Axarlardakı pestisidlər getdikcə qlobal narahatlıq doğurur, lakin su ekosistemlərinin təhlükəsiz konsentrasiyası haqqında məlumat azdır.30 günlük mezokosmik təcrübədə yerli bentik su onurğasızları adi insektisid fipronilə və dörd növ deqradasiya məhsullarına məruz qaldılar.Fipronil birləşməsi yaranma və trofik şəlalədə dəyişikliklərə səbəb oldu.Fipronilin və onun sulfid, sulfon və desulfinil parçalanma məhsullarının 50% reaksiyaya səbəb olduğu effektiv konsentrasiya (EC50) işlənib hazırlanmışdır.Taksanlar fipronilə həssas deyil.Sahə nümunəsindəki fipronilin mürəkkəb konsentrasiyasını zəhərli vahidlərin (∑TUFipronils) cəminə çevirmək üçün 15 mezokosmik EC50 dəyərindən təsirlənmiş növlərin 5% təhlükə konsentrasiyası istifadə olunur.Beş regional tədqiqatdan götürülən axınların 16%-də orta ∑TUFipronil 1-i keçdi (toksikliyi göstərir).Risk altında olan növlərin onurğasız göstəriciləri beş nümunə götürmə sahəsindən dördündə TUTUipronil ilə mənfi əlaqədədir.Bu ekoloji riskin qiymətləndirilməsi göstərir ki, fipronil birləşmələrinin aşağı konsentrasiyası ABŞ-ın bir çox yerlərində axın icmalarını azaldacaq.
Son onilliklərdə sintetik kimyəvi maddələrin istehsalı xeyli artsa da, bu kimyəvi maddələrin qeyri-məqsədli ekosistemlərə təsiri tam başa düşülməmişdir (1).Qlobal əkin sahələrinin 90%-nin itirildiyi səth sularında kənd təsərrüfatı pestisidləri haqqında məlumat yoxdur, lakin məlumatların olduğu yerlərdə pestisidlərin tənzimləyici hədləri aşması vaxtı yarıya bərabərdir (2).Birləşmiş Ştatlarda yerüstü sularda kənd təsərrüfatı pestisidlərinin meta-analizi göstərdi ki, nümunə götürmə yerlərinin 70%-də ən azı bir pestisid tənzimləmə həddini keçib (3).Bununla belə, bu meta-analizlər (2, 3) yalnız kənd təsərrüfatı torpaqlarından istifadənin təsirinə məruz qalan səth sularına diqqət yetirir və diskret tədqiqatların xülasəsidir.Pestisidlər, xüsusən də insektisidlər şəhər landşaft drenajında ​​yüksək konsentrasiyalarda da mövcuddur (4).Kənd təsərrüfatından və şəhər landşaftlarından atılan səth sularında pestisidlərin hərtərəfli qiymətləndirilməsinin aparılması nadir haldır;buna görə də pestisidlərin yerüstü su ehtiyatlarına və onların ekoloji bütövlüyünə genişmiqyaslı təhlükə törətdiyi məlum deyil.
2010-cu ildə qlobal pestisid bazarının üçdə birini benzopirazollar və neonikotinoidlər təşkil edirdi (5).ABŞ-da yerüstü sularda fipronil və onun deqradasiya məhsulları (fenilpirazollar) ən çox yayılmış pestisid birləşmələridir və onların konsentrasiyası adətən su standartlarını üstələyir (6-8).Neonikotinoidlər arılara və quşlara təsirlərinə və yayılmasına görə diqqəti cəlb etsə də (9), fipronil balıq və quşlar üçün daha toksikdir (10), digər fenilpirazollar sinif birləşmələri isə herbisid təsir göstərir (5).Fipronil şəhər və kənd təsərrüfatı mühitlərində zərərvericilərlə mübarizə üçün istifadə edilən sistemli insektisiddir.Fipronil 1993-cü ildə dünya bazarına çıxdıqdan sonra ABŞ, Yaponiya və Böyük Britaniyada fipronilin istifadəsi xeyli artmışdır (5).ABŞ-da fipronil qarışqalara və termitlərə nəzarət etmək üçün istifadə olunur və qarğıdalı (toxum müalicəsi daxil olmaqla), kartof və meyvə bağları da daxil olmaqla məhsullarda istifadə olunur (11, 12).ABŞ-da fipronilin kənd təsərrüfatında istifadəsi 2002-ci ildə pik həddə çatmışdır (13).Milli şəhər istifadəsi məlumatı olmasa da, Kaliforniyada şəhər istifadəsi 2006 və 2015-ci illərdə pik həddə çatmışdır (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, 2 dekabr 2019-cu ildə əldə edilmişdir).Fipronilin yüksək konsentrasiyaları (6,41 μg/L) bəzi kənd təsərrüfatı ərazilərində yüksək tətbiq nisbəti (14) olan axınlarda tapılsa da, kənd təsərrüfatı axınları ilə müqayisədə, ABŞ-da şəhər axınları ümumiyyətlə daha çox aşkarlanır və daha yüksək konsentrasiyaya malikdir. fırtınaların baş verməsi sınaqla bağlıdır (6, 7, 14-17).
Fipronil axıntının su ekosisteminə daxil olur və ya torpaqdan axına süzülür (7, 14, 18).Fipronil aşağı uçuculuğa (Henri qanunu sabiti 2,31×10-4 Pa m3 mol-1), aşağı və orta dərəcədə suda həll olma qabiliyyətinə (20°C-də 3,78 mq/l) və orta hidrofobikliyə (log Kow 3,9-4,1) malikdir. torpaqda hərəkətlilik çox kiçikdir (log Koc 2,6-dan 3,1-ə qədərdir) (12, 19) və ətraf mühitdə aşağı-orta davamlılıq nümayiş etdirir (20).Finazepril fotoliz, oksidləşmə, pH-dan asılı hidroliz və reduksiya ilə parçalanır və dörd əsas parçalanma məhsulunu əmələ gətirir: dessulfoksifenapril (nə də sulfoksid), fenaprenip sulfon (sulfon), filofenamid (amid) və filofenib sulfid (sulfid).Fipronilin parçalanması məhsulları ana birləşmədən daha sabit və davamlıdır (21, 22).
Fipronilin toksikliyi və hədəf olmayan növlərə (məsələn, suda yaşayan onurğasızlar) çevrilməsi yaxşı sənədləşdirilmişdir (14, 15).Fipronil həşəratlarda qamma-aminobutirik turşu ilə tənzimlənən xlorid kanalından xlorid ionunun keçidinə mane olan, həddindən artıq həyəcan və ölümə səbəb olmaq üçün kifayət qədər konsentrasiya ilə nəticələnən neyrotoksik birləşmədir (20).Fipronil selektiv olaraq zəhərlidir, buna görə də həşəratlar üçün məməlilərə nisbətən daha çox reseptor bağlanma yaxınlığına malikdir (23).Fipronilin parçalanması məhsullarının insektisid fəaliyyəti fərqlidir.Sulfonun və sulfidlərin şirin su onurğasızları üçün toksikliyi ana birləşməninkinə oxşar və ya daha yüksəkdir.Desulfinil orta toksikliyə malikdir, lakin ana birləşmədən daha az zəhərlidir.Nisbətən toksik deyil (23, 24).Suda yaşayan onurğasızların fipronilə və fipronilin deqradasiyasına həssaslığı taksonların daxilində və arasında çox dəyişir (15) və bəzi hallarda hətta böyüklük sırasını (25) keçir.Nəhayət, fenilpirazolların ekosistem üçün əvvəllər düşünüldüyündən daha zəhərli olduğuna dair sübutlar var (3).
