Mae plaladdwyr mewn nentydd yn dod yn fwyfwy o bryder byd-eang, ond ychydig o wybodaeth sydd ar gael am grynodiad diogel ecosystemau dyfrol.Mewn arbrawf mesocosmig 30 diwrnod, roedd yr infertebratau dyfrol benthig brodorol yn agored i'r fipronil pryfleiddiad cyffredin a phedwar math o gynhyrchion diraddio.Achosodd y cyfansoddyn fipronil newidiadau yn yr ymddangosiad a rhaeadru troffig.Mae'r crynodiad effeithiol (EC50) lle mae fipronil a'i gynhyrchion diraddio sylffid, sylffon a desulfinyl yn achosi ymateb o 50% wedi'i ddatblygu.Nid yw tacsanau yn sensitif i fipronil.Defnyddir y crynodiad perygl o 5% o'r rhywogaethau yr effeithir arnynt o 15 o werthoedd mesocosmig EC50 i drosi'r crynodiad cyfansawdd o fipronil yn y sampl maes yn swm yr unedau gwenwynig (∑TUFipronils).Mewn 16% o ffrydiau a dynnwyd o bum astudiaeth ranbarthol, roedd y cyfartaledd ∑TUFipronil yn fwy nag 1 (sy'n dynodi gwenwyndra).Mae cydberthynas negyddol rhwng dangosyddion di-asgwrn-cefn y rhywogaethau sydd mewn perygl â TUTUipronil mewn pedwar o'r pum ardal samplu.Mae'r asesiad risg ecolegol hwn yn dangos y bydd crynodiadau isel o gyfansoddion fipronil yn lleihau cymunedau nentydd mewn sawl rhan o'r Unol Daleithiau.
Er bod cynhyrchu cemegau synthetig wedi cynyddu'n fawr yn ystod y degawdau diwethaf, nid yw effaith y cemegau hyn ar ecosystemau nad ydynt yn darged wedi'i deall yn llawn (1).Mewn dŵr wyneb lle mae 90% o dir ffermio byd-eang yn cael ei golli, nid oes unrhyw ddata ar blaladdwyr amaethyddol, ond lle mae data, yr amser i blaladdwyr fynd dros drothwyon rheoleiddio yw hanner (2).Canfu meta-ddadansoddiad o blaladdwyr amaethyddol mewn dyfroedd wyneb yn yr Unol Daleithiau fod o leiaf un plaladdwr yn uwch na'r trothwy rheoliadol mewn 70% o leoliadau samplu (3).Fodd bynnag, dim ond ar ddŵr wyneb yr effeithir arno gan ddefnydd tir amaethyddol y mae’r meta-ddadansoddiadau hyn (2, 3) yn canolbwyntio, ac maent yn grynodeb o astudiaethau arwahanol.Mae plaladdwyr, yn enwedig pryfleiddiaid, hefyd yn bodoli mewn crynodiadau uchel mewn draeniad tirwedd trefol (4).Anaml y cynhelir asesiad cynhwysfawr o blaladdwyr mewn dŵr wyneb a ollyngir o amaethyddiaeth a thirweddau trefol;felly, ni wyddys a yw plaladdwyr yn fygythiad ar raddfa fawr i adnoddau dŵr wyneb a'u cyfanrwydd ecolegol.
Roedd benzopyrazoles a neonicotinoidau yn cyfrif am draean o'r farchnad plaladdwyr byd-eang yn 2010 (5).Mewn dyfroedd wyneb yn yr Unol Daleithiau, fipronil a'i gynhyrchion diraddio (phenylpyrazoles) yw'r cyfansoddion plaladdwyr mwyaf cyffredin, ac mae eu crynodiadau fel arfer yn uwch na'r safonau dyfrol (6-8).Er bod neonicotinoidau wedi denu sylw oherwydd eu heffeithiau ar wenyn ac adar a'u mynychder (9), mae fipronil yn fwy gwenwynig i bysgod ac adar (10), tra bod cyfansoddion Dosbarth ffenylpyrazoles eraill yn cael effeithiau chwynladdol (5).Mae Fipronil yn bryfleiddiad systemig a ddefnyddir i reoli plâu mewn amgylcheddau trefol ac amaethyddol.Ers i fipronil ddod i mewn i farchnad y byd ym 1993, mae'r defnydd o fipronil yn yr Unol Daleithiau, Japan a'r Deyrnas Unedig wedi cynyddu'n fawr (5).Yn yr Unol Daleithiau, defnyddir fipronil i reoli morgrug a termites, ac fe'i defnyddir mewn cnydau gan gynnwys corn (gan gynnwys trin hadau), tatws a pherllannau (11, 12).Cyrhaeddodd y defnydd amaethyddol o fipronil yn yr Unol Daleithiau ei uchafbwynt yn 2002 (13).Er nad oes unrhyw ddata defnydd trefol cenedlaethol ar gael, cyrhaeddodd defnydd trefol yng Nghaliffornia uchafbwynt yn 2006 a 2015 (https://calpip.cdpr.ca).gov/main .cfm, cyrchwyd Rhagfyr 2, 2019).Er bod crynodiadau uchel o fipronil (6.41μg/L) i'w cael mewn nentydd mewn rhai ardaloedd amaethyddol gyda chyfraddau cymhwyso uchel (14), o gymharu â ffrydiau amaethyddol, mae gan nentydd trefol yn yr Unol Daleithiau yn gyffredinol fwy o ganfod a chrynodiadau uchel uwch, sy'n gadarnhaol ar gyfer y digwyddiad o stormydd yn gysylltiedig â'r prawf (6, 7, 14-17).
Mae Fipronil yn mynd i mewn i'r ecosystem ddyfrol o ddŵr ffo neu'n trwytholchi o'r pridd i'r nant (7, 14, 18).Mae gan Fipronil anweddolrwydd isel (cyson cyfraith Henry 2.31 × 10-4 Pa m3 mol-1), hydoddedd dŵr isel i gymedrol (3.78 mg/l ar 20 ° C), a hydroffobigedd cymedrol (log Kow yw 3.9 i 4.1)), y symudedd yn y pridd yn fach iawn (log Koc yn 2.6 i 3.1) (12, 19), ac mae'n arddangos isel-i-canolig dyfalbarhad yn yr amgylchedd (20).Mae Finazepril yn cael ei ddiraddio gan ffotolysis, ocsidiad, hydrolysis a gostyngiad sy'n ddibynnol ar pH, gan ffurfio pedwar prif gynnyrch diraddio: dessulfoxyphenapril (na sulfoxide), phenaprenip sulfone (sulfone), Filofenamide (amide) a filofenib sulfide (sulfide).Mae cynhyrchion diraddio Fipronil yn tueddu i fod yn fwy sefydlog a gwydn na'r rhiant cyfansawdd (21, 22).
Mae gwenwyndra fipronil a'i ddirywiad i rywogaethau nad ydynt yn darged (fel infertebratau dyfrol) wedi'i ddogfennu'n dda (14, 15).Mae Fipronil yn gyfansoddyn niwrotocsig sy'n ymyrryd â threigl ïon clorid trwy'r sianel clorid a reoleiddir gan asid gama-aminobutyrig mewn pryfed, gan arwain at grynodiad digonol i achosi gormod o gyffro a marwolaeth (20).Mae Fipronil yn ddetholus wenwynig, felly mae ganddo fwy o affinedd rhwymol derbynnydd ar gyfer pryfed na mamaliaid (23).Mae gweithgaredd pryfleiddiad cynhyrchion diraddio fipronil yn wahanol.Mae gwenwyndra sylffon a sylffid i infertebratau dŵr croyw yn debyg neu'n uwch nag un y rhiant gyfansawdd.Mae gan Desulfinyl wenwyndra cymedrol ond mae'n llai gwenwynig na'r rhiant gyfansawdd.Cymharol anwenwynig (23, 24).Mae tueddiad infertebratau dyfrol i ddiraddiad fipronil a fipronil yn amrywio'n fawr o fewn a rhwng tacsa (15), ac mewn rhai achosion mae hyd yn oed yn fwy na maint (25).Yn olaf, mae tystiolaeth bod ffenylpyrazoles yn fwy gwenwynig i'r ecosystem nag a feddyliwyd yn flaenorol (3).
