaron los niveles de cianuro en diferentes cereales y legumbres por el mismo procedimiento a partir de la media de las determinaciones repetidas 5 veces.
Se puso trigo blanco australiano normal, con un contenido de humedad del 11,6%, en matraces de 120 ml que estaban llenos de trigo hasta el 95%. Los matraces fueron precintados con válvula Mininert. Se inyectó el fumigante y se almacenó el trigo durante diferentes períodos de tiempo. Además, se hizo germinar el trigo fumigado para evaluar los efectos de la germinación sobre los residuos de cianuro de hidrógeno.
Tanto el cianuro de hidrógeno como el C_{2}N_{2} se midieron en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de la separación isotérmica en una columna DBwax a 60ºC.
Los experimentos se realizaron por triplicado y se registró la media.
Resultados
Los residuos de cianuro en diferentes cereales fueron, como promedio, de 0,046 mg/kg para trigo, 0,11 mg/kg para canola, 0,058 para guisantes de campo, 0,125 mg/kg para cebada y 1,1 mg/kg para sorgo.
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Los residuos de cianuro después de la fumigación con C_{2}N_{2} se muestran en la Tabla 23. Estos resultados muestran que el método predominante de pérdida de C_{2}N_{2} no es por descomposición a cianuro, pero que dicha descomposición tiene lugar. La repetición en el porcentaje de conversión no es buena y es preciso realizar más investigaciones sobre el grado de conversión a cianuro de hidrógeno.
TABLA 23
24
Discusión
El cianógeno no se degrada extensamente en el trigo a cianuro. Así pues, su eficacia no se basa en que sea un precursor del cianuro. En el Ejemplo 3 no se identificó cianuro de hidrógeno.
Ejemplo 44 Inactivación de virus por una solución de C_{2}N_{2}
Objetivo: evaluar la actividad virucida de C_{2}N_{2}.
Introducción
Para evaluar la actividad virucida de C_{2}N_{2} elegimos estudiar dos sistemas de hospedadores virales. El primero de estos incluye al virus de la poliedrosis nuclear (NPV) y su hospedador lepidóptero, Helicoverpa armigera y el segundo un pequeño virus que contiene ARN aislado originalmente de los grillos (Virus de la parálisis del grillo, CrPV) y una línea celular permisiva de Drosophila melanogaster (Scotti, 1972).
Los virus de la poliedrosis nuclear (NPV) son virus grandes con ADN de doble cadena con genomas circulares en la región de 120-150 miles de pares de bases. Constituyen uno de los tres grupos de virus de insectos (siendo los otros dos los virus de la poliedrosis citoplásmica y los entomopoxivirus) que se caracterizan porque las partículas maduras de virus se incrustan en una gran matriz proteica pseudocristalina conocida como cuerpo de inclusión poliédrico (PIB). El PIB tiene generalmente más de 1 micra de diámetro y puede contener desde 20 hasta varios cientos de partículas de virus incrustadas en su matriz proteica. Por lo general, los NPV inician una infección en su huésped insecto después de la ingestión del PIB. En las condiciones alcalinas del intestino anterior del insecto, el PIB se disuelve liberando las partículas de virus para establecer una infección en una célula susceptible (habitualmente células basales en columna en el ápice del intestino medio). Después de la replicación inicial, el virus pasa a infectar un gran número de tejidos del insecto hospedador, lo que finalmente conduce a la muerte del hospedador en el término de 4-8 días (dependiendo de la temperatura y de la dosis infectiva inicial).
El pequeño virus que contiene ARN, Virus de la parálisis del grillo (CrPV) fue aislado originalmente de grillos aunque posteriormente se ha aislado de una gran variedad de especies de insectos donde se ha visto que se replica (Christian y Scotti, 1994). A diferencia del NPV, el CrPV tiene un genoma de ARN de una sola cadena de aproximadamente 8 miles de bases y codifica sólo para cuatro proteínas estructurales principales y una replicasa. Se ha visto que el CrPV se replica fácilmente en líneas celulares derivadas de la mosca del vinagre Drosophila melanogaster (Scotti, 1976) y este sistema celular permisivo es el que se usa rutinariamente para la estimación del título de virus.