Laborator toksiklik sınağına əsaslanan su bioloji göstəriciləri sahə populyasiyalarının riskini aşağı qiymətləndirə bilər (26-28).Su standartları adətən bir və ya bir neçə su onurğasız növündən (məsələn, Diptera: Chironomidae: Chironomus və Crustacea: Daphnia magna və Hyalella azteca) istifadə edərək, bir növ laboratoriya toksiklik testi ilə müəyyən edilir.Bu sınaq orqanizmlərinin becərilməsi ümumiyyətlə digər bentik makroonurğasızlara (məsələn, phe cinsi::) nisbətən daha asandır və bəzi hallarda çirkləndiricilərə daha az həssasdır.Məsələn, D.Maqna bəzi həşəratlara nisbətən bir çox metallara, A.zteca isə piretroid insektisid bifentrininə qurdlara qarşı həssaslığından daha az həssasdır (29, 30).Mövcud etalonların digər məhdudiyyəti hesablamalarda istifadə olunan son nöqtələrdir.Kəskin meyarlar ölüm göstəricisinə (yaxud xərçəngkimilər üçün sabit) əsaslanır, xroniki meyarlar isə adətən subletal son nöqtələrə (məsələn, böyümə və çoxalma) (əgər varsa) əsaslanır.Bununla belə, taksonların müvəffəqiyyətinə və icma dinamikasına təsir göstərə bilən böyümə, ortaya çıxma, iflic və inkişaf ləngiməsi kimi geniş yayılmış ölümcül təsirlər mövcuddur.Nəticədə, etalon təsirin bioloji əhəmiyyəti üçün fon təqdim etsə də, toksiklik üçün hədd kimi ekoloji aktuallıq qeyri-müəyyəndir.
Fipronil birləşmələrinin bentik su ekosistemlərinə (onurğasızlar və yosunlar) təsirini daha yaxşı başa düşmək üçün təbii bentik icmalar laboratoriyaya gətirildi və 30 günlük Fipronil axını və ya dörd fipronilin deqradasiyası təcrübəsindən biri zamanı konsentrasiya qradientlərinə məruz qaldı.Tədqiqatın məqsədi çay icmasının geniş taksonunu təmsil edən hər bir fipronil birləşməsi üçün növə xas 50% təsir konsentrasiyası (EC50 dəyəri) yaratmaq və çirkləndiricilərin icma quruluşuna və funksiyasına təsirini müəyyən etməkdir [yəni, təhlükə konsentrasiyası] 5 Təsirə məruz qalan növlərin %-i (HC5) və dəyişmiş ortaya çıxma və trofik dinamika kimi dolayı təsirlər].Daha sonra mezoskopik təcrübədən əldə edilən hədd (birləşmiş xüsusi HC5 dəyəri) Birləşmiş Ştatların beş bölgəsindən (Şimal-Şərq, Cənub-Şərq, Orta Qərb, Şimal-Qərbi Sakit Okean və Mərkəzi Kaliforniya) Birləşmiş Ştatların Geoloji Tədqiqatı (USGS) tərəfindən toplanmış sahəyə tətbiq edilmişdir. Sahil Zonası) Data) USGS regional axın keyfiyyətinin qiymətləndirilməsinin bir hissəsi kimi (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Bildiyimizə görə, bu, ilk ekoloji risk qiymətləndirməsidir.O, fipronil birləşmələrinin idarə olunan mezo-mühitdə bentik orqanizmlərə təsirini hərtərəfli araşdırır və sonra bu nəticələri kontinental miqyaslı sahə qiymətləndirmələrinə tətbiq edir.
30 günlük mezokosmik təcrübə 18 oktyabr - 17 noyabr 2017-ci il tarixləri arasında ABŞ-ın Kolorado ştatının Fort Kollinz şəhərindəki USGS Su Laboratoriyasında (AXL) 1 gün evləşdirmə və 30 günlük təcrübə üçün aparılmışdır.Metod əvvəllər təsvir edilmişdir (29, 31) və əlavə materialda ətraflı təsvir edilmişdir.Mezo məkan parametri dörd aktiv axında (sirkulyasiya edən su çənləri) 36 dövriyyə axını ehtiva edir.Hər bir yaşayış axını suyun temperaturunu saxlamaq üçün soyuducu ilə təchiz olunub və 16:8 işıq-qaranlıq dövrü ilə işıqlandırılır.Mezo səviyyəli axın, fipronilin hidrofobikliyinə (log Kow = 4.0) uyğun olan və üzvi təmizləyici həlledicilər üçün uyğun olan paslanmayan poladdır (Şəkil S1).Mezomiqyaslı təcrübə üçün istifadə olunan su Cache La Poudre çayından (Rokki Dağ Milli Parkı, Milli Meşə və Kontinental Bölmə daxil olmaqla yuxarı axın mənbələri) toplanmış və AXL-in dörd polietilen anbarında saxlanılmışdır.Sahədən toplanmış çöküntü və su nümunələrinin əvvəlki qiymətləndirmələri heç bir pestisid tapmamışdır (29).
Mezomiqyaslı təcrübə dizaynı 30 emal axını və 6 nəzarət axınından ibarətdir.Təmizlənmiş su, hər birində təkrarlanmamış sabit konsentrasiyalarda fipronil birləşmələrini ehtiva edən təmizlənmiş su qəbul edilir: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amid (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), desulfurizasiya qrupu [ABŞ Ətraf Mühitin Mühafizəsi Agentliyinin (EPA) Pestisidlər Kitabxanası, CAS 205650-65-3], sulfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) və sulfid (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6) hamısı; 97,8%. Dərc edilmiş cavab qiymətlərinə görə (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Fipronil birləşməsini metanolda həll etməklə (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society sertifikatlaşdırma səviyyəsi) və sulandırmaq konsentratlaşdırılmış ehtiyat məhlulu hazırlamaq üçün lazımi həcmdə deionlaşdırılmış su ilə. Dozada metanolun miqdarı fərqli olduğu üçün lazım olduqda bütün təmizləyici axınlara metanol əlavə etmək lazımdır. Üç nəzarətdə eyni metanol konsentrasiyasını təmin etmək ( 0,05 ml/L) axınlarda.Digər üç nəzarət axınının orta görünüşü metanolsuz çay suyu qəbul etdi, əks halda bütün digər axınlar kimi qəbul edildi.
8-ci gün, 16-cı gün və 26-cı gündə axın membranında temperatur, pH dəyəri, elektrik keçiriciliyi və fipronil və fipronilin deqradasiyası ölçüldü.Media testi zamanı ana birləşmə fipronilin deqradasiyasını izləmək üçün fipronil (valideynlər) maye bağırsaq mukozasını daha üç gün ərzində müalicə etmək üçün istifadə edildi [5, 12 və 21 (n = 6) günlər] temperatur, pH, Keçiricilik, fipronil və fipronilin parçalanması nümunəsi.Pestisidlərin təhlili nümunələri böyük diametrli iynə ilə təchiz olunmuş Whatman 0,7 μm GF/F şpris filtri vasitəsilə 10 ml axan suyun 20 ml kəhrəba rəngli şüşə flakona süzülməsi yolu ilə toplanmışdır.Nümunələr dərhal donduruldu və analiz üçün ABŞ-ın Kolorado ştatının Lakewood şəhərindəki USGS Milli Su Keyfiyyəti Laboratoriyasına (NWQL) göndərildi.Daha əvvəl dərc edilmiş metodun təkmilləşdirilmiş metodundan istifadə edərək, su nümunələrində Fipronil və 4 parçalanma məhsulu birbaşa sulu inyeksiya (DAI) maye xromatoqrafiya-tandem kütlə spektrometriyası (LC-MS / MS; Agilent 6495) ilə müəyyən edilmişdir.Alət aşkarlama səviyyəsinin (IDL) keyfiyyət identifikasiyası standartına cavab verən minimum kalibrləmə standartı olduğu təxmin edilir;fipronilin IDL-si 0,005 μg/L, digər dörd fipronilin IDL-si isə 0,001 μg/L-dir.Əlavə material keyfiyyətə nəzarət və təminat prosedurları da daxil olmaqla fipronil birləşmələrinin ölçülməsi üçün istifadə olunan metodların tam təsvirini təqdim edir (məsələn, nümunənin bərpası, sünbüllər, üçüncü tərəf yoxlamaları və blanklar).
30 günlük Mezokosmik eksperimentin sonunda yetkin və sürfə onurğasızlarının siyahıya alınması və identifikasiyası tamamlandı (əsas məlumat toplama nöqtəsi).Yaranan yetkinlər hər gün şəbəkədən toplanır və təmiz 15 ml Falcon sentrifuqa borusunda dondurulur.Təcrübənin sonunda (30-cu gün) hər bir axındakı membranın tərkibi hər hansı onurğasızları çıxarmaq üçün təmizləndi və ələkdən keçirildi (250 μm) və 80% etanolda saxlandı.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) sürfələrin və yetkin onurğasızların mümkün olan ən aşağı taksonomik səviyyəyə, adətən növlərə qədər taksonomik identifikasiyasını tamamladı.9, 19 və 29-cu günlərdə xlorofil a üç nüsxədə hər axının mezoskopik membranında ölçüldü.Mezoskopik təcrübənin bir hissəsi kimi bütün kimyəvi və bioloji məlumatlar müşayiət olunan məlumat buraxılışında verilir (35).
