जलधाराओं में कीटनाशक तेजी से एक वैश्विक चिंता का विषय बनते जा रहे हैं, लेकिन जलीय पारिस्थितिक तंत्र की सुरक्षित सांद्रता के बारे में बहुत कम जानकारी है।30-दिवसीय मेसोकॉस्मिक प्रयोग में, देशी बेंटिक जलीय अकशेरूकीय को सामान्य कीटनाशक फ़िप्रोनिल और चार प्रकार के क्षरण उत्पादों के संपर्क में लाया गया।फिप्रोनिल यौगिक ने उद्भव और ट्रॉफिक कैस्केड में परिवर्तन का कारण बना।प्रभावी सांद्रता (EC50) जिस पर फिप्रोनिल और इसके सल्फाइड, सल्फोन और डेसल्फिनिल क्षरण उत्पाद 50% प्रतिक्रिया का कारण बनते हैं, विकसित किया गया है।टैक्सेन फिप्रोनिल के प्रति संवेदनशील नहीं हैं।15 मेसोकोस्मिक EC50 मूल्यों से प्रभावित प्रजातियों के 5% की खतरनाक सांद्रता का उपयोग क्षेत्र के नमूने में फ़िप्रोनिल की यौगिक सांद्रता को विषाक्त इकाइयों (∑TUFipronils) के योग में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।पांच क्षेत्रीय अध्ययनों से ली गई 16% धाराओं में, औसत ∑TUFipronil 1 से अधिक हो गया (विषाक्तता का संकेत)।जोखिम वाली प्रजातियों के अकशेरुकी संकेतक पाँच नमूना क्षेत्रों में से चार में TUTUipronil के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैं।इस पारिस्थितिक जोखिम मूल्यांकन से पता चलता है कि फ़िप्रोनिल यौगिकों की कम सांद्रता संयुक्त राज्य अमेरिका के कई हिस्सों में धारा समुदायों को कम कर देगी।
हालाँकि हाल के दशकों में सिंथेटिक रसायनों का उत्पादन बहुत बढ़ गया है, लेकिन गैर-लक्ष्य पारिस्थितिक तंत्र पर इन रसायनों के प्रभाव को पूरी तरह से समझा नहीं गया है (1)।सतही जल में, जहां वैश्विक कृषि भूमि का 90% नष्ट हो गया है, कृषि कीटनाशकों पर कोई डेटा नहीं है, लेकिन जहां डेटा है, वहां कीटनाशकों के नियामक सीमा से अधिक होने का समय आधा है (2)।संयुक्त राज्य अमेरिका में सतही जल में कृषि कीटनाशकों के एक मेटा-विश्लेषण से पता चला कि 70% नमूना स्थानों में, कम से कम एक कीटनाशक नियामक सीमा (3) से अधिक है।हालाँकि, ये मेटा-विश्लेषण (2, 3) केवल कृषि भूमि उपयोग से प्रभावित सतही जल पर ध्यान केंद्रित करते हैं, और अलग-अलग अध्ययनों का सारांश हैं।कीटनाशक, विशेष रूप से कीटनाशक, शहरी परिदृश्य जल निकासी (4) में भी उच्च सांद्रता में मौजूद हैं।कृषि और शहरी परिदृश्य से निकलने वाले सतही जल में कीटनाशकों का व्यापक मूल्यांकन करना दुर्लभ है;इसलिए, यह ज्ञात नहीं है कि क्या कीटनाशक सतही जल संसाधनों और उनकी पारिस्थितिक अखंडता के लिए बड़े पैमाने पर खतरा पैदा करते हैं।
2010 में वैश्विक कीटनाशक बाजार में बेंज़ोपाइराज़ोल और नियोनिकोटिनोइड्स की हिस्सेदारी एक तिहाई थी (5)।संयुक्त राज्य अमेरिका में सतही जल में, फ़िप्रोनिल और इसके क्षरण उत्पाद (फेनिलपाइराज़ोल) सबसे आम कीटनाशक यौगिक हैं, और उनकी सांद्रता आमतौर पर जलीय मानकों (6-8) से अधिक है।यद्यपि नेओनिकोटिनोइड्स ने मधुमक्खियों और पक्षियों पर उनके प्रभाव और उनकी व्यापकता (9) के कारण ध्यान आकर्षित किया है, फिप्रोनिल मछली और पक्षियों (10) के लिए अधिक जहरीला है, जबकि अन्य फेनिलपाइराज़ोल क्लास यौगिकों में जड़ी-बूटी प्रभाव (5) होता है।फिप्रोनिल एक प्रणालीगत कीटनाशक है जिसका उपयोग शहरी और कृषि वातावरण में कीटों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।1993 में फ़िप्रोनिल के विश्व बाज़ार में प्रवेश करने के बाद से, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और यूनाइटेड किंगडम में फ़िप्रोनिल का उपयोग बहुत बढ़ गया है (5)।संयुक्त राज्य अमेरिका में, फ़िप्रोनिल का उपयोग चींटियों और दीमकों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, और इसका उपयोग मकई (बीज उपचार सहित), आलू और बगीचों (11, 12) सहित फसलों में किया जाता है।संयुक्त राज्य अमेरिका में फिप्रोनिल का कृषि उपयोग 2002 (13) में चरम पर था।हालाँकि कोई राष्ट्रीय शहरी उपयोग डेटा उपलब्ध नहीं है, कैलिफोर्निया में शहरी उपयोग 2006 और 2015 में चरम पर था (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, 2 दिसंबर, 2019 को एक्सेस किया गया)।हालाँकि उच्च अनुप्रयोग दर (14) वाले कुछ कृषि क्षेत्रों में फ़िप्रोनिल (6.41μg/L) की उच्च सांद्रता कृषि धाराओं की तुलना में धाराओं में पाई जाती है, संयुक्त राज्य अमेरिका में शहरी धाराओं में आम तौर पर अधिक पहचान और उच्च उच्च सांद्रता होती है, जो सकारात्मक है। तूफानों की घटना परीक्षण (6, 7, 14-17) से जुड़ी हुई है।
फिप्रोनिल अपवाह के जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में प्रवेश करता है या मिट्टी से धारा में प्रवाहित होता है (7, 14, 18)।फिप्रोनिल में कम अस्थिरता है (हेनरी का नियम स्थिरांक 2.31×10-4 Pa m3 mol-1), कम से मध्यम पानी में घुलनशीलता (20°C पर 3.78 mg/l), और मध्यम हाइड्रोफोबिसिटी (लॉग कोउ 3.9 से 4.1 है)), मिट्टी में गतिशीलता बहुत कम है (लॉग कोक 2.6 से 3.1 है) (12, 19), और यह पर्यावरण में निम्न-से-मध्यम दृढ़ता प्रदर्शित करता है (20)।फ़िनाज़ेप्रिल को फोटोलिसिस, ऑक्सीकरण, पीएच-निर्भर हाइड्रोलिसिस और कमी द्वारा अपमानित किया जाता है, जिससे चार मुख्य गिरावट उत्पाद बनते हैं: डेसल्फॉक्सीफेनाप्रिल (न ही सल्फ़ोक्साइड), फेनाप्रेनिप सल्फोन (सल्फोन), फिलोफेनमाइड (एमाइड) और फिलोफेनिब सल्फाइड (सल्फाइड)।फ़िप्रोनिल क्षरण उत्पाद मूल यौगिक (21, 22) की तुलना में अधिक स्थिर और टिकाऊ होते हैं।
फ़िप्रोनिल की विषाक्तता और गैर-लक्ष्य प्रजातियों (जैसे जलीय अकशेरुकी) में इसके क्षरण को अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है (14, 15)।फिप्रोनिल एक न्यूरोटॉक्सिक यौगिक है जो कीड़ों में गामा-एमिनोब्यूट्रिक एसिड द्वारा नियंत्रित क्लोराइड चैनल के माध्यम से क्लोराइड आयन के मार्ग में हस्तक्षेप करता है, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक उत्तेजना और मृत्यु (20) का कारण बनने के लिए पर्याप्त एकाग्रता होती है।फिप्रोनिल चयनात्मक रूप से विषैला होता है, इसलिए इसमें स्तनधारियों की तुलना में कीड़ों के लिए अधिक रिसेप्टर बाइंडिंग आकर्षण होता है (23)।फिप्रोनिल क्षरण उत्पादों की कीटनाशक गतिविधि अलग है।मीठे पानी के अकशेरुकी जीवों में सल्फोन और सल्फाइड की विषाक्तता मूल यौगिक के समान या उससे अधिक है।डेसल्फिनिल में मध्यम विषाक्तता है लेकिन मूल यौगिक की तुलना में कम विषाक्त है।अपेक्षाकृत गैर विषैले (23, 24)।फ़िप्रोनिल और फ़िप्रोनिल क्षरण के प्रति जलीय अकशेरुकी जीवों की संवेदनशीलता टैक्सा (15) के भीतर और बीच में बहुत भिन्न होती है, और कुछ मामलों में परिमाण के एक क्रम (25) से भी अधिक हो जाती है।अंत में, इस बात के प्रमाण हैं कि फेनिलपाइराज़ोल पहले की तुलना में पारिस्थितिकी तंत्र के लिए अधिक विषैले हैं (3)।
