La présence de pesticides dans les cours d'eau constitue une préoccupation mondiale croissante, mais on dispose de peu d'informations sur la concentration sans danger pour les écosystèmes aquatiques. Lors d'une expérience mésocosmique de 30 jours, des invertébrés aquatiques benthiques indigènes ont été exposés à cet insecticide courant.fipronilet quatre types de produits de dégradation. Le composé fipronil a provoqué des changements dans l'émergence et la cascade trophique. La concentration efficace (CE50) à laquelle le fipronil et ses produits de dégradation sulfure, sulfone et désulfinyle provoquent une réponse de 50 % a été développée. Les taxanes ne sont pas sensibles au fipronil. La concentration dangereuse de 5 % des espèces affectées à partir de 15 valeurs CE50 mésocosmiques est utilisée pour convertir la concentration du composé de fipronil dans l'échantillon de terrain en somme d'unités toxiques (∑TUFipronils). Dans 16 % des cours d'eau tirés de cinq études régionales, la moyenne ∑TUFipronil dépassait 1 (indiquant une toxicité). Les indicateurs invertébrés des espèces en péril sont négativement corrélés avec TUTUipronil dans quatre des cinq zones d'échantillonnage. Cette évaluation des risques écologiques montre que de faibles concentrations de composés de fipronil réduiront les communautés de cours d'eau dans de nombreuses régions des États-Unis.
Lectures connexes :Bifenthrine vs Fipronil
Bien que la production de produits chimiques de synthèse ait considérablement augmenté au cours des dernières décennies, l'impact de ces produits chimiques sur les écosystèmes non ciblés n'a pas été entièrement compris (1). Dans les eaux de surface, où 90 % des terres agricoles mondiales sont perdues, il n'existe aucune donnée sur les pesticides agricoles, mais lorsqu'il y en a, le temps nécessaire aux pesticides pour dépasser les seuils réglementaires est de moitié (2). Une méta-analyse des pesticides agricoles dans les eaux de surface aux États-Unis a révélé que dans 70 % des sites d'échantillonnage, au moins un pesticide dépassait le seuil réglementaire (3). Cependant, ces méta-analyses (2, 3) ne se concentrent que sur les eaux de surface affectées par l'utilisation des terres agricoles et sont un résumé d'études distinctes. Les pesticides, en particulier les insecticides, sont également présents en concentrations élevées dans le drainage des paysages urbains (4). Il est rare de réaliser une évaluation complète des pesticides dans les eaux de surface rejetées par l'agriculture et les paysages urbains ; par conséquent, on ne sait pas si les pesticides constituent une menace à grande échelle pour les ressources en eau de surface et leur intégrité écologique.
Français Les benzopyrazoles et les néonicotinoïdes représentaient un tiers du marché mondial des pesticides en 2010 (5). Dans les eaux de surface aux États-Unis, le fipronil et ses produits de dégradation (phénylpyrazoles) sont les composés pesticides les plus courants, et leurs concentrations dépassent généralement les normes aquatiques (6-8). Bien que les néonicotinoïdes aient attiré l'attention en raison de leurs effets sur les abeilles et les oiseaux et de leur prévalence (9), le fipronil est plus toxique pour les poissons et les oiseaux (10), tandis que d'autres composés de la classe des phénylpyrazoles ont des effets herbicides (5). Le fipronil est un insecticide systémique utilisé pour lutter contre les nuisibles en milieu urbain et agricole. Depuis son entrée sur le marché mondial en 1993, son utilisation aux États-Unis, au Japon et au Royaume-Uni a considérablement augmenté (5). Aux États-Unis, le fipronil est utilisé pour lutter contre les fourmis et les termites, et est utilisé dans des cultures telles que le maïs (y compris le traitement des semences), les pommes de terre et les vergers (11, 12). Français L'utilisation agricole du fipronil aux États-Unis a culminé en 2002 (13). Bien qu'aucune donnée nationale sur l'utilisation urbaine ne soit disponible, l'utilisation urbaine en Californie a culminé en 2006 et 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, consulté le 2 décembre 2019). Bien que des concentrations élevées de fipronil (6,41 μg/L) soient trouvées dans les cours d'eau de certaines zones agricoles avec des taux d'application élevés (14), par rapport aux cours d'eau agricoles, les cours d'eau urbains aux États-Unis ont généralement plus de détection et des concentrations élevées, positives pour la survenue d'orages sont associées au test (6, 7, 14-17).
Français Le fipronil pénètre dans l'écosystème aquatique par ruissellement ou s'infiltre du sol dans le cours d'eau (7, 14, 18). Le fipronil a une faible volatilité (constante de la loi de Henry 2,31 × 10-4 Pa m3 mol-1), une solubilité dans l'eau faible à modérée (3,78 mg/l à 20 °C) et une hydrophobicité modérée (log Kow est de 3,9 à 4,1)), la mobilité dans le sol est très faible (log Koc est de 2,6 à 3,1) (12, 19), et il présente une persistance faible à moyenne dans l'environnement (20). Le finazépril est dégradé par photolyse, oxydation, hydrolyse dépendante du pH et réduction, formant quatre principaux produits de dégradation : le dessulfoxyphénapril (nor sulfoxyde), la phénaprénip sulfone (sulfone), le filofénamide (amide) et le sulfure de filofénib (sulfure). Les produits de dégradation du fipronil ont tendance à être plus stables et durables que le composé parent (21, 22).
La toxicité du fipronil et sa dégradation chez les espèces non ciblées (comme les invertébrés aquatiques) ont été bien documentées (14, 15). Le fipronil est un composé neurotoxique qui interfère avec le passage des ions chlorure à travers le canal chlorure régulé par l'acide gamma-aminobutyrique chez les insectes, ce qui entraîne une concentration suffisante pour provoquer une excitation excessive et la mort (20). Le fipronil est sélectivement toxique, ce qui lui confère une plus grande affinité de liaison aux récepteurs pour les insectes que pour les mammifères (23). L'activité insecticide des produits de dégradation du fipronil est différente. La toxicité du sulfone et du sulfure pour les invertébrés d'eau douce est similaire ou supérieure à celle du composé parent. Le désulfinyl présente une toxicité modérée, mais est moins toxique que le composé parent. Relativement non toxique (23, 24). La sensibilité des invertébrés aquatiques au fipronil et à sa dégradation varie considérablement au sein d'un même taxon et entre eux (15), et dépasse même, dans certains cas, un ordre de grandeur (25). Enfin, il existe des preuves que les phénylpyrazoles sont plus toxiques pour l’écosystème qu’on ne le pensait auparavant (3).