Ekoloji tədqiqatlar ABŞ-ın beş əsas bölgəsindəki kiçik (ağlayan) axınlarda aparıldı və əvvəlki indeks dövründə pestisidlərə nəzarət edildi.Bir sözlə, kənd təsərrüfatı və şəhər torpaqlarından istifadə əsasında (36-40), hər bir regionda 77-dən 100-ə qədər yer seçilib (cəmi 444 yer).Bir ilin yaz və yay aylarında (2013-2017) hər bölgədə həftədə bir dəfə 4 həftədən 12 həftəyə qədər su nümunələri götürülür.Xüsusi vaxt bölgədən və inkişaf intensivliyindən asılıdır.Bununla belə, şimal-şərq bölgəsindəki 11 stansiya demək olar ki, su hövzəsindədir.Yalnız bir nümunənin toplanması istisna olmaqla, inkişaf yoxdur.Regional tədqiqatlarda pestisidlərin monitorinq müddətləri fərqli olduğundan, müqayisə üçün burada hər bir sahədə toplanmış yalnız son dörd nümunə nəzərdən keçirilir.Güman edilir ki, inkişaf etməmiş Şimal-Şərq sahəsində toplanmış bir nümunə (n = 11) 4 həftəlik seçmə müddətini təmsil edə bilər.Bu üsul pestisidlər üzrə eyni sayda müşahidələrə (Şimal-Şərqdə 11 yer istisna olmaqla) və eyni müşahidə müddətinə gətirib çıxarır;4 həftənin biotaya uzunmüddətli məruz qalma üçün kifayət qədər uzun, lakin ekoloji ictimaiyyətin bu təmaslardan sağalmaması üçün kifayət qədər qısa olduğuna inanılır.
Kifayət qədər axın olduqda, su nümunəsi sabit sürət və sabit genişlik artımları vasitəsilə toplanır (41).Bu üsuldan istifadə etmək üçün axın kifayət etmədikdə, nümunələri dərin inteqrasiya etməklə və ya axının ağırlıq mərkəzindən tutaraq nümunələr toplaya bilərsiniz.10 ml süzülmüş nümunəni toplamaq üçün böyük delikli şpris və disk filtrindən (0,7μm) istifadə edin (42).DAI LC-MS/MS/MS/MS vasitəsilə su nümunələri NWQL-də 225 pestisid və pestisid deqradasiya məhsulları, o cümlədən fipronil və 7 parçalanma məhsulu (dessulfinil fipronil, fipronil) Sulfidlər, fipronil sulfon, deşlorofipronil, desthiol, desthiol üçün analiz edilmişdir. fipronil və fipronil).).Sahə tədqiqatları üçün tipik minimum hesabat səviyyələri bunlardır: fipronil, desmetiltioftorbenzonitril, fipronil sulfid, fipronil sulfon və deşlorofipronil 0,004 μq/L;dessulfinyl fluorfenamid və Fipronil amidin konsentrasiyası 0,009 μg/litrdir;fipronil sulfonatın konsentrasiyası 0,096 mkq/litr təşkil edir.
Onurğasız icmaları hər bir ərazi tədqiqatının sonunda (yaz/yay) nümunə götürülür, adətən sonuncu pestisid nümunəsi götürmə hadisəsi ilə eyni vaxtda.Vegetasiya mövsümündən və pestisidlərdən çox istifadə edildikdən sonra nümunə götürmə vaxtı aşağı axın şəraitinə uyğun olmalı, çay onurğasızları icmasının yetkinləşdiyi və əsasən sürfə həyatı mərhələsində olduğu vaxta uyğun olmalıdır.500μm mesh və ya D-çərçivə şəbəkəsi olan Surber nümunə götürəndən istifadə edərək, onurğasız icmanın nümunəsi 444 sahədən 437-də tamamlandı.Nümunə götürmə üsulu əlavə materialda ətraflı təsvir edilmişdir.NWQL-də bütün onurğasızlar adətən cins və ya növ səviyyəsində müəyyən edilir və siyahıya alınır.Bu sahədə toplanmış və bu əlyazmada istifadə edilən bütün kimyəvi və bioloji məlumatları müşayiət edən məlumat buraxılışında tapa bilərsiniz (35).
Mezoskopik təcrübədə istifadə edilən beş fipronil birləşməsi üçün larva onurğasızlarının konsentrasiyası nəzarətə nisbətən 20% və ya 50% azaldılmışdır (yəni EC20 və EC50).Məlumat [x = zamanla ölçülən fipronil konsentrasiyası (ətraflı məlumat üçün əlavə materiala baxın), y = sürfə bolluğu və ya digər göstəricilər] üç parametrli loqarifmik reqressiya metodundan istifadə etməklə R(43) genişləndirilmiş paketinə quraşdırılmışdır.Əyri kifayət qədər bolluğa malik bütün növlərə (larvalara) uyğun gəlir və icmanın təsirini daha yaxşı başa düşmək üçün maraq doğuran digər göstəricilərə (məsələn, takson zənginliyi, ümumi mayfly bolluğu və ümumi bolluq) cavab verir.Model uyğunluğunu qiymətləndirmək üçün Nash-Sutcliff əmsalı (45) istifadə olunur, burada zəif model uyğunluğu sonsuz mənfi qiymətlər ala bilər və mükəmməl uyğunluğun dəyəri 1-dir.
Təcrübədə fipronil birləşmələrinin həşəratların yaranmasına təsirini araşdırmaq üçün məlumatlar iki şəkildə qiymətləndirilmişdir.Birincisi, hər bir müalicə axını mezosunun görünüşündən nəzarət axını mezosunun orta görünüşünü çıxmaqla, hər bir axın mezosundan həşəratların məcmu gündəlik baş verməsi (bütün fərdlərin ümumi sayı) nəzarət üçün normallaşdırıldı.30 günlük təcrübədə müalicə maye vasitəçisinin nəzarət maye vasitəçisindən sapmasını anlamaq üçün bu dəyərləri zamana qarşı tərtib edin.İkincisi, hər bir axın mezofilinin ümumi baş vermə faizini hesablayın, bu, müəyyən bir axındakı mezofillərin ümumi sayının nəzarət qrupundakı sürfələrin və yetkinlərin orta sayına nisbəti kimi müəyyən edilir və üç parametrli loqarifmik reqressiya üçün uyğundur. .Toplanmış bütün cücərmə həşəratları Chironomidae ailəsinin iki alt ailəsindən idi, ona görə də birləşmiş analiz aparılmışdır.
Taksonların itirilməsi kimi icma strukturunda baş verən dəyişikliklər son nəticədə zəhərli maddələrin birbaşa və dolayı təsirindən asılı ola bilər və icma funksiyasında dəyişikliklərə səbəb ola bilər (məsələn, trofik kaskad).Trofik şəlaləni yoxlamaq üçün yol təhlili metodundan (R paketi “parçalı SEM”) istifadə etməklə sadə səbəb şəbəkəsi qiymətləndirilmişdir (46).Mezoskopik təcrübələr üçün güman edilir ki, kazıyıcının biokütləsini azaltmaq üçün suda fipronil, desulfinil, sulfid və sulfon (sınanmamış amid) dolayı yolla xlorofil a (47) biokütləsinin artmasına səbəb olur.Mürəkkəb konsentrasiyası proqnozlaşdırıcı dəyişəndir, kazıyıcı və xlorofil biokütlə isə cavab dəyişənləridir.Fişerin C statistikası model uyğunluğunu qiymətləndirmək üçün istifadə olunur ki, P dəyəri <0.05 yaxşı model uyğunluğunu göstərir (46).