प्रयोगशाला विषाक्तता परीक्षण पर आधारित जलीय जैविक बेंचमार्क क्षेत्र की आबादी (26-28) के जोखिम को कम आंक सकते हैं।जलीय मानक आमतौर पर एक या कई जलीय अकशेरुकी प्रजातियों (उदाहरण के लिए, डिप्टेरा: चिरोनोमिडे: चिरोनोमस और क्रस्टेशिया: डेफनिया मैग्ना और हयालेला एज्टेका) का उपयोग करके एकल-प्रजाति प्रयोगशाला विषाक्तता परीक्षण द्वारा स्थापित किए जाते हैं।इन परीक्षण जीवों को आम तौर पर अन्य बेंटिक मैक्रोइनवर्टेब्रेट्स (उदाहरण के लिए, फे जीनस::) की तुलना में विकसित करना आसान होता है, और कुछ मामलों में प्रदूषकों के प्रति कम संवेदनशील होते हैं।उदाहरण के लिए, डी. मैग्ना कुछ कीड़ों की तुलना में कई धातुओं के प्रति कम संवेदनशील है, जबकि ए. ज़ेटेका, कीड़ों के प्रति संवेदनशीलता की तुलना में पाइरेथ्रोइड कीटनाशक बिफेन्थ्रिन के प्रति कम संवेदनशील है (29, 30)।मौजूदा बेंचमार्क की एक और सीमा गणना में उपयोग किए जाने वाले अंतिम बिंदु हैं।तीव्र बेंचमार्क मृत्यु दर (या क्रस्टेशियंस के लिए तय) पर आधारित होते हैं, जबकि क्रोनिक बेंचमार्क आमतौर पर सबलेथल एंडपॉइंट (जैसे विकास और प्रजनन) (यदि कोई हो) पर आधारित होते हैं।हालाँकि, विकास, उद्भव, पक्षाघात और विकासात्मक देरी जैसे व्यापक घातक प्रभाव हैं, जो टैक्सा और सामुदायिक गतिशीलता की सफलता को प्रभावित कर सकते हैं।नतीजतन, हालांकि बेंचमार्क प्रभाव के जैविक महत्व के लिए एक पृष्ठभूमि प्रदान करता है, विषाक्तता के लिए सीमा के रूप में पारिस्थितिक प्रासंगिकता अनिश्चित है।
बेंटिक जलीय पारिस्थितिक तंत्र (अकशेरुकी और शैवाल) पर फिप्रोनिल यौगिकों के प्रभावों को बेहतर ढंग से समझने के लिए, प्राकृतिक बेंटिक समुदायों को प्रयोगशाला में लाया गया और 30-दिवसीय प्रवाह फिप्रोनिल या चार फिप्रोनिल क्षरण प्रयोगों में से एक के दौरान एकाग्रता ग्रेडिएंट्स के संपर्क में लाया गया।अनुसंधान का लक्ष्य नदी समुदाय के व्यापक टैक्सा का प्रतिनिधित्व करने वाले प्रत्येक फिप्रोनिल यौगिक के लिए प्रजाति-विशिष्ट 50% प्रभाव एकाग्रता (ईसी 50 मूल्य) का उत्पादन करना है, और सामुदायिक संरचना और कार्य पर प्रदूषकों के प्रभाव को निर्धारित करना है [यानी, खतरा एकाग्रता] 5 प्रभावित प्रजातियों का % (HC5) और अप्रत्यक्ष प्रभाव जैसे कि परिवर्तित उद्भव और पोषी गतिशीलता]।फिर मेसोस्कोपिक प्रयोग से प्राप्त थ्रेशोल्ड (यौगिक-विशिष्ट HC5 मान) को संयुक्त राज्य भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण (यूएसजीएस) द्वारा संयुक्त राज्य अमेरिका के पांच क्षेत्रों (पूर्वोत्तर, दक्षिणपूर्व, मध्यपश्चिम, उत्तरपश्चिमी प्रशांत और मध्य कैलिफोर्निया) से एकत्र किए गए क्षेत्र पर लागू किया गया था। यूएसजीएस क्षेत्रीय स्ट्रीम गुणवत्ता मूल्यांकन (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/) के हिस्से के रूप में तटीय क्षेत्र) डेटा)।जहां तक ​​हम जानते हैं, यह पहला पारिस्थितिक जोखिम मूल्यांकन है।यह नियंत्रित मेसो-पर्यावरण में बेंटिक जीवों पर फ़िप्रोनिल यौगिकों के प्रभावों की व्यापक जांच करता है, और फिर इन परिणामों को महाद्वीपीय-पैमाने के क्षेत्र मूल्यांकन पर लागू करता है।
30-दिवसीय मेसोकॉस्मिक प्रयोग 18 अक्टूबर से 17 नवंबर, 2017 तक फोर्ट कॉलिन्स, कोलोराडो, यूएसए में यूएसजीएस एक्वाटिक प्रयोगशाला (एएक्सएल) में आयोजित किया गया था, जिसमें 1 दिन का पालतू बनाना और 30 दिनों का प्रयोग शामिल था।विधि का वर्णन पहले किया गया है (29, 31) और पूरक सामग्री में विस्तृत किया गया है।मेसो स्पेस सेटिंग में चार सक्रिय प्रवाह (परिसंचारी जल टैंक) में 36 परिसंचारी प्रवाह शामिल हैं।प्रत्येक जीवित धारा पानी का तापमान बनाए रखने के लिए एक कूलर से सुसज्जित है और 16:8 प्रकाश-अंधेरे चक्र से प्रकाशित होती है।मेसो-स्तरीय प्रवाह स्टेनलेस स्टील है, जो फिप्रोनिल की हाइड्रोफोबिसिटी (लॉग कोव = 4.0) के लिए उपयुक्त है और कार्बनिक सफाई सॉल्वैंट्स (चित्र एस1) के लिए उपयुक्त है।मेसो-स्केल प्रयोग के लिए इस्तेमाल किया गया पानी कैशे ला पौड्रे नदी (रॉकी माउंटेन नेशनल पार्क, नेशनल फॉरेस्ट और कॉन्टिनेंटल डिवाइड सहित अपस्ट्रीम स्रोत) से एकत्र किया गया था और एक्सएल के चार पॉलीथीन भंडारण टैंकों में संग्रहीत किया गया था।साइट से एकत्र किए गए तलछट और पानी के नमूनों के पिछले आकलन में कोई कीटनाशक नहीं मिला (29)।
मेसो-स्केल प्रयोग डिज़ाइन में 30 प्रसंस्करण धाराएँ और 6 नियंत्रण धाराएँ शामिल हैं।उपचार धारा को उपचारित पानी प्राप्त होता है, जिनमें से प्रत्येक में फिप्रोनिल यौगिकों की अप्रयुक्त निरंतर सांद्रता होती है: फिप्रोनिल (फिप्रोनिल (सिग्मा-एल्ड्रिच, CAS 120068-37-3), एमाइड (सिग्मा-एल्ड्रिच, CAS 205650-69-7), डिसल्फराइजेशन समूह [अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) कीटनाशक लाइब्रेरी, सीएएस 205650-65-3], सल्फोन (सिग्मा-एल्ड्रिच, सीएएस 120068-37-2) और सल्फाइड (सिग्मा-एल्ड्रिच, सीएएस 120067-83-6); सभी शुद्धता ≥ 97.8%। प्रकाशित प्रतिक्रिया मूल्यों (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33) के अनुसार। मेथनॉल (थर्मो फिशर साइंटिफिक, अमेरिकन केमिकल सोसाइटी प्रमाणन स्तर) में फिप्रोनिल यौगिक को घोलकर और पतला करके एक केंद्रित स्टॉक समाधान तैयार करने के लिए आवश्यक मात्रा में विआयनीकृत पानी के साथ। क्योंकि एक खुराक में मेथनॉल की मात्रा अलग-अलग होती है, इसलिए आवश्यकतानुसार सभी उपचार धाराओं में मेथनॉल जोड़ना आवश्यक है। तीन नियंत्रणों में, समान मेथनॉल एकाग्रता सुनिश्चित करने के लिए ( धाराओं में 0.05 मिली/लीटर)। अन्य तीन नियंत्रण धाराओं के मध्य दृश्य में मेथनॉल के बिना नदी का पानी प्राप्त हुआ, अन्यथा उन्हें अन्य सभी धाराओं के रूप में माना जाता था।
8वें दिन, 16वें दिन और 26वें दिन, प्रवाह झिल्ली में तापमान, पीएच मान, विद्युत चालकता और फिप्रोनिल और फिप्रोनिल की गिरावट को मापा गया।मीडिया परीक्षण के दौरान मूल यौगिक फिप्रोनिल के क्षरण को ट्रैक करने के लिए, फिप्रोनिल (माता-पिता) का उपयोग तापमान, पीएच के लिए अगले तीन दिनों [दिन 5, 12 और 21 (एन = 6)] के लिए तरल आंत्र म्यूकोसा का इलाज करने के लिए किया गया था। चालकता, फ़िप्रोनिल और फ़िप्रोनिल क्षरण नमूनाकरण।कीटनाशक विश्लेषण के नमूने एक बड़े व्यास की सुई से सुसज्जित व्हाटमैन 0.7-माइक्रोन जीएफ/एफ सिरिंज फिल्टर के माध्यम से 20 मिलीलीटर एम्बर कांच की शीशी में 10 मिलीलीटर बहते पानी को फ़िल्टर करके एकत्र किए गए थे।नमूनों को तुरंत फ्रीज कर दिया गया और विश्लेषण के लिए लेकवुड, कोलोराडो, संयुक्त राज्य अमेरिका में यूएसजीएस राष्ट्रीय जल गुणवत्ता प्रयोगशाला (एनडब्ल्यूक्यूएल) में भेज दिया गया।पहले प्रकाशित विधि की एक बेहतर विधि का उपयोग करते हुए, पानी के नमूनों में फिप्रोनिल और 4 गिरावट उत्पादों को प्रत्यक्ष जलीय इंजेक्शन (डीएआई) तरल क्रोमैटोग्राफी-टेंडेम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस / एमएस; एगिलेंट 6495) द्वारा निर्धारित किया गया था।उपकरण पहचान स्तर (आईडीएल) को न्यूनतम अंशांकन मानक माना जाता है जो गुणात्मक पहचान मानक को पूरा करता है;फ़िप्रोनिल का IDL 0.005 μg/L है, और अन्य चार फ़िप्रोनिल का IDL 0.001 μg/L है।पूरक सामग्री गुणवत्ता नियंत्रण और आश्वासन प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, नमूना पुनर्प्राप्ति, स्पाइक्स, तीसरे पक्ष के निरीक्षण और रिक्त स्थान) सहित फिप्रोनिल यौगिकों को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों का पूरा विवरण प्रदान करती है।