Materiales
1)
Suspensión madre de virus de la poliedrosis nuclear de Helicoverpa armigera (HaNPV) a una concentración de 1,8 x 10^{7} cuerpos de inclusión poliédricos (PIB)/ml conservada a 4ºC.
2)
Virus de la parálisis del grillo (CrPV_{VIC}/Gm/D2^{2}/Gm/D2^{2}) (Teleogryllus commodus, Victoria, Australia) (Christian y Scotti, 1994). Preparación madre sin determinación del título conservada a -20ºC.
3)
Células de línea 2 (DL2) de Drosophila melanogaster mantenidas en medio para insectos de Schneider (Schneider, 1972) suplementado con 10% de suero de ternero fetal.
4)
Medio de crecimiento estándar de Helicoverpa (Shorey y Hale, 1960) sin formalina dispensado en alícuotas de 4 ml en cubetas de gelatina J2 (Nu-trend Containers, Jacksonville, FI).
5)
Solución madre de NF2 en agua doblemente destilada a una concentración final de 2 mg/ml. Esta se obtuvo añadiendo 59 mg de gas a 15 ml de agua en un matraz Erlenmeyer con una capacidad medida de 27,5 ml y midiendo la concentración en aire y en agua.
6)
Agua doblemente destilada.
7)
Frascos McCartney de 5 ml con precintos de neopreno. La capacidad real medida fue de 6,8 ml.
8)
Placas de microtitulación estándar de 96 pocillos de fondo plano (Crown Corning, Corning, NY).
9)
Mylar™ termosellable (Dupont Australia Ltd., Bayswater, Vic).
Métodos Tratamiento de las muestras de virus
1)
Se dispensaron dos alícuotas de 100 microlitros de HaNPV o de CrPV en un frasco McCartney de cinco ml (capacidad real 6,8 ml). A una alícuota se le añadieron 900 microlitros de agua doblemente destilada (control no tratado) y a la segunda 900 microlitros de solución madre de C_{2}N_{2} (muestra tratada). En un quinto frasco se puso un blanco de C_{2}N_{2} (1 ml de solución de C_{2}N_{2}).
2)
Todos los frascos se sellaron herméticamente y se mantuvieron a 4ºC durante la noche (16 horas).
3)
Antes del bioensayo se midió la concentración de C_{2}N_{2} en la fase gaseosa por encima de las muestras. El gas se midió en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax de 0,53 mm de diámetro interno a 60ºC.
Bioensayo de HaNPV
1)
Las muestras de HaNPV se diluyeron 1:10 con agua doblemente destilada hasta obtener una supuesta concentración final de 1,8 x 10^{5} PIB/ml. Se hicieron entonces diluciones en serie tanto del control no tratado como de la muestra tratada en la que las supuestas concentraciones finales de PIB eran 7,2 x 10^{4}, 1,8 x 10^{4}, 7,2 x 10^{3}, 1,8 x 10^{3} y 7,2 x 10^{2} PIB/ml.
2)
Se dispensaron luego cien microlitros de cada dilución de virus en cada uno de veinticinco pocillos de una cubeta de gelatina J2 que contenía 4 ml de dieta de crecimiento estándar de Helicoverpa y la suspensión se extendió por la superficie de la dieta con ayuda de una varilla de vidrio. La varilla de vidrio se esterilizó a la llama entre una dilución y otra.
3)
Después de secar al aire las cubetas durante 15-30 minutos, se colocaron larvas individuales de 24 horas de edad (mantenidas a 25ºC - media-primera crisálida) de Helicoverpa armigera en cada pocillo, se precintaron los pocillos con Mylar™ termosellable, se perforó el Mylar™ para permitir la transferencia de gas y las cubetas se apilaron con una capa intermedia de malla de alambre.
4)
Con el fin de diferenciar el efecto de C_{2}N_{2} sobre el virus de sus posibles efectos sobre los insectos, se trató una muestra de 25 insectos como antes, pero con la dilución 1:10 de la solución madre de C_{2}N_{2} (blanco) añadido a la dieta antes del secado y un grupo de 50 larvas se mantuvieron sin tratamiento en absoluto.
5)
Los insectos se mantuvieron a 30ºC (70% H.R.) y se puntuaron 3 días después de la infección y 10 días después de la infección. Se consideró que las larvas muertas a los 3 días habían muerto por causas distintas al NPV y fueron excluidas del posterior análisis.