Riskə əsaslanan eko-icma həddi mühafizə agentini hazırlamaq üçün hər bir birləşmə təsirə məruz qalmış növlərin (HC5) xroniki növlərin həssaslığının paylanmasının (SSD) 95%-ni və təhlükə konsentrasiyasının qorunmasını əldə etmişdir.Üç SSD məlumat dəsti yaradıldı: (i) yalnız mezo verilənlər toplusu, (ii) EPA ECOTOX verilənlər bazası sorğusundan (https://cfpub.epa.gov/ecotox) toplanmış bütün mezo verilənləri və məlumatları ehtiva edən verilənlər dəsti, 14 mart 2019-cu il), tədqiqat müddəti 4 gün və ya daha uzundur və (iii) ECOTOX məlumatlarının (kəskin məruz qalma) kəskinə bölündüyü bütün mezoskopik məlumatları və ECOTOX məlumatlarını ehtiva edən məlumat dəsti, xroniki D. magna ( 19.39) məruz qalma müddətindəki fərqi izah etmək və xroniki EC50 dəyərini təxmini etmək (12).Çoxlu SSD modelləri yaratmaqda məqsədimiz (i) sahə məlumatları ilə müqayisə üçün HC5 dəyərlərini inkişaf etdirmək (yalnız media üçün SSD-lər üçün) və (ii) media məlumatlarının akvakulturaya daxil edilməsi üçün tənzimləyici qurumlardan daha geniş şəkildə qəbul edildiyini qiymətləndirməkdir. həyat meyarlarının möhkəmliyi və məlumat resurslarının standart qəbulu və buna görə də tənzimləmə prosesi üçün mezoskopik tədqiqatlardan istifadənin praktikliyi.
SSD “ssdtools” R paketindən istifadə edərək hər bir məlumat dəsti üçün hazırlanmışdır (48).SSD-dən HC5 orta və etibarlılıq intervalını (CI) qiymətləndirmək üçün yükləmə kəmərindən (n = 10,000) istifadə edin.Bu tədqiqat vasitəsilə inkişaf etdirilən qırx doqquz takson cavabı (cins və ya növ kimi müəyyən edilmiş bütün taksonlar) ECOTOX verilənlər bazasında dərc edilmiş altı tədqiqatdan toplanmış 32 takson cavabı ilə birləşdirilib, cəmi 81 Takson cavabı SSD-nin inkişafı üçün istifadə edilə bilər. .Amidlərin ECOTOX verilənlər bazasında heç bir məlumat tapılmadığından, amidlər üçün heç bir SSD hazırlanmamışdır və cari tədqiqatdan yalnız bir EC50 cavabı əldə edilmişdir.ECOTOX verilənlər bazasında yalnız bir sulfid qrupunun EC50 dəyəri tapılsa da, hazırkı aspirantın 12 EC50 dəyəri var.Buna görə də, sulfinil qrupları üçün SSD-lər hazırlanmışdır.
Yalnız Mesocosmos-un SSD məlumat dəstindən əldə edilən fipronil birləşmələrinin spesifik HC5 dəyərləri ABŞ-ın beş bölgəsindən 444 axındakı fipronil birləşmələrinin məruz qalmasını və potensial toksikliyini qiymətləndirmək üçün sahə məlumatları ilə birləşdirildi.Son 4 həftəlik nümunə götürmə pəncərəsində aşkar edilmiş fipronil birləşmələrinin hər bir konsentrasiyası (aşkar edilməmiş konsentrasiyalar sıfırdır) müvafiq HC5-ə bölünür və hər bir nümunənin birləşmə nisbəti fipronilin ümumi toksiklik vahidini (ΣTUFipronils) əldə etmək üçün cəmlənir, burada ΣTUFipronils> 1 toksiklik deməkdir.
Təsirə məruz qalan növlərin 50%-nin (HC50) təhlükə konsentrasiyasını orta membran təcrübəsindən əldə edilən takson zənginliyinin EC50 dəyəri ilə müqayisə edərək, orta membran məlumatlarından əldə edilən SSD daha geniş ekoloji cəmiyyətin fipronilə həssaslığını əks etdirmək üçün qiymətləndirildi. dərəcə..Bu müqayisə vasitəsilə, takson zənginliyinin ölçülməsi üçün EC50 metodundan istifadə edən SSD metodu (yalnız doza-cavab əlaqəsi olan taksonlar daxil olmaqla) və EC50 metodu (orta fəzada müşahidə edilən bütün unikal taksonlar daxil olmaqla) arasındakı uyğunluq Cinslə qiymətləndirilə bilər.Doza reaksiya əlaqəsi.
437 onurğasızları toplayan axınlarda onurğasız icmaların sağlamlıq vəziyyəti ilə ΣTUFipronil arasında əlaqəni araşdırmaq üçün pestisid risk növləri (SPEARpestisidlər) göstəricisi hesablanmışdır.SPEARpestisidlər metrikası onurğasızların tərkibini fizioloji və ekoloji xüsusiyyətlərə malik bioloji taksonomiya üçün bolluq göstəricisinə çevirir və bununla da pestisidlərə həssaslıq verir.SPEARpestisidlər indikatoru təbii kovariativlərə qarşı həssas deyil (49, 50), baxmayaraq ki, onun fəaliyyətinə yaşayış mühitinin ciddi deqradasiyası təsir edəcək (51).Hər bir takson üçün yerində toplanmış bolluq məlumatları çayın ekoloji keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün ASTERICS proqram təminatı ilə əlaqəli taksonun əsas dəyəri ilə əlaqələndirilir (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Sonra məlumatları Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) proqramına (versiya 18.05) idxal edin.Bu proqram təminatında hər bir saytın məlumatlarını SPEARpestisidlər indikatoruna çevirmək üçün Avropa xüsusiyyətləri bazası və pestisidlərə qarşı fizioloji həssaslıq verilənlər bazası istifadə olunur.Beş regional tədqiqatın hər biri SPEARpestisidlər metrikası ilə ΣTUFipronils [log10(X + 1) çevrilməsi] Associated arasındakı əlaqəni araşdırmaq üçün Ümumi Əlavə Modelindən (GAM) [R(52)-də "mgcv" paketindən) istifadə etmişdir.SPEARpestisidlərin ölçüləri haqqında daha ətraflı məlumat və məlumatların təhlili üçün Əlavə Materiallara baxın.
Suyun keyfiyyət indeksi hər axın mezoskopik və bütün mezoskopik təcrübə dövründə uyğundur.Orta temperatur, pH və keçiricilik müvafiq olaraq 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) və 54,1 (±2,1) μS/sm (35) olmuşdur.Təmiz çay suyunda ölçülən həll edilmiş üzvi karbon 3,1 mq/l-dir.MiniDOT qeydinin yerləşdiyi çayın mezo-görünüşündə həll olunmuş oksigen doymağa yaxındır (orta hesabla > 8,0 mq/L), bu, axının tam dövriyyədə olduğunu göstərir.
Fipronilə dair keyfiyyətə nəzarət və keyfiyyətə zəmanət məlumatları müşayiət olunan məlumat buraxılışında təqdim olunur (35).Bir sözlə, laboratoriya matrislərinin və mezoskopik nümunələrin bərpa dərəcələri adətən məqbul diapazondadır (bərpa 70%-130%), IDL standartları kəmiyyət metodunu təsdiqləyir və laboratoriya və alət blankları adətən təmizdir. bu ümumiləşdirmələr əlavə materialda müzakirə olunur..
Sistem dizaynına görə, fipronilin ölçülmüş konsentrasiyası adətən hədəf dəyərdən aşağı olur (Şəkil S2) (çünki ideal şəraitdə sabit vəziyyətə çatmaq üçün 4-10 gün lazımdır) (30).Digər fipronil birləşmələri ilə müqayisədə desulfinil və amidin konsentrasiyası zaman keçdikcə az dəyişir və müalicə daxilində konsentrasiyanın dəyişkənliyi sulfon və sulfidin aşağı konsentrasiyalı müalicəsi istisna olmaqla, müalicələr arasındakı fərqdən azdır.Hər bir müalicə qrupu üçün zamanla ölçülmüş orta ölçülmüş konsentrasiya diapazonu aşağıdakı kimidir: Fipronil, IDL - 9,07μg/L;Desulfinil, IDL-dən 2.15μg/L-ə qədər;Amid, IDL-dən 4.17μg/L-ə qədər;Sulfid, IDL - 0,57μg/litr;və sulfon, IDL 1.13μg/litrdir (35).Bəzi axınlarda qeyri-məqsədli fipronil birləşmələri, yəni spesifik müalicəyə daxil edilməmiş, lakin təmizləyici birləşmənin deqradasiya məhsulları olduğu məlum olan birləşmələr aşkar edilmişdir.Ana birləşmə fipronil ilə müalicə olunan mezoskopik membranlarda ən çox hədəf olmayan deqradasiya məhsulları aşkar edilmişdir (emaledici birləşmə kimi istifadə edilmədikdə, onlar sulfinil, amid, sulfid və sulfondur);bunlar istehsal prosesi ilə əlaqədar ola bilər, qarışıq çirklənmə və/və ya ehtiyat məhlulunun saxlanması zamanı və (və ya) mezoskopik təcrübə zamanı baş verən çarpaz çirklənmənin nəticəsi ola bilər.Fipronil ilə müalicə zamanı konsentrasiyanın pozulması tendensiyası müşahidə edilməmişdir.Qeyri-məqsədli deqradasiya birləşmələri ən çox müalicə zamanı ən yüksək konsentrasiyaya malik orqanizmdə aşkar edilir, lakin konsentrasiya bu qeyri-hədəf birləşmələrin konsentrasiyasından azdır (konsentrasiya üçün növbəti bölməyə baxın).Buna görə də, ən aşağı fipronil müalicəsində qeyri-məqsədli deqradasiya birləşmələri adətən aşkar olunmadığından və aşkar edilmiş konsentrasiya ən yüksək müalicədə təsir konsentrasiyasından aşağı olduğundan, bu qeyri-məqsəd birləşmələrinin analizə minimal təsir göstərdiyi qənaətinə gəlinir.