30-दिवसीय मेसोकॉस्मिक प्रयोग के अंत में, वयस्क और लार्वा अकशेरुकी जीवों की गणना और पहचान पूरी हो गई (मुख्य डेटा संग्रह समापन बिंदु)।उभरते वयस्कों को हर दिन जाल से एकत्र किया जाता है और एक साफ 15 मिलीलीटर फाल्कन सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में जमाया जाता है।प्रयोग के अंत में (दिन 30), प्रत्येक धारा में झिल्ली की सामग्री को किसी भी अकशेरुकी को हटाने के लिए साफ़ किया गया, और छलनी (250 माइक्रोन) और 80% इथेनॉल में संग्रहीत किया गया।टिम्बरलाइन एक्वेटिक्स (फोर्ट कॉलिन्स, सीओ) ने लार्वा और वयस्क अकशेरुकी जीवों, आमतौर पर प्रजातियों, के न्यूनतम वर्गीकरण स्तर तक वर्गीकरण की पहचान पूरी कर ली है।9, 19 और 29वें दिन, क्लोरोफिल ए को प्रत्येक धारा के मेसोस्कोपिक झिल्ली में तीन प्रतियों में मापा गया था।मेसोस्कोपिक प्रयोग के हिस्से के रूप में सभी रासायनिक और जैविक डेटा संलग्न डेटा रिलीज (35) में प्रदान किए गए हैं।
संयुक्त राज्य अमेरिका के पांच प्रमुख क्षेत्रों में छोटी (वेडिंग) धाराओं में पारिस्थितिक सर्वेक्षण आयोजित किए गए थे, और पिछले सूचकांक अवधि के दौरान कीटनाशकों की निगरानी की गई थी।संक्षेप में, कृषि और शहरी भूमि उपयोग (36-40) के आधार पर, प्रत्येक क्षेत्र में 77 से 100 स्थानों का चयन किया गया (कुल 444 स्थान)।एक वर्ष (2013-2017) के वसंत और गर्मियों के दौरान, प्रत्येक क्षेत्र में 4 से 12 सप्ताह के लिए सप्ताह में एक बार पानी के नमूने एकत्र किए जाते हैं।विशिष्ट समय क्षेत्र और विकास की तीव्रता पर निर्भर करता है।हालाँकि, पूर्वोत्तर क्षेत्र के 11 स्टेशन लगभग जलक्षेत्र में हैं।कोई विकास नहीं, सिवाय इसके कि केवल एक नमूना एकत्र किया गया था।चूंकि क्षेत्रीय अध्ययनों में कीटनाशकों की निगरानी अवधि अलग-अलग होती है, इसलिए तुलना के लिए, यहां प्रत्येक साइट पर एकत्र किए गए केवल अंतिम चार नमूनों पर विचार किया जाता है।यह माना जाता है कि अविकसित पूर्वोत्तर स्थल (एन = 11) पर एकत्र किया गया एक नमूना 4-सप्ताह की नमूना अवधि का प्रतिनिधित्व कर सकता है।इस पद्धति से कीटनाशकों पर समान संख्या में अवलोकन (पूर्वोत्तर में 11 स्थानों को छोड़कर) और अवलोकन की समान अवधि होती है;ऐसा माना जाता है कि बायोटा के दीर्घकालिक संपर्क के लिए 4 सप्ताह पर्याप्त है, लेकिन इतना छोटा है कि पारिस्थितिक समुदाय को इन संपर्कों से उबरना नहीं चाहिए।
पर्याप्त प्रवाह के मामले में, पानी का नमूना निरंतर वेग और निरंतर चौड़ाई वृद्धि (41) के माध्यम से एकत्र किया जाता है।जब प्रवाह इस विधि का उपयोग करने के लिए पर्याप्त नहीं है, तो आप नमूनों के गहन एकीकरण द्वारा या प्रवाह के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से पकड़कर नमूने एकत्र कर सकते हैं।फ़िल्टर किए गए नमूने (42) के 10 मिलीलीटर एकत्र करने के लिए एक बड़े-बोर सिरिंज और डिस्क फ़िल्टर (0.7μm) का उपयोग करें।डीएआई एलसी-एमएस/एमएस/एमएस/एमएस के माध्यम से, 225 कीटनाशकों और कीटनाशक क्षरण उत्पादों के लिए एनडब्ल्यूक्यूएल में पानी के नमूनों का विश्लेषण किया गया, जिसमें फिप्रोनिल और 7 क्षरण उत्पाद (डेसल्फिनिल फिप्रोनिल, फिप्रोनिल) सल्फाइड, फिप्रोनिल सल्फोन, डेसक्लोरोफिप्रोनिल, डेसथिओल फिप्रोनिल, एमाइड शामिल हैं। फ़िप्रोनिल और फ़िप्रोनिल)।).क्षेत्र अध्ययन के लिए विशिष्ट न्यूनतम रिपोर्टिंग स्तर हैं: फिप्रोनिल, डेस्मेथिलथियो फ्लोरोबेंजोनिट्राइल, फिप्रोनिल सल्फाइड, फिप्रोनिल सल्फोन, और डेसक्लोरोफिप्रोनिल 0.004 μg/L;डेसल्फिनिल फ्लोर्फेनमाइड और फिप्रोनिल एमाइड की सांद्रता 0.009 μg/लीटर है;फिप्रोनिल सल्फोनेट की सांद्रता 0.096 μg/लीटर है।
अकशेरुकी समुदायों का नमूना प्रत्येक क्षेत्र अध्ययन (वसंत/ग्रीष्म) के अंत में लिया जाता है, आमतौर पर अंतिम कीटनाशक नमूनाकरण घटना के साथ ही।बढ़ते मौसम और कीटनाशकों के भारी उपयोग के बाद, नमूना लेने का समय कम प्रवाह की स्थिति के अनुरूप होना चाहिए, और उस समय के साथ मेल खाना चाहिए जब नदी अकशेरुकी समुदाय परिपक्व होता है और मुख्य रूप से लार्वा जीवन चरण में होता है।500μm जाल या डी-फ्रेम नेट के साथ एक सर्बर सैंपलर का उपयोग करके, 444 साइटों में से 437 में अकशेरुकी समुदाय का नमूना पूरा किया गया था।पूरक सामग्री में नमूनाकरण विधि का विस्तार से वर्णन किया गया है।एनडब्ल्यूक्यूएल पर, सभी अकशेरुकी जीवों को आमतौर पर जीनस या प्रजाति स्तर पर पहचाना और सूचीबद्ध किया जाता है।इस क्षेत्र में एकत्र किए गए और इस पांडुलिपि में उपयोग किए गए सभी रासायनिक और जैविक डेटा संलग्न डेटा रिलीज (35) में पाए जा सकते हैं।
मेसोस्कोपिक प्रयोग में उपयोग किए गए पांच फ़िप्रोनिल यौगिकों के लिए, नियंत्रण के सापेक्ष लार्वा अकशेरूकीय की एकाग्रता को 20% या 50% कम करके गणना की गई (यानी EC20 और EC50)।डेटा [x = समय-भारित फिप्रोनिल एकाग्रता (विवरण के लिए अनुपूरक सामग्री देखें), y = लार्वा बहुतायत या अन्य मेट्रिक्स] को तीन-पैरामीटर लॉगरिदमिक रिग्रेशन विधि "डीआरसी" का उपयोग करके आर (43) विस्तारित पैकेज में फिट किया गया था।वक्र पर्याप्त बहुतायत वाली सभी प्रजातियों (लार्वा) में फिट बैठता है और सामुदायिक प्रभाव को और अधिक समझने के लिए रुचि के अन्य मैट्रिक्स (उदाहरण के लिए, टैक्सा समृद्धि, कुल मेफ्लाई बहुतायत और कुल बहुतायत) को पूरा करता है।नैश-सटक्लिफ गुणांक (45) का उपयोग मॉडल फिट का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है, जहां एक खराब मॉडल फिट अनंत नकारात्मक मान प्राप्त कर सकता है, और एक सही फिट का मान 1 है।
प्रयोग में कीड़ों के उद्भव पर फ़िप्रोनिल यौगिकों के प्रभावों का पता लगाने के लिए, डेटा का दो तरीकों से मूल्यांकन किया गया।सबसे पहले, प्रत्येक उपचार प्रवाह मेसो की उपस्थिति से नियंत्रण प्रवाह मेसो की औसत उपस्थिति को घटाकर, प्रत्येक प्रवाह मेसो से कीड़ों की संचयी दैनिक घटना (सभी व्यक्तियों की कुल संख्या) को नियंत्रण के लिए सामान्यीकृत किया गया था।30-दिवसीय प्रयोग में नियंत्रण द्रव मध्यस्थ से उपचार द्रव मध्यस्थ के विचलन को समझने के लिए इन मूल्यों को समय के विरुद्ध प्लॉट करें।दूसरा, प्रत्येक प्रवाह मेसोफिल की कुल घटना प्रतिशत की गणना करें, जिसे नियंत्रण समूह में लार्वा और वयस्कों की औसत संख्या के लिए दिए गए प्रवाह में मेसोफिल की कुल संख्या के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, और तीन-पैरामीटर लॉगरिदमिक प्रतिगमन के लिए उपयुक्त है .एकत्र किए गए सभी अंकुरण कीड़े चिरोनोमिडे परिवार के दो उपपरिवारों से थे, इसलिए एक संयुक्त विश्लेषण किया गया था।