Bioensayo de CrPV
1)
Se hizo un subcultivo de células de una monocapa confluente de células DL2 a una dilución de 1/100.
2)
Se dispensaron cuarenta microlitros de esta suspensión de células en cada pocillo de una placa de microtitulación de 96 pocillos y se dejó que las células se unieran durante una hora.
3)
Se diluyeron 1/10 muestras de CrPV con agua destilada y se retiraron los restos celulares grandes por centrifugación a 14.000 r.p.m. durante 2 minutos en una centrífuga de sobremesa.
4)
Se hicieron luego diluciones en serie uno a diez en medio estéril de Schneider suplementado con suero de ternero fetal y se tomaron alícuotas de cincuenta microlitros de cada dilución y se pusieron en cada uno de ocho pocillos de una placa de microtitulación que contenía las células DL2 unidas.
5)
Además de las dos muestras de virus (control no tratado y muestra tratada), también se hizo la titulación del blanco de C_{2}N_{2} de la misma forma.
6)
Las células se mantuvieron a 27ºC y se puntuaron después de siete días en cuanto a la presencia de un efecto citopático (C.P.E.) observable.
Resultados Medida de C_{2}N_{2}
La cantidad teórica de C_{2}N_{2} añadido por frasco fue 1,8 mg. El coeficiente de reparto se midió a 1,1, esto es, el peso del fumigante en el aire (por ml) fue 1,1 veces su peso en el agua (por ml). La concentración en el agua fue, por lo tanto, aproximadamente 0,25 mg/ml. De modo que una masa de 1,8 mg en un vial de 6,8 ml dio lugar, en el sistema estudiado, a una concentración teórica de 0,25 mg/ml en la fase acuosa.
La concentración en la solución madre de C_{2}N_{2} se estimó antes de la dosificación a 2 mg/ml y se midió 2 semanas después de la dosificación donde se encontró que era de 1,6 mg/ml. También se midieron las concentraciones en un frasco McCartney destinado a este fin quitando la tapa rápidamente, tomando la muestra con una jeringa hermética al aire y volviendo a precintar. Por este método de análisis, la cantidad de C_{2}N_{2} añadida fue de sólo el 25% de la cantidad teórica, en el caso de HaNPV y del 23% en el caso de CrPV. Esta baja recuperación es debida probablemente a una combinación, tanto de baja dosificación como a un procedimiento de muestreo que podría infravalorar la cantidad real de gas.
Bioensayo de HaNPV
1)
En la Tabla 24 se presenta la mortalidad registrada a los 10 días en los grupos de prueba de virus (control no tratado y muestra tratada).
TABLA 24
25
2)
Empleando los datos presentados en la Tabla 1 se llevó a cabo un análisis probit mediante el programa de ordenador POLO. La concentración de virus se expresó como PIB/mm^{2} (el área de la superficie de dieta en cada pocillo de la cubeta J2 es de 770 mm^{2}). Se obtuvo una estimación de CL_{50} de 1,960 PIB/mm^{2} con intervalos de confianza superior e inferior del 95% de 1,094-1,571 PIH/mm^{2} respectivamente para el control no tratado. No se pudo obtener estimación de CL_{50} de la muestra tratada.
3)
No hubo diferencia observable entre los insectos mantenidos en dieta, tratada antes del desecado, con C_{2}N_{2} a una concentración de 0,025 mg/ml y los que se dejaron sin tratar.
Bioensayo de CrPV
1)
Los títulos y las desviaciones estándar de los virus en las dos muestras de virus se estimaron mediante el método de Reed y Muench (véase Davis et al., 1968).
2)
Los títulos de las dos muestras fueron:
Control no tratado 1,38 x 10^{8} UI*/ml (+/- 4,36 x 10^{7})
Muestra tratada 2,21 x 10^{5} UI/ml (+/- 6,98 x 10^{4})
\hskip1,5cm *UI = unidades infecciosas
3)
La titulación del blanco de C_{2}N_{2} también reveló que C_{2}N_{2} tenía una fuerte citotoxicidad para las células DL2 a una concentración de 0,4 mg/ml de agua, pero a una concentración de un décimo de esta cantidad no había efecto observable.