Français Les repères biologiques aquatiques basés sur des tests de toxicité en laboratoire peuvent sous-estimer le risque pour les populations sur le terrain (26-28). Les normes aquatiques sont généralement établies par des tests de toxicité en laboratoire sur une seule espèce utilisant une ou plusieurs espèces d'invertébrés aquatiques (par exemple, Diptères : Chironomidae : Chironomus et Crustacés : Daphnia magna et Hyalella azteca). Ces organismes d'essai sont généralement plus faciles à cultiver que d'autres macro-invertébrés benthiques (par exemple, genre phe ::), et dans certains cas, sont moins sensibles aux polluants. Par exemple, D. Magna est moins sensible à de nombreux métaux que certains insectes, tandis qu'A. zteca est moins sensible à l'insecticide pyréthroïde bifenthrine que sa sensibilité aux vers (29, 30). Une autre limite des repères existants réside dans les points finaux utilisés dans les calculs. Les valeurs de référence aiguës sont basées sur la mortalité (ou sont fixes pour les crustacés), tandis que les valeurs de référence chroniques sont généralement basées sur des paramètres sublétaux (tels que la croissance et la reproduction) (le cas échéant). Cependant, il existe des effets sublétaux généralisés, tels que la croissance, l'émergence, la paralysie et le retard de développement, qui peuvent affecter la réussite des taxons et la dynamique des communautés. Par conséquent, bien que la valeur de référence fournisse un contexte pour l'importance biologique de l'effet, sa pertinence écologique comme seuil de toxicité est incertaine.
Afin de mieux comprendre les effets des composés du fipronil sur les écosystèmes aquatiques benthiques (invertébrés et algues), des communautés benthiques naturelles ont été introduites en laboratoire et exposées à des gradients de concentration pendant les 30 jours d'essais de fipronil ou l'une des quatre expériences de dégradation du fipronil. L'objectif de la recherche est de produire une concentration d'effet à 50 % (valeur CE50) spécifique à l'espèce pour chaque composé du fipronil représentant un large taxon d'une communauté fluviale, et de déterminer l'impact des polluants sur la structure et la fonction de la communauté [c.-à-d. la concentration dangereuse] 5 % des espèces affectées (HC5) et les effets indirects tels que l'altération de l'émergence et de la dynamique trophique]. Français Ensuite, le seuil (valeur HC5 spécifique au composé) obtenu à partir de l'expérience mésoscopique a été appliqué au terrain collecté par l'United States Geological Survey (USGS) dans cinq régions des États-Unis (données du Nord-Est, du Sud-Est, du Midwest, du Pacifique Nord-Ouest et de la zone côtière de Californie centrale) dans le cadre de l'évaluation régionale de la qualité des cours d'eau de l'USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/). À notre connaissance, il s'agit de la première évaluation des risques écologiques. Elle étudie de manière exhaustive les effets des composés de fipronil sur les organismes benthiques dans un méso-environnement contrôlé, puis applique ces résultats à des évaluations de terrain à l'échelle continentale.
L'expérience méso-échelle de 30 jours a été menée au laboratoire aquatique de l'USGS (AXL) à Fort Collins, dans le Colorado (États-Unis), du 18 octobre au 17 novembre 2017, pour une journée de domestication et 30 jours d'expérimentation. La méthode a été décrite précédemment (29, 31) et détaillée dans le matériel supplémentaire. L'espace méso comprend 36 flux circulants dans les quatre flux actifs (réservoirs d'eau circulante). Chaque flux vivant est équipé d'un refroidisseur pour maintenir la température de l'eau et est éclairé avec un cycle lumière-obscurité de 16:8. Le flux de niveau méso est en acier inoxydable, ce qui est adapté à l'hydrophobicité du fipronil (log Kow = 4,0) et aux solvants de nettoyage organiques (figure S1). L'eau utilisée pour l'expérience à méso-échelle a été collectée dans la rivière Cache La Poudre (sources en amont, notamment le parc national des Rocheuses, la forêt nationale et la ligne de partage des eaux continentales) et stockée dans les quatre réservoirs de stockage en polyéthylène de l'AXL. Les évaluations précédentes des échantillons de sédiments et d’eau prélevés sur le site n’ont révélé aucun pesticide (29).
La conception de l’expérience à méso-échelle comprend 30 flux de traitement et 6 flux de contrôle. Le flux de traitement reçoit l'eau traitée, dont chacune contient des concentrations constantes non répliquées de composés de fipronil : fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amide (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), groupe de désulfuration [US Environmental Protection Agency (EPA) Pesticide Library, CAS 205650-65-3], sulfone (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) et sulfure (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6) ; toute pureté ≥ 97,8 %. Selon les valeurs de réponse publiées (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). En dissolvant le composé de fipronil dans du méthanol (Thermo Fisher Scientific, niveau de certification de l'American Chemical Society), et en le diluant avec de l'eau déionisée jusqu'à Volume requis pour préparer une solution mère concentrée. La quantité de méthanol d'une dose étant différente, il est nécessaire d'ajouter du méthanol à tous les flux de traitement selon les besoins. Dans les trois témoins, il fallait garantir la même concentration de méthanol (0,05 ml/L) dans les flux. La vue centrale des trois autres flux témoins a reçu de l'eau de rivière sans méthanol ; sinon, ils ont été traités comme tous les autres flux.
Les 8e, 16e et 26e jours, la température, le pH, la conductivité électrique et la dégradation du fipronil et du fipronil ont été mesurés dans la membrane d'écoulement. Afin de suivre la dégradation du composé parent, le fipronil, pendant le test du milieu, le fipronil (parents) a été utilisé pour traiter la muqueuse intestinale liquide pendant trois jours supplémentaires [jours 5, 12 et 21 (n = 6)] pour l'échantillonnage de la température, du pH, de la conductivité, du fipronil et de la dégradation du fipronil. Les échantillons d'analyse des pesticides ont été collectés en filtrant 10 ml d'eau courante dans un flacon en verre ambré de 20 ml à travers un filtre seringue Whatman 0,7 μm GF/F équipé d'une aiguille de grand diamètre. Les échantillons ont été immédiatement congelés et envoyés au Laboratoire national de la qualité de l'eau de l'USGS (NWQL) à Lakewood, Colorado, États-Unis pour analyse. À l'aide d'une méthode améliorée de la méthode précédemment publiée, le fipronil et quatre produits de dégradation ont été dosés dans des échantillons d'eau par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS ; Agilent 6495) par injection aqueuse directe (DAI). Le niveau de détection de l'instrument (IDL) est estimé comme étant la norme d'étalonnage minimale répondant à la norme d'identification qualitative ; l'IDL du fipronil est de 0,005 µg/L et l'IDL des quatre autres fipronil est de 0,001 µg/L. Le document complémentaire fournit une description complète des méthodes utilisées pour mesurer les composés du fipronil, y compris les procédures de contrôle et d'assurance qualité (par exemple, récupération des échantillons, dopages, inspections par des tiers et blancs).
À la fin de l'expérience mésocosmique de 30 jours, le dénombrement et l'identification des invertébrés adultes et larvaires ont été réalisés (principal critère de collecte de données). Les adultes émergents sont prélevés quotidiennement dans le filet et congelés dans un tube à centrifuger Falcon propre de 15 ml. À la fin de l'expérience (jour 30), le contenu de la membrane de chaque cours d'eau a été nettoyé pour éliminer les invertébrés, tamisé (250 μm) et conservé dans de l'éthanol à 80 %. Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) a terminé l'identification taxonomique des larves et des invertébrés adultes au niveau taxonomique le plus bas possible, généralement l'espèce. Aux jours 9, 19 et 29, la chlorophylle a a été mesurée en triple dans la membrane mésoscopique de chaque cours d'eau. Toutes les données chimiques et biologiques relatives à l'expérience mésoscopique sont fournies dans le communiqué de presse ci-joint (35).