सामुदायिक संरचना में परिवर्तन, जैसे टैक्सा का नुकसान, अंततः विषाक्त पदार्थों के प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष प्रभावों पर निर्भर हो सकता है, और सामुदायिक कार्य में परिवर्तन (उदाहरण के लिए, ट्रॉफिक कैस्केड) हो सकता है।ट्रॉफिक कैस्केड का परीक्षण करने के लिए, पथ विश्लेषण विधि (आर पैकेज "पीसवाइजएसईएम") (46) का उपयोग करके एक सरल कारण नेटवर्क का मूल्यांकन किया गया था।मेसोस्कोपिक प्रयोगों के लिए, यह माना जाता है कि स्क्रैपर के बायोमास को कम करने के लिए पानी में फिप्रोनिल, डेसल्फिनिल, सल्फाइड और सल्फोन (अमाइड का परीक्षण नहीं किया गया) अप्रत्यक्ष रूप से क्लोरोफिल ए (47) के बायोमास में वृद्धि का कारण बनता है।यौगिक सांद्रता भविष्यवक्ता चर है, और स्क्रैपर और क्लोरोफिल बायोमास प्रतिक्रिया चर हैं।फिशर के सी आंकड़े का उपयोग मॉडल फिट का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है, ताकि पी मान <0.05 एक अच्छा मॉडल फिट (46) इंगित करता है।
जोखिम-आधारित पर्यावरण-सामुदायिक सीमा सुरक्षा एजेंट विकसित करने के लिए, प्रत्येक यौगिक ने 95% प्रभावित प्रजातियों (एचसी5) पुरानी प्रजाति संवेदनशीलता वितरण (एसएसडी) और खतरे की एकाग्रता सुरक्षा प्राप्त की है।तीन एसएसडी डेटा सेट तैयार किए गए: (i) केवल मेसो डेटा सेट, (ii) एक डेटा सेट जिसमें सभी मेसो डेटा और EPA ECOTOX डेटाबेस क्वेरी (https://cfpub.epa.gov/ecotox) से एकत्र किया गया डेटा शामिल है /, पर एक्सेस किया गया 14 मार्च, 2019), अध्ययन की अवधि 4 दिन या उससे अधिक है, और (iii) एक डेटा सेट जिसमें सभी मेसोस्कोपिक डेटा और ECOTOX डेटा शामिल हैं, जिसमें ECOTOX डेटा (तीव्र एक्सपोज़र) को तीव्र से क्रोनिक डी. मैग्ना के अनुपात से विभाजित किया गया है। 19.39) एक्सपोज़र अवधि में अंतर को समझाने और क्रोनिक ईसी50 मान (12) का अनुमान लगाने के लिए।एकाधिक एसएसडी मॉडल तैयार करने का हमारा उद्देश्य (i) फ़ील्ड डेटा (केवल मीडिया के लिए एसएसडी के लिए) के साथ तुलना के लिए एचसी5 मान विकसित करना है, और (ii) यह आकलन करना है कि मीडिया डेटा जलीय कृषि में शामिल करने के लिए नियामक एजेंसियों की तुलना में अधिक व्यापक रूप से स्वीकार किए जाते हैं। जीवन बेंचमार्क की मजबूती और डेटा संसाधनों की मानक सेटिंग, और इसलिए समायोजन प्रक्रिया के लिए मेसोस्कोपिक अध्ययन का उपयोग करने की व्यावहारिकता।
SSD को R पैकेज "ssdtools" (48) का उपयोग करके प्रत्येक डेटा सेट के लिए विकसित किया गया था।SSD से HC5 औसत और आत्मविश्वास अंतराल (CI) का अनुमान लगाने के लिए बूटस्ट्रैप (n = 10,000) का उपयोग करें।इस शोध के माध्यम से विकसित उनतालीस टैक्सा प्रतिक्रियाओं (सभी टैक्सा जिन्हें जीनस या प्रजाति के रूप में पहचाना गया है) को ECOTOX डेटाबेस में छह प्रकाशित अध्ययनों से संकलित 32 टैक्सा प्रतिक्रियाओं के साथ जोड़ा गया है, कुल 81 टैक्सोन प्रतिक्रियाओं का उपयोग एसएसडी विकास के लिए किया जा सकता है। .चूँकि एमाइड्स के ECOTOX डेटाबेस में कोई डेटा नहीं मिला, इसलिए एमाइड्स के लिए कोई SSD विकसित नहीं किया गया था और वर्तमान अध्ययन से केवल एक EC50 प्रतिक्रिया प्राप्त हुई थी।हालाँकि ECOTOX डेटाबेस में केवल एक सल्फाइड समूह का EC50 मान पाया गया था, वर्तमान स्नातक छात्र के पास 12 EC50 मान हैं।इसलिए, सल्फ़िनिल समूहों के लिए एसएसडी विकसित किए गए हैं।
केवल मेसोकोस्मोस के एसएसडी डेटा सेट से प्राप्त फिप्रोनिल यौगिकों के विशिष्ट HC5 मूल्यों को संयुक्त राज्य अमेरिका के पांच क्षेत्रों से 444 धाराओं में फिप्रोनिल यौगिकों के जोखिम और संभावित विषाक्तता का आकलन करने के लिए फ़ील्ड डेटा के साथ जोड़ा गया था।पिछले 4-सप्ताह की सैंपलिंग विंडो में, पाए गए फिप्रोनिल यौगिकों की प्रत्येक सांद्रता (अनिर्धारित सांद्रता शून्य है) को उसके संबंधित HC5 से विभाजित किया जाता है, और प्रत्येक नमूने के यौगिक अनुपात को फिप्रोनिल (ΣTUFipronils) की कुल विषाक्तता इकाई प्राप्त करने के लिए सारांशित किया जाता है, जहां ΣTUFipronils> 1 का अर्थ है विषाक्तता।
मध्यम झिल्ली प्रयोग से प्राप्त टैक्सा समृद्धि के EC50 मूल्य के साथ प्रभावित प्रजातियों (HC50) के 50% की खतरनाक सांद्रता की तुलना करके, मध्यम झिल्ली डेटा से प्राप्त SSD का मूल्यांकन फ़िप्रोनिल के लिए व्यापक पारिस्थितिक समुदाय की संवेदनशीलता को प्रतिबिंबित करने के लिए किया गया था। डिग्री।.इस तुलना के माध्यम से, टैक्सा समृद्धि को मापने की EC50 विधि का उपयोग करके SSD विधि (केवल खुराक-प्रतिक्रिया संबंध वाले उन टैक्सों सहित) और EC50 विधि (मध्य स्थान में देखे गए सभी अद्वितीय टैक्सों सहित) के बीच स्थिरता का मूल्यांकन किया जा सकता है।खुराक प्रतिक्रिया संबंध.
437 अकशेरुकी-संग्रह धाराओं में अकशेरुकी समुदायों और ΣTUFipronil की स्वास्थ्य स्थिति के बीच संबंधों की जांच करने के लिए एक कीटनाशक जोखिम प्रजाति (SPEARकीटनाशक) संकेतक की गणना की गई थी।SPEARकीटनाशक मीट्रिक शारीरिक और पारिस्थितिक विशेषताओं के साथ जैविक वर्गीकरण के लिए अकशेरुकी जीवों की संरचना को बहुतायत मीट्रिक में परिवर्तित करता है, जिससे कीटनाशकों के प्रति संवेदनशीलता प्रदान की जाती है।SPEARकीटनाशक संकेतक प्राकृतिक सहसंयोजकों (49, 50) के प्रति संवेदनशील नहीं है, हालांकि इसका प्रदर्शन गंभीर निवास स्थान गिरावट (51) से प्रभावित होगा।प्रत्येक टैक्सोन के लिए साइट पर एकत्र किए गए बहुतायत डेटा को नदी की पारिस्थितिक गुणवत्ता का आकलन करने के लिए ASTERICS सॉफ़्टवेयर से संबंधित टैक्सोन के प्रमुख मूल्य के साथ समन्वित किया जाता है (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .एचटीएमएल).फिर डेटा को इंडिकेट (http://systemecology.eu/indicate/) सॉफ़्टवेयर (संस्करण 18.05) में आयात करें।इस सॉफ़्टवेयर में, प्रत्येक साइट के डेटा को SPEARकीटनाशक संकेतक में परिवर्तित करने के लिए यूरोपीय विशेषता डेटाबेस और कीटनाशकों के प्रति शारीरिक संवेदनशीलता वाले डेटाबेस का उपयोग किया जाता है।पांच क्षेत्रीय अध्ययनों में से प्रत्येक ने SPEARकीटनाशक मीट्रिक और ΣTUFipronils [log10(X + 1) रूपांतरण] एसोसिएटेड के बीच संबंध का पता लगाने के लिए जनरल एडिटिव मॉडल (GAM) [R(52) में "mgcv" पैकेज) का उपयोग किया।SPEARकीटनाशक मेट्रिक्स पर अधिक विस्तृत जानकारी और डेटा विश्लेषण के लिए, कृपया पूरक सामग्री देखें।
जल गुणवत्ता सूचकांक प्रत्येक प्रवाह मेसोस्कोपिक और संपूर्ण मेसोस्कोपिक प्रयोग अवधि में सुसंगत है।औसत तापमान, पीएच और चालकता क्रमशः 13.1°C (±0.27°C), 7.8 (±0.12) और 54.1 (±2.1) μS/cm (35) थे।स्वच्छ नदी जल में मापा गया घुलनशील कार्बनिक कार्बन 3.1 मिलीग्राम/लीटर है।नदी के मेसो-व्यू में जहां मिनीडॉट रिकॉर्डर तैनात किया गया है, घुलनशील ऑक्सीजन संतृप्ति (औसत> 8.0 मिलीग्राम/लीटर) के करीब है, जो दर्शाता है कि धारा पूरी तरह से प्रसारित है।
फ़िप्रोनिल पर गुणवत्ता नियंत्रण और गुणवत्ता आश्वासन डेटा संलग्न डेटा रिलीज़ (35) में प्रदान किया गया है।संक्षेप में, प्रयोगशाला मैट्रिक्स स्पाइक्स और मेसोस्कोपिक नमूनों की पुनर्प्राप्ति दर आमतौर पर स्वीकार्य सीमा (70% से 130% की पुनर्प्राप्ति) के भीतर होती है, आईडीएल मानक मात्रात्मक विधि की पुष्टि करते हैं, और प्रयोगशाला और उपकरण रिक्त स्थान आमतौर पर साफ होते हैं इसके अलावा बहुत कम अपवाद हैं इन सामान्यीकरणों पर पूरक सामग्री में चर्चा की गई है।.