Gall meincnodau biolegol dyfrol yn seiliedig ar brofion gwenwyndra labordy danamcangyfrif y risg o boblogaethau maes (26-28).Mae safonau dyfrol fel arfer yn cael eu sefydlu gan brofion gwenwyndra un rhywogaeth mewn labordy gan ddefnyddio un neu sawl rhywogaeth o infertebrata dyfrol (er enghraifft, Diptera: Chironomidae: Chironomus a Crustacea: Daphnia magna a Hyalella azteca).Yn gyffredinol, mae'r organebau prawf hyn yn haws i'w tyfu na macroinfertebratau dyfnforol eraill (er enghraifft, genws phe ::), ac mewn rhai achosion maent yn llai sensitif i lygryddion.Er enghraifft, mae D. Magna yn llai sensitif i lawer o fetelau na rhai pryfed, tra bod A. zteca yn llai sensitif i'r bifenthrin pryfleiddiad pyrethroid na'i sensitifrwydd i fwydod (29, 30).Cyfyngiad arall ar feincnodau presennol yw'r pwyntiau terfyn a ddefnyddir yn y cyfrifiadau.Mae meincnodau acíwt yn seiliedig ar farwolaethau (neu sefydlog ar gyfer cramenogion), tra bod meincnodau cronig fel arfer yn seiliedig ar derfynbwyntiau is-lefel (fel twf ac atgenhedlu) (os oes rhai).Fodd bynnag, mae effeithiau isleol eang, megis twf, ymddangosiad, parlys, ac oedi datblygiadol, a allai effeithio ar lwyddiant tacsa a deinameg cymunedol.O ganlyniad, er bod y meincnod yn darparu cefndir ar gyfer pwysigrwydd biolegol yr effaith, mae'r perthnasedd ecolegol fel trothwy ar gyfer gwenwyndra yn ansicr.
Er mwyn deall yn well effeithiau cyfansoddion fipronil ar ecosystemau dyfrol benthig (infertebratau ac algâu), daethpwyd â chymunedau dyfnforol naturiol i'r labordy a'u hamlygu i raddiannau crynodiad yn ystod y llif 30 diwrnod Fipronil neu un o'r pedwar arbrawf diraddio fipronil.Nod yr ymchwil yw cynhyrchu crynodiad effaith 50% rhywogaeth-benodol (gwerth EC50) ar gyfer pob cyfansoddyn fipronil sy'n cynrychioli tacsa eang o gymuned afon, a phennu effaith llygryddion ar strwythur a swyddogaeth gymunedol [hy, crynodiad perygl] 5 % y rhywogaethau yr effeithir arnynt (HC5) ac effeithiau anuniongyrchol megis ymddangosiad newidiol a dynameg troffig].Yna cymhwyswyd y trothwy (gwerth HC5 cyfansawdd-benodol) a gafwyd o'r arbrawf mesosgopig i'r maes a gasglwyd gan Arolwg Daearegol yr Unol Daleithiau (USGS) o bum rhanbarth yn yr Unol Daleithiau (Gogledd-ddwyrain, De-ddwyrain, Canolbarth-orllewin, Gogledd-orllewin y Môr Tawel, a Chanol California Data Parth Arfordirol) fel rhan o asesiad ansawdd ffrwd ranbarthol USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Hyd y gwyddom, dyma’r asesiad risg ecolegol cyntaf.Mae'n ymchwilio'n gynhwysfawr i effeithiau cyfansoddion fipronil ar organebau benthig mewn meso-amgylchedd rheoledig, ac yna'n cymhwyso'r canlyniadau hyn i asesiadau maes ar raddfa gyfandirol.
Cynhaliwyd yr arbrawf mesocosmig 30 diwrnod yn Labordy Dyfrol USGS (AXL) yn Fort Collins, Colorado, UDA o Hydref 18fed i Dachwedd 17eg, 2017, am 1 diwrnod o ddomestigeiddio a 30 diwrnod o arbrofi.Disgrifiwyd y dull yn flaenorol (29, 31) a manylir arno yn y deunydd atodol.Mae gosodiad gofod meso yn cynnwys 36 o lifau cylchredeg yn y pedwar llif gweithredol (tanciau dŵr sy'n cylchredeg).Mae gan bob ffrwd fyw oerach i gadw tymheredd y dŵr ac mae wedi'i oleuo â chylch tywyll golau 16:8.Mae'r llif lefel meso yn ddur di-staen, sy'n addas ar gyfer hydrophobicity fipronil (log Kow = 4.0) ac yn addas ar gyfer toddyddion glanhau organig (Ffigur S1).Casglwyd y dŵr a ddefnyddiwyd ar gyfer yr arbrawf ar raddfa meso o Afon Cache La Poudre (ffynonellau i fyny'r afon gan gynnwys Parc Cenedlaethol Rocky Mountain, National Forest and Continental Divide) a'i storio ym mhedwar tanc storio polyethylen AXL.Ni chanfu asesiadau blaenorol o samplau gwaddod a dŵr a gasglwyd o'r safle unrhyw blaladdwyr (29).
Mae dyluniad yr arbrawf ar raddfa meso yn cynnwys 30 o ffrydiau prosesu a 6 ffrwd reoli.Mae'r ffrwd driniaeth yn derbyn dŵr wedi'i drin, ac mae pob un ohonynt yn cynnwys crynodiadau cyson heb eu hailadrodd o gyfansoddion fipronil: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amide (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grŵp desulfurization [Llyfrgell Plaleiddiaid Asiantaeth Diogelu'r Amgylchedd yr Unol Daleithiau (EPA), CAS 205650-65-3], sulfone (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) a sulfide (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); holl purdeb ≥ 97.8% Yn ôl gwerthoedd ymateb cyhoeddedig (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33).Drwy hydoddi cyfansawdd fipronil mewn methanol (Thermo Fisher Scientific, lefel ardystio Cymdeithas Cemegol America), a gwanhau gyda dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio i'r cyfaint gofynnol i baratoi hydoddiant stoc crynodedig Oherwydd bod swm y methanol mewn dos yn wahanol, mae angen ychwanegu methanol i'r holl ffrydiau triniaeth yn ôl yr angen.Yn y tri rheolaeth, er mwyn sicrhau'r un crynodiad methanol ( 0.05 ml/L) yn y nentydd Roedd golygfa ganol y tair ffrwd reoli arall yn derbyn dŵr afon heb fethanol, fel arall cawsant eu trin fel pob nant arall.
Ar yr 8fed diwrnod, yr 16eg diwrnod a'r 26ain diwrnod, mesurwyd tymheredd, gwerth pH, ​​dargludedd trydanol a diraddiad fipronil a fipronil yn y bilen llif.Er mwyn olrhain diraddiad y rhiant fipronil cyfansawdd yn ystod y prawf cyfryngau, defnyddiwyd fipronil (rhieni) i drin y mwcosa berfeddol hylifol am dri diwrnod arall [diwrnodau 5, 12 a 21 (n = 6)] ar gyfer tymheredd, pH, Dargludedd, samplu diraddio fipronil a fipronil.Casglwyd y samplau dadansoddi plaladdwyr trwy hidlo 10 ml o ddŵr sy'n llifo i ffiol gwydr ambr 20 ml trwy hidlydd chwistrell Whatman 0.7-μm GF/F gyda nodwydd diamedr mawr.Cafodd y samplau eu rhewi ar unwaith a'u hanfon i Labordy Ansawdd Dŵr Cenedlaethol USGS (NWQL) yn Lakewood, Colorado, UDA i'w dadansoddi.Gan ddefnyddio dull gwell o'r dull a gyhoeddwyd yn flaenorol, penderfynwyd cynhyrchion diraddio Fipronil a 4 mewn samplau dŵr trwy chwistrelliad dyfrllyd uniongyrchol (DAI) cromatograffaeth hylif-tandem sbectrometreg màs (LC-MS / MS; Agilent 6495).Amcangyfrifir mai'r lefel canfod offeryn (IDL) yw'r safon graddnodi isaf sy'n bodloni'r safon adnabod ansoddol;IDL fipronil yw 0.005 μg/L, ac IDL y pedwar fipronil arall yw 0.001 μg/L.Mae'r deunydd atodol yn rhoi disgrifiad cyflawn o'r dulliau a ddefnyddir i fesur cyfansoddion fipronil, gan gynnwys gweithdrefnau rheoli ansawdd a sicrwydd (er enghraifft, adfer sampl, pigau, archwiliadau trydydd parti, a bylchau).
Ar ddiwedd yr arbrawf Mesocosmig 30 diwrnod, cwblhawyd y gwaith o gyfrifo ac adnabod anifeiliaid di-asgwrn-cefn llawndwf a larfal (y prif bwynt terfyn casglu data).Mae'r oedolion sy'n dod i'r amlwg yn cael eu casglu o'r rhwyd ​​​​bob dydd a'u rhewi mewn tiwb allgyrchu Falcon glân 15 ml.Ar ddiwedd yr arbrawf (diwrnod 30), cafodd cynnwys y bilen ym mhob ffrwd ei sgwrio i gael gwared ar unrhyw infertebratau, a'i hidlo (250 μm) a'i storio mewn 80% ethanol.Mae Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) wedi cwblhau'r broses o adnabod larfâu ac oedolion di-asgwrn-cefn i'r lefel tacsonomig isaf posibl, sef rhywogaethau fel arfer.Ar ddiwrnodau 9, 19 a 29, roedd cloroffyl a yn cael ei fesur mewn triphlyg ym mhilen mesosgopig pob nant.Mae'r holl ddata cemegol a biolegol fel rhan o'r arbrawf mesosgopig yn cael eu darparu yn y datganiad data sy'n cyd-fynd (35).