Des relevés écologiques ont été réalisés dans de petits cours d'eau (à gué) dans cinq grandes régions des États-Unis, et les pesticides ont été surveillés au cours de la période d'indice précédente. En bref, en fonction de l'utilisation des terres agricoles et urbaines (36-40), 77 à 100 sites ont été sélectionnés dans chaque région (444 sites au total). Au cours du printemps et de l'été d'une année (2013-2017), des échantillons d'eau sont prélevés une fois par semaine dans chaque région pendant 4 à 12 semaines. La période précise dépend de la région et de l'intensité du développement. Cependant, les 11 stations de la région nord-est se trouvent presque dans le bassin versant. Aucun développement, si ce n'est qu'un seul échantillon a été prélevé. Les périodes de surveillance des pesticides étant différentes dans les études régionales, seuls les quatre derniers échantillons prélevés sur chaque site sont pris en compte ici à des fins de comparaison. On suppose qu'un seul échantillon prélevé sur le site non développé du Nord-Est (n = 11) peut représenter la période d'échantillonnage de 4 semaines. Cette méthode conduit au même nombre d'observations sur les pesticides (sauf pour les 11 sites du Nord-Est) et à la même durée d'observation ; on estime que 4 semaines sont suffisantes pour une exposition à long terme au biote, mais suffisamment courtes pour que la communauté écologique ne se remette pas de ces contacts.
Français En cas de débit suffisant, l'échantillon d'eau est prélevé au moyen d'incréments de vitesse et de largeur constantes (41). Lorsque le débit n'est pas suffisant pour utiliser cette méthode, vous pouvez prélever des échantillons par intégration profonde des échantillons ou par prélèvement à partir du centre de gravité de l'écoulement. Utilisez une seringue de gros calibre et un filtre à disque (0,7 μm) pour prélever 10 ml d'échantillon filtré (42). Par DAI LC-MS/MS/MS/MS, des échantillons d'eau ont été analysés au NWQL pour 225 pesticides et produits de dégradation de pesticides, dont le fipronil et 7 produits de dégradation (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfures, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol fipronil, amide, fipronil et fipronil). ). Les niveaux minimaux de déclaration typiques pour les études sur le terrain sont : fipronil, desméthylthio fluorobenzonitrile, sulfure de fipronil, fipronil sulfone et deschlorofipronil 0,004 μg/L ; La concentration de l'amide de fipronil est de 0,009 μg/litre ; la concentration du sulfonate de fipronil est de 0,096 μg/litre.
Les communautés d'invertébrés sont échantillonnées à la fin de chaque zone d'étude (printemps/été), généralement au moment du dernier échantillonnage de pesticides. Après la saison de croissance et l'utilisation intensive de pesticides, la période d'échantillonnage doit être compatible avec les conditions d'étiage et coïncider avec la période de maturation de la communauté d'invertébrés de la rivière, principalement au stade larvaire. À l'aide d'un échantillonneur Surber à mailles de 500 μm ou d'un filet à cadre en D, l'échantillonnage des communautés d'invertébrés a été réalisé sur 437 sites sur 444. La méthode d'échantillonnage est décrite en détail dans le document complémentaire. Dans le cadre du NWQL, tous les invertébrés sont généralement identifiés et répertoriés au niveau du genre ou de l'espèce. Toutes les données chimiques et biologiques collectées dans ce domaine et utilisées dans ce manuscrit sont disponibles dans la publication de données jointe (35).
Pour les cinq composés de fipronil utilisés dans l'expérience mésoscopique, la concentration des larves d'invertébrés réduite de 20 % ou 50 % a été calculée par rapport au témoin (c.-à-d. CE20 et CE50). Les données [x = concentration de fipronil pondérée dans le temps (voir le matériel supplémentaire pour plus de détails), y = abondance larvaire ou autres paramètres] ont été ajustées au package étendu R(43) à l'aide d'une méthode de régression logarithmique à trois paramètres « drc ». La courbe s'ajuste à toutes les espèces (larves) présentant une abondance suffisante et répond à d'autres paramètres d'intérêt (par exemple, richesse taxonomique, abondance totale d'éphémères et abondance totale) pour mieux comprendre l'effet de la communauté. Le coefficient de Nash-Sutcliff (45) est utilisé pour évaluer l'ajustement du modèle. Un mauvais ajustement peut recevoir une infinité de valeurs négatives, et la valeur d'un ajustement parfait est de 1.
Afin d'explorer les effets des composés de fipronil sur l'émergence des insectes dans l'expérience, les données ont été évaluées de deux manières. Premièrement, en soustrayant l'apparition moyenne du méso de flux témoin de l'apparition de chaque méso de flux de traitement, l'occurrence quotidienne cumulée d'insectes de chaque méso de flux (le nombre total de tous les individus) a été normalisée par rapport au témoin. Tracez ces valeurs en fonction du temps pour comprendre l'écart entre le médiateur du fluide de traitement et le médiateur du fluide témoin au cours de l'expérience de 30 jours. Deuxièmement, calculez le pourcentage total d'occurrence de chaque mésophylle de flux, défini comme le rapport entre le nombre total de mésophylles dans un flux donné et le nombre moyen de larves et d'adultes dans le groupe témoin, et adapté à la régression logarithmique à trois paramètres. Tous les insectes germinatifs collectés provenaient de deux sous-familles de la famille des Chironomidae ; une analyse combinée a donc été réalisée.
Français Les changements dans la structure de la communauté, comme la perte de taxons, peuvent finalement dépendre des effets directs et indirects des substances toxiques et peuvent entraîner des changements dans la fonction de la communauté (par exemple, la cascade trophique). Pour tester la cascade trophique, un réseau causal simple a été évalué en utilisant la méthode d'analyse de chemin (package R « piecewiseSEM ») (46). Pour les expériences mésoscopiques, on suppose que le fipronil, le désulfinyle, le sulfure et la sulfone (amide non testé) dans l'eau pour réduire la biomasse du grattoir, conduisent indirectement à une augmentation de la biomasse de chlorophylle a (47). La concentration du composé est la variable prédictive, et la biomasse du grattoir et de la chlorophylle a sont les variables de réponse. La statistique C de Fisher est utilisée pour évaluer l'ajustement du modèle, de sorte qu'une valeur de p Français Afin de développer un agent de protection de seuil éco-communautaire basé sur le risque, chaque composé a obtenu 95 % de la distribution de sensibilité chronique des espèces (SSD) et de la protection contre la concentration de danger des espèces affectées (HC5). Trois ensembles de données SSD ont été générés : (i) uniquement un ensemble de données méso, (ii) un ensemble de données contenant toutes les données méso et les données collectées à partir de la requête de la base de données ECOTOX de l'EPA (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, consulté le 14 mars 2019), la durée de l'étude est de 4 jours ou plus, et (iii) un ensemble de données contenant toutes les données mésoscopiques et les données ECOTOX, dans lesquelles les données ECOTOX (exposition aiguë) divisées par l'exposition aiguë à chronique Le rapport de D. magna (19,39) pour expliquer la différence de durée d'exposition et approximer la valeur EC50 chronique (12). Notre objectif de générer plusieurs modèles SSD est de (i) développer des valeurs HC5 à des fins de comparaison avec les données de terrain (uniquement pour les SSD pour les médias), et (ii) évaluer que les données sur les médias sont plus largement acceptées que les agences de réglementation pour l'inclusion dans l'aquaculture. La robustesse des repères de vie et l'établissement de normes pour les ressources de données, et donc la faisabilité de l'utilisation d'études mésoscopiques pour le processus d'ajustement.