सिस्टम डिज़ाइन के कारण, फ़िप्रोनिल की मापी गई सांद्रता आमतौर पर लक्ष्य मान (चित्र S2) से कम होती है (क्योंकि आदर्श परिस्थितियों में स्थिर स्थिति तक पहुँचने में 4 से 10 दिन लगते हैं) (30)।अन्य फ़िप्रोनिल यौगिकों की तुलना में, डेसल्फिनिल और एमाइड की सांद्रता समय के साथ थोड़ी बदलती है, और उपचार के भीतर एकाग्रता की परिवर्तनशीलता सल्फोन और सल्फाइड के कम सांद्रता वाले उपचार को छोड़कर उपचारों के बीच के अंतर से कम होती है।प्रत्येक उपचार समूह के लिए समय-भारित औसत मापी गई एकाग्रता सीमा इस प्रकार है: फिप्रोनिल, आईडीएल से 9.07μg/L;डेसल्फिनिल, आईडीएल से 2.15μg/L;अमाइड, आईडीएल से 4.17μg/L;सल्फाइड, आईडीएल से 0.57μg/लीटर;और सल्फोन, आईडीएल 1.13μg/लीटर (35) है।कुछ धाराओं में, गैर-लक्ष्य फ़िप्रोनिल यौगिकों का पता लगाया गया था, अर्थात, ऐसे यौगिक जिन्हें किसी विशिष्ट उपचार में शामिल नहीं किया गया था, लेकिन उपचार यौगिक के क्षरण उत्पादों के रूप में जाना जाता था।मूल यौगिक फिप्रोनिल से उपचारित मेसोस्कोपिक झिल्लियों में सबसे अधिक संख्या में गैर-लक्ष्य क्षरण उत्पाद पाए गए हैं (जब प्रसंस्करण यौगिक के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है, तो वे सल्फिनिल, एमाइड, सल्फाइड और सल्फोन होते हैं);ये क्रॉस-संदूषण के परिणाम के बजाय उत्पादन प्रक्रिया यौगिक अशुद्धियों और/या गिरावट प्रक्रियाओं के कारण हो सकते हैं जो स्टॉक समाधान के भंडारण के दौरान और (या) मेसोस्कोपिक प्रयोग में होते हैं।फ़िप्रोनिल उपचार में गिरावट एकाग्रता की कोई प्रवृत्ति नहीं देखी गई।गैर-लक्ष्य क्षरण यौगिक सबसे अधिक उपचार एकाग्रता के साथ शरीर में सबसे अधिक पाए जाते हैं, लेकिन एकाग्रता इन गैर-लक्ष्य यौगिकों की एकाग्रता से कम है (एकाग्रता के लिए अगला भाग देखें)।इसलिए, चूंकि गैर-लक्ष्य क्षरण यौगिकों का आमतौर पर सबसे कम फिप्रोनिल उपचार में पता नहीं लगाया जाता है, और क्योंकि पता चला एकाग्रता उच्चतम उपचार में प्रभाव एकाग्रता से कम है, इसलिए यह निष्कर्ष निकाला गया है कि इन गैर-लक्ष्य यौगिकों का विश्लेषण पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है।
मीडिया प्रयोगों में, बेंटिक मैक्रोइनवर्टेब्रेट्स फिप्रोनिल, डेसल्फिनिल, सल्फोन और सल्फाइड के प्रति संवेदनशील थे [तालिका एस1;मूल बहुतायत डेटा संलग्न डेटा संस्करण (35) में प्रदान किया गया है]।फिप्रोनिल एमाइड केवल मक्खी रिथ्रोजेना एसपी के लिए है।विषाक्त (घातक), इसका EC50 2.05μg/L [±10.8(SE)] है।15 अद्वितीय टैक्सा के खुराक-प्रतिक्रिया वक्र उत्पन्न किए गए।इन टैक्सों ने परीक्षण की गई एकाग्रता सीमा (तालिका एस 1) के भीतर मृत्यु दर दिखाई, और लक्षित क्लस्टर टैक्सा (जैसे मक्खियाँ) (चित्रा एस 3) और समृद्ध टैक्सा (चित्रा 1) एक खुराक प्रतिक्रिया वक्र उत्पन्न किया गया था।सबसे संवेदनशील टैक्सा के अनूठे टैक्सा पर फिप्रोनिल, डेसल्फिनिल, सल्फोन और सल्फाइड की सांद्रता (EC50) क्रमशः 0.005-0.364, 0.002-0.252, 0.002-0.061 और 0.005-0.043μg/L तक होती है।रिथ्रोजेना एसपी.और स्वेल्ट्सा एसपी.;चित्र S4) अधिक सहनशील टैक्सा (जैसे कि माइक्रोप्सेक्ट्रा / टैनीटारस और लेपिडोस्टोमा एसपी) से कम हैं (तालिका S1)।तालिका S1 में प्रत्येक यौगिक के औसत EC50 के अनुसार, सल्फोन और सल्फाइड सबसे प्रभावी यौगिक हैं, जबकि अकशेरुकी आमतौर पर डेसल्फिनिल (एमाइड्स को छोड़कर) के प्रति सबसे कम संवेदनशील होते हैं।समग्र पारिस्थितिक स्थिति के मेट्रिक्स, जैसे टैक्सा समृद्धि, कुल बहुतायत, कुल पेंटाप्लोइड और कुल पत्थर मक्खी, जिसमें टैक्सा और कुछ टैक्सा की प्रचुरता शामिल है, ये मेसो में बहुत दुर्लभ हैं और गणना नहीं की जा सकती है, एक अलग खुराक प्रतिक्रिया वक्र बनाएं।इसलिए, इन पारिस्थितिक संकेतकों में एसएसडी में शामिल नहीं किए गए टैक्सोन प्रतिक्रियाएं शामिल हैं।
(ए) फिप्रोनिल, (बी) डेसल्फिनिल, (सी) सल्फोन, और (डी) सल्फाइड एकाग्रता के तीन-स्तरीय लॉजिस्टिक फ़ंक्शन के साथ टैक्सा रिचनेस (लार्वा)।प्रत्येक डेटा बिंदु 30-दिवसीय मेसो प्रयोग के अंत में एक एकल धारा से लार्वा का प्रतिनिधित्व करता है।टैक्सोन समृद्धि प्रत्येक स्ट्रीम में अद्वितीय टैक्सा की गिनती है।सांद्रता मान 30-दिवसीय प्रयोग के अंत में मापी गई प्रत्येक धारा की देखी गई सांद्रता का समय-भारित औसत है।फिप्रोनिल एमाइड (दिखाया नहीं गया) का रिच टैक्सा से कोई संबंध नहीं है।कृपया ध्यान दें कि x-अक्ष लघुगणकीय पैमाने पर है।एसई के साथ ईसी20 और ईसी50 को तालिका एस1 में बताया गया है।
सभी पांच फिप्रोनिल यौगिकों की उच्चतम सांद्रता पर, यूट्रिडे की उद्भव दर में गिरावट आई।सल्फाइड, सल्फोन, फिप्रोनिल, एमाइड और डेसल्फिनिल के अंकुरण का प्रतिशत (EC50) क्रमशः 0.03, 0.06, 0.11, 0.78 और 0.97μg/L की सांद्रता पर 50% कम देखा गया (चित्र 2 और चित्र S5)।अधिकांश 30-दिवसीय प्रयोगों में, कुछ कम-सांद्रता उपचारों (चित्र 2) को छोड़कर, फिप्रोनिल, डेसल्फिनिल, सल्फोन और सल्फाइड के सभी उपचारों में देरी हुई, और उनकी उपस्थिति बाधित हुई।एमाइड उपचार में, पूरे प्रयोग के दौरान संचित अपशिष्ट नियंत्रण से अधिक था, जिसकी सांद्रता 0.286μg/लीटर थी।पूरे प्रयोग के दौरान उच्चतम सांद्रता (4.164μg/लीटर) ने प्रवाह को रोक दिया, और मध्यवर्ती उपचार की प्रवाह दर नियंत्रण समूह के समान थी।(चित्र 2)।
संचयी उद्भव प्रत्येक उपचार का औसत दैनिक औसत उद्भव है जिसमें नियंत्रण धारा में (ए) फिप्रोनिल, (बी) डेसल्फिनिल, (सी) सल्फोन, (डी) सल्फाइड और (ई) एमाइड झिल्ली का औसत दैनिक औसत उद्भव है।नियंत्रण (एन = 6) को छोड़कर, एन = 1। एकाग्रता मूल्य प्रत्येक प्रवाह में देखी गई एकाग्रता का समय-भारित औसत है।
खुराक-प्रतिक्रिया वक्र दर्शाता है कि, टैक्सोनॉमिक नुकसान के अलावा, सामुदायिक स्तर पर संरचनात्मक परिवर्तन भी होते हैं।विशेष रूप से, परीक्षण एकाग्रता सीमा के भीतर, मई की प्रचुरता (चित्रा एस3) और टैक्सा बहुतायत (चित्रा 1) ने फिप्रोनिल, डेसल्फिनिल, सल्फोन और सल्फाइड के साथ महत्वपूर्ण खुराक-प्रतिक्रिया संबंध दिखाए।इसलिए, हमने पोषण संबंधी कैस्केड का परीक्षण करके पता लगाया कि कैसे ये संरचनात्मक परिवर्तन सामुदायिक कार्यों में बदलाव लाते हैं।जलीय अकशेरुकी जीवों के फिप्रोनिल, डेसल्फिनिल, सल्फाइड और सल्फोन के संपर्क में आने से स्क्रैपर के बायोमास पर सीधा नकारात्मक प्रभाव पड़ता है (चित्र 3)।स्क्रेपर के बायोमास पर फ़िप्रोनिल के नकारात्मक प्रभाव को नियंत्रित करने के लिए, स्क्रेपर ने क्लोरोफिल ए बायोमास को भी नकारात्मक रूप से प्रभावित किया (चित्र 3)।इन नकारात्मक पथ गुणांकों का परिणाम क्लोरोफिल ए में शुद्ध वृद्धि है क्योंकि फ़िप्रोनिल और डिग्रेडेंट्स की सांद्रता बढ़ती है।ये पूरी तरह से मध्यस्थ मार्ग मॉडल संकेत देते हैं कि फिप्रोनिल या फिप्रोनिल के बढ़ते क्षरण से क्लोरोफिल ए (चित्रा 3) के अनुपात में वृद्धि होती है।यह पहले से माना जाता है कि फिप्रोनिल या गिरावट एकाग्रता और क्लोरोफिल बायोमास के बीच सीधा प्रभाव शून्य है, क्योंकि फिप्रोनिल यौगिक कीटनाशक हैं और शैवाल के लिए कम प्रत्यक्ष विषाक्तता है (उदाहरण के लिए, ईपीए तीव्र गैर-संवहनी संयंत्र बेसलाइन एकाग्रता 100μg / L है) फिप्रोनिल, डाइसल्फोक्साइड समूह, सल्फोन और सल्फाइड; https://epa.gov/pestIDE-science-and-assessing-pestIDE-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), सभी परिणाम (मान्य मॉडल) इसका समर्थन करते हैं परिकल्पना।
फिप्रोनिल चराई (स्क्रेपर समूह लार्वा है) के बायोमास (प्रत्यक्ष प्रभाव) को काफी कम कर सकता है, लेकिन क्लोरोफिल ए के बायोमास पर इसका कोई सीधा प्रभाव नहीं पड़ता है।हालाँकि, फिप्रोनिल का मजबूत अप्रत्यक्ष प्रभाव कम चराई के जवाब में क्लोरोफिल ए के बायोमास को बढ़ाना है।तीर मानकीकृत पथ गुणांक को इंगित करता है, और ऋण चिह्न (-) एसोसिएशन की दिशा को इंगित करता है।* महत्व की डिग्री को इंगित करता है.