Discusión Inactivación de HaNPV por C_{2}N_{2} en solución
1)
A partir de los datos presentados parecería deducirse que C_{2}N_{2} en solución a una concentración final de 0,25 mg/ml inactiva a HaNPV en al menos 240 veces después de 16 horas a 4ºC, es decir, la concentración supuesta de virus más elevada en la muestra tratada (1,8 x 10^{5} PIB/ml) no logra producir la mortalidad observada en la concentración más baja (7,2 x 10^{2} PIB/ml) del control no tratado.
Inactivación de CrPV
1)
Los datos presentados arriba demuestran que C_{2}N_{2} en solución a una concentración de 0,25 mg/ml inactiva a CrPV 640 veces después del tratamiento durante la noche a 4ºC.
Discusión
La posibilidad de controlar virus es de máxima importancia en un gran número de campos que comprenden locales y equipos médicos, dentales, veterinarios y científicos. Este control de virus se hace además del control de bacterias (Ejemplo 19), control de mohos (Ejemplo 21) y control de hongos (Ejemplo 41). LA capacidad de trasladarse a través del agua (Ejemplo 22) y su actividad tanto en fase de vapor como en solución es un aspecto importante y novedoso del control de virus, bacterias y otros organismos importantes para la salud humana y animal.
Ejemplo 45 Efecto del oxígeno a varias concentraciones y efecto del dióxido de carbono a varias presiones sobre la toxicidad del C_{2}N_{2}
Objetivo: determinar el efecto de diferentes concentraciones de oxígeno y diferentes presiones de dióxido de carbono sobre la toxicidad de C_{2}N_{2}.
Materiales y métodos
Las fumigaciones se llevaron a cabo en cilindros de acero inoxidable como se describe en el Ejemplo 39. Se trataron adultos de Sitophilus oryzae con C_{2}N_{2} en recipientes de acero inoxidable donde se ajustó el nivel de oxígeno al 60%, 20% o 10%. Asimismo se trataron adultos de Sitophilus oryzae con C_{2}N_{2} en presencia de dióxido de carbono al 50% y 30% a una atmósfera por encima de la ambiente y también en dióxido de carbono al 30% a presión atmosférica. Las mortalidades finales se determinaron después de 24 h de exposición a una cantidad determinada de C_{2}N_{2}.
Se tomaron adultos de edades mixtas de cultivos de laboratorio de Sitophilus oryzae (cepa LS2) y se pusieron, 20 en cada recipiente, en tubos de vidrio pequeños (25 mm de diámetro x 25 mm) tapados en ambos extremos con una malla fina de acero inoxidable. Tres envases se pusieron en un cilindro de acero inoxidable que luego se cerró. Los diferentes niveles de oxígeno se consiguieron presurizando el cilindro de acero inoxidable con una botella de oxígeno o de nitrógeno hasta obtener la proporción de oxígeno deseada y dejando que la presión volviera a la presión atmosférica liberando gas a la atmósfera. De forma similar se obtuvieron los niveles de dióxido de carbono. Durante la carga y descarga de los cilindros, todos los cambios de presión se llevaron a cabo a lo largo de un minuto como mínimo para evitar producir daños a los insectos como consecuencia de un cambio rápido de presión (Ulrichs, 1994; Nakakita y Kawashima, 1994). La cantidad absoluta de C_{2}N_{2} utilizada fue de 0,94, 0,4, 0,2 o 0,1 mg por litro. Se mantuvo un control por cada cilindro de tratamiento. Después de 24 h de fumigación, se comprobó la concentración de fumigante en los cilindros por cromatografía de gases, se retiraron los insectos de los cilindros de tratamiento y de control y se contaron los supervivientes. Los insectos se conservaron hasta que se pudieron determinar las mortalidades
finales.
Resultados
Los resultados se muestran en las Tablas 25 y 26. El hecho de reducir el nivel de oxígeno por debajo de los niveles normales (aunque todavía por encima de los niveles en que se podría esperar que se produjese anoxia) tuvo un efecto pequeño o nulo sobre la toxicidad de C_{2}N_{2}. Sin embargo, hubo indicios que sugerían que los niveles elevados de oxígeno reducían la toxicidad de niveles bajos de C_{2}N_{2} (Tabla 25).
Se descubrió que la presencia de niveles más altos de dióxido de carbono potenciaba la toxicidad de C_{2}N_{2}. Con un 30% de dióxido de carbono a 1 atmósfera por encima de la presión ambiental se obtuvo una mortalidad del 75%. Esta aumentó al 100% en presencia de sólo 0,1 mg/l de C_{2}N_{2} (Tabla 26).