Cynhaliwyd arolygon ecolegol mewn nentydd bach (rhydio) mewn pum prif ardal yn yr Unol Daleithiau, a chafodd plaladdwyr eu monitro yn ystod y cyfnod mynegai blaenorol.Yn fyr, yn seiliedig ar ddefnydd tir amaethyddol a threfol (36-40), dewiswyd 77 i 100 o leoliadau ym mhob rhanbarth (444 o leoliadau i gyd).Yn ystod gwanwyn a haf blwyddyn (2013-2017), cesglir samplau dŵr unwaith yr wythnos ym mhob rhanbarth am 4 i 12 wythnos.Mae'r amser penodol yn dibynnu ar y rhanbarth a dwyster y datblygiad.Fodd bynnag, mae'r 11 gorsaf yn rhanbarth y gogledd-ddwyrain bron yn y trothwy.Dim datblygiad, heblaw mai dim ond un sampl a gasglwyd.Gan fod y cyfnodau monitro ar gyfer plaladdwyr mewn astudiaethau rhanbarthol yn wahanol, er mwyn cymharu, dim ond y pedwar sampl olaf a gasglwyd ym mhob safle a ystyrir yma.Tybir y gall un sampl a gasglwyd yn y safle Gogledd-ddwyrain heb ei ddatblygu (n = 11) gynrychioli'r cyfnod samplu o 4 wythnos.Mae'r dull hwn yn arwain at yr un nifer o arsylwadau ar blaladdwyr (ac eithrio'r 11 lleoliad yn y Gogledd-ddwyrain) a'r un hyd arsylwi;credir bod 4 wythnos yn ddigon hir ar gyfer amlygiad hirdymor i'r biota, ond yn ddigon byr fel nad yw'r gymuned ecolegol A ddylai wella o'r cysylltiadau hyn.
Yn achos llif digonol, cesglir y sampl dŵr trwy gyfrwng cynyddiadau cyflymder cyson a lled cyson (41).Pan nad yw'r llif yn ddigon i ddefnyddio'r dull hwn, gallwch gasglu samplau trwy integreiddio samplau'n ddwfn neu gipio o ganol disgyrchiant y llif.Defnyddiwch chwistrell tyllu mawr a hidlydd disg (0.7μm) i gasglu 10 ml o sampl wedi'i hidlo (42).Trwy DAI LC-MS/MS/MS/MS, dadansoddwyd samplau dŵr yn NWQL ar gyfer 225 o blaladdwyr a chynhyrchion diraddio plaladdwyr, gan gynnwys fipronil a 7 cynnyrch diraddio (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sylfidau, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol amide fipronil, fipronil a fipronil).).Y lefelau adrodd gofynnol nodweddiadol ar gyfer astudiaethau maes yw: fipronil, desmethylthio fluorobenzonitrile, fipronil sulfide, fipronil sulfone, a deschlorofipronil 0.004 μg/L;fflworfenamid dessulfinyl a Crynodiad fipronil amid yw 0.009 μg/litr;y crynodiad o fipronil sulfonate yw 0.096 μg/litr.
Mae'r cymunedau infertebratau yn cael eu samplu ar ddiwedd pob astudiaeth ardal (gwanwyn/haf), fel arfer ar yr un pryd â'r digwyddiad samplu plaladdwyr diwethaf.Ar ôl y tymor tyfu a'r defnydd trwm o blaladdwyr, dylai'r amser samplu fod yn gyson â'r amodau llif isel, a dylai gyd-fynd â'r amser pan fydd cymuned infertebratau'r afon yn aeddfedu ac yn bennaf yng nghyfnod bywyd larfa.Gan ddefnyddio samplwr Surber gyda rhwyll 500μm neu rwyd ffrâm D, cwblhawyd samplu cymunedol infertebratau mewn 437 allan o 444 o safleoedd.Disgrifir y dull samplu yn fanwl yn y deunydd atodol.Ar NWQL, mae pob infertebrat fel arfer yn cael ei adnabod a'i restru ar lefel y genws neu'r rhywogaeth.Gellir dod o hyd i'r holl ddata cemegol a biolegol a gasglwyd yn y maes hwn ac a ddefnyddir yn y llawysgrif hon yn y datganiad data sy'n cyd-fynd (35).
Ar gyfer y pum cyfansoddyn fipronil a ddefnyddiwyd yn yr arbrawf mesosgopig, cyfrifwyd crynodiad yr infertebratau larfaol wedi gostwng 20% ​​neu 50% yn gymharol â'r rheolaeth (hy EC20 ac EC50).Gosodwyd y data [x = crynodiad ffipronil â phwysiad amser (gweler y deunydd atodol am fanylion), y = digonedd larfal neu fetrigau eraill] i becyn estynedig R(43) gan ddefnyddio dull atchweliad logarithmig tri pharamedr “drc”.Mae'r gromlin yn ffitio pob rhywogaeth (larfa) gyda digonedd digonol ac yn cwrdd â metrigau eraill o ddiddordeb (er enghraifft, cyfoeth tacsa, cyfanswm helaethrwydd pryfed Mai, a chyfanswm helaethrwydd) i ddeall yr effaith gymunedol ymhellach.Defnyddir cyfernod Nash-Sutcliff (45) i werthuso ffit y model, lle gall ffit model gwael dderbyn gwerthoedd negyddol anfeidrol, a gwerth ffit perffaith yw 1.
Er mwyn archwilio effeithiau cyfansoddion fipronil ar ymddangosiad pryfed yn yr arbrawf, gwerthuswyd y data mewn dwy ffordd.Yn gyntaf, trwy dynnu ymddangosiad cyfartalog y meso llif rheoli o ymddangosiad pob meso llif triniaeth, normaleiddiwyd y digwyddiad dyddiol cronnol o bryfed o bob meso llif (cyfanswm nifer yr holl unigolion) i'r rheolaeth.Plotiwch y gwerthoedd hyn yn erbyn amser i ddeall gwyriad y cyfryngwr hylif triniaeth oddi wrth y cyfryngwr hylif rheoli yn yr arbrawf 30 diwrnod.Yn ail, cyfrifwch ganran digwyddiadau pob mesoffyl llif, a ddiffinnir fel cymhareb cyfanswm nifer y mesoffylau mewn llif penodol i nifer cyfartalog y larfa ac oedolion yn y grŵp rheoli, ac mae'n addas ar gyfer atchweliad logarithmig tri pharamedr. .Roedd yr holl bryfed egino a gasglwyd yn dod o ddau is-deulu o'r teulu Chironomidae, felly cynhaliwyd dadansoddiad cyfunol.
Gall newidiadau mewn strwythur cymunedol, megis colli tacsa, ddibynnu yn y pen draw ar effeithiau uniongyrchol ac anuniongyrchol sylweddau gwenwynig, a gallant arwain at newidiadau mewn swyddogaeth gymunedol (er enghraifft, rhaeadru troffig).I brofi'r rhaeadru troffig, gwerthuswyd rhwydwaith achosol syml gan ddefnyddio'r dull dadansoddi llwybr (pecyn R “piecewiseSEM”) (46).Ar gyfer arbrofion mesosgopig, rhagdybir bod fipronil, desulfinyl, sylffid a sulfone (heb ei brofi amid) yn y dŵr i leihau biomas y sgrafell, yn anuniongyrchol yn arwain at gynnydd ym biomas cloroffyl a (47).Y crynodiad cyfansawdd yw'r newidyn rhagfynegydd, a'r sgrafell a'r cloroffyl a biomas yw'r newidynnau ymateb.Defnyddir ystadegyn C Fisher i werthuso ffit y model, fel bod gwerth P <0.05 yn dynodi ffit model da (46).
Er mwyn datblygu asiant amddiffyn trothwy eco-gymuned sy'n seiliedig ar risg, mae pob cyfansoddyn wedi cael 95% o ddosbarthiad sensitifrwydd rhywogaethau cronig (SSD) y rhywogaethau yr effeithir arnynt (HC5) a diogelu crynodiad perygl.Cynhyrchwyd tair set ddata SSD: (i) set ddata meso yn unig, (ii) set ddata yn cynnwys yr holl ddata meso a data a gasglwyd o ymholiad cronfa ddata EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, a gyrchwyd ar Mawrth 14, 2019), hyd yr astudiaeth yw 4 diwrnod neu fwy, a (iii) set ddata sy'n cynnwys yr holl ddata mesosgopig a data ECOTOX, lle mae data ECOTOX (amlygiad acíwt) wedi'i rannu â aciwt i Cymhareb D. magna cronig ( 19.39) i egluro'r gwahaniaeth mewn hyd datguddiad ac amcangyfrif y gwerth EC50 cronig (12).Ein pwrpas o gynhyrchu modelau SSD lluosog yw (i) datblygu gwerthoedd HC5 i'w cymharu â data maes (dim ond ar gyfer SSDs ar gyfer cyfryngau), a (ii) asesu bod data cyfryngau yn cael eu derbyn yn ehangach nag asiantaethau rheoleiddio i'w cynnwys mewn dyframaeth Y cadernid meincnodau bywyd a gosod safonol o adnoddau data, ac felly ymarferoldeb defnyddio astudiaethau mesosgopig ar gyfer y broses addasu.