La SSD a été développée pour chaque ensemble de données à l'aide du package R « ssdtools » (48). Utilisez le bootstrap (n = 10 000) pour estimer la moyenne HC5 et l'intervalle de confiance (IC) à partir de la SSD. Quarante-neuf réponses taxonomiques (tous les taxons identifiés comme genre ou espèce) développées dans le cadre de cette recherche sont combinées à 32 réponses taxonomiques compilées à partir de six études publiées dans la base de données ECOTOX, pour un total de 81 réponses taxonomiques pouvant être utilisées pour le développement de la SSD. Étant donné qu'aucune donnée n'a été trouvée dans la base de données ECOTOX pour les amides, aucune SSD n'a été développée pour les amides et une seule réponse CE50 a été obtenue dans la présente étude. Bien que la valeur CE50 d'un seul groupe sulfure ait été trouvée dans la base de données ECOTOX, l'étudiant diplômé actuel dispose de 12 valeurs CE50. Par conséquent, des SSD pour les groupes sulfinyle ont été développés.
Les valeurs spécifiques de HC5 des composés de fipronil, obtenues à partir de l'ensemble de données SSD de Mesocosmos uniquement, ont été combinées aux données de terrain pour évaluer l'exposition et la toxicité potentielle des composés de fipronil dans 444 cours d'eau de cinq régions des États-Unis. Au cours de la dernière fenêtre d'échantillonnage de 4 semaines, chaque concentration de composés de fipronil détectée (les concentrations non détectées sont nulles) est divisée par sa HC5 respective, et le rapport composé de chaque échantillon est additionné pour obtenir l'unité de toxicité totale du fipronil (ΣTUFipronils), où ΣTUFipronils > 1 signifie toxicité.
Français En comparant la concentration dangereuse de 50 % des espèces affectées (HC50) avec la valeur CE50 de la richesse taxonomique dérivée de l'expérience sur la membrane moyenne, la SSD obtenue à partir des données sur la membrane moyenne a été évaluée pour refléter la sensibilité de la communauté écologique plus large au degré de fipronil. . Grâce à cette comparaison, la cohérence entre la méthode SSD (incluant uniquement les taxons avec une relation dose-réponse) et la méthode CE50 (incluant tous les taxons uniques observés dans l'espace moyen) en utilisant la méthode CE50 de mesure de la richesse taxonomique peut être évaluée Sexe. Relation dose-réponse.
Un indicateur d'espèces à risque de pesticides (SPEARpesticides) a été calculé pour étudier la relation entre l'état de santé des communautés d'invertébrés et le ΣTUFipronil dans 437 cours d'eau collecteurs d'invertébrés. La métrique SPEARpesticides convertit la composition des invertébrés en une métrique d'abondance pour la taxonomie biologique avec des caractéristiques physiologiques et écologiques, conférant ainsi une sensibilité aux pesticides. L'indicateur SPEARpesticides n'est pas sensible aux covariables naturelles (49, 50), bien que ses performances soient affectées par une dégradation sévère de l'habitat (51). Les données d'abondance collectées sur site pour chaque taxon sont coordonnées avec la valeur clé du taxon liée au logiciel ASTERICS pour évaluer la qualité écologique de la rivière (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/search//home.html). Ensuite, importez les données dans le logiciel Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (version 18.05). Dans ce logiciel, la base de données européenne des caractéristiques et la base de données de sensibilité physiologique aux pesticides sont utilisées pour convertir les données de chaque site en indicateur SPEARpesticides. Chacune des cinq études régionales a utilisé le modèle additif général (MAG) [package « mgcv » dans R(52)] pour explorer la relation entre la métrique SPEARpesticides et la conversion ΣTUFipronils [conversion log10(X + 1)] associée. Pour plus d'informations sur les métriques SPEARpesticides et pour l'analyse des données, veuillez consulter les documents supplémentaires.
L'indice de qualité de l'eau est cohérent dans chaque mésoscopique d'écoulement et sur toute la période d'expérience mésoscopique. La température, le pH et la conductivité moyens étaient respectivement de 13,1 °C (± 0,27 °C), 7,8 (± 0,12) et 54,1 (± 2,1) μS/cm (35). Le carbone organique dissous mesuré dans l'eau propre de la rivière est de 3,1 mg/L. Dans la vue mésoscopique de la rivière où l'enregistreur MiniDOT est déployé, l'oxygène dissous est proche de la saturation (moyenne > 8,0 mg/L), indiquant que le cours d'eau est entièrement circulé.
Les données de contrôle et d'assurance qualité du fipronil sont fournies dans le communiqué de presse ci-joint (35). En bref, les taux de récupération des pointes de matrice de laboratoire et des échantillons mésoscopiques se situent généralement dans des plages acceptables (récupérations de 70 % à 130 %), les normes IDL confirment la méthode quantitative, et les blancs de laboratoire et d'instrument sont généralement propres. Il existe très peu d'exceptions autres que ces généralisations discutées dans le matériel supplémentaire.
Français En raison de la conception du système, la concentration mesurée de fipronil est généralement inférieure à la valeur cible (Figure S2) (car il faut 4 à 10 jours pour atteindre un état d'équilibre dans des conditions idéales) (30). Comparée à d'autres composés de fipronil, la concentration de désulfinyle et d'amide change peu au fil du temps, et la variabilité de la concentration au sein du traitement est inférieure à la différence entre les traitements, à l'exception du traitement à faible concentration de sulfone et de sulfure. La plage de concentrations moyennes mesurées pondérée dans le temps pour chaque groupe de traitement est la suivante : Fipronil, IDL à 9,07 μg/L ; Désulfinyle, IDL à 2,15 μg/L ; Amide, IDL à 4,17 μg/L ; Sulfure, IDL à 0,57 μg/litre ; et sulfone, IDL est de 1,13 μg/litre (35). Dans certains flux, des composés de fipronil non ciblés ont été détectés, c'est-à-dire des composés qui n'ont pas été ajoutés à un traitement spécifique, mais qui étaient connus pour être des produits de dégradation du composé de traitement. Les membranes mésoscopiques traitées avec le composé parent fipronil présentent le plus grand nombre de produits de dégradation non ciblés détectés (lorsqu'ils ne sont pas utilisés comme composé de traitement, il s'agit de sulfinyle, d'amide, de sulfure et de sulfone) ; ceux-ci peuvent être dus aux impuretés du composé et/ou aux processus de dégradation qui se produisent pendant le stockage de la solution mère et (ou) dans l'expérience mésoscopique plutôt qu'au résultat d'une contamination croisée. Aucune tendance de concentration de dégradation n'a été observée dans le traitement au fipronil. Les composés de dégradation non ciblés sont le plus souvent détectés dans l'organisme avec la concentration de traitement la plus élevée, mais la concentration est inférieure à la concentration de ces composés non ciblés (voir la section suivante pour la concentration). Par conséquent, étant donné que les composés de dégradation non ciblés ne sont généralement pas détectés dans le traitement au fipronil le plus faible, et que la concentration détectée est inférieure à la concentration d'effet dans le traitement le plus élevé, il est conclu que ces composés non ciblés ont un impact minimal sur l'analyse.