Discusión
La toxicidad de C_{2}N_{2} se reduce con niveles de oxígeno superiores a los ambientales, pero no resulta afectada por niveles de oxígeno más bajos (suponiendo que los niveles de oxígeno estén por encima del nivel a los que se puede producir anoxia). El dióxido de carbono potencia la toxicidad de C_{2}N_{2} (véase el Ejemplo 2) y el efecto se potencia aún más con el aumento de presión (véase el Ejemplo 39). El uso de dióxido de carbono y de presiones elevadas puede ser de interés para el tratamiento de productos de valor elevado en cámaras de fumigación presurizadas.
TABLA 25
26
TABLA 26
27
Ejemplo 46 C_{2}N_{2} como fumigante para usar en flores cortadas y otros usos afines
Objetivo: evaluar la capacidad de C_{2}N_{2} para actuar como fumigante contra los insectos que se encuentran habitualmente en flores cortadas.
Materiales y métodos
Se recogieron insectos de flores recién cortadas (Protea y Thryptomene) y se pusieron en viales de vidrio (capacidad aproximada de 8 ml) y se precintaron con tapas con septo. Se mantuvieron unos viales con muestras representativas de cada orden de insectos como controles y el resto se dosificaron con 1 ml de C_{2}N_{2} a una concentración de 92 mg.l^{-1} obteniéndose una concentración final de aproximadamente 11,5 mg.l^{-1}. Estos viales se dejaron a temperatura ambiente (aproximadamente 18ºC) durante 2 horas. Una vez transcurrido ese tiempo se comprobaron los signos de vida en los insectos y luego se airearon y conservaron para su posterior identificación.
Resultados
Los viales de control no mostraron mortalidad durante el período de dos horas, mientras que todos los insectos, ácaros y arañas expuestos a C_{2}N_{2} murieron después de dos horas de exposición.
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28
Discusión
Estos resultados preliminares indican que C_{2}N_{2} matará a estos insectos, arañas y ácaros que se encuentran habitualmente en flores cortadas, plantas en desarrollo y otros. Los insectos controlados pertenecían a los órdenes Thysanoptera, Coleoptera, Colembola, Lepidoptera y Diptera. Otros órdenes importantes destruidos fueron Acarina (ácaros) y Aracnida (arañas). Se hace referencia cruzada al control de Coleoptera (Ejemplo 30, Ejemplo 34), Lepidoptera (Ejemplo 27), Diptera (Ejemplo 12) y Acarina (Ejemplo 40).
Ejemplo 47 Mortalidad de los huevos de Dacus tyroni (mosca de la fruta Queensland) tratados con C_{2}N_{2}
Objetivo: determinar la toxicidad de C_{2}N_{2} disuelto en una solución acuosa para los huevos de una especie de dípteros, Dacus tyroni (mosca de la fruta Queensland) y medir las concentraciones de gas a lo largo del período de exposición para obtener una relación de concentración x tiempo.
Materiales y métodos
Se trataron huevos de D. tyroni a 25ºC durante 2 horas por duplicado con siete concentraciones diferentes, incluido un matraz de control, de C_{2}N_{2} disuelto en una solución de ácido clorhídrico (HCl) 0,01 M. Se pusieron 10 ml de HCl 0,01 M en siete viales de 16 ml provistos de válvulas Mininert herméticas al gas y se inyectaron muy lentamente en cada vial 0, 0,45, 4,5, 9,0, 18,0, 27,0 o 36,0 ml de gas C_{2}N_{2} con un 72% de pureza. Esto equivalía a 0, 68, 684, 1.369, 2.738, 4.106 y 5.475 mg.l^{-1} de C_{2}N_{2} en solución respectivamente. Se pusieron aproximadamente 200 (\pm 10) huevos de un día de edad en 14 tiras de papel de filtro humedecidas de 7 x 1 cm y el papel se pegó con cinta adhesiva a 14 tiras de acero inoxidable de 11 x 1 cm. Cada tira se puso luego en un matraz Erlenmeyer de 275 ml provisto de una tapa de vidrio esmerilado sellada con septo. Se introdujeron 0,1 ml de cada una de las soluciones de C_{2}N_{2} en dos matraces utilizando una jeringa de precisión para líquidos Precision Sampling Corp., teniendo cuidado de no tocar los huevos con la solución. Esto equivalía a una concentración de aproximadamente 0, 0,025, 0,25, 0,5, 1,0, 1,5 y 2,0 mg.l^{-1} de gas C_{2}N_{2} en matraces duplicados. Se mantuvo otro control de laboratorio por duplicado con papel de filtro humedecido sobre una placa de Petri que contenía medio de crecimiento (zanahorias desecadas, levadura de tórulo, Nipagin, HCl y agua) y se conservó a temperatura ambiente controlada (TC) de 25ºC y 59% de H.R. mientras duró el periodo de exposición.