Datblygwyd SSD ar gyfer pob set ddata gan ddefnyddio'r pecyn R “ssdtools” (48).Defnyddiwch y bootstrap (n = 10,000) i amcangyfrif cyfartaledd HC5 a chyfwng hyder (CI) o'r SSD.Mae pedwar deg naw o ymatebion tacsa (pob tacsa sydd wedi’u nodi fel genws neu rywogaethau) a ddatblygwyd drwy’r ymchwil hon wedi’u cyfuno â 32 o ymatebion tacsa a gasglwyd o chwe astudiaeth a gyhoeddwyd yng nghronfa ddata ECOTOX, ar gyfer cyfanswm o 81 o ymatebion Tacson y gellir eu defnyddio ar gyfer datblygu SSD .Gan na ddarganfuwyd unrhyw ddata yng nghronfa ddata amides ECOTOX, ni ddatblygwyd unrhyw SSD ar gyfer amides a dim ond un ymateb EC50 a gafwyd o'r astudiaeth gyfredol.Er bod gwerth EC50 o un grŵp sylffid yn unig wedi'i ganfod yng nghronfa ddata ECOTOX, mae gan y myfyriwr graddedig presennol 12 o werthoedd EC50.Felly, mae SSDs ar gyfer grwpiau sulfinyl wedi'u datblygu.
Cyfunwyd gwerthoedd HC5 penodol cyfansoddion fipronil a gafwyd o set ddata SSD o Mesocosmos yn unig â data maes i asesu amlygiad a gwenwyndra posibl cyfansoddion fipronil mewn ffrydiau 444 o bum rhanbarth yn yr Unol Daleithiau.Yn y ffenestr samplu 4 wythnos ddiwethaf, mae pob crynodiad o gyfansoddion fipronil a ganfyddir (crynodiad heb ei ganfod yn sero) yn cael ei rannu â'i HC5 priodol, a chaiff cymhareb gyfansawdd pob sampl ei chrynhoi i gael cyfanswm uned gwenwyndra fipronil (ΣTUFipronils), lle Mae ΣTUFipronils> 1 yn golygu gwenwyndra.
Trwy gymharu crynodiad perygl o 50% o'r rhywogaethau yr effeithir arnynt (HC50) â gwerth EC50 cyfoeth tacsa sy'n deillio o'r arbrawf pilen canolig, gwerthuswyd yr SSD a gafwyd o'r data pilen canolig i adlewyrchu sensitifrwydd y gymuned ecolegol ehangach i fipronil gradd..Trwy'r gymhariaeth hon, gellir gwerthuso'r cysondeb rhwng y dull SSD (gan gynnwys dim ond y tacsa hynny sydd â pherthynas dos-ymateb) a'r dull EC50 (gan gynnwys yr holl tacsa unigryw a welwyd yn y gofod canol) gan ddefnyddio dull EC50 o fesur cyfoeth tacsa Rhyw.Perthynas ymateb dos.
Cyfrifwyd dangosydd rhywogaeth risg plaladdwyr (SPEARpesticides) i ymchwilio i'r berthynas rhwng statws iechyd cymunedau infertebratau ac ΣTUFipronil mewn 437 o ffrydiau casglu infertebratau.Mae metrig SPEARpesticides yn trosi cyfansoddiad infertebratau yn fetrig digonedd ar gyfer tacsonomeg fiolegol gyda nodweddion ffisiolegol ac ecolegol, gan roi sensitifrwydd i blaladdwyr.Nid yw'r dangosydd plaladdwyr SPEAR yn sensitif i covariates naturiol ( 49 , 50 ), er y bydd ei berfformiad yn cael ei effeithio gan diraddio cynefin difrifol ( 51 ).Mae’r data helaethrwydd a gesglir ar y safle ar gyfer pob tacson yn cael ei gydlynu â gwerth allweddol y tacson sy’n gysylltiedig â meddalwedd ASTERICS i asesu ansawdd ecolegol yr afon ( https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home . html).Yna mewnforiwch y data i feddalwedd Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (fersiwn 18.05).Yn y meddalwedd hwn, defnyddir y gronfa ddata nodweddion Ewropeaidd a'r gronfa ddata gyda sensitifrwydd ffisiolegol i blaladdwyr i drosi data pob safle yn ddangosydd plaladdwyr SPEAR.Defnyddiodd pob un o'r pum astudiaeth ranbarthol y Model Ychwanegion Cyffredinol (GAM) [pecyn "mgcv" yn R(52)) i archwilio'r berthynas rhwng metrig SPEARpesticides a ΣTUFipronils [trosiad log10(X + 1)] Cysylltiedig.I gael gwybodaeth fanylach am fetrigau plaladdwyr SPEAR ac ar gyfer dadansoddi data, gweler y Deunyddiau Atodol.
Mae'r mynegai ansawdd dŵr yn gyson ym mhob mesosgopig llif a chyfnod yr arbrawf mesosgopig cyfan.Y tymheredd cyfartalog, y pH a'r dargludedd oedd 13.1°C (±0.27°C), 7.8 (±0.12) a 54.1 (±2.1) μS/cm (35), yn y drefn honno.Y carbon organig toddedig mesuredig mewn dŵr afon glân yw 3.1 mg/L.Yng ngolwg meso yr afon lle mae'r recordydd MiniDOT yn cael ei ddefnyddio, mae'r ocsigen toddedig yn agos at dirlawnder (cyfartaledd> 8.0 mg/L), sy'n dangos bod y nant wedi'i chylchredeg yn llawn.
Darperir data rheoli ansawdd a sicrhau ansawdd ar fipronil yn y datganiad data cysylltiedig (35).Yn fyr, mae cyfraddau adennill pigau matrics labordy a samplau mesosgopig fel arfer o fewn ystodau derbyniol (adferiadau o 70% i 130%), mae safonau IDL yn cadarnhau'r dull meintiol, ac mae bylchau labordy ac offer fel arfer yn lân Ychydig iawn o eithriadau ac eithrio trafodir y cyffredinoliadau hyn yn y deunydd atodol..
Oherwydd dyluniad y system, mae'r crynodiad mesuredig o fipronil fel arfer yn is na'r gwerth targed (Ffigur S2) (oherwydd ei fod yn cymryd 4 i 10 diwrnod i gyrraedd cyflwr cyson o dan amodau delfrydol) (30).O'i gymharu â chyfansoddion fipronil eraill, nid yw crynodiad desulfinyl ac amid yn newid fawr ddim dros amser, ac mae amrywioldeb y crynodiad o fewn y driniaeth yn llai na'r gwahaniaeth rhwng triniaethau ac eithrio triniaeth crynodiad isel o sulfone a sylffid.Mae'r ystod crynodiad gyfartalog wedi'i phwysoli gan amser ar gyfer pob grŵp triniaeth fel a ganlyn: Fipronil, IDL i 9.07μg/L;Desulfinyl, IDL i 2.15μg/L;Amide, IDL i 4.17μg/L;Sylffid, IDL I 0.57μg/litr;a sylffon, IDL yw 1.13μg/litr (35).Mewn rhai ffrydiau, canfuwyd cyfansoddion fipronil nad ydynt yn darged, hynny yw, cyfansoddion na chawsant eu pigo i driniaeth benodol, ond y gwyddys eu bod yn gynhyrchion diraddio'r cyfansoddyn triniaeth.Y pilenni mesosgopig sy'n cael eu trin â'r fipronil cyfansawdd rhiant sydd â'r nifer uchaf o gynhyrchion diraddio nad ydynt yn darged a ganfyddir (pan na chânt eu defnyddio fel cyfansoddyn prosesu, maent yn sulfinyl, amid, sylffid a sulfone);gall y rhain fod oherwydd y broses gynhyrchu amhureddau cyfansawdd a/neu brosesau diraddio sy'n digwydd wrth storio'r hydoddiant stoc a (neu) yn yr arbrawf mesosgopig yn hytrach na chanlyniad croeshalogi.Ni welwyd unrhyw duedd o ddiraddio crynodiad mewn triniaeth fipronil.Mae cyfansoddion diraddio nad ydynt yn darged yn cael eu canfod amlaf yn y corff sydd â'r crynodiad triniaeth uchaf, ond mae'r crynodiad yn llai na chrynodiad y cyfansoddion hyn nad ydynt yn darged (gweler yr adran nesaf am y crynodiad).Felly, gan nad yw cyfansoddion diraddio nad ydynt yn darged fel arfer yn cael eu canfod yn y driniaeth fipronil isaf, ac oherwydd bod y crynodiad a ganfyddir yn is na'r crynodiad effaith yn y driniaeth uchaf, daethpwyd i'r casgliad bod y cyfansoddion di-darged hyn yn cael effaith fach iawn ar y dadansoddiad.