तीन SSD (केवल मध्य परत, मध्य परत प्लस ECOTOX डेटा, और मध्य परत प्लस ECOTOX डेटा एक्सपोज़र अवधि में अंतर के लिए सही किया गया) ने नाममात्र रूप से अलग-अलग HC5 मान (तालिका S3) उत्पन्न किए, लेकिन परिणाम SE सीमा के भीतर थे।इस अध्ययन के बाकी हिस्से में, हम केवल मेसो ब्रह्मांड और संबंधित HC5 मान के साथ डेटा SSD पर ध्यान केंद्रित करेंगे।इन तीन एसएसडी मूल्यांकनों के अधिक संपूर्ण विवरण के लिए, कृपया पूरक सामग्री (सारणी एस2 से एस5 और आंकड़े एस6 और एस7) देखें।केवल मेसो-सॉलिड एसएसडी मानचित्र में उपयोग किए जाने वाले चार फिप्रोनिल यौगिकों (चित्र 4) का सबसे उपयुक्त डेटा वितरण (न्यूनतम अकाइक सूचना मानक स्कोर) फिप्रोनिल और सल्फोन का लॉग-गंबल है, और सल्फाइड और डिसल्फराइज्ड γ का वेइबुल है ( तालिका S3).प्रत्येक यौगिक के लिए प्राप्त HC5 मान केवल मेसो ब्रह्मांड के लिए चित्र 4 में रिपोर्ट किए गए हैं, और तालिका S3 में सभी तीन SSD डेटा सेटों से HC5 मान रिपोर्ट किए गए हैं।फिप्रोनिल, सल्फाइड, सल्फोन और डेसल्फिनिल समूहों के HC50 मान [22.1±8.78 एनजी/एल (95% सीआई, 11.4 से 46.2), 16.9±3.38 एनजी/एल (95% सीआई, 11.2 से 24.0), 8 80± 2.66 एनजी/एल (95% सीआई, 5.44 से 15.8) और 83.4±32.9 एनजी/एल (95% सीआई, 36.4 से 163)] ये यौगिक ईसी50 टैक्सा समृद्धि (अद्वितीय टैक्सा की कुल संख्या) से काफी कम हैं (तालिका एस1) ; पूरक सामग्री तालिका में नोट माइक्रोग्राम प्रति लीटर हैं)।
मेसो-स्केल प्रयोग में, जब 30 दिनों के लिए (ए) फिप्रोनिल, (बी) डेसल्फिनिल फिप्रोनिल, (सी) फिप्रोनिल सल्फोन, (डी) फिप्रोनिल सल्फाइड के संपर्क में रखा जाता है, तो प्रजाति संवेदनशीलता का वर्णन किया जाता है यह टैक्सोन का ईसी50 मूल्य है।नीली धराशायी रेखा 95% सीआई का प्रतिनिधित्व करती है।क्षैतिज धराशायी रेखा HC5 का प्रतिनिधित्व करती है।प्रत्येक यौगिक का एचसी5 मान (एनजी/एल) इस प्रकार है: फिप्रोनिल, 4.56 एनजी/एल (95% सीआई, 2.59 से 10.2);सल्फाइड, 3.52 एनजी/एल (1.36 से 9.20);सल्फोन, 2.86 एनजी/लीटर (1.93 से 5.29);और सल्फ़िनिल, 3.55 एनजी/लीटर (0.35 से 28.4)।कृपया ध्यान दें कि x-अक्ष लघुगणकीय पैमाने पर है।
पांच क्षेत्रीय अध्ययनों में, 444 फ़ील्ड नमूना बिंदुओं (तालिका 1) में से 22% में फिप्रोनिल (माता-पिता) का पता चला था।फ्लोरफेनिब, सल्फोन और एमाइड की पहचान आवृत्ति समान है (नमूने का 18% से 22%), सल्फाइड और डेसल्फिनिल की पहचान आवृत्ति कम है (11% से 13%), जबकि शेष गिरावट उत्पाद बहुत अधिक हैं।कुछ (1% या उससे कम) या कभी पता नहीं चला (तालिका 1)।.फ़िप्रोनिल सबसे अधिक बार दक्षिण-पूर्व (52% साइटों) में और सबसे कम बार उत्तर-पश्चिम (9% साइटों) में पाया जाता है, जो देश भर में बेंज़ोपाइराज़ोल के उपयोग की परिवर्तनशीलता और संभावित धारा भेद्यता को उजागर करता है।डिग्रेडेंट्स आमतौर पर समान क्षेत्रीय पैटर्न दिखाते हैं, दक्षिण-पूर्व में सबसे अधिक पता लगाने की आवृत्ति और उत्तर-पश्चिम या तटीय कैलिफोर्निया में सबसे कम।फिप्रोनिल की मापी गई सांद्रता सबसे अधिक थी, इसके बाद मूल यौगिक फिप्रोनिल (क्रमशः 10.8 और 6.3 एनजी/एल का 90% प्रतिशत) (तालिका 1) (35) था।फिप्रोनिल (61.4 एनजी/एल), डाइसल्फिनिल (10.6 एनजी/एल) और सल्फाइड (8.0 एनजी/एल) की उच्चतम सांद्रता दक्षिण-पूर्व में (नमूने के अंतिम चार सप्ताह में) निर्धारित की गई थी।सल्फोन की उच्चतम सांद्रता पश्चिम में निर्धारित की गई थी।(15.7 एनजी/एल), एमाइड (42.7 एनजी/एल), डेसल्फिनिल फ्लुपिर्नमाइड (14 एनजी/एल) और फिप्रोनिल सल्फोनेट (8.1 एनजी/एल) (35)।फ्लोरफेनाइड सल्फोन एकमात्र यौगिक था जो HC5 (तालिका 1) से अधिक पाया गया था।विभिन्न क्षेत्रों के बीच औसत ΣTUFipronils बहुत भिन्न होता है (तालिका 1)।राष्ट्रीय औसत ΣTUFipronils 0.62 (सभी स्थान, सभी क्षेत्र) है, और 71 साइटों (16%) में ΣTUFipronils> 1 है, जो दर्शाता है कि यह बेंटिक मैक्रोइनवर्टेब्रेट्स के लिए विषाक्त हो सकता है।अध्ययन किए गए पांच क्षेत्रों में से चार में (मिडवेस्ट को छोड़कर), SPEARकीटनाशकों और ΣTUFipronil के बीच एक महत्वपूर्ण संबंध है, समायोजित R2 कैलिफ़ोर्निया के तट पर 0.07 से लेकर दक्षिण-पूर्व में 0.34 तक है (चित्र 5)।
*मेसोस्कोपिक प्रयोगों में प्रयुक्त यौगिक।†ΣTUFipronils, विष इकाइयों के योग का माध्य [SSD-संक्रमित प्रजातियों के पांचवें प्रतिशतक से प्रत्येक यौगिक के चार फिप्रोनिल यौगिकों/खतरे की सांद्रता का अवलोकन किया गया (चित्र 4)] फिप्रोनिल के साप्ताहिक नमूनों के लिए, अंतिम 4 प्रत्येक स्थल पर एकत्र किए गए कीटनाशक नमूनों के सप्ताहों की गणना की गई।‡उन स्थानों की संख्या जहां कीटनाशकों को मापा जाता है।§90वां प्रतिशत कीटनाशक नमूने के पिछले 4 सप्ताह के दौरान साइट पर देखी गई अधिकतम सांद्रता पर आधारित है।परीक्षण किए गए नमूनों के प्रतिशत के साथ।¶ सीआई की गणना करने के लिए एचसी5 मान के 95% सीआई (चित्र 4 और तालिका एस3, केवल मेसो) का उपयोग करें।डेक्लोरोफ्लुपिनिब का सभी क्षेत्रों में विश्लेषण किया गया है और इसे कभी नहीं पाया गया है।एनडी, पता नहीं चला.