Se midieron las concentraciones de gas C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza de cada uno de los matraces en un cromatógrafo de gases Varian provisto de un detector termoiónico específico y una columna megabore DBwax. La temperatura de la columna se fijó a 60ºC, la temperatura del inyector a 100ºC y la del detector a 288ºC. Las concentraciones se calcularon usando tres patrones de 0,25, 0,4 y 1,5 mg.l^{-1} de C_{2}N_{2} preparados en matraces Erlenmeyer de 1,2 l. A partir de los resultados se calcularon los productos concentración x tiempo (CT) para cada una de las muestras.
Después de 2 horas de exposición al gas se airearon los matraces en una vitrina para humos y las tiras de papel que contenían los huevos se pusieron sobre círculos de papel de filtro humedecido de 7 cm, en placas de Petri que contenían medio de cultivo. Se dejaron entonces a 25ºC y 59% de H.R. La evaluación de la mortalidad se hizo contando el número de huevos que quedaban cada día durante 6 días.
Resultados
Las concentraciones, productos CT medidos y porcentajes de mortalidad de cada una de las muestras se presentan en la Tabla 27. La mortalidad se calculó comparando el número de huevos sin eclosionar en las muestras con el número en los controles (Tabla 28). Los controles del matraz y de laboratorio tenían un promedio de 33 de 200 huevos sin eclosionar, así que el número total de huevos tratados se redujo a 167 teniendo en cuenta este dato. Las muestras 1 a 4 mostraron un mayor índice de eclosión que los controles (promedio de 183 para 0,025 mg.l^{-1} y 186 para 0,25 mg.l^{-1}), lo que podría indicar que bajas concentraciones del fumigante C_{2}N_{2} podrían tener un efecto beneficioso. Estas muestras se supuso que tenían un 100% de supervivencia. Se consiguió una mortalidad total a concentraciones superiores a 1,5 mg.l^{-1} durante dos horas (producto CT de 2,1 mg.h.l^{-1}), una mortalidad superior al 73% a 1,0 mg.l^{-1} (producto CT de 1,4 mg.h.l^{-1}), una mortalidad del 5% a 0,5 mg.l^{-1} (producto CT de 0,8 mg.h.l^{-1}) y una mortalidad nula a 0,25 mg.l^{-1} o inferior (producto CT de 0,38 mg.h.l^{-1}). Además, a 1,0 mg.l^{-1} la eclosión se retrasó 24 horas en comparación con los controles y con las concentraciones más bajas.
TABLA 27
29
Discusión
Se consiguió la mortalidad total de los huevos de D. tyroni con concentraciones de fumigante superiores a 1,5 mg.l^{-1} durante 2 horas o 2,1 mg.h.l^{-1}. Este resultado es similar al descrito en el Ejemplo 12, para el control de larvas de esta especie. A partir de estos resultados se pueden extraer las siguientes conclusiones:
C_{2}N_{2} es eficaz cuando se aplica en solución acuosa. La química correspondiente de la distribución en fases se comenta en el Ejemplo 22 y Ejemplo 31.
C_{2}N_{2} es eficaz contra huevos, así como frente a otras fases como se muestra también en el Ejemplo 34.
TABLA 28
30
Ejemplo 48 Propiedades de C_{2}N_{2} como pesticida sistémico
Objetivo: Determinar si C_{2}N_{2} se puede aplicar sistémicamente a las plantas mediante la aplicación de una solución acuosa del fumigante.