Mewn arbrofion cyfryngau, roedd macroinfertebratau benthig yn sensitif i fipronil, desulfinyl, sulfone, a sulfide [Tabl S1;darperir data helaethrwydd gwreiddiol yn y fersiwn data ategol (35)].Dim ond ar gyfer y pryf Rhithrogena sp y mae Fipronil amide.Gwenwynig (angheuol), ei EC50 yw 2.05μg/L [±10.8(SE)].Cynhyrchwyd cromliniau ymateb dos o 15 tacsa unigryw.Roedd y tacsa hyn yn dangos marwolaethau o fewn yr ystod crynodiadau a brofwyd (Tabl S1), a thacsa clwstwr wedi'i dargedu (fel pryfed) (Ffigur S3) a thacsa cyfoethog (Ffigur 1) Cynhyrchwyd cromlin ymateb dos.Mae crynodiad (EC50) o fipronil, desulfinyl, sulfone a sylffid ar y tacsa unigryw o'r amrediad tacsa mwyaf sensitif o 0.005-0.364, 0.002-0.252, 0.002-0.061 a 0.005-0.043μg/L, yn y drefn honno.Rhithrogena sp.A Sweltsa sp.;Mae Ffigur S4) yn is na'r tacsa a oddefir yn fwy (fel Micropsectra / Tanytarsus a Lepidostoma sp.) (Tabl S1).Yn ôl cyfartaledd EC50 pob cyfansoddyn yn Nhabl S1, sulfones a sulfides yw'r cyfansoddion mwyaf effeithiol, tra bod infertebratau yn gyffredinol yn lleiaf sensitif i desulfinyl (ac eithrio amides).Mae metrigau'r statws ecolegol cyffredinol, megis cyfoeth tacsa, cyfanswm helaethrwydd, cyfanswm y pentaploid a chyfanswm y pryf carreg, gan gynnwys tacsa a helaethrwydd rhai tacsa, mae'r rhain yn brin iawn mewn meso ac ni ellir eu cyfrifo Tynnwch gromlin ymateb dos ar wahân.Felly, mae'r dangosyddion ecolegol hyn yn cynnwys ymatebion tacson nad ydynt wedi'u cynnwys yn yr AGC.
Cyfoeth taxa (larfa) gyda swyddogaeth logistaidd tair lefel o (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sylffon, a (D) crynodiad sylffid.Mae pob pwynt data yn cynrychioli larfa o un ffrwd ar ddiwedd yr arbrawf meso 30 diwrnod.Mae cyfoeth tacson yn cyfrif tacsa unigryw ym mhob ffrwd.Y gwerth crynodiad yw cyfartaledd amser-bwysol y crynodiad a arsylwyd ym mhob ffrwd a fesurir ar ddiwedd yr arbrawf 30 diwrnod.Nid oes gan Fipronil amide (heb ei ddangos) unrhyw berthynas â tacsa cyfoethog.Sylwch fod yr echelin-x ar raddfa logarithmig.Adroddir ar EC20 ac EC50 gyda SE yn Nhabl S1.
Ar y crynodiad uchaf o bob un o'r pum cyfansoddyn fipronil, gostyngodd cyfradd ymddangosiad Uetridae.Gwelwyd bod canran egino (EC50) sylffid, sylffon, fipronil, amid a desulfinyl yn gostwng 50% ar grynodiadau o 0.03, 0.06, 0.11, 0.78 a 0.97μg/L yn y drefn honno (Ffigur 2 a Ffigur S5).Yn y rhan fwyaf o'r arbrofion 30 diwrnod, gohiriwyd pob triniaeth o fipronil, desulfinyl, sulfone a sylffid, ac eithrio rhai triniaethau crynodiad isel (Ffigur 2), a rhwystrwyd eu hymddangosiad.Yn y driniaeth amid, roedd yr elifiant cronedig yn ystod yr arbrawf cyfan yn uwch na'r rheolaeth, gyda chrynodiad o 0.286μg/litr.Roedd y crynodiad uchaf (4.164μg/litr) yn ystod yr arbrawf cyfan yn atal yr elifiant, ac roedd cyfradd elifiant y driniaeth ganolraddol yn debyg i gyfradd y grŵp rheoli.(ffigur 2).
Ymddangosiad cronnus yw ymddangosiad dyddiol cyfartalog cyfartalog pob triniaeth minws (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sylffon, (D) sylffid a (E) amid yn y ffrwd reoli Mae ymddangosiad dyddiol cyfartalog cyfartalog y bilen.Ac eithrio rheolaeth (n = 6), n = 1. Y gwerth crynodiad yw cyfartaledd pwysol amser y crynodiad a arsylwyd ym mhob llif.
Mae'r gromlin dos-ymateb yn dangos, yn ogystal â cholledion tacsonomig, newidiadau strwythurol ar lefel gymunedol.Yn benodol, o fewn ystod crynodiad y prawf, dangosodd helaethrwydd may (Ffigur S3) a helaethrwydd tacsa (Ffigur 1) berthnasoedd ymateb dos sylweddol â fipronil, desulfinyl, sulfone, a sylffid.Felly, buom yn archwilio sut mae'r newidiadau strwythurol hyn yn arwain at newidiadau mewn swyddogaeth gymunedol trwy brofi'r rhaeadr maeth.Mae amlygiad infertebratau dyfrol i fipronil, desulfinyl, sylffid a sylffon yn cael effaith negyddol uniongyrchol ar fiomas y sgrafell (Ffigur 3).Er mwyn rheoli effaith negyddol fipronil ar fiomas y sgrafell, roedd y sgrafell hefyd yn effeithio'n negyddol ar y cloroffyl a biomas (Ffigur 3).Canlyniad y cyfernodau llwybr negyddol hyn yw cynnydd net mewn cloroffyl a wrth i'r crynodiad o fipronil a diraddyddion gynyddu.Mae'r modelau llwybr hyn sydd wedi'u cyfryngu'n llawn yn dangos bod diraddiad cynyddol o fipronil neu fipronil yn arwain at gynnydd yng nghyfran cloroffyl a (Ffigur 3).Rhagdybir ymlaen llaw bod yr effaith uniongyrchol rhwng crynodiad fipronil neu ddiraddio a chloroffyl a biomas yn sero, oherwydd bod cyfansoddion fipronil yn blaladdwyr ac mae ganddynt wenwyndra uniongyrchol isel i algâu (er enghraifft, crynodiad gwaelodlin planhigion di-fasgwlaidd acíwt yr EPA yw 100μg / L). fipronil, grŵp disulfocsid, sylffon a sylffid; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Mae pob canlyniad (modelau dilys) yn cefnogi hyn damcaniaeth.
Gall Fipronil leihau biomas (effaith uniongyrchol) pori yn sylweddol (larfa yw'r grŵp sgraper), ond nid yw'n cael unrhyw effaith uniongyrchol ar fiomas cloroffyl a.Fodd bynnag, effaith anuniongyrchol cryf fipronil yw cynyddu biomas cloroffyl a mewn ymateb i lai o bori.Mae'r saeth yn nodi'r cyfernod llwybr safonol, ac mae'r arwydd minws (-) yn nodi cyfeiriad y cysylltiad.* Yn dynodi graddau pwysigrwydd.