Français Dans les expériences sur les milieux, les macroinvertébrés benthiques étaient sensibles au fipronil, au désulfinyle, à la sulfone et au sulfure [Tableau S1 ; les données d'abondance originales sont fournies dans la version des données d'accompagnement (35)]. L'amide de fipronil est uniquement pour la mouche Rhithrogena sp. Toxique (mortel), sa CE50 est de 2,05 μg/L [± 10,8 (ET)]. Des courbes dose-réponse de 15 taxons uniques ont été générées. Ces taxons ont montré une mortalité dans la plage de concentrations testée (Tableau S1), et ont ciblé les taxons groupés (tels que les mouches) (Figure S3) et les taxons riches (Figure 1). Une courbe dose-réponse a été générée. Français La concentration (CE50) de fipronil, de désulfinyle, de sulfone et de sulfure sur les taxons uniques des taxons les plus sensibles varie de 0,005 à 0,364, 0,002 à 0,252, 0,002 à 0,061 et 0,005 à 0,043 μg/L, respectivement. Rhithrogena sp. et Sweltsa sp. ; Figure S4) sont inférieures à celles des taxons plus tolérés (tels que Micropsectra / Tanytarsus et Lepidostoma sp.) (Tableau S1). Selon la CE50 moyenne de chaque composé du tableau S1, les sulfones et les sulfures sont les composés les plus efficaces, tandis que les invertébrés sont généralement les moins sensibles au désulfinyle (à l'exclusion des amides). Les indicateurs de l'état écologique global, tels que la richesse taxonomique, l'abondance totale, le nombre total de pentaploïdes et de plécoptères, y compris les taxons et l'abondance de certains taxons, sont très rares en méso et ne peuvent être calculés. Tracez une courbe dose-réponse distincte. Par conséquent, ces indicateurs écologiques incluent des réponses taxonomiques non incluses dans la SSD.
Richesse taxonomique (larve) avec une fonction logistique à trois niveaux de concentration (A) en fipronil, (B) en désulfinyle, (C) en sulfone et (D) en sulfure. Chaque point de données représente les larves d'un seul cours d'eau à la fin de l'expérience méso de 30 jours. La richesse taxonomique correspond au nombre de taxons uniques dans chaque cours d'eau. La valeur de concentration est la moyenne pondérée dans le temps de la concentration observée dans chaque cours d'eau, mesurée à la fin de l'expérience de 30 jours. L'amide de fipronil (non représenté) n'a aucun lien avec les taxons riches. Veuillez noter que l'axe des abscisses est sur une échelle logarithmique. Les CE20 et CE50 avec erreur-type sont présentées dans le tableau S1.
Français À la concentration la plus élevée des cinq composés de fipronil, le taux d'émergence des Uetridae a diminué. Le pourcentage de germination (CE50) du sulfure, du sulfone, du fipronil, de l'amide et du désulfinyle a été observé comme diminuant de 50 % aux concentrations de 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 et 0,97 μg/L respectivement (Figure 2 et Figure S5). Dans la plupart des expériences de 30 jours, tous les traitements au fipronil, au désulfinyle, au sulfone et au sulfure ont été retardés, à l'exception de certains traitements à faible concentration (Figure 2), et leur apparition a été inhibée. Dans le traitement à l'amide, l'effluent accumulé pendant toute l'expérience était plus élevé que celui du témoin, avec une concentration de 0,286 μg/litre. La concentration la plus élevée (4,164 μg/litre) pendant toute l'expérience a inhibé l'effluent, et le débit d'effluent du traitement intermédiaire était similaire à celui du groupe témoin. (figure 2).
L'émergence cumulative est l'émergence moyenne quotidienne de chaque traitement moins (A) le fipronil, (B) le désulfinyle, (C) la sulfone, (D) le sulfure et (E) l'amide dans le flux témoin. L'émergence moyenne quotidienne de la membrane. Sauf pour le contrôle (n = 6), n = 1. La valeur de concentration est la moyenne pondérée dans le temps de la concentration observée dans chaque flux.
La courbe dose-réponse montre qu'en plus des pertes taxonomiques, des changements structurels se produisent au niveau de la communauté. Plus précisément, dans la plage de concentrations testée, l'abondance de mai (Figure S3) et l'abondance des taxons (Figure 1) ont montré des relations dose-réponse significatives avec le fipronil, le désulfinyl, la sulfone et le sulfure. Par conséquent, nous avons exploré comment ces changements structurels entraînent des changements dans le fonctionnement de la communauté en testant la cascade nutritionnelle. L'exposition des invertébrés aquatiques au fipronil, au désulfinyl, au sulfure et à la sulfone a un impact négatif direct sur la biomasse du grattoir (Figure 3). Afin de contrôler l'impact négatif du fipronil sur la biomasse du grattoir, ce dernier a également affecté négativement la biomasse de chlorophylle a (Figure 3). Le résultat de ces coefficients de voie négatifs est une augmentation nette de la chlorophylle a à mesure que la concentration de fipronil et de produits de dégradation augmente. Ces modèles de voie entièrement médiés indiquent qu'une dégradation accrue du fipronil ou du fipronil entraîne une augmentation de la proportion de chlorophylle a (Figure 3). On suppose à l'avance que l'effet direct entre la concentration de fipronil ou de dégradation et la biomasse de chlorophylle a est nul, car les composés de fipronil sont des pesticides et ont une faible toxicité directe pour les algues (par exemple, la concentration de base aiguë de l'EPA pour les plantes non vasculaires est de 100 μg/L de fipronil, groupe disulfoxyde, sulfone et sulfure ; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Tous les résultats (modèles valides) soutiennent cette hypothèse.
Le fipronil peut réduire significativement la biomasse (effet direct) du broutage (le groupe racleur est constitué de larves), mais n'a pas d'effet direct sur la biomasse de chlorophylle a. Cependant, l'effet indirect important du fipronil est d'augmenter la biomasse de chlorophylle a en réponse à une diminution du broutage. La flèche indique le coefficient de trajectoire standardisé et le signe moins (-) indique le sens de l'association. * Indique le degré d'importance.