Media təcrübələrində bentik makroonurğasızlar fipronil, desulfinil, sulfon və sulfidlərə qarşı həssas idi [Cədvəl S1;orijinal bolluq məlumatları müşayiət olunan məlumat versiyasında verilir (35)].Fipronil amid yalnız milçək Rhithrogena sp üçündir.Zəhərli (ölümcül), EC50 2,05μg/L [±10,8(SE)] təşkil edir.15 unikal taksonun doza-cavab əyriləri yaradılmışdır.Bu taksonlar sınaqdan keçirilmiş konsentrasiya diapazonunda (Cədvəl S1) ölüm göstəricisi göstərdi və hədəflənmiş qruplaşdırılmış taksonlar (məsələn, milçəklər) (Şəkil S3) və zəngin taksonlar (Şəkil 1) Doza cavab əyrisi yaradıldı.Ən həssas taksonların unikal taksonlarında fipronil, desulfinil, sulfon və sulfidin konsentrasiyası (EC50) müvafiq olaraq 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 və 0,005-0,043 μq/L arasında dəyişir.Rhithrogena sp.Və Sweltsa sp.;Şəkil S4) daha dözümlü taksonlardan (məsələn, Micropsectra / Tanytarsus və Lepidostoma sp.) aşağıdır (Cədvəl S1).Cədvəl S1-dəki hər bir birləşmənin orta EC50-yə əsasən, sulfonlar və sulfidlər ən təsirli birləşmələrdir, onurğasızlar isə ümumiyyətlə desulfinilə ən az həssasdırlar (amidlər istisna olmaqla).Takson zənginliyi, ümumi bolluq, ümumi pentaploid və ümumi daş milçək, o cümlədən taksonlar və bəzi taksonların bolluğu kimi ümumi ekoloji vəziyyətin göstəriciləri mezoda çox nadirdir və hesablamaq mümkün deyil.Buna görə də, bu ekoloji göstəricilərə SSD-yə daxil olmayan takson cavabları daxildir.
(A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon və (D) sulfid konsentrasiyasının üç səviyyəli logistik funksiyası ilə takson zənginliyi (larva).Hər bir məlumat nöqtəsi 30 günlük mezo-təcrübənin sonunda bir axın sürfələrini təmsil edir.Takson zənginliyi hər axındakı unikal taksonların sayıdır.Konsentrasiya dəyəri 30 günlük təcrübənin sonunda ölçülən hər bir axının müşahidə olunan konsentrasiyasının zamanla çəkilmiş orta dəyəridir.Fipronil amid (göstərilmir) zəngin taksonlarla əlaqəsi yoxdur.Nəzərə alın ki, x oxu loqarifmik miqyasdadır.SE ilə EC20 və EC50 Cədvəl S1-də verilmişdir.
Bütün beş fipronil birləşməsinin ən yüksək konsentrasiyasında Uetridae-nin çıxma sürəti azaldı.Sulfid, sulfon, fipronil, amid və desulfinilin cücərmə faizi (EC50) müvafiq olaraq 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 və 0,97 μg/L konsentrasiyalarda 50% azaldığı müşahidə edilmişdir (Şəkil 2 və Şəkil S5).30 günlük təcrübələrin əksəriyyətində, bəzi aşağı konsentrasiyalı müalicələr (Şəkil 2) istisna olmaqla, fipronil, desulfinil, sulfon və sulfidlə bütün müalicələr gecikdirilmiş və onların görünüşü inhibə edilmişdir.Amid müalicəsi zamanı bütün təcrübə zamanı yığılmış tullantı suları 0,286 μg/litr konsentrasiyası ilə nəzarətdən daha yüksək idi.Bütün təcrübə zamanı ən yüksək konsentrasiya (4.164μg/litr) tullantı sularını maneə törətdi və aralıq təmizlənmənin tullantı sürəti nəzarət qrupununkinə oxşar idi.(şəkil 2).
Kumulyativ çıxma nəzarət axınında hər bir müalicənin mənfi (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon, (D) sulfid və (E) amidin orta gündəlik orta çıxmasıdır.Nəzarət (n = 6) istisna olmaqla, n = 1. Konsentrasiya dəyəri hər bir axında müşahidə olunan konsentrasiyanın zamanla ölçülmüş ortasıdır.
Doza-cavab əyrisi göstərir ki, taksonomik itkilərlə yanaşı, icma səviyyəsində struktur dəyişiklikləri.Xüsusilə, sınaq konsentrasiyası diapazonunda may bolluğu (Şəkil S3) və takson bolluğu (Şəkil 1) fipronil, desulfinil, sulfon və sulfid ilə əhəmiyyətli doza-cavab əlaqəsini göstərdi.Buna görə də, qidalanma kaskadını sınaqdan keçirərək, bu struktur dəyişikliklərinin icma funksiyasında dəyişikliklərə necə səbəb olduğunu araşdırdıq.Suda yaşayan onurğasızların fipronil, desulfinil, sulfid və sulfona məruz qalması kazıyıcının biokütləsinə birbaşa mənfi təsir göstərir (Şəkil 3).Fipronilin kazıyıcının biokütləsinə mənfi təsirinə nəzarət etmək üçün kazıyıcı xlorofil biokütləsinə də mənfi təsir göstərmişdir (Şəkil 3).Bu mənfi yol əmsallarının nəticəsi fipronil və deqradantların konsentrasiyası artdıqca xlorofil a-da xalis artımdır.Bu tam vasitəçi yol modelləri göstərir ki, fipronil və ya fipronilin artan deqradasiyası xlorofil a nisbətinin artmasına səbəb olur (Şəkil 3).Əvvəlcədən güman edilir ki, fipronil və ya deqradasiya konsentrasiyası ilə biokütlənin xlorofili arasında birbaşa təsir sıfırdır, çünki fipronil birləşmələri pestisidlərdir və yosunlara birbaşa toksikliyi azdır (məsələn, EPA kəskin qeyri-damar bitkilərinin baza konsentrasiyası 100 μq/l-dir. fipronil, disulfoxide group, sulfone and sulfide; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Bütün nəticələr (etibarlı modellər) bunu dəstəkləyir fərziyyə.
Fipronil otarmanın biokütləsini (birbaşa təsirini) əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər (kazıyıcı qrupu sürfələrdir), lakin xlorofil a biokütləsinə birbaşa təsir göstərmir.Bununla belə, fipronilin güclü dolayı təsiri daha az otlamağa cavab olaraq xlorofil a-nın biokütləsini artırmaqdır.Ox standartlaşdırılmış yol əmsalını, mənfi işarə (-) isə birləşmənin istiqamətini göstərir.* Əhəmiyyət dərəcəsini göstərir.