Cynhyrchodd y tri SSD (haen ganol yn unig, haen ganol ynghyd â data ECOTOX, a haen ganol ynghyd â data ECOTOX wedi'i gywiro ar gyfer gwahaniaethau mewn hyd amlygiad) werthoedd HC5 gwahanol mewn enw (Tabl S3), ond roedd y canlyniadau o fewn yr ystod SE.Yng ngweddill yr astudiaeth hon, byddwn yn canolbwyntio ar yr SSD data gyda dim ond y bydysawd meso a'r gwerth HC5 cysylltiedig.I gael disgrifiad mwy cyflawn o'r tri gwerthusiad SSD hyn, cyfeiriwch at y deunyddiau atodol (Tablau S2 i S5 a Ffigurau S6 ac S7).Y dosbarthiad data sy'n ffitio orau (sgôr safonol gwybodaeth Akaike isaf) o'r pedwar cyfansoddyn fipronil (Ffigur 4) a ddefnyddir yn y map SSD meso-solet yn unig yw log-gumbel o fipronil a sulfone, a'r weibull o sylffid A desulfurized γ ( Tabl S3).Mae'r gwerthoedd HC5 a gafwyd ar gyfer pob cyfansawdd yn cael eu hadrodd yn Ffigur 4 ar gyfer y bydysawd meso yn unig, ac yn Nhabl S3 adroddir y gwerthoedd HC5 o bob un o'r tair set ddata SSD.Gwerthoedd HC50 grwpiau fipronil, sylffid, sylffon a desulfinyl [22.1 ±8.78 ng/L (95% CI, 11.4 i 46.2), 16.9 ± 3.38 ng/L (95% CI, 11.2 i 24.0), 8 80± 2.66 ng/L (95% CI, 5.44 i 15.8) a 83.4±32.9 ng/L (95% CI, 36.4 i 163)] Mae'r cyfansoddion hyn yn sylweddol is na chyfoeth tacsa EC50 (cyfanswm nifer y tacsa unigryw) (Tabl S1 (microgramau y litr yw'r nodiadau yn y tabl deunydd atodol).
Yn yr arbrawf graddfa meso, pan fydd yn agored i (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfide am 30 diwrnod, disgrifir sensitifrwydd y rhywogaeth Dyma werth EC50 tacson.Mae'r llinell doriad glas yn cynrychioli 95% CI.Mae'r llinell doriad llorweddol yn cynrychioli HC5.Mae gwerth HC5 (ng/L) pob cyfansoddyn fel a ganlyn: Fipronil, 4.56 ng/L (95% CI, 2.59 i 10.2);Sylffid, 3.52 ng/L (1.36 i 9.20);Sulfone, 2.86 ng/ Liter (1.93 i 5.29);a sylfinyl, 3.55 ng/litr (0.35 i 28.4).Sylwch fod yr echelin-x ar raddfa logarithmig.
Yn y pum astudiaeth ranbarthol, canfuwyd Fipronil (rhieni) mewn 22% o'r 444 pwynt samplu maes (Tabl 1).Mae amlder canfod florfenib, sulfone ac amid yn debyg (18% i 22% o'r sampl), mae amlder canfod sylffid a desulfinyl yn is (11% i 13%), tra bod y cynhyrchion diraddio sy'n weddill yn uchel iawn.Ychydig (1% neu lai) neu heb eu canfod erioed (Tabl 1)..Mae Fipronil i'w ganfod amlaf yn y de-ddwyrain (52% o'r safleoedd) ac yn lleiaf aml yn y gogledd-orllewin (9% o'r safleoedd), sy'n amlygu amrywioldeb defnydd benzopyrazole a'r perygl o nentydd posibl ledled y wlad.Mae diraddyddion fel arfer yn dangos patrymau rhanbarthol tebyg, gyda'r amlder canfod uchaf yn y de-ddwyrain a'r isaf yng ngogledd-orllewin neu arfordir California.Y crynodiad mesuredig o fipronil oedd yr uchaf, wedi'i ddilyn gan y rhiant-ffipronil cyfansawdd (canran 90% o 10.8 a 6.3 ng/L, yn y drefn honno) (Tabl 1) (35).Penderfynwyd ar y crynodiad uchaf o fipronil (61.4 ng/L), disulfinyl (10.6 ng/L) a sylffid (8.0 ng/L) yn y de-ddwyrain (yn ystod pedair wythnos olaf y sampl).Penderfynwyd ar y crynodiad uchaf o sylffon yn y gorllewin.(15.7 ng/L), amid (42.7 ng/L), flupirnamide dessulfinyl (14 ng/L) a fipronil sulfonate (8.1 ng/L) (35).Florfenide sulfone oedd yr unig gyfansoddyn a arsylwyd i fod yn fwy na HC5 (Tabl 1).Mae'r ΣTUFipronils cyfartalog rhwng y gwahanol ranbarthau yn amrywio'n fawr (Tabl 1).Y cyfartaledd cenedlaethol ΣTUFipronils yw 0.62 (pob lleoliad, pob rhanbarth), ac mae gan 71 o safleoedd (16%) ΣTUFipronils> 1, sy'n nodi y gallai fod yn wenwynig i macroinfertebratau dyfnforol.Mewn pedwar o'r pum rhanbarth a astudiwyd (ac eithrio'r Canolbarth), mae perthynas arwyddocaol rhwng SPEARpesticides ac ΣTUFipronil, gyda R2 wedi'i addasu yn amrywio o 0.07 ar hyd arfordir California i 0.34 yn y de-ddwyrain (Ffigur 5).
* Cyfansoddion a ddefnyddir mewn arbrofion mesosgopig.†ΣTUFipronils, canolrif swm yr unedau tocsin [crynodiad maes a arsylwyd o bedwar cyfansoddyn fipronil/crynodiad perygl pob cyfansoddyn o bumed canradd y rhywogaeth sydd wedi'i heintio ag SSD (Ffigur 4)] Ar gyfer y samplau wythnosol o fipronil, y 4 olaf cyfrifwyd wythnosau o samplau plaladdwyr a gasglwyd ar bob safle.‡ Nifer y lleoliadau lle mae plaladdwyr yn cael eu mesur.§ Mae'r 90fed canradd yn seiliedig ar y crynodiad uchaf a welwyd ar y safle yn ystod y 4 wythnos olaf o samplu plaladdwyr.gyda chanran y samplau a brofwyd.¶ Defnyddiwch y CI 95% o'r gwerth HC5 (Ffigur 4 a Thabl S3, dim ond meso) i gyfrifo'r CI.Mae Dechloroflupinib wedi'i ddadansoddi ym mhob rhanbarth ac nid yw erioed wedi'i ddarganfod.ND, heb ei ganfod.
Uned wenwynig Fipronil yw'r crynodiad fipronil wedi'i fesur wedi'i rannu â'r gwerth HC5 cyfansawdd-benodol, a bennir gan yr SSD a geir o'r arbrawf cyfryngau (gweler Ffigur 4).Llinell ddu, model ychwanegyn cyffredinol (GAM).Mae gan y llinell doriad coch CI o 95% ar gyfer GAM.Trosir ΣTUFipronils i log10 (ΣTUFipronils+1).
Mae effeithiau andwyol fipronil ar rywogaethau dyfrol nad ydynt yn darged wedi'u dogfennu'n dda (15, 21, 24, 25, 32, 33), ond dyma'r astudiaeth gyntaf lle mae'n sensitif mewn amgylchedd labordy rheoledig.Roedd cymunedau'r tacsa yn agored i gyfansoddion fipronil, a chafodd y canlyniadau eu hallosod ar raddfa gyfandirol.Gall canlyniadau'r arbrawf mesocosmig 30 diwrnod gynhyrchu 15 o grwpiau pryfed dyfrol arwahanol (Tabl S1) gyda chrynodiad heb ei adrodd yn y llenyddiaeth, ymhlith y mae pryfed dyfrol yn y gronfa ddata gwenwyndra yn cael eu tangynrychioli (53, 54).Adlewyrchir cromliniau ymateb dos penodol i dreth (fel EC50) mewn newidiadau ar lefel gymunedol (megis cyfoeth tacsa a gall colli helaethrwydd hedfan) a newidiadau swyddogaethol (fel rhaeadrau maethol a newidiadau mewn ymddangosiad).Allosodwyd effaith y bydysawd mesosgopig i'r maes.Mewn pedwar o'r pum maes ymchwil yn yr Unol Daleithiau, roedd y crynodiad ffipronil a fesurwyd yn y maes yn cydberthyn â dirywiad yr ecosystem ddyfrol yn y dŵr llifadwy.