Materiales y métodos
Plántulas de Freesia y Cineria adquiridas en un vivero local se trasplantaron de las macetas a tarros de vidrio (60 ml) y la superficie de la tierra se selló con cera de parafina fundida. Dos tarros de tierra de plantas desechadas también se sellaron con cera.
Se preparó una solución acuosa de C_{2}N_{2} haciendo burbujear 10 ml de C_{2}N_{2} al 84% en 60 ml de agua del grifo. Se regó cada planta y cada tierra de los tarros de vidrio con 5 ml de esta solución acuosa. Esto se consiguió inyectándola a través de la capa de cera en la tierra de cada tarro, volviendo a sellar el orificio de la punción añadiendo más cera fundida. Cada elemento de prueba se metió dentro de un tarro de vidrio de 525 ml con una tapa superior de rosca provista de un septo. Se inyectaron dos tarros vacíos de 525 ml directamente con 5 ml de la solución acuosa de C_{2}N_{2}.
La concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza se determinó en un cromatógrafo de gases Varian 3300 provisto de un detector termoiónico específico, después de separación en una columna DBwax (0,53 mm de diámetro).
La concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza de cada prueba se expresó como porcentaje de la concentración en el espacio de cabeza de los tarros de control (solución acuosa de C_{2}N_{2} añadida a un tarro vacío). La Figura 47 indica que las plantas transportaban C_{2}N_{2} de la tierra al espacio de cabeza. El control de tierra (sello de cera sobre tierra) indica que el precinto de cera es relativamente impermeable al C_{2}N_{2}, por lo que la cantidad de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza se puede atribuir al transporte sistémico de C_{2}N_{2} por las plantas.
Después de 24 horas se retiraron las hojas, se pesaron y luego se pusieron en un vial de 8 ml con una tapa superior de rosca provista de un septo. La cantidad de C_{2}N_{2} se evaluó añadiendo 2 ml de tetrahidrofurano a cada vial midiendo luego la concentración de C_{2}N_{2} en el espacio de cabeza. Para disponer de un elemento de comparación, se añadieron 5 microlitros de C_{2}N_{2} al 84% a 2 ml de tetrahidrofurano en un vial de 8 ml. A continuación se muestra la cantidad de fumigante detectada en las hojas.
Prueba Peso de las hojas (g) Cantidad total de NF2 (\mug)
Freesia 1 1,50 1,8
Cineria 1 1,62 1,8
Freesia 2 1,38 0
Cineria 2 1,51 1,5
Freesia control 0,80 0
Cineria control 1,63 0
No se observó efecto del fumigante sobre la calidad de las plantas.
Discusión
El C_{2}N_{2} es sistémico en las plantas, como se demuestra por la cantidad transportada al espacio de cabeza y la detección del producto químico en las hojas. Esta actividad sistémica es importante para el control de los insectos y de las enfermedades de las plantas en la industria hortícola. Se hace referencia cruzada al Ejemplo 22, sobre el movimiento de C_{2}N_{2} a través del agua.
Ejemplo 49 Comportamiento comparativo de C_{2}N_{2}, fosfina y bromuro de metilo en el trigo
Objetivo: comparar la retención y la liberación de C_{2}N_{2}, fosfina y bromuro de metilo en el trigo.
Introducción
Los fumigantes son absorbidos por los productos durante el proceso de fumigación. Después del tratamiento el fumigante puede liberarse del producto. Esto tiene implicaciones para el tratamiento y el manejo seguro de los fumigantes y de los productos fumigados.
Materiales y métodos
Se pusieron muestras de trigo (25 g) en matraces cónicos de 250 ml de volumen conocido. Los matraces se taparon con una tapa hermética al gas provista de un septo de goma (puerto de inyección). Los matraces se dosificaron con C_{2}N_{2} (10 mg/l), fosfina (2 mg/l) o bromuro de metilo (32 mg/l). Después de 24 horas se determinaron las concentraciones en el espacio de cabeza por cromatografía de gases. Después se abrió cada matraz y la muestra de trigo se aireó brevemente vertiendo el trigo de un envase a otro y luego se estimó el fumigante retenido restante moliendo la muestra de trigo en una bombona mezcladora Waring hermética al gas con un puerto de muestreo y determinando el fumigante retenido por análisis del espacio de cabeza.