Üç SSD (yalnız orta təbəqə, orta təbəqə üstəgəl ECOTOX məlumatları və orta təbəqə üstəgəl ECOTOX məlumatları məruz qalma müddətindəki fərqlərə görə düzəldilmiş) nominal olaraq fərqli HC5 dəyərləri (Cədvəl S3) istehsal etdi, lakin nəticələr SE diapazonunda idi.Bu işin qalan hissəsində biz yalnız mezo kainat və əlaqəli HC5 dəyəri ilə məlumat SSD-yə diqqət yetirəcəyik.Bu üç SSD qiymətləndirməsinin daha dolğun təsviri üçün lütfən, əlavə materiallara müraciət edin (Cədvəl S2-dən S5-ə və Şəkillər S6 və S7).Yalnız mezo-bərk SSD xəritəsində istifadə edilən dörd fipronil birləşməsinin (Şəkil 4) ən uyğun məlumat paylanması (ən aşağı Akaike məlumat standartı) fipronil və sulfonun log-gumbel və sulfid və kükürddən təmizlənmiş γ (weibull) dir. Cədvəl S3).Hər bir birləşmə üçün əldə edilən HC5 dəyərləri yalnız mezo kainat üçün Şəkil 4-də, Cədvəl S3-də isə hər üç SSD məlumat dəstindən HC5 dəyərləri bildirilir.Fipronil, sulfid, sulfon və desulfinil qruplarının HC50 dəyərləri [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 - 46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 - 24,0), 8 800 ± 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 - 15,8) və 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 - 163)] Bu birləşmələr EC50 takson zənginliyindən (unikal taksonların ümumi sayı) əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır (Cədvəl S1) ; əlavə material cədvəlindəki qeydlər litr üçün mikroqramdır).
Mezomiqyaslı təcrübədə, (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfide 30 gün ərzində məruz qaldıqda, növ həssaslığı təsvir edilmişdir Bu, taksonun EC50 dəyəridir.Mavi kəsikli xətt 95% CI-ni təmsil edir.Üfüqi kəsikli xətt HC5-i təmsil edir.Hər bir birləşmənin HC5 dəyəri (ng/L) aşağıdakı kimidir: Fipronil, 4,56 ng/L (95% CI, 2,59-10,2);Sulfid, 3,52 ng/L (1,36 - 9,20);Sulfon, 2,86 ng/Litr (1,93 - 5,29);və sulfinil, 3,55 ng/litr (0,35 - 28,4).Nəzərə alın ki, x oxu loqarifmik miqyasdadır.
Beş regional tədqiqatda 444 sahə nümunəsinin 22%-də Fipronil (valideynlər) aşkar edilmişdir (Cədvəl 1).Florfenib, sulfon və amidin aşkarlanma tezliyi oxşardır (nümunənin 18%-dən 22%-ə qədər), sulfid və desulfinilin aşkarlanma tezliyi aşağıdır (11%-13%), qalan deqradasiya məhsulları isə çox yüksəkdir.Az (1% və ya daha az) və ya heç aşkar edilməyib (Cədvəl 1)..Fipronil ən çox cənub-şərqdə (sahələrin 52%-i) və ən az tez-tez şimal-qərbdə (saytların 9%-i) aşkar edilir ki, bu da ölkə daxilində benzopirazoldan istifadənin dəyişkənliyini və potensial axın zəifliyini vurğulayır.Deqradantlar adətən cənub-şərqdə ən yüksək aşkarlanma tezliyi və şimal-qərb və ya sahilyanı Kaliforniyada ən aşağı aşkarlanma tezliyi ilə oxşar regional nümunələr göstərirlər.Fipronilin ölçülən konsentrasiyası ən yüksək olub, ondan sonra əsas birləşmə fipronil (90% faiz, müvafiq olaraq 10,8 və 6,3 ng/L) olub (Cədvəl 1) (35).Fipronilin (61,4 ng/L), disulfinilin (10,6 ng/L) və sulfidlərin (8,0 ng/L) ən yüksək konsentrasiyası cənub-şərqdə (nümunənin son dörd həftəsində) müəyyən edilib.Sulfonun ən yüksək konsentrasiyası qərbdə müəyyən edilmişdir.(15,7 ng/L), amid (42,7 ng/L), dessulfinil flupirnamid (14 ng/L) və fipronil sulfonat (8,1 ng/L) (35).Florfenid sulfon HC5-dən çox olan yeganə birləşmə idi (Cədvəl 1).Müxtəlif bölgələr arasında orta ΣTUFipronils çox dəyişir (Cədvəl 1).Ölkə üzrə orta ΣTUFipronils 0,62 (bütün yerlər, bütün bölgələr) və 71 sahədə (16%) ΣTUFipronils> 1-ə malikdir, bu da onun bentik makroonurğasızlar üçün zəhərli ola biləcəyini göstərir.Tədqiq olunan beş regiondan dördündə (Orta Qərbdən başqa) SPEARpestisidləri ilə ΣTUFipronil arasında əhəmiyyətli əlaqə var, düzəliş edilmiş R2 Kaliforniya sahilləri boyunca 0,07 ilə cənub-şərqdə 0,34 arasında dəyişir (Şəkil 5).
*Mezoskopik təcrübələrdə istifadə olunan birləşmələr.†ΣTUFipronils, toksin vahidlərinin cəminin medianı [SSD ilə yoluxmuş növlərin beşinci faizindən hər bir birləşmənin dörd fipronil birləşməsinin müşahidə edilmiş sahə konsentrasiyası/təhlükə konsentrasiyası (Şəkil 4)] Fipronilin həftəlik nümunələri üçün son 4 hər sahədə toplanmış pestisid nümunələrinin həftələri hesablanmışdır.‡Pestisidlərin ölçüldüyü yerlərin sayı.§90 faizlik pestisid nümunələrinin götürülməsinin son 4 həftəsi ərzində sahədə müşahidə olunan maksimum konsentrasiyaya əsaslanır.sınaqdan keçirilmiş nümunələrin faizi ilə.¶ CI-ni hesablamaq üçün HC5 dəyərinin 95% CI-dən istifadə edin (Şəkil 4 və Cədvəl S3, yalnız mezo).Dexloroflupinib bütün bölgələrdə təhlil edilmişdir və heç vaxt tapılmamışdır.ND, aşkar edilmədi.
Fipronil zəhərli vahidi ölçülmüş fipronil konsentrasiyasının media təcrübəsindən əldə edilmiş SSD tərəfindən müəyyən edilən birləşməyə məxsus HC5 dəyərinə bölünməsidir (Şəkil 4-ə baxın).Qara xətt, ümumiləşdirilmiş əlavə model (GAM).Qırmızı kəsikli xətt GAM üçün 95% CI-yə malikdir.ΣTUFipronils log10-a çevrilir (ΣTUFipronils+1).
Fipronilin qeyri-məqsədli su növlərinə mənfi təsirləri yaxşı sənədləşdirilmişdir (15, 21, 24, 25, 32, 33), lakin bu, onun nəzarət edilən laboratoriya mühitində həssas olduğu ilk tədqiqatdır.Taksonların icmaları fipronil birləşmələrinə məruz qalmış və nəticələr kontinental miqyasda ekstrapolyasiya edilmişdir.30 günlük mezokosmik təcrübənin nəticələri ədəbiyyatda bildirilməmiş konsentrasiyaya malik 15 diskret su həşərat qrupu (Cədvəl S1) yarada bilər ki, onların arasında toksiklik məlumat bazasında su həşəratları az təmsil olunur (53, 54).Vergi spesifik doza-cavab əyriləri (məsələn, EC50) icma səviyyəsində dəyişikliklərdə (məsələn, takson zənginliyi və bolluq itkisinə səbəb ola bilər) və funksional dəyişikliklərdə (qida kaskadları və görünüşdəki dəyişikliklər kimi) əks olunur.Mezoskopik kainatın təsiri sahəyə ekstrapolyasiya edildi.ABŞ-da aparılan beş tədqiqat sahəsindən dördündə sahədə ölçülən fipronil konsentrasiyası axan suda su ekosisteminin azalması ilə əlaqələndirildi.