Français Les trois SSD (couche intermédiaire uniquement, couche intermédiaire plus données ECOTOX et couche intermédiaire plus données ECOTOX corrigées des différences de durée d'exposition) ont produit des valeurs HC5 nominalement différentes (tableau S3), mais les résultats se situaient dans la plage SE. Dans le reste de cette étude, nous nous concentrerons sur les données SSD avec uniquement l'univers méso et la valeur HC5 associée. Pour une description plus complète de ces trois évaluations SSD, veuillez vous référer aux documents supplémentaires (tableaux S2 à S5 et figures S6 et S7). La distribution des données la mieux ajustée (score standard d'information d'Akaike le plus bas) des quatre composés de fipronil (figure 4) utilisés uniquement dans la carte SSD méso-solide est le log-gumbel du fipronil et de la sulfone, et le weibull du sulfure et du γ désulfuré (tableau S3). Les valeurs HC5 obtenues pour chaque composé sont rapportées dans la figure 4 pour l'univers méso uniquement, et dans le tableau S3 les valeurs HC5 des trois ensembles de données SSD sont rapportées. Les valeurs HC50 des groupes fipronil, sulfure, sulfone et désulfinyle [22,1±8,78 ng/L (IC à 95 %, 11,4 à 46,2), 16,9±3,38 ng/L (IC à 95 %, 11,2 à 24,0), 880±2,66 ng/L (IC à 95 %, 5,44 à 15,8) et 83,4±32,9 ng/L (IC à 95 %, 36,4 à 163)] Ces composés sont significativement inférieurs à la richesse taxonomique CE50 (nombre total de taxons uniques) (tableau S1 ; les notes dans le tableau des suppléments sont en microgrammes par litre).
Français Dans l'expérience à méso-échelle, lors d'une exposition à (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfure pendant 30 jours, la sensibilité de l'espèce est décrite. Il s'agit de la valeur CE50 du taxon. La ligne pointillée bleue représente l'IC à 95 %. La ligne pointillée horizontale représente HC5. La valeur HC5 (ng/L) de chaque composé est la suivante : Fipronil, 4,56 ng/L (IC à 95 %, 2,59 à 10,2) ; Sulfure, 3,52 ng/L (1,36 à 9,20) ; Sulfone, 2,86 ng/litre (1,93 à 5,29) ; et sulfinyle, 3,55 ng/litre (0,35 à 28,4). Veuillez noter que l'axe des x est sur une échelle logarithmique.
Français Dans les cinq études régionales, le Fipronil (parents) a été détecté dans 22 % des 444 points d'échantillonnage sur le terrain (tableau 1). La fréquence de détection du florfénib, de la sulfone et de l'amide est similaire (18 % à 22 % de l'échantillon), la fréquence de détection du sulfure et du désulfinyle est plus faible (11 % à 13 %), tandis que les autres produits de dégradation sont très élevés. Peu (1 % ou moins) ou jamais détectés (tableau 1). Le fipronil est le plus fréquemment détecté dans le sud-est (52 % des sites) et le moins fréquemment dans le nord-ouest (9 % des sites), ce qui met en évidence la variabilité de l'utilisation du benzopyrazole et la vulnérabilité potentielle des cours d'eau à travers le pays. Les produits de dégradation présentent généralement des schémas régionaux similaires, avec la fréquence de détection la plus élevée dans le sud-est et la plus faible dans le nord-ouest ou la côte californienne. La concentration mesurée de fipronil était la plus élevée, suivie du composé parent fipronil (pourcentage de 90 % de 10,8 et 6,3 ng/L, respectivement) (tableau 1) (35). Français La concentration la plus élevée de fipronil (61,4 ng/L), de disulfinyle (10,6 ng/L) et de sulfure (8,0 ng/L) a été déterminée dans le sud-est (au cours des quatre dernières semaines de l'échantillon). La concentration la plus élevée de sulfone a été déterminée dans l'ouest. (15,7 ng/L), d'amide (42,7 ng/L), de dessulfinyl flupirnamide (14 ng/L) et de sulfonate de fipronil (8,1 ng/L) (35). La florfénide sulfone était le seul composé observé dépassant HC5 (tableau 1). La moyenne de ΣTUFipronils entre les différentes régions varie considérablement (tableau 1). La moyenne nationale de ΣTUFipronils est de 0,62 (tous les emplacements, toutes les régions), et 71 sites (16 %) ont ΣTUFipronils> 1, ce qui indique qu'il peut être toxique pour les macroinvertébrés benthiques. Dans quatre des cinq régions étudiées (à l’exception du Midwest), il existe une relation significative entre les pesticides SPEAR et le ΣTUFipronil, avec un R2 ajusté allant de 0,07 le long de la côte de Californie à 0,34 dans le sud-est (Figure 5).
*Composés utilisés dans les expériences mésoscopiques. †ΣTUFipronils, la médiane de la somme des unités de toxines [concentration observée sur le terrain de quatre composés de fipronil/concentration dangereuse de chaque composé du cinquième percentile des espèces infectées par SSD (Figure 4)] Pour les échantillons hebdomadaires de fipronil, les 4 dernières semaines d'échantillons de pesticides collectés sur chaque site ont été calculées. ‡Le nombre d'emplacements où les pesticides sont mesurés. §Le 90e percentile est basé sur la concentration maximale observée sur le site au cours des 4 dernières semaines d'échantillonnage de pesticides. avec le pourcentage d'échantillons testés. ¶ Utiliser l'IC à 95 % de la valeur HC5 (Figure 4 et Tableau S3, uniquement méso) pour calculer l'IC. Le déchloroflupinib a été analysé dans toutes les régions et n'a jamais été trouvé. ND, non détecté.
L'unité toxique du fipronil correspond à la concentration mesurée de fipronil divisée par la valeur HC5 spécifique au composé, déterminée par la SSD obtenue à partir de l'expérience en milieu (voir figure 4). La ligne noire représente le modèle additif généralisé (MAG). La ligne pointillée rouge présente un IC de 95 % pour le MAG. ΣTUFipronils est converti en log10 (ΣTUFipronils+1).
Français Les effets néfastes du fipronil sur les espèces aquatiques non ciblées ont été bien documentés (15, 21, 24, 25, 32, 33), mais il s'agit de la première étude dans laquelle il est sensible dans un environnement de laboratoire contrôlé. Les communautés des taxons ont été exposées aux composés de fipronil, et les résultats ont été extrapolés à l'échelle continentale. Les résultats de l'expérience mésoscopique de 30 jours peuvent produire 15 groupes distincts d'insectes aquatiques (tableau S1) avec une concentration non rapportée dans la littérature, parmi lesquels les insectes aquatiques dans la base de données de toxicité sont sous-représentés (53, 54). Les courbes dose-réponse spécifiques aux taxons (comme la CE50) se reflètent dans les changements au niveau de la communauté (comme la richesse des taxons et la perte d'abondance des mouches) et les changements fonctionnels (comme les cascades nutritionnelles et les changements d'apparence). L'effet de l'univers mésoscopique a été extrapolé au terrain. Dans quatre des cinq zones de recherche aux États-Unis, la concentration de fipronil mesurée sur le terrain était corrélée au déclin de l’écosystème aquatique dans l’eau courante.