Resultados
En el espacio de cabeza después de 24 h había un 91% del resto de la fosfina inicial, un 69% del bromuro de metilo y un 10% de C_{2}N_{2}. La cromatografía de gases demostró que el 3% del C_{2}N_{2} original se había convertido en HCN. Las cantidades de fumigante recuperable en las muestras de trigo resultaron ser de 11,78 ppm (p/p) de bromuro de metilo, 0,48 ppm (p/p) de C_{2}N_{2} y 0,05 ppm (p/p) de fosfina. Con el C_{2}N_{2} recuperado había aproximadamente 1 ppm de HCN.
Discusión
Las dosis utilizadas corresponden a las recomendadas o a la cantidad eficaz apropiada para una fumigación efectiva del trigo. Los resultados indican que la cantidad de C_{2}N_{2} que puede liberarse de una muestra de cereal recién fumigado no es probable que presente problemas especiales en el manejo seguro de los productos fumigados (véase el Ejemplo 3). Esto quiere decir que serán suficientes las precauciones de seguridad habituales relacionadas con la práctica de la fumigación. De la cantidad total de C_{2}N_{2} añadido (aproximadamente 2.500 \mug), la cantidad en el trigo fue de 10 \mug de C_{2}N_{2} y 20 \mug de HCN, indicando que la conversión a HCN es una ruta metabólica de poca importancia.
El trabajo experimental con el fumigante y sus formulaciones gaseosa y líquida ha demostrado que estos fumigantes se pueden utilizar como insecticida, fungicida, bactericida, herbicida, nematocida, virucida y como inhibidor de los mohos, el último usado concretamente para el cereal húmedo. Como agente de esterilización, el cianógeno es un sustituto adecuado, en ciertas aplicaciones, del óxido de etileno y de otros productos químicos utilizados en la esterilización de hospitales y establecimientos dentales y veterinarios. Los fumigantes de la presente invención también son útiles para tratar la madera y productos de madera, tierra, plantas y flores cortadas. La presente invención es útil en la fumigación del cereal almacenado, nueces y otros artículos alimenticios granulados almacenados, plantas, frutas y verduras y carne.

Claims (14)

1. Un fumigante que contiene cianógeno (C_{2}N_{2}) esencialmente libre de cianuro de hidrógeno y de otros compuestos cianogénicos, en solución o en asociación con un gas portador, donde la concentración de cianógeno está comprendida entre 0,01 mg.l^{-1} y 160 mg.l^{-1}.
2. Un fumigante como el de la reivindicación 1, donde dicho gas portador es un gas inerte.
3. Un fumigante como el de las reivindicaciones 1 o 2, donde dicho gas portador tiene una baja concentración de oxígeno.
4. Un fumigante como el de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicho gas portador incluye dióxido de carbono.
5. El fumigante de la reivindicación 1 donde dicho fumigante se encuentra en solución acuosa.
6. Un método de fumigación que comprende la aplicación de un fumigante como el que se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 a un producto y/o una estructura.
7. Un método de fumigación como el de la reivindicación 6 donde dicho producto son semillas.
8. Un método de fumigación como el de la reivindicación 6 o la reivindicación 7, donde dicha estructura es un recipiente o una cámara.
9. Un método de fumigación como el de la reivindicación 8 que supone la evacuación o la evacuación sustancial de la cámara seguido de la introducción de un gas que contiene cianógeno.
10. Un método de fumigación como el de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9 donde dicho fumigante se aplica en un ambiente que contiene dióxido de carbono.
11. Un método de fumigación como el de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, donde la humedad y/o la presión en el ambiente dentro del cual se aplica dicho fumigante, se ajusta adecuadamente para aumentar la toxicidad y/o controlar los efectos sinérgicos de dicho fumigante.
12. Un método de fumigación como el de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, donde dicha fumigación incluye fumigación gaseosa de bajo flujo, fumigación gaseosa a baja presión, fumigación gaseosa a alta presión, rociado de un líquido fumigante y/o remojo de un producto en un líquido fumigante.
13. Utilización de un fumigante como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para fumigar semillas, donde después de la fumigación las semillas no sufren inhibición para germinar.
14. Utilización como en la reivindicación 13, donde dicho fumigante es capaz de controlar uno o más de una serie de seres vivos que incluyen virus, insectos, arañas, nematodos, ácaros, bacterias, mohos, hongos y sus esporas y roedores.
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