Orta membran təcrübəsində növlərin 95%-nin HC5 dəyəri qoruyucu təsirə malikdir və bu, ümumi su onurğasızlarının fipronil birləşmələrinə əvvəllər başa düşüləndən daha həssas olduğunu göstərir.Əldə edilən HC5 dəyəri (florfenib, 4,56 ng/litr; desulfoksiran, 3,55 ng/litr; sulfon, 2,86 ng/litr; sulfid, 3,52 ng/litr) bir neçə dəfə (florfenib) ilə üç dəfə çoxdur (desulfinil) ) cari EPA xroniki onurğasız bençmarkından aşağıda [fipronil, 11 ng/litr;desulfinil, 10,310 ng/litr;sulfon, 37 ng/litr;və sulfid, 110 ng/litr üçün (8)].Mezoskopik təcrübələr EPA xroniki onurğasızlar etalonunda göstərilənlərin əvəzinə fipronilə həssas olan bir çox qrupları müəyyən etdi (fipronilə daha həssas olan 4 qrup, 13 cüt desulfinil, 11 cüt sulfon və 13 cüt) Sulfid həssaslığı) (Şəkil 4 və cədvəl) S1).Bu onu göstərir ki, meyarlar orta dünyada da müşahidə olunan və su ekosistemlərində də geniş yayılmış bir neçə növü qoruya bilməz.Nəticələrimizlə hazırkı etalon arasındakı fərq, əsasən, bir sıra su həşərat taksonlarına tətbiq edilən fipronilin toksiklik testi məlumatlarının olmaması ilə bağlıdır, xüsusən də məruz qalma müddəti 4 günü keçdikdə və fipronil deqradasiyaya uğradıqda.30 günlük mezokosmik təcrübə zamanı onurğasızlar icmasındakı həşəratların əksəriyyəti, Aztec-i korrektə etdikdən sonra belə, adi sınaq orqanizmi Aztec (xərçəngkimilər) ilə müqayisədə fipronilə daha həssas idi.(Adətən 96 saat) xroniki məruz qalma müddətinə qədər (Şəkil S7).Orta membran təcrübəsi ilə standart test orqanizmi Chironomus dilutus (bir həşərat) istifadə edərək ECOTOX-da bildirilən araşdırma arasında daha yaxşı konsensus əldə edildi.Su həşəratlarının pestisidlərə qarşı xüsusilə həssas olması təəccüblü deyil.Ekspozisiya müddətini tənzimləmədən, mezomiqyaslı təcrübə və ECOTOX verilənlər bazasının hərtərəfli məlumatları göstərdi ki, bir çox taksanın seyreltilmiş Clostridium ilə müqayisədə fipronil birləşmələrinə daha həssas olduğu müşahidə edilmişdir (Şəkil S6).Bununla belə, ekspozisiya müddətini tənzimləməklə, Clostridium Seyreltməsi sulfona həssas olmasa da, fipronilə (ana) və sulfidə ən həssas orqanizmdir (Şəkil S7).Bu nəticələr su orqanizmlərini qoruya bilən faktiki pestisid konsentrasiyaları istehsal etmək üçün bir çox su orqanizmlərinin (çoxlu həşəratlar daxil olmaqla) daxil edilməsinin vacibliyini göstərir.
SSD metodu EC50-si müəyyən edilə bilməyən nadir və ya həssas olmayan taksonları qoruya bilər, məsələn Cynygmula sp., Isoperla fulva və Brachycentrus americanus.İcma tərkibindəki dəyişiklikləri əks etdirən takson bolluğunun EC50 dəyərləri və uça bilən bolluğu fipronil, sulfon və sulfid SSD-nin HC50 dəyərlərinə uyğundur.Protokol aşağıdakı ideyanı dəstəkləyir: Həddi əldə etmək üçün istifadə edilən SSD metodu cəmiyyətdəki nadir və ya həssas olmayan taksonlar da daxil olmaqla bütün icmanı qoruya bilər.Yalnız bir neçə takson və ya həssas olmayan takson əsasında SSD-lərdən müəyyən edilən su orqanizmlərinin həddi su ekosistemlərini qorumaq üçün kifayət qədər qeyri-kafi ola bilər.Bu desulfinil üçün belədir (Şəkil S6B).ECOTOX verilənlər bazasında məlumatların olmaması səbəbindən, EPA-nın xroniki onurğasızların ilkin konsentrasiyası 10,310 ng/L təşkil edir ki, bu da HC5-in 3,55 ng/L-dən dörd dərəcə yüksəkdir.Mezoskopik təcrübələrdə əldə edilən müxtəlif takson cavab dəstlərinin nəticələri.Toksiklik məlumatlarının olmaması parçalana bilən birləşmələr üçün xüsusilə problemlidir (Şəkil S6), bu da sulfon və sulfid üçün mövcud su bioloji göstəricilərinin Çin Kainatına əsaslanan SSD HC5 dəyərindən nə üçün təxminən 15-30 dəfə az həssas olduğunu izah edə bilər.Orta membran metodunun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, bir sınaqda çoxsaylı EC50 dəyərləri müəyyən edilə bilər ki, bu da tam SSD yaratmaq üçün kifayətdir (məsələn, desulfinil; Şəkil 4B və Şəkillər S6B və S7B) və əhəmiyyətli təsir göstərir. qorunan ekosistemin təbii taksonları haqqında Çoxlu cavablar.
Mezoskopik eksperimentlər göstərir ki, fipronil və onun deqradasiya məhsulları ictimaiyyətin fəaliyyətinə aşkar ölümcül və dolayı mənfi təsir göstərə bilər.Mezoskopik təcrübədə, bütün beş fipronil birləşməsinin həşəratların yaranmasına təsir göstərdiyi ortaya çıxdı.Ən yüksək və ən aşağı konsentrasiyalar arasında müqayisənin nəticələri (fərdlərin yaranmasının qarşısının alınması və stimullaşdırılması və ya ortaya çıxma vaxtının dəyişməsi) insektisid bifenthrin (29) istifadə edərək əvvəllər bildirilmiş mezo təcrübələrin nəticələrinə uyğundur.Yetkinlərin ortaya çıxması mühüm ekoloji funksiyaları təmin edir və fipronil kimi çirkləndiricilər tərəfindən dəyişdirilə bilər (55, 56).Eyni vaxtda ortaya çıxma yalnız həşəratların çoxalması və populyasiyanın davamlılığı üçün deyil, həm də su və quru heyvanları üçün qida kimi istifadə edilə bilən yetkin həşəratların tədarükü üçün vacibdir (56).Fidanların yaranmasının qarşısının alınması su ekosistemləri ilə sahilyanı ekosistemlər arasında qida mübadiləsinə mənfi təsir göstərə bilər və su çirkləndiricilərinin təsirini quru ekosistemlərinə yaya bilər (55, 56).Mezomiqyaslı təcrübədə müşahidə edilən kazıyıcıların (yosun yeyən həşəratların) bolluğunun azalması yosun istehlakının azalması ilə nəticələndi, bu da xlorofil a-nın artması ilə nəticələndi (Şəkil 3).Bu trofik şəlalə maye qida şəbəkəsindəki karbon və azot axınlarını dəyişir, bu da piretroid bifentrinin bentik icmalara təsirini qiymətləndirən bir araşdırmaya bənzəyir (29).Buna görə də, fipronil və onun deqradasiya məhsulları, piretroidlər və bəlkə də digər növ insektisidlər kimi fenilpirazollar dolayı yolla yosunların biokütləsinin artmasına və kiçik axınlarda karbon və azotun pozulmasına səbəb ola bilər.Digər təsirlər su və quru ekosistemləri arasında karbon və azot dövrlərinin məhvinə qədər uzana bilər.
Orta membran testindən əldə edilən məlumatlar ABŞ-ın beş bölgəsində aparılan geniş miqyaslı çöl tədqiqatlarında ölçülən fipronil birləşmə konsentrasiyalarının ekoloji uyğunluğunu qiymətləndirməyə imkan verdi.444 kiçik axında bir və ya daha çox fipronil birləşməsinin orta konsentrasiyasının 17%-i (orta hesabla 4 həftə ərzində) media testindən əldə edilən HC5 dəyərini keçib.Ölçülmüş fipronil birləşməsinin konsentrasiyasını toksikliklə əlaqəli indeksə, yəni toksiklik vahidlərinin cəminə (ΣTUFipronils) çevirmək üçün mezomiqyaslı təcrübədən SSD-dən istifadə edin.1 dəyəri toksikliyi göstərir və ya fipronil birləşməsinin məcmu məruz qalması 95% dəyərində məlum qorunan Növləri üstələyir.Beş bölgədən dördündə ΣTUFipronil ilə onurğasız icma sağlamlığının SPEARpestisidlər göstəricisi arasında əhəmiyyətli əlaqə, fipronilin ABŞ-ın bir çox bölgələrindəki çaylardakı bentik onurğasız icmalarına mənfi təsir göstərə biləcəyini göstərir.Bu nəticələr Wolfram və digərlərinin fərziyyəsini dəstəkləyir.(3) Amerika Birləşmiş Ştatlarında fenpirazol insektisidlərinin səth suları üçün riski tam başa düşülməyib, çünki su həşəratlarına təsir cari tənzimləmə həddi altında baş verir.