Français La valeur HC5 de 95 % des espèces dans l'expérience sur membrane moyenne a un effet protecteur, indiquant que les communautés d'invertébrés aquatiques dans leur ensemble sont plus sensibles aux composés de fipronil qu'on ne le pensait auparavant. La valeur HC5 obtenue (florfénib, 4,56 ng/litre ; désulfoxirane, 3,55 ng/litre ; sulfone, 2,86 ng/litre ; sulfure, 3,52 ng/litre) est plusieurs fois (florfénib) à trois fois Plus d'un ordre de grandeur (désulfinyle) inférieure à la référence chronique actuelle de l'EPA pour les invertébrés [fipronil, 11 ng/litre ; désulfinyle, 10 310 ng/litre ; sulfone, 37 ng/litre ; et sulfure, pour 110 ng/litre (8)]. Français Les expériences mésoscopiques ont identifié de nombreux groupes sensibles au fipronil au lieu de ceux indiqués par la référence chronique des invertébrés de l'EPA (4 groupes plus sensibles au fipronil, 13 paires de désulfinyle, 11 paires de sulfone et 13 paires) Sensibilité au sulfure) (Figure 4 et tableau) S1). Cela montre que les références ne peuvent pas protéger plusieurs espèces qui sont également observées dans le monde intermédiaire, qui sont également répandues dans les écosystèmes aquatiques. La différence entre nos résultats et la référence actuelle est principalement due au manque de données d'essai de toxicité du fipronil applicables à une gamme de taxons d'insectes aquatiques, en particulier lorsque le temps d'exposition dépasse 4 jours et que le fipronil se dégrade. Au cours de l'expérience mésoscopique de 30 jours, la plupart des insectes de la communauté d'invertébrés étaient plus sensibles au fipronil que l'organisme d'essai commun Aztec (crustacé), même après correction de l'Aztec La CE50 de Teike le rend identique après transformation aiguë. (Habituellement 96 heures) au temps d'exposition chronique (Figure S7). Un meilleur consensus a été atteint entre l'expérience sur membrane moyenne et l'étude rapportée dans ECOTOX utilisant l'organisme d'essai standard Chironomus dilutus (un insecte). Il n'est pas surprenant que les insectes aquatiques soient particulièrement sensibles aux pesticides. Sans ajustement du temps d'exposition, l'expérience à méso-échelle et les données complètes de la base de données ECOTOX ont montré que de nombreux taxons se sont révélés plus sensibles aux composés de fipronil que Clostridium dilué (Figure S6). Cependant, en ajustant le temps d'exposition, Clostridium dilué est l'organisme le plus sensible au fipronil (parent) et au sulfure, bien qu'il ne soit pas sensible à la sulfone (Figure S7). Ces résultats illustrent l'importance d'inclure plusieurs types d'organismes aquatiques (y compris plusieurs insectes) pour produire des concentrations réelles de pesticides capables de protéger les organismes aquatiques.
La méthode SSD peut protéger les taxons rares ou insensibles dont la CE50 ne peut être déterminée, tels que Cinygmula sp., Isoperla fulva et Brachycentrus americanus. Les valeurs de CE50 de l'abondance des taxons et de l'abondance des mouches, reflétant les changements dans la composition de la communauté, sont cohérentes avec les valeurs de HC50 de la méthode SSD du fipronil, de la sulfone et du sulfure. Le protocole soutient l'idée suivante : la méthode SSD utilisée pour dériver des seuils peut protéger l'ensemble de la communauté, y compris les taxons rares ou insensibles de la communauté. Le seuil des organismes aquatiques déterminé à partir des SSD basés sur seulement quelques taxons ou taxons insensibles peut être largement insuffisant pour protéger les écosystèmes aquatiques. C'est le cas du désulfinyl (Figure S6B). En raison du manque de données dans la base de données ECOTOX, la concentration de base chronique de l'EPA pour les invertébrés est de 10 310 ng/L, ce qui est quatre ordres de grandeur supérieur aux 3,55 ng/L de HC5. Résultats de différents ensembles de réponses taxonomiques produits dans des expériences mésoscopiques. Le manque de données de toxicité est particulièrement problématique pour les composés dégradables (Figure S6), ce qui peut expliquer pourquoi les repères biologiques aquatiques existants pour le sulfone et le sulfure sont environ 15 à 30 fois moins sensibles que la valeur SSD HC5 basée sur China Universe. L'avantage de la méthode de la membrane moyenne est que plusieurs valeurs CE50 peuvent être déterminées dans une seule expérience, ce qui est suffisant pour former un SSD complet (par exemple, le désulfinyle ; Figure 4B et Figures S6B et S7B), et ont un impact significatif sur les taxons naturels de l'écosystème protégé De nombreuses réponses.
Français Des expériences mésoscopiques montrent que le fipronil et ses produits de dégradation peuvent avoir des effets néfastes sublétaux et indirects évidents sur le fonctionnement de la communauté. Dans l'expérience mésoscopique, les cinq composés du fipronil semblaient affecter l'émergence des insectes. Les résultats de la comparaison entre les concentrations les plus élevées et les plus faibles (inhibition et stimulation de l'émergence individuelle ou modifications du moment de l'émergence) sont cohérents avec les résultats précédemment rapportés d'expériences méso utilisant l'insecticide bifenthrine (29). L'émergence des adultes assure des fonctions écologiques importantes et peut être altérée par des polluants tels que le fipronil (55, 56). L'émergence simultanée est non seulement essentielle à la reproduction des insectes et à la persistance des populations, mais aussi à l'approvisionnement en insectes matures, qui peuvent être utilisés comme nourriture pour les animaux aquatiques et terrestres (56). Empêcher l'émergence des semis peut nuire aux échanges alimentaires entre les écosystèmes aquatiques et les écosystèmes riverains, et propager les effets des polluants aquatiques dans les écosystèmes terrestres (55, 56). Français La diminution de l'abondance des grattoirs (insectes mangeurs d'algues) observée dans l'expérience à méso-échelle a entraîné une diminution de la consommation d'algues, ce qui a entraîné une augmentation de la chlorophylle a (Figure 3). Cette cascade trophique modifie les flux de carbone et d'azote dans le réseau trophique liquide, à l'instar d'une étude qui a évalué les effets du pyréthroïde bifenthrine sur les communautés benthiques (29). Par conséquent, les phénylpyrazoles, tels que le fipronil et ses produits de dégradation, les pyréthroïdes et peut-être d'autres types d'insecticides, peuvent indirectement favoriser l'augmentation de la biomasse algale et la perturbation du carbone et de l'azote dans les petits cours d'eau. D'autres impacts peuvent s'étendre à la destruction des cycles du carbone et de l'azote entre les écosystèmes aquatiques et terrestres.
Français Les informations obtenues à partir du test sur membrane moyenne nous ont permis d'évaluer la pertinence écologique des concentrations de composés de fipronil mesurées lors d'études de terrain à grande échelle menées dans cinq régions des États-Unis. Dans 444 petits cours d'eau, 17 % de la concentration moyenne d'un ou plusieurs composés de fipronil (moyenne sur 4 semaines) dépassait la valeur HC5 obtenue à partir du test sur membrane moyenne. Utilisez la SSD de l'expérience à méso-échelle pour convertir la concentration mesurée de composé de fipronil en un indice lié à la toxicité, c'est-à-dire la somme des unités de toxicité (ΣTUFipronils). La valeur de 1 indique une toxicité ou une exposition cumulée au composé de fipronil supérieure à la protection connue des espèces d'une valeur de 95 %. La relation significative entre ΣTUFipronil dans quatre des cinq régions et l'indicateur SPEARpesticides de la santé des communautés d'invertébrés indique que le fipronil peut avoir des effets néfastes sur les communautés d'invertébrés benthiques dans les rivières de plusieurs régions des États-Unis. Ces résultats appuient l'hypothèse de Wolfram et al. (3) Le risque que présentent les insecticides à base de phénpyrazole pour les eaux de surface aux États-Unis n’est pas entièrement compris, car l’impact sur les insectes aquatiques se produit en dessous du seuil réglementaire actuel.