फिप्रोनिल टॉक्सिक इकाई मापी गई फिप्रोनिल सांद्रता है जिसे यौगिक-विशिष्ट एचसी5 मान से विभाजित किया जाता है, जो मीडिया प्रयोग से प्राप्त एसएसडी द्वारा निर्धारित किया जाता है (चित्र 4 देखें)।ब्लैक लाइन, सामान्यीकृत एडिटिव मॉडल (जीएएम)।लाल धराशायी रेखा में GAM के लिए CI 95% है।ΣTUFipronils को log10 (ΣTUFipronils+1) में परिवर्तित किया जाता है।
गैर-लक्षित जलीय प्रजातियों पर फ़िप्रोनिल के प्रतिकूल प्रभावों को अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है (15, 21, 24, 25, 32, 33), लेकिन यह पहला अध्ययन है जिसमें यह नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में संवेदनशील है।टैक्सा के समुदायों को फ़िप्रोनिल यौगिकों के संपर्क में लाया गया, और परिणामों को महाद्वीपीय पैमाने पर निकाला गया।30-दिवसीय मेसोकॉस्मिक प्रयोग के परिणाम साहित्य में असूचित एकाग्रता के साथ 15 अलग-अलग जलीय कीट समूहों (तालिका एस 1) का उत्पादन कर सकते हैं, जिनमें से विषाक्तता डेटाबेस में जलीय कीड़ों का प्रतिनिधित्व कम है (53, 54)।टैक्सा-विशिष्ट खुराक-प्रतिक्रिया वक्र (जैसे कि EC50) समुदाय-स्तरीय परिवर्तनों (जैसे टैक्सा समृद्धि और बहुतायत हानि हो सकती है) और कार्यात्मक परिवर्तन (जैसे पोषण संबंधी कैस्केड और उपस्थिति में परिवर्तन) में परिलक्षित होते हैं।मेसोस्कोपिक ब्रह्मांड के प्रभाव को क्षेत्र में विस्तारित किया गया था।संयुक्त राज्य अमेरिका में पांच अनुसंधान क्षेत्रों में से चार में, क्षेत्र-मापी गई फिप्रोनिल सांद्रता को बहने वाले पानी में जलीय पारिस्थितिकी तंत्र की गिरावट के साथ सहसंबद्ध किया गया था।
मध्यम झिल्ली प्रयोग में 95% प्रजातियों के एचसी5 मान का एक सुरक्षात्मक प्रभाव है, जो दर्शाता है कि समग्र जलीय अकशेरुकी समुदाय पहले से समझे गए फिप्रोनिल यौगिकों के प्रति अधिक संवेदनशील हैं।प्राप्त HC5 मान (फ़्लोरफेनिब, 4.56 एनजी/लीटर; डेसल्फोक्सिरेन, 3.55 एनजी/लीटर; सल्फोन, 2.86 एनजी/लीटर; सल्फाइड, 3.52 एनजी/लीटर) परिमाण के क्रम (डेसल्फिनिल) से कई गुना (फ़्लोरफेनिब) से तीन गुना अधिक है ) वर्तमान ईपीए क्रोनिक इनवर्टेब्रेट बेंचमार्क से नीचे [फिप्रोनिल, 11 एनजी/लीटर;डेसल्फिनिल, 10,310 एनजी/लीटर;सल्फोन, 37 एनजी/लीटर;और सल्फाइड, 110 एनजी/लीटर (8)] के लिए।मेसोस्कोपिक प्रयोगों ने ऐसे कई समूहों की पहचान की जो ईपीए क्रोनिक इनवर्टेब्रेट बेंचमार्क द्वारा संकेतित समूहों के बजाय फिप्रोनिल के प्रति संवेदनशील हैं (4 समूह जो फिप्रोनिल के प्रति अधिक संवेदनशील हैं, डेसल्फिनिल के 13 जोड़े, सल्फोन के 11 जोड़े और 13 जोड़े) सल्फाइड संवेदनशीलता) (चित्र 4 और तालिका) S1).इससे पता चलता है कि बेंचमार्क कई प्रजातियों की रक्षा नहीं कर सकते हैं जो मध्य दुनिया में भी देखी जाती हैं, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र में भी व्यापक हैं।हमारे परिणामों और वर्तमान बेंचमार्क के बीच अंतर मुख्य रूप से जलीय कीट टैक्सा की एक श्रृंखला पर लागू फ़िप्रोनिल विषाक्तता परीक्षण डेटा की कमी के कारण है, खासकर जब एक्सपोज़र का समय 4 दिनों से अधिक हो जाता है और फ़िप्रोनिल ख़राब हो जाता है।30-दिवसीय मेसोकोस्मिक प्रयोग के दौरान, अकशेरुकी समुदाय के अधिकांश कीड़े सामान्य परीक्षण जीव एज़्टेक (क्रस्टेशियन) की तुलना में फिप्रोनिल के प्रति अधिक संवेदनशील थे, एज़्टेक को ठीक करने के बाद भी तीके का ईसी50 तीव्र परिवर्तन के बाद इसे वैसा ही बना देता है।(आमतौर पर 96 घंटे) से क्रोनिक एक्सपोज़र टाइम (चित्र S7)।मध्यम झिल्ली प्रयोग और मानक परीक्षण जीव चिरोनोमस डिल्यूटस (एक कीट) का उपयोग करके ECOTOX में रिपोर्ट किए गए अध्ययन के बीच एक बेहतर सहमति बनी।यह आश्चर्य की बात नहीं है कि जलीय कीड़े कीटनाशकों के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं।एक्सपोज़र समय को समायोजित किए बिना, मेसो-स्केल प्रयोग और ECOTOX डेटाबेस के व्यापक डेटा से पता चला कि कई टैक्सा को पतला क्लोस्ट्रीडियम (चित्र S6) की तुलना में फिप्रोनिल यौगिकों के प्रति अधिक संवेदनशील पाया गया।हालाँकि, एक्सपोज़र समय को समायोजित करके, डाइल्यूशन क्लॉस्ट्रिडियम फिप्रोनिल (मूल) और सल्फाइड के प्रति सबसे संवेदनशील जीव है, हालांकि यह सल्फोन (चित्र S7) के प्रति संवेदनशील नहीं है।ये परिणाम वास्तविक कीटनाशक सांद्रता उत्पन्न करने के लिए कई प्रकार के जलीय जीवों (कई कीड़ों सहित) को शामिल करने के महत्व को दर्शाते हैं जो जलीय जीवों की रक्षा कर सकते हैं।
SSD विधि दुर्लभ या असंवेदनशील टैक्सा की रक्षा कर सकती है जिसका EC50 निर्धारित नहीं किया जा सकता है, जैसे कि सिनीग्मुला एसपी।, आइसोपरला फुलवा और ब्रेकीसेंट्रस अमेरिकन।टैक्सा बहुतायत के EC50 मान और सामुदायिक संरचना में परिवर्तन को प्रतिबिंबित करने वाली बहुतायत उड़ सकती है, फ़िप्रोनिल, सल्फोन और सल्फाइड के SSD के HC50 मूल्यों के अनुरूप हैं।प्रोटोकॉल निम्नलिखित विचार का समर्थन करता है: थ्रेसहोल्ड प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली एसएसडी विधि समुदाय में दुर्लभ या असंवेदनशील टैक्सा सहित पूरे समुदाय की रक्षा कर सकती है।केवल कुछ टैक्सा या असंवेदनशील टैक्सा पर आधारित एसएसडी से निर्धारित जलीय जीवों की सीमा जलीय पारिस्थितिक तंत्र की रक्षा करने में काफी अपर्याप्त हो सकती है।यह डेसल्फिनिल (चित्र S6B) का मामला है।ECOTOX डेटाबेस में डेटा की कमी के कारण, EPA क्रोनिक अकशेरुकी बेसलाइन एकाग्रता 10,310 एनजी/एल है, जो एचसी5 के 3.55 एनजी/एल से चार ऑर्डर अधिक है।मेसोस्कोपिक प्रयोगों में विभिन्न टैक्सोन प्रतिक्रिया सेटों के परिणाम उत्पन्न हुए।विषाक्तता डेटा की कमी विशेष रूप से विघटित यौगिकों (चित्रा एस 6) के लिए समस्याग्रस्त है, जो बता सकती है कि सल्फोन और सल्फाइड के लिए मौजूदा जलीय जैविक बेंचमार्क चीन यूनिवर्स के आधार पर एसएसडी एचसी 5 मूल्य की तुलना में लगभग 15 से 30 गुना कम संवेदनशील क्यों हैं।मध्यम झिल्ली विधि का लाभ यह है कि एक ही प्रयोग में कई EC50 मान निर्धारित किए जा सकते हैं, जो एक पूर्ण SSD बनाने के लिए पर्याप्त है (उदाहरण के लिए, डेसल्फिनिल; चित्र 4B और चित्र S6B और S7B), और एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है संरक्षित पारिस्थितिकी तंत्र के प्राकृतिक टैक्सा पर कई प्रतिक्रियाएँ।
मेसोस्कोपिक प्रयोगों से पता चलता है कि फ़िप्रोनिल और इसके क्षरण उत्पादों का सामुदायिक कार्य पर स्पष्ट सूक्ष्म और अप्रत्यक्ष प्रतिकूल प्रभाव हो सकता है।मेसोस्कोपिक प्रयोग में, सभी पांच फ़िप्रोनिल यौगिक कीड़ों के उद्भव को प्रभावित करते दिखाई दिए।उच्चतम और निम्नतम सांद्रता (व्यक्तिगत उद्भव में अवरोध और उत्तेजना या उद्भव समय में परिवर्तन) के बीच तुलना के परिणाम कीटनाशक बिफेंथ्रिन (29) का उपयोग करके मेसो प्रयोगों के पहले रिपोर्ट किए गए परिणामों के अनुरूप हैं।वयस्कों का उद्भव महत्वपूर्ण पारिस्थितिक कार्य प्रदान करता है और इसे फ़िप्रोनिल (55, 56) जैसे प्रदूषकों द्वारा बदला जा सकता है।एक साथ उभरना न केवल कीड़ों के प्रजनन और जनसंख्या के बने रहने के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि परिपक्व कीड़ों की आपूर्ति के लिए भी महत्वपूर्ण है, जिनका उपयोग जलीय और स्थलीय जानवरों के लिए भोजन के रूप में किया जा सकता है (56)।अंकुरों के उद्भव को रोकने से जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों और तटवर्ती पारिस्थितिकी प्रणालियों के बीच खाद्य विनिमय पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है, और जलीय प्रदूषकों का प्रभाव स्थलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों में फैल सकता है (55, 56)।मेसो-स्केल प्रयोग में देखे गए स्क्रेपर्स (शैवाल खाने वाले कीड़े) की प्रचुरता में कमी के परिणामस्वरूप शैवाल की खपत में कमी आई, जिसके परिणामस्वरूप क्लोरोफिल ए में वृद्धि हुई (चित्रा 3)।यह ट्रॉफिक कैस्केड तरल खाद्य वेब में कार्बन और नाइट्रोजन प्रवाह को बदलता है, एक अध्ययन के समान जिसने बेंटिक समुदायों (29) पर पाइरेथ्रोइड बिफेन्थ्रिन के प्रभावों का मूल्यांकन किया।इसलिए, फेनिलपाइराज़ोल, जैसे फ़िप्रोनिल और इसके क्षरण उत्पाद, पाइरेथ्रोइड्स, और शायद अन्य प्रकार के कीटनाशक, अप्रत्यक्ष रूप से शैवाल बायोमास में वृद्धि और छोटी धाराओं में कार्बन और नाइट्रोजन की गड़बड़ी को बढ़ावा दे सकते हैं।अन्य प्रभाव जलीय और स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र के बीच कार्बन और नाइट्रोजन चक्र के विनाश तक फैल सकते हैं।