Fipronil tərkibi toksik səviyyədən yuxarı olan axınların əksəriyyəti nisbətən şəhərləşmiş cənub-şərq bölgəsində yerləşir (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Ərazinin əvvəlki qiymətləndirilməsi təkcə fipronilin dərədəki onurğasızların icma quruluşuna təsir edən əsas stress faktoru olduğu qənaətinə gəlmədi, həm də aşağı həll olunmuş oksigen, artan qida maddələri, axın dəyişiklikləri, yaşayış mühitinin deqradasiyası və digər pestisidlər və Çirkləndirici kateqoriya mühüm əhəmiyyət kəsb edir. stress mənbəyi (57).Stressorların bu qarışığı “şəhər çayı sindromu” ilə uyğun gəlir ki, bu da çay ekosistemlərinin şəhər torpaqlarından istifadə ilə bağlı tez-tez müşahidə olunan deqradasiyasıdır (58, 59).Cənub-şərq bölgəsində şəhər torpaqlarından istifadə nişanları artır və bölgənin əhalisi artdıqca artacağı gözlənilir.Gələcək şəhər inkişafının və pestisidlərin şəhər axınına təsirinin artacağı gözlənilir (4).Urbanizasiya və fipronilin istifadəsi artmağa davam edərsə, bu pestisidin şəhərlərdə istifadəsi axın icmalarına getdikcə daha çox təsir göstərə bilər.Meta-analiz kənd təsərrüfatı pestisidlərinin istifadəsinin qlobal axın ekosistemlərini təhdid etdiyi qənaətinə gəlsə də (2, 60), biz güman edirik ki, bu qiymətləndirmələr şəhərlərdə istifadəni istisna etməklə pestisidlərin ümumi qlobal təsirini düzgün qiymətləndirmir.
Pestisidlər də daxil olmaqla müxtəlif stress amilləri inkişaf etmiş su hövzələrində (şəhər, kənd təsərrüfatı və qarışıq torpaq istifadəsi) makroonurğasız icmalarına təsir göstərə bilər və torpaqdan istifadə ilə bağlı ola bilər (58, 59, 61).Bu tədqiqatda qarışıqlıq yaradan amillərin təsirini minimuma endirmək üçün SPEARpestisidlər indikatorundan və su orqanizminə xas fipronil toksiklik xüsusiyyətlərindən istifadə edilsə də, SPEARpestisidlər göstəricisinin performansına yaşayış mühitinin deqradasiyası təsir göstərə bilər və fipronil digər Pestisidlərlə müqayisə edilə bilər (4, 17, 51, 57).Bununla belə, ilk iki regional tədqiqatın (Orta-Qərb və Cənub-Şərqi) sahə ölçmələrindən istifadə etməklə hazırlanmış çoxsaylı stressor modeli göstərdi ki, pestisidlər axan çaylarda makroonurğasızların icma şəraiti üçün vacib axar stressorudur.Bu modellərdə mühüm izahedici dəyişənlərə pestisidlər (xüsusilə bifenthrin), Orta Qərbdə əksər kənd təsərrüfatı axınlarında qida maddələri və yaşayış mühitinin xüsusiyyətləri və cənub-şərqdəki əksər şəhərlərdə pestisidlər (xüsusilə fipronil) daxildir.Oksigen, qida maddələri və axının dəyişməsi (61, 62).Buna görə də, regional tədqiqatlar pestisid olmayan stressorların cavab göstəricilərinə təsirini həll etməyə və fipronilin təsirini təsvir etmək üçün proqnoz göstəriciləri tənzimləməyə çalışsa da, bu sorğunun sahə nəticələri fipronilin fikrini dəstəkləyir.) Amerika çaylarında, xüsusən də ABŞ-ın cənub-şərqində ən təsirli təzyiq mənbələrindən biri hesab edilməlidir.
Ətraf mühitdə pestisidlərin deqradasiyasının baş verməsi nadir hallarda sənədləşdirilir, lakin suda yaşayan orqanizmlər üçün təhlükə ana orqanizmdən daha zərərli ola bilər.Fipronil vəziyyətində, sahə tədqiqatları və mezomiqyaslı təcrübələr göstərdi ki, deqradasiya məhsulları nümunə götürülmüş axınlarda ana bədən kimi ümumidir və eyni və ya daha yüksək toksikliyə malikdir (Cədvəl 1).Orta membran təcrübəsində, florobenzonitril sulfon tədqiq edilmiş pestisidlərin deqradasiyası məhsulları arasında ən zəhərli idi və o, ana birləşmədən daha zəhərli idi və eyni zamanda ana birləşmənin tezliyinə bənzər bir tezlikdə aşkar edilmişdir.Əgər yalnız ana pestisidlər ölçülürsə, potensial toksiklik hadisələri müşahidə olunmaya bilər və pestisidlərin deqradasiyası zamanı toksiklik məlumatının nisbi olmaması onların baş verməsi və nəticələrinin nəzərə alınmaması deməkdir.Məsələn, deqradasiya məhsullarının toksikliyi barədə məlumatın olmaması səbəbindən İsveçrə axınlarında pestisidlərin hərtərəfli qiymətləndirilməsi aparılıb, o cümlədən 134 pestisid deqradasiya məhsulu və onun ekotoksikoloji riskinin qiymətləndirilməsində yalnız ana birləşmə əsas birləşmə kimi nəzərə alınıb.
Bu ekoloji riskin qiymətləndirilməsinin nəticələri göstərir ki, fipronil birləşmələrinin çay sağlamlığına mənfi təsirləri var, ona görə də məntiqli nəticə çıxarmaq olar ki, fipronil birləşmələri HC5 səviyyəsindən artıq olan hər yerdə mənfi təsirlər müşahidə oluna bilər.Mezoskopik təcrübələrin nəticələri yerdən asılı olmayaraq, bir çox axın taksonlarında fipronilin və onun parçalanma məhsullarının konsentrasiyasının əvvəllər qeydə alınandan xeyli aşağı olduğunu göstərir.İnanırıq ki, bu kəşf hər hansı bir yerdəki təmiz axınlardakı protobiotaya qədər genişlənəcək.Mezomiqyaslı eksperimentin nəticələri geniş miqyaslı çöl tədqiqatlarına (ABŞ-ın beş əsas regionunda şəhər, kənd təsərrüfatı və torpaq qarışıq istifadələrindən ibarət 444 kiçik axın) tətbiq edilib və məlum olub ki, bir çox axınların konsentrasiyası fipronilin aşkar edildiyi yerdə olması gözlənilir. Nəticədə yaranan toksiklik bu nəticələrin fipronilin istifadə olunduğu digər ölkələrə də şamil oluna biləcəyini göstərir.Məlumatlara görə, Yaponiya, Böyük Britaniya və ABŞ-da Fipronildən istifadə edənlərin sayı artır (7).Fipronil Avstraliya, Cənubi Amerika və Afrika da daxil olmaqla demək olar ki, bütün qitələrdə mövcuddur (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Burada təqdim olunan mezo-sahə tədqiqatlarının nəticələri göstərir ki, fipronilin istifadəsinin qlobal miqyasda ekoloji əhəmiyyəti ola bilər.
Bu məqalə üçün əlavə materiallar üçün http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1 baxın.
Bu, Creative Commons Attribution-Qeyri-Kommersiya Lisenziyasının şərtlərinə uyğun olaraq paylanmış açıq giriş məqaləsidir və hər hansı bir mühitdə istifadəyə, paylanmağa və çoxalmağa imkan verir, yalnız son istifadə kommersiya məqsədləri üçün deyil və əsas şərt budur ki, orijinal iş düzgündür.İstinad.
Qeyd: Sizdən yalnız e-poçt ünvanınızı təqdim etməyinizi xahiş edirik ki, səhifəyə tövsiyə etdiyiniz şəxs e-poçtu görməsini istədiyinizi və bunun spam olmadığını bilsin.Biz heç bir e-poçt ünvanını tutmayacağıq.
Bu sual sizin ziyarətçi olub-olmadığınızı yoxlamaq və avtomatik spam göndərilməsinin qarşısını almaq üçün istifadə olunur.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler ( Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Tədqiqatlar göstərdi ki, Amerika axınlarında tez-tez aşkar edilən ümumi pestisidlər əvvəllər düşünüldüyündən daha zəhərlidir.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler ( Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Tədqiqatlar göstərdi ki, Amerika axınlarında tez-tez aşkar edilən ümumi pestisidlər əvvəllər düşünüldüyündən daha zəhərlidir.
©2021 Amerika Elmin İnkişafı Assosiasiyası.bütün hüquqlar qorunur.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef və COUNTER-ın tərəfdaşıdır.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.