Mae gwerth HC5 o 95% o'r rhywogaethau yn yr arbrawf pilen canolig yn cael effaith amddiffynnol, sy'n nodi bod cymunedau infertebratau dyfrol cyffredinol yn fwy sensitif i gyfansoddion fipronil nag a ddeallwyd yn flaenorol.Mae'r gwerth HC5 a gafwyd (florfenib, 4.56 ng/litr; desulfoxirane, 3.55 ng/litr; sulfone, 2.86 ng/litr; sulfide, 3.52 ng/litr) sawl gwaith (florfenib) i dair gwaith yn fwy na threfn maint (desulfinyl). ) yn is na meincnod presennol yr EPA ar gyfer infertebratau cronig [fipronil, 11 ng/litr;desulfinyl, 10,310 ng/litr;sylffon, 37 ng/litr;a sylffid, am 110 ng/litr (8)].Nododd arbrofion mesosgopig lawer o grwpiau sy'n sensitif i fipronil yn lle'r rhai a nodir gan feincnod infertebratau cronig yr EPA (4 grŵp sy'n fwy sensitif i fipronil, 13 pâr o desulfinyl, 11 pâr o sulfone a 13 pâr) sensitifrwydd sylffid) (Ffigur 4 a bwrdd) S1).Mae hyn yn dangos na all meincnodau amddiffyn sawl rhywogaeth a welir hefyd yn y byd canol, sydd hefyd yn gyffredin mewn ecosystemau dyfrol.Mae'r gwahaniaeth rhwng ein canlyniadau a'r meincnod presennol yn bennaf oherwydd diffyg data prawf gwenwyndra fipronil sy'n berthnasol i ystod o dacsa pryfed dyfrol, yn enwedig pan fo'r amser datguddio yn fwy na 4 diwrnod ac mae fipronil yn diraddio.Yn ystod yr arbrawf mesocosmig 30 diwrnod, roedd y rhan fwyaf o bryfed yn y gymuned infertebratau yn fwy sensitif i fipronil na'r organeb prawf cyffredin Aztec (cramenogion), hyd yn oed ar ôl cywiro'r Aztec Mae EC50 o Teike yn ei gwneud yr un peth ar ôl trawsnewid acíwt.(96 awr fel arfer) i amser amlygiad cronig (Ffigur S7).Daethpwyd i gonsensws gwell rhwng yr arbrawf pilen canolig a'r astudiaeth a adroddwyd yn ECOTOX gan ddefnyddio'r organeb prawf safonol Chironomus dilutus (pryfyn).Nid yw'n syndod bod pryfed dyfrol yn arbennig o sensitif i blaladdwyr.Heb addasu'r amser datguddio, dangosodd yr arbrawf graddfa meso a data cynhwysfawr cronfa ddata ECOTOX y gwelwyd bod llawer o dacsa yn fwy sensitif i gyfansoddion fipronil na Clostridium gwanedig (Ffigur S6).Fodd bynnag, trwy addasu'r amser datguddiad, Dilution Clostridium yw'r organeb fwyaf sensitif i fipronil (rhiant) a sylffid, er nad yw'n sensitif i sulfone (Ffigur S7).Mae'r canlyniadau hyn yn dangos pwysigrwydd cynnwys mathau lluosog o organebau dyfrol (gan gynnwys pryfed lluosog) i gynhyrchu crynodiadau plaladdwyr gwirioneddol a all amddiffyn organebau dyfrol.
Gall y dull SSD amddiffyn tacsa prin neu ansensitif na ellir pennu eu EC50, megis Cinygmula sp., Isoperla fulva a Brachycentrus americanus.Mae gwerthoedd EC50 helaethrwydd tacsa a gall digonedd hedfan sy'n adlewyrchu newidiadau yng nghyfansoddiad cymunedol yn gyson â gwerthoedd HC50 yr SSD o fipronil, sulfone a sylffid.Mae'r protocol yn cefnogi'r syniad canlynol: Gall y dull SSD a ddefnyddir i ddeillio trothwyon amddiffyn y gymuned gyfan, gan gynnwys tacsa prin neu ansensitif yn y gymuned.Efallai y bydd y trothwy o organebau dyfrol a bennir o SSDs yn seiliedig ar ychydig o dacsa neu dacsa ansensitif yn annigonol iawn i amddiffyn ecosystemau dyfrol.Mae hyn yn wir am desulfinyl (Ffigur S6B).Oherwydd diffyg data yng nghronfa ddata ECOTOX, crynodiad gwaelodlin infertebratau cronig yr EPA yw 10,310 ng/L, sef pedwar gorchymyn maint yn uwch na'r 3.55 ng/L o HC5.Canlyniadau gwahanol setiau ymateb tacson a gynhyrchwyd mewn arbrofion mesosgopig.Mae diffyg data gwenwyndra yn arbennig o broblemus ar gyfer cyfansoddion diraddiadwy (Ffigur S6), a all esbonio pam mae'r meincnodau biolegol dyfrol presennol ar gyfer sylffon a sylffid tua 15 i 30 gwaith yn llai sensitif na gwerth SSD HC5 yn seiliedig ar Tsieina Bydysawd.Mantais y dull pilen canolig yw y gellir pennu gwerthoedd EC50 lluosog mewn arbrawf sengl, sy'n ddigon i ffurfio SSD cyflawn (er enghraifft, desulfinyl; Ffigur 4B a Ffigurau S6B a S7B), a chael effaith sylweddol ar dacsa naturiol yr ecosystem warchodedig Llawer o ymatebion.
Mae arbrofion mesosgopig yn dangos y gall fipronil a'i gynhyrchion diraddio gael effeithiau andwyol isleol ac anuniongyrchol amlwg ar weithrediad cymunedol.Yn yr arbrawf mesosgopig, roedd yn ymddangos bod pob un o'r pum cyfansoddyn fipronil yn effeithio ar ymddangosiad pryfed.Mae canlyniadau'r gymhariaeth rhwng y crynodiadau uchaf ac isaf (ataliad ac ysgogiad o ymddangosiad unigol neu newidiadau mewn amser ymddangosiad) yn gyson â chanlyniadau a adroddwyd yn flaenorol o arbrofion meso gan ddefnyddio'r bifenthrin pryfleiddiad (29).Mae ymddangosiad oedolion yn darparu swyddogaethau ecolegol pwysig a gellir eu newid gan lygryddion fel fipronil (55, 56).Mae ymddangosiad ar yr un pryd nid yn unig yn hanfodol ar gyfer atgenhedlu pryfed a dyfalbarhad poblogaeth, ond hefyd ar gyfer cyflenwi pryfed aeddfed, y gellir eu defnyddio fel bwyd ar gyfer anifeiliaid dyfrol a daearol (56).Gall atal ymddangosiad eginblanhigion effeithio'n andwyol ar y cyfnewid bwyd rhwng ecosystemau dyfrol ac ecosystemau glannau afon, a lledaenu effeithiau llygryddion dyfrol i ecosystemau daearol (55, 56).Arweiniodd y gostyngiad yn nifer y crafwyr (pryfed sy'n bwyta algâu) a welwyd yn yr arbrawf ar raddfa meso at ostyngiad yn y defnydd o algâu, a arweiniodd at gynnydd mewn cloroffyl a (Ffigur 3).Mae'r rhaeadru troffig hwn yn newid y fflwcsau carbon a nitrogen yn y we fwyd hylifol, yn debyg i astudiaeth a werthusodd effeithiau bifenthrin pyrethroid ar gymunedau dyfnforol (29).Felly, gall ffenylpyrazoles, fel fipronil a'i gynhyrchion diraddio, pyrethroidau, ac efallai mathau eraill o bryfladdwyr, hyrwyddo'n anuniongyrchol y cynnydd mewn biomas algaidd ac aflonyddwch carbon a nitrogen mewn ffrydiau bach.Gall effeithiau eraill ymestyn i ddinistrio cylchoedd carbon a nitrogen rhwng ecosystemau dyfrol a daearol.
Roedd y wybodaeth a gafwyd o'r prawf pilen canolig yn ein galluogi i werthuso perthnasedd ecolegol crynodiadau cyfansawdd fipronil a fesurwyd mewn astudiaethau maes ar raddfa fawr a gynhaliwyd mewn pum rhanbarth yn yr Unol Daleithiau.Mewn 444 o ffrydiau bach, roedd 17% o'r crynodiad cyfartalog o un neu fwy o gyfansoddion fipronil (cyfartaledd dros 4 wythnos) yn fwy na'r gwerth HC5 a gafwyd o'r prawf cyfryngau.Defnyddiwch yr SSD o'r arbrawf graddfa meso i drosi'r crynodiad cyfansawdd fipronil wedi'i fesur yn fynegai sy'n gysylltiedig â gwenwyndra, hynny yw, swm yr unedau gwenwyndra (ΣTUFipronils).Mae gwerth 1 yn dynodi gwenwyndra neu fod amlygiad cronnol cyfansawdd fipronil yn fwy na'r Rhywogaethau gwarchod hysbys sy'n werth 95%.Mae'r berthynas arwyddocaol rhwng ΣTUFipronil mewn pedwar o'r pum rhanbarth a'r dangosydd SPEARplaladdwyr o iechyd cymunedol infertebratau yn dangos y gall fipronil effeithio'n andwyol ar gymunedau creaduriaid di-asgwrn-cefn dyfnforol mewn afonydd mewn rhanbarthau lluosog o'r Unol Daleithiau.Mae'r canlyniadau hyn yn cefnogi damcaniaeth Wolfram et al.(3) Nid yw risg pryfleiddiaid ffenpyrazole i ddyfroedd wyneb yn yr Unol Daleithiau yn cael ei ddeall yn llawn oherwydd bod yr effaith ar bryfed dyfrol yn digwydd islaw'r trothwy rheoleiddio presennol.