मध्यम झिल्ली परीक्षण से प्राप्त जानकारी ने हमें संयुक्त राज्य अमेरिका के पांच क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर किए गए क्षेत्रीय अध्ययनों में मापी गई फिप्रोनिल यौगिक सांद्रता की पारिस्थितिक प्रासंगिकता का मूल्यांकन करने की अनुमति दी।444 छोटी धाराओं में, एक या अधिक फ़िप्रोनिल यौगिकों की औसत सांद्रता का 17% (औसतन 4 सप्ताह से अधिक) मीडिया परीक्षण से प्राप्त एचसी5 मान से अधिक हो गया।मापी गई फिप्रोनिल यौगिक सांद्रता को विषाक्तता-संबंधित सूचकांक, यानी विषाक्तता इकाइयों (ΣTUFipronils) के योग में परिवर्तित करने के लिए मेसो-स्केल प्रयोग से एसएसडी का उपयोग करें।1 का मान विषाक्तता को इंगित करता है या फ़िप्रोनिल यौगिक का संचयी एक्सपोज़र 95% मूल्य की ज्ञात सुरक्षा प्रजाति से अधिक है।पांच क्षेत्रों में से चार में ΣTUFipronil और अकशेरुकी समुदाय के स्वास्थ्य के SPEARकीटनाशक संकेतक के बीच महत्वपूर्ण संबंध इंगित करता है कि Fipronil संयुक्त राज्य अमेरिका के कई क्षेत्रों में नदियों में बेंटिक अकशेरुकी समुदायों पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है।ये परिणाम वोल्फ्राम एट अल की परिकल्पना का समर्थन करते हैं।(3) संयुक्त राज्य अमेरिका में सतही जल में फेनपाइराज़ोल कीटनाशकों के खतरे को पूरी तरह से समझा नहीं गया है क्योंकि जलीय कीड़ों पर प्रभाव वर्तमान नियामक सीमा से नीचे होता है।
विषाक्त स्तर से ऊपर फिप्रोनिल सामग्री वाली अधिकांश धाराएँ अपेक्षाकृत शहरीकृत दक्षिण-पूर्व क्षेत्र (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA) में स्थित हैं।क्षेत्र के पिछले मूल्यांकन ने न केवल यह निष्कर्ष निकाला कि फिप्रोनिल खाड़ी में अकशेरुकी समुदाय संरचना को प्रभावित करने वाला मुख्य तनाव कारक है, बल्कि यह भी कि कम घुलित ऑक्सीजन, बढ़े हुए पोषक तत्व, प्रवाह परिवर्तन, निवास स्थान में गिरावट, और अन्य कीटनाशक और प्रदूषक श्रेणी एक महत्वपूर्ण है तनाव का स्रोत (57).तनावों का यह मिश्रण "शहरी नदी सिंड्रोम" के अनुरूप है, जो आमतौर पर शहरी भूमि उपयोग (58, 59) के संबंध में नदी पारिस्थितिकी तंत्र का क्षरण देखा जाता है।दक्षिणपूर्व क्षेत्र में शहरी भूमि उपयोग के संकेत बढ़ रहे हैं और क्षेत्र की जनसंख्या बढ़ने के साथ इसमें वृद्धि की उम्मीद है।भविष्य में शहरी विकास और कीटनाशकों का शहरी अपवाह पर प्रभाव बढ़ने की उम्मीद है (4)।यदि शहरीकरण और फिप्रोनिल का उपयोग बढ़ता रहा, तो शहरों में इस कीटनाशक का उपयोग तेजी से स्ट्रीम समुदायों को प्रभावित कर सकता है।यद्यपि मेटा-विश्लेषण यह निष्कर्ष निकालता है कि कृषि कीटनाशकों के उपयोग से वैश्विक प्रवाह पारिस्थितिकी तंत्र को खतरा है (2,60), हम मानते हैं कि ये आकलन शहरी उपयोगों को छोड़कर कीटनाशकों के समग्र वैश्विक प्रभाव को कम आंकते हैं।
कीटनाशकों सहित विभिन्न तनाव कारक, विकसित जलक्षेत्रों (शहरी, कृषि और मिश्रित भूमि उपयोग) में मैक्रोइनवर्टेब्रेट समुदायों को प्रभावित कर सकते हैं और भूमि उपयोग (58, 59, 61) से संबंधित हो सकते हैं।यद्यपि इस अध्ययन में भ्रमित करने वाले कारकों के प्रभाव को कम करने के लिए SPEAR कीटनाशक संकेतक और जलीय जीव-विशिष्ट फ़िप्रोनिल विषाक्तता विशेषताओं का उपयोग किया गया था, SPEAR कीटनाशक संकेतक का प्रदर्शन निवास स्थान के क्षरण से प्रभावित हो सकता है, और फ़िप्रोनिल की तुलना अन्य कीटनाशकों से संबंधित (4, 17) से की जा सकती है। 51,57).हालाँकि, पहले दो क्षेत्रीय अध्ययनों (मिडवेस्टर्न और साउथईस्टर्न) से क्षेत्र माप का उपयोग करके विकसित एक बहु तनाव मॉडल से पता चला है कि कीटनाशक नदियों में मैक्रोइनवर्टेब्रेट समुदाय की स्थितियों के लिए एक महत्वपूर्ण अपस्ट्रीम तनाव कारक हैं।इन मॉडलों में, महत्वपूर्ण व्याख्यात्मक चर में मध्यपश्चिम में अधिकांश कृषि धाराओं में कीटनाशक (विशेष रूप से बिफेंथ्रिन), पोषक तत्व और निवास स्थान की विशेषताएं और दक्षिण-पूर्व के अधिकांश शहरों में कीटनाशक (विशेष रूप से फ़िप्रोनिल) शामिल हैं।ऑक्सीजन, पोषक तत्वों और प्रवाह में परिवर्तन (61, 62)।इसलिए, हालांकि क्षेत्रीय अध्ययन प्रतिक्रिया संकेतकों पर गैर-कीटनाशक तनावों के प्रभाव को संबोधित करने का प्रयास करते हैं और फिप्रोनिल के प्रभाव का वर्णन करने के लिए पूर्वानुमानित संकेतकों को समायोजित करते हैं, इस सर्वेक्षण के क्षेत्र परिणाम फिप्रोनिल के दृष्टिकोण का समर्थन करते हैं।) अमेरिकी नदियों में दबाव के सबसे प्रभावशाली स्रोतों में से एक माना जाना चाहिए, खासकर दक्षिणपूर्वी संयुक्त राज्य अमेरिका में।
पर्यावरण में कीटनाशकों के क्षरण की घटना को शायद ही कभी प्रलेखित किया गया है, लेकिन जलीय जीवों के लिए खतरा मूल शरीर की तुलना में अधिक हानिकारक हो सकता है।फिप्रोनिल के मामले में, क्षेत्र अध्ययन और मेसो-स्केल प्रयोगों से पता चला है कि क्षरण उत्पाद नमूना धाराओं में मूल शरीर के समान ही सामान्य हैं और उनमें समान या उच्च विषाक्तता है (तालिका 1)।मध्यम झिल्ली प्रयोग में, अध्ययन किए गए कीटनाशक क्षरण उत्पादों में फ्लोरोबेंज़ोनिट्राइल सल्फोन सबसे जहरीला था, और यह मूल यौगिक की तुलना में अधिक जहरीला था, और मूल यौगिक के समान आवृत्ति पर भी पाया गया था।यदि केवल मूल कीटनाशकों को मापा जाता है, तो संभावित विषाक्तता की घटनाओं पर ध्यान नहीं दिया जा सकता है, और कीटनाशकों के क्षरण के दौरान विषाक्तता की जानकारी की सापेक्ष कमी का मतलब है कि उनकी घटना और परिणामों को नजरअंदाज किया जा सकता है।उदाहरण के लिए, क्षरण उत्पादों की विषाक्तता के बारे में जानकारी की कमी के कारण, स्विस धाराओं में कीटनाशकों का एक व्यापक मूल्यांकन किया गया, जिसमें 134 कीटनाशक क्षरण उत्पाद शामिल थे, और इसके इकोटॉक्सिकोलॉजिकल जोखिम मूल्यांकन में केवल मूल यौगिक को मूल यौगिक माना गया था।
इस पारिस्थितिक जोखिम मूल्यांकन के नतीजे बताते हैं कि फिप्रोनिल यौगिकों का नदी के स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है, इसलिए यह उचित रूप से अनुमान लगाया जा सकता है कि प्रतिकूल प्रभाव कहीं भी देखा जा सकता है जहां फिप्रोनिल यौगिक एचसी5 स्तर से अधिक हो जाते हैं।मेसोस्कोपिक प्रयोगों के परिणाम स्थान से स्वतंत्र हैं, जो दर्शाता है कि कई स्ट्रीम टैक्सा में फिप्रोनिल और इसके क्षरण उत्पादों की एकाग्रता पहले दर्ज की गई तुलना में बहुत कम है।हमारा मानना ​​है कि इस खोज को कहीं भी प्राचीन धाराओं में प्रोटोबायोटा तक विस्तारित किए जाने की संभावना है।मेसो-स्केल प्रयोग के परिणामों को बड़े पैमाने पर क्षेत्रीय अध्ययनों (संयुक्त राज्य अमेरिका के पांच प्रमुख क्षेत्रों में शहरी, कृषि और भूमि मिश्रित उपयोग से बनी 444 छोटी धाराएं) पर लागू किया गया था, और यह पाया गया कि कई धाराओं की सांद्रता जहां फिप्रोनिल का पता चला था, वहां परिणामी विषाक्तता से पता चलता है कि ये परिणाम अन्य देशों तक फैल सकते हैं जहां फिप्रोनिल का उपयोग किया जाता है।रिपोर्ट्स के मुताबिक, जापान, यूके और अमेरिका में फिप्रोनिल का इस्तेमाल करने वाले लोगों की संख्या बढ़ रही है (7)।फ़िप्रोनिल ऑस्ट्रेलिया, दक्षिण अमेरिका और अफ़्रीका (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208) सहित लगभग हर महाद्वीप पर मौजूद है।यहां प्रस्तुत मेसो-टू-फील्ड अध्ययनों के नतीजे बताते हैं कि फिप्रोनिल के उपयोग का वैश्विक स्तर पर पारिस्थितिक महत्व हो सकता है।
इस लेख की पूरक सामग्री के लिए, कृपया http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1 देखें
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जेनेट एल. मिलर, ट्रैविस एस. श्मिट, पीटर सी. वैन मीटर, बारबरा महलर (बारबरा जे. महलर, मार्क डब्ल्यू. सैंडस्ट्रॉम, लिसा एच. नोवेल, डैरेन एम. कार्लिस्ले, पैट्रिक डब्ल्यू. मोरन
अध्ययनों से पता चला है कि अमेरिकी धाराओं में अक्सर पाए जाने वाले सामान्य कीटनाशक पहले की तुलना में अधिक जहरीले होते हैं।
जेनेट एल. मिलर, ट्रैविस एस. श्मिट, पीटर सी. वैन मीटर, बारबरा महलर (बारबरा जे. महलर, मार्क डब्ल्यू. सैंडस्ट्रॉम, लिसा एच. नोवेल, डैरेन एम. कार्लिस्ले, पैट्रिक डब्ल्यू. मोरन
अध्ययनों से पता चला है कि अमेरिकी धाराओं में अक्सर पाए जाने वाले सामान्य कीटनाशक पहले की तुलना में अधिक जहरीले होते हैं।
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