La plupart des cours d'eau dont la teneur en fipronil dépasse le seuil toxique se situent dans la région relativement urbanisée du sud-est (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA). L'évaluation précédente de la zone a non seulement conclu que le fipronil est le principal facteur de stress affectant la structure de la communauté d'invertébrés du ruisseau, mais aussi qu'un faible taux d'oxygène dissous, une augmentation des nutriments, des modifications du débit, une dégradation de l'habitat et d'autres pesticides et polluants constituent une source importante de stress (57). Ce mélange de facteurs de stress est cohérent avec le « syndrome des rivières urbaines », qui est la dégradation des écosystèmes fluviaux couramment observée en relation avec l'utilisation des terres urbaines (58, 59). Les signes d'utilisation des terres urbaines dans la région du sud-est se multiplient et devraient augmenter avec la croissance démographique de la région. L'impact du futur développement urbain et des pesticides sur le ruissellement urbain devrait s'accroître (4). Si l'urbanisation et l'utilisation du fipronil continuent de croître, l'utilisation de ce pesticide dans les villes pourrait affecter de plus en plus les communautés riveraines. Bien que la méta-analyse conclue que l’utilisation de pesticides agricoles menace les écosystèmes fluviaux mondiaux (2, 60), nous supposons que ces évaluations sous-estiment l’impact global mondial des pesticides en excluant les utilisations urbaines.
Français Divers facteurs de stress, y compris les pesticides, peuvent affecter les communautés de macroinvertébrés dans les bassins versants aménagés (utilisation des terres urbaines, agricoles et mixtes) et peuvent être liés à l'utilisation des terres (58, 59, 61). Bien que cette étude ait utilisé l'indicateur SPEARpesticides et les caractéristiques de toxicité du fipronil spécifiques aux organismes aquatiques pour minimiser l'impact des facteurs de confusion, la performance de l'indicateur SPEARpesticides peut être affectée par la dégradation de l'habitat, et le fipronil peut être comparé à d'autres pesticides (4, 17, 51, 57). Cependant, un modèle de stress multiple développé à partir de mesures de terrain des deux premières études régionales (Midwest et Southeastern) a montré que les pesticides sont un facteur de stress important en amont pour les conditions des communautés de macroinvertébrés dans les rivières à gué. Dans ces modèles, les variables explicatives importantes comprennent les pesticides (en particulier la bifenthrine), les nutriments et les caractéristiques de l'habitat dans la plupart des cours d'eau agricoles du Midwest, et les pesticides (en particulier le fipronil) dans la plupart des villes du Sud-Est. Modifications de l'oxygène, des nutriments et du débit (61, 62). Par conséquent, bien que les études régionales tentent d'aborder l'impact des facteurs de stress non liés aux pesticides sur les indicateurs de réponse et d'ajuster les indicateurs prédictifs pour décrire l'impact du fipronil, les résultats sur le terrain de cette enquête soutiennent le point de vue du fipronil. ) Doit être considéré comme l'une des sources de pression les plus influentes dans les rivières américaines, en particulier dans le sud-est des États-Unis.
La dégradation des pesticides dans l'environnement est rarement documentée, mais la menace pour les organismes aquatiques pourrait être plus nocive que le composé parent. Dans le cas du fipronil, des études de terrain et des expériences à méso-échelle ont montré que les produits de dégradation sont aussi courants que le composé parent dans les cours d'eau échantillonnés et présentent une toxicité égale ou supérieure (tableau 1). Dans l'expérience sur membrane moyenne, le fluorobenzonitrile sulfone était le plus toxique des produits de dégradation des pesticides étudiés, plus toxique que le composé parent, et a également été détecté à une fréquence similaire à celle du composé parent. Si seuls les pesticides parents sont mesurés, les événements toxiques potentiels peuvent passer inaperçus, et le manque relatif d'informations sur la toxicité pendant la dégradation des pesticides signifie que leur apparition et leurs conséquences peuvent être ignorées. Par exemple, en raison du manque d'informations sur la toxicité des produits de dégradation, une évaluation complète des pesticides dans les cours d'eau suisses a été réalisée, incluant 134 produits de dégradation de pesticides, et seul le composé parent a été considéré comme le composé parent dans son évaluation des risques écotoxicologiques.
Français Les résultats de cette évaluation des risques écologiques indiquent que les composés de fipronil ont des effets néfastes sur la santé des rivières, de sorte qu'on peut raisonnablement en déduire que des effets néfastes peuvent être observés partout où les composés de fipronil dépassent le niveau HC5. Les résultats des expériences mésoscopiques sont indépendants de la localisation, indiquant que la concentration de fipronil et de ses produits de dégradation dans de nombreux taxons de cours d'eau est bien inférieure à celle enregistrée précédemment. Nous pensons que cette découverte est susceptible d'être étendue au protobiote des cours d'eau vierges, où qu'ils soient. Les résultats de l'expérience à mésoéchelle ont été appliqués à des études de terrain à grande échelle (444 petits cours d'eau composés d'utilisations urbaines, agricoles et foncières mixtes dans cinq grandes régions des États-Unis), et il a été constaté que la concentration de nombreux cours d'eau où le fipronil a été détecté devrait être La toxicité qui en résulte suggère que ces résultats pourraient s'étendre à d'autres pays où le fipronil est utilisé. Selon les rapports, le nombre de personnes utilisant du fipronil est en augmentation au Japon, au Royaume-Uni et aux États-Unis (7). Le fipronil est présent sur presque tous les continents, notamment en Australie, en Amérique du Sud et en Afrique (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208). Les résultats des études méso-terrain présentées ici indiquent que l'utilisation du fipronil pourrait avoir une importance écologique à l'échelle mondiale.
Pour des documents supplémentaires pour cet article, veuillez consulter http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Il s'agit d'un article en libre accès distribué selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale, qui autorise l'utilisation, la distribution et la reproduction sur tout support, à condition que l'utilisation finale ne soit pas à des fins commerciales et que l'œuvre originale soit correcte. Référence.
Remarque : Nous vous demandons simplement de fournir votre adresse e-mail afin que la personne que vous recommandez sache que vous souhaitez qu'elle voie cet e-mail et qu'il ne s'agit pas d'un spam. Nous ne collectons aucune adresse e-mail.
Cette question est utilisée pour vérifier si vous êtes un visiteur et empêcher la soumission automatique de spam.
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
Des études ont montré que les pesticides courants fréquemment détectés dans les cours d’eau américains sont plus toxiques qu’on ne le pensait auparavant.
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
Des études ont montré que les pesticides courants fréquemment détectés dans les cours d’eau américains sont plus toxiques qu’on ne le pensait auparavant.
©2021 Association américaine pour l'avancement de la science. tous droits réservés. AAAS est partenaire de HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef et COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.
Date de publication : 22 janvier 2021