Mae'r rhan fwyaf o ffrydiau â chynnwys fipronil uwchlaw'r lefel wenwynig wedi'u lleoli yn rhanbarth cymharol drefol y de-ddwyrain (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Daeth asesiad blaenorol yr ardal nid yn unig i'r casgliad mai fipronil yw'r prif straen sy'n effeithio ar y strwythur cymunedol infertebratau yn y gilfach, ond hefyd bod ocsigen toddedig isel, mwy o faetholion, newidiadau llif, diraddio cynefinoedd, a phlaladdwyr eraill a'r categori llygrydd yn bwysig. ffynhonnell straen (57).Mae'r cymysgedd hwn o straenwyr yn gyson â'r “syndrom afon trefol”, sef diraddio ecosystemau afonydd a welir yn gyffredin mewn perthynas â defnydd tir trefol (58, 59).Mae arwyddion defnydd tir trefol yn rhanbarth y De-ddwyrain yn tyfu a disgwylir iddynt gynyddu wrth i boblogaeth y rhanbarth dyfu.Disgwylir i effaith datblygiad trefol yn y dyfodol a phlaladdwyr ar ddŵr ffo trefol gynyddu (4).Os bydd trefoli a'r defnydd o fipronil yn parhau i dyfu, gall y defnydd o'r plaladdwr hwn mewn dinasoedd effeithio'n gynyddol ar gymunedau nentydd.Er bod y meta-ddadansoddiad yn dod i'r casgliad bod y defnydd o blaladdwyr amaethyddol yn bygwth ecosystemau nant byd-eang (2, 60), rydym yn cymryd yn ganiataol bod yr asesiadau hyn yn tanamcangyfrif effaith fyd-eang gyffredinol plaladdwyr trwy eithrio defnyddiau trefol.
Gall straenwyr amrywiol, gan gynnwys plaladdwyr, effeithio ar gymunedau macroinfertebrat mewn trothwyon datblygedig (defnydd tir trefol, amaethyddol a chymysg) a gallant fod yn gysylltiedig â defnydd tir (58, 59, 61).Er bod yr astudiaeth hon wedi defnyddio'r dangosydd SPEARpesticides a nodweddion gwenwyndra ffipronil organeb dyfrol i leihau effaith ffactorau dryslyd, gall perfformiad y dangosydd SPEARplaladdwyr gael ei effeithio gan ddiraddio cynefinoedd, a gellir cymharu fipronil ag eraill sy'n gysylltiedig â Plaladdwyr (4, 17, 51, 57).Fodd bynnag, dangosodd model straeniwr lluosog a ddatblygwyd gan ddefnyddio mesuriadau maes o'r ddwy astudiaeth ranbarthol gyntaf (Canolbarth a De-ddwyrain) fod plaladdwyr yn straen pwysig i fyny'r afon ar gyfer amodau cymunedol macroinfertebrat mewn afonydd hirgoes.Yn y modelau hyn, mae newidynnau esboniadol pwysig yn cynnwys plaladdwyr (yn enwedig bifenthrin), maetholion a nodweddion cynefinoedd yn y rhan fwyaf o nentydd amaethyddol y Canolbarth, a phlaladdwyr (yn enwedig fipronil) yn y rhan fwyaf o ddinasoedd y de-ddwyrain.Newidiadau mewn ocsigen, maetholion a llif (61, 62).Felly, er bod astudiaethau rhanbarthol yn ceisio mynd i'r afael ag effaith straenwyr di-blaladdwyr ar ddangosyddion ymateb ac addasu'r dangosyddion rhagfynegol i ddisgrifio effaith fipronil, mae canlyniadau maes yr arolwg hwn yn cefnogi barn fipronil.) Dylid ei ystyried yn un o'r ffynonellau pwysau mwyaf dylanwadol yn afonydd America, yn enwedig yn ne-ddwyrain yr Unol Daleithiau.
Anaml y caiff achosion o ddiraddio plaladdwyr yn yr amgylchedd ei gofnodi, ond gall y bygythiad i organebau dyfrol fod yn fwy niweidiol na'r rhiant gorff.Yn achos fipronil, mae astudiaethau maes ac arbrofion ar raddfa meso wedi dangos bod cynhyrchion diraddio mor gyffredin â'r corff rhiant yn y ffrydiau a samplwyd a bod ganddynt yr un gwenwyndra neu uwch (Tabl 1).Yn yr arbrawf pilen canolig, sulfone fluorobenzonitrile oedd y mwyaf gwenwynig o'r cynhyrchion diraddio plaladdwyr a astudiwyd, ac roedd yn fwy gwenwynig na'r rhiant cyfansawdd, ac fe'i canfuwyd hefyd ar amlder tebyg i amlder y rhiant cyfansawdd.Os mai dim ond y plaladdwyr rhiant sy'n cael eu mesur, efallai na fydd digwyddiadau gwenwyndra posibl yn cael eu sylwi, ac mae'r diffyg gwybodaeth wenwyndra cymharol yn ystod diraddio plaladdwyr yn golygu y gellir anwybyddu eu digwyddiad a'u canlyniadau.Er enghraifft, oherwydd diffyg gwybodaeth am wenwyndra cynhyrchion diraddio, cynhaliwyd asesiad cynhwysfawr o blaladdwyr yn ffrydiau'r Swistir, gan gynnwys 134 o gynhyrchion diraddio plaladdwyr, a dim ond y rhiant gyfansawdd a ystyriwyd fel y rhiant cyfansawdd yn ei asesiad risg ecotocsicolegol.
Mae canlyniadau'r asesiad risg ecolegol hwn yn dangos bod cyfansoddion fipronil yn cael effeithiau andwyol ar iechyd afonydd, felly gellir casglu'n rhesymol y gellir gweld effeithiau andwyol unrhyw le lle mae cyfansoddion fipronil yn uwch na lefel HC5.Mae canlyniadau arbrofion mesosgopig yn annibynnol ar leoliad, sy'n dangos bod y crynodiad o fipronil a'i gynhyrchion diraddio mewn llawer o dacsa ffrwd yn llawer is nag a gofnodwyd yn flaenorol.Credwn fod y darganfyddiad hwn yn debygol o gael ei ymestyn i'r protobiota mewn nentydd pristine unrhyw le.Cymhwyswyd canlyniadau'r arbrawf ar raddfa meso i astudiaethau maes ar raddfa fawr (444 o ffrydiau bach yn cynnwys defnydd trefol, amaethyddol a thir cymysg ar draws pum prif ranbarth yn yr Unol Daleithiau), a chanfuwyd bod crynodiad llawer o ffrydiau lle mae disgwyl i fipronil gael ei ganfod Mae'r gwenwyndra canlyniadol yn awgrymu y gallai'r canlyniadau hyn ymestyn i wledydd eraill lle mae fipronil yn cael ei ddefnyddio.Yn ôl adroddiadau, mae nifer y bobl sy’n defnyddio Fipronil yn cynyddu yn Japan, y DU a’r Unol Daleithiau (7).Mae Fipronil yn bresennol ar bron bob cyfandir, gan gynnwys Awstralia, De America ac Affrica ( https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208 ).Mae canlyniadau'r astudiaethau meso-i-faes a gyflwynir yma'n dangos y gallai'r defnydd o fipronil fod ag arwyddocâd ecolegol ar raddfa fyd-eang.
Am ddeunyddiau atodol ar gyfer yr erthygl hon, gweler http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Erthygl mynediad agored yw hon a ddosberthir o dan delerau’r Drwydded Anfasnachol Attribution Creative Commons, sy’n caniatáu ei defnyddio, ei dosbarthu a’i hatgynhyrchu mewn unrhyw gyfrwng, cyn belled nad yw’r defnydd terfynol ar gyfer elw masnachol a’r rhagosodiad yw bod y gwaith gwreiddiol yn gywir.Cyfeiriad.
Nodyn: Dim ond fel bod y person rydych chi'n ei argymell i'r dudalen yn gwybod eich bod chi eisiau iddyn nhw weld yr e-bost rydyn ni'n gofyn i chi ddarparu eich cyfeiriad e-bost ac nad yw'n sbam.Ni fyddwn yn dal unrhyw gyfeiriadau e-bost.
Defnyddir y cwestiwn hwn i brofi a ydych chi'n ymwelydd ac i atal rhag cyflwyno sbam yn awtomatig.
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
Mae astudiaethau wedi dangos bod plaladdwyr cyffredin sy'n cael eu canfod yn aml mewn nentydd Americanaidd yn fwy gwenwynig nag a feddyliwyd yn flaenorol.
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
Mae astudiaethau wedi dangos bod plaladdwyr cyffredin sy'n cael eu canfod yn aml mewn nentydd Americanaidd yn fwy gwenwynig nag a feddyliwyd yn flaenorol.
©2021 Cymdeithas America er Hyrwyddo Gwyddoniaeth.cedwir pob hawl.Mae AAAS yn bartner i HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef a COUNTER.GwyddoniaethAdvances ISSN 2375-2548.