Varnarefni í lækjum eru í auknum mæli að verða alþjóðlegt áhyggjuefni, en litlar upplýsingar eru til um öruggan styrk vatnavistkerfa.Í 30 daga mesókosmískri tilraun voru innfæddir botnlægir vatnshryggleysingjar útsettir fyrir hinu algenga skordýraeitri fipronil og fjórum tegundum niðurbrotsefna.Fípróníl efnasambandið olli breytingum á uppkomu og trophic cascade.Virkni styrkurinn (EC50) þar sem fípróníl og súlfíð, súlfón og desúlfín niðurbrotsefni þess valda 50% svörun hefur verið þróaður.Taxanar eru ekki viðkvæmir fyrir fípróníli.Hættustyrkur 5% af viðkomandi tegundum úr 15 mesókosmískum EC50 gildum er notaður til að umbreyta styrkleika efnasambanda fíprónils í vettvangssýninu í summan af eitruðum einingum (∑TUFipronils).Í 16% strauma úr fimm svæðisrannsóknum fór meðaltal ∑TUFipronil yfir 1 (sem gefur til kynna eiturhrif).Vísar hryggleysingja um tegundir í hættu eru neikvæðar í tengslum við TUTUipronil á fjórum af fimm sýnatökusvæðum.Þetta vistfræðilega áhættumat sýnir að lítill styrkur fípróníls efnasambanda mun draga úr straumsamfélögum víða í Bandaríkjunum.
Þó framleiðsla tilbúinna efna hafi aukist mikið á undanförnum áratugum, hefur áhrif þessara efna á vistkerfi utan markhóps ekki verið skilin að fullu (1).Í yfirborðsvatni þar sem 90% af ræktuðu landi á heimsvísu tapast, eru engin gögn um varnarefni í landbúnaði, en þar sem gögn eru til er tíminn fyrir varnarefni að fara yfir viðmiðunarmörk reglugerðar um helming (2).Safngreining á varnarefnum í landbúnaði í yfirborðsvatni í Bandaríkjunum leiddi í ljós að á 70% sýnatökustaða fór að minnsta kosti eitt skordýraeitur yfir reglubundið viðmiðunarmörk (3).Hins vegar fjalla þessar meta-greiningar (2, 3) aðeins að yfirborðsvatni sem verður fyrir áhrifum af landnotkun í landbúnaði og eru samantekt stakra rannsókna.Varnarefni, sérstaklega skordýraeitur, eru einnig til í miklum styrk í frárennsli borgarlandslags (4).Sjaldgæft er að gerð sé heildarúttekt á varnarefnum í yfirborðsvatni sem losað er frá landbúnaði og borgarlandslagi;því er ekki vitað hvort skordýraeitur stafar stórfelld ógn við yfirborðsvatnsauðlindir og vistfræðilega heilleika þeirra.
Bensópýrazól og neóníkótínóíð voru þriðjungur af alþjóðlegum skordýraeitursmarkaði árið 2010 (5).Í yfirborðsvatni í Bandaríkjunum eru fípróníl og niðurbrotsefni þess (fenýlpýrasól) algengustu skordýraeiturefnasamböndin og styrkur þeirra fer yfirleitt yfir vatnsstaðla (6-8).Þrátt fyrir að neonicotinoids hafi vakið athygli vegna áhrifa þeirra á býflugur og fugla og útbreiðslu þeirra (9), er fipronil eitraðra fyrir fiska og fugla (10), en önnur fenýlpýrazól flokks efnasambönd hafa illgresiseyðandi áhrif (5).Fipronil er kerfisbundið skordýraeitur sem notað er til að stjórna meindýrum í þéttbýli og landbúnaði.Frá því að fípróníl kom á heimsmarkaðinn árið 1993 hefur notkun fíprónils aukist mjög í Bandaríkjunum, Japan og Bretlandi (5).Í Bandaríkjunum er fípróníl notað til að stjórna maurum og termítum og er notað í ræktun þar á meðal maís (þar á meðal fræmeðferð), kartöflur og aldingarða (11, 12).Landbúnaðarnotkun fípróníls í Bandaríkjunum náði hámarki árið 2002 (13).Þrátt fyrir að engin gögn um landsnotkun í þéttbýli séu tiltæk náði þéttbýlisnotkun í Kaliforníu hámarki árin 2006 og 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, skoðað 2. desember 2019).Þrátt fyrir að mikill styrkur fíprónils (6,41μg/L) sé að finna í lækjum á sumum landbúnaðarsvæðum með háa notkunartíðni (14), samanborið við landbúnaðarstrauma, hafa þéttbýlisstraumar í Bandaríkjunum almennt meiri greiningu og hærri. Hár styrkur, jákvætt fyrir tilvik storms eru tengd prófinu (6, 7, 14-17).
Fípróníl berst í vatnavistkerfi afrennslis eða skolast úr jarðvegi í strauminn (7, 14, 18).Fípróníl hefur lítið rokgjarnt (fasti Henrys lögmáls 2,31×10-4 Pa m3 mól-1), lítið til miðlungs vatnsleysni (3,78 mg/l við 20°C) og miðlungs vatnsfælni (log Kow er 3,9 til 4,1)), hreyfanleiki í jarðvegi er mjög lítill (log Koc er 2,6 til 3,1) (12, 19), og það sýnir litla til miðlungs þrautseigju í umhverfinu (20).Finazepril er brotið niður með ljósrofinu, oxun, pH-háðri vatnsrofi og minnkun, og myndar fjórar helstu niðurbrotsafurðir: desúlfoxýfenapríl (né súlfoxíð), fenaprenipsúlfón (súlfón), filofenamíð (amíð) og filofenibsúlfíð (súlfíð).Fipronil niðurbrotsefni hafa tilhneigingu til að vera stöðugri og endingargóðari en móðurefnasambandið (21, 22).
Eiturhrif fíprónils og niðurbrot þess í tegundir utan markhóps (eins og vatnshryggleysingja) hefur verið vel skjalfest (14, 15).Fipronil er taugaeiturefnasamband sem truflar klóríðjónaleið í gegnum klóríðgöng sem stjórnað er af gamma-amínósmjörsýru í skordýrum, sem leiðir til nægrar styrks til að valda óhóflegri æsingu og dauða (20).Fipronil er sértækt eitrað, þannig að það hefur meiri viðtakabindingsækni í skordýr en spendýr (23).Skordýraeyðandi virkni fipronil niðurbrotsefna er önnur.Eituráhrif súlfóns og súlfíðs á ferskvatnshryggleysingja eru svipuð eða meiri en móðurefnasambandsins.Desúlfinýl hefur miðlungs eiturhrif en er minna eitrað en móðurefnasambandið.Tiltölulega óeitrað (23, 24).Næmi vatnshryggleysingja fyrir niðurbroti fíprónils og fípróníls er mjög mismunandi innan og á milli flokka (15), og í sumum tilfellum jafnvel yfir stærðargráðu (25).Að lokum eru vísbendingar um að fenýlpýrasól séu eitrari fyrir vistkerfið en áður var talið (3).
Vatnalíffræðileg viðmið sem byggjast á eiturhrifaprófum á rannsóknarstofu geta vanmetið hættuna á akrisstofnum (26-28).Vatnsstaðlar eru venjulega settir með eituráhrifaprófum á rannsóknarstofu með einni eða fleiri tegundum vatnshryggleysingja (til dæmis Diptera: Chironomidae: Chironomus og Crustacea: Daphnia magna og Hyalella azteca).Þessar prófunarlífverur eru almennt auðveldari í ræktun en önnur botndýr stórhryggleysingja (til dæmis phe ættkvísl::), og eru í sumum tilfellum minna viðkvæm fyrir mengunarefnum.D. Magna er til dæmis minna viðkvæmt fyrir mörgum málmum en ákveðnum skordýrum, á meðan A. zteca er minna viðkvæmt fyrir pýretróíð skordýraeitrinu bifenthrin en næmi þess fyrir ormum (29, 30).Önnur takmörkun á núverandi viðmiðum eru endapunktarnir sem notaðir eru í útreikningunum.Bráð viðmið eru byggð á dánartíðni (eða fastur fyrir krabbadýr), en langvarandi viðmið eru venjulega byggð á undirdrepandi endapunktum (eins og vexti og æxlun) (ef einhver er).Hins vegar eru útbreidd undirdrepandi áhrif, svo sem vöxtur, uppkoma, lömun og þroskaseinkun, sem geta haft áhrif á árangur taxa og samfélagsvirkni.Þar af leiðandi, þótt viðmiðið gefi bakgrunn fyrir líffræðilegt mikilvægi áhrifanna, er vistfræðilegt mikilvægi sem viðmiðunarmörk fyrir eiturhrif óvíst.
Til að skilja betur áhrif fíprónílsambönda á vatnavistkerfi botndýra (hryggleysingja og þörunga) voru náttúruleg botndýrasamfélög færð inn á rannsóknarstofuna og útsett fyrir styrkleikastigum í 30 daga flæði Fipronil eða einni af fjórum fipronil niðurbrotstilraunum.Rannsóknarmarkmiðið er að framleiða tegundasértækan 50% áhrifastyrk (EC50 gildi) fyrir hvert fíprónil efnasamband sem táknar breitt flokka ársamfélags og ákvarða áhrif mengunarefna á uppbyggingu og virkni samfélagsins [þ.e. hættustyrkur] 5 % af tegundum sem verða fyrir áhrifum (HC5) og óbein áhrif eins og breytt útkoma og breytileg virkni.Síðan var þröskuldurinn (efnasambandssértækt HC5 gildi) sem fékkst úr mesoscopic tilrauninni beitt á reitinn sem safnað var af United States Geological Survey (USGS) frá fimm svæðum í Bandaríkjunum (Nordaustur, Suðaustur, Miðvestur, Norðvestur Kyrrahaf og Mið-Kalifornía Coastal Zone) Gögn) sem hluti af USGS svæðisbundnu straumgæðamati (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Eftir því sem við best vitum er þetta fyrsta vistfræðilega áhættumatið.Það rannsakar ítarlega áhrif fípróníls efnasambanda á botndýralífverur í stýrðu mesóumhverfi og notar þessar niðurstöður síðan við mat á vettvangi á meginlandi mælikvarða.
30 daga mesocosmic tilraunin var gerð á USGS Aquatic Laboratory (AXL) í Fort Collins, Colorado, Bandaríkjunum frá 18. október til 17. nóvember, 2017, í 1 dag af tæmingu og 30 daga tilraunir.Aðferðinni hefur áður verið lýst (29, 31) og ítarlega í viðbótarefninu.Meso-rýmisstillingin inniheldur 36 hringrásarrennsli í virku rennslunum fjórum (rennslisvatnsgeymar).Hver lifandi straumur er búinn kælir til að halda hitastigi vatnsins og er upplýstur með 16:8 ljós-myrkri hringrás.Mesó-stigsflæðið er ryðfríu stáli, sem hentar fyrir vatnsfælni fíprónils (log Kow = 4,0) og hentar fyrir lífræna hreinsiefni (Mynd S1).Vatninu sem notað var í tilraunaverkefnið á milli mælikvarða var safnað úr Cache La Poudre ánni (andstreymis uppsprettur þar á meðal Rocky Mountain þjóðgarðurinn, þjóðskógur og meginlandsdeild) og geymt í fjórum pólýetýlengeymum AXL.Fyrri úttektir á set- og vatnssýnum sem safnað var af staðnum fundu engin skordýraeitur (29).
Tilraunahönnunin á milli mælikvarða samanstendur af 30 vinnslustraumum og 6 stýristraumum.Meðhöndlunarstraumurinn tekur á móti meðhöndluðu vatni, sem hvert um sig inniheldur óaftekinn stöðugan styrk af fíprónílsamböndum: fípróníl (fípróníl (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amíð (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), brennisteinslosunarhópur [US Environmental Protection Agency (EPA) varnarefnasafn, CAS 205650-65-3], súlfón (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) og súlfíð (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); allt hreinleiki ≥ 97,8%. Samkvæmt birtum svörunargildum (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Með því að leysa upp fípróníl efnasamband í metanóli (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society vottunarstig), og þynna út með afjónuðu vatni að tilskildu rúmmáli til að útbúa óblandaða stofnlausn. Vegna þess að magn metanóls í skammti er mismunandi er nauðsynlegt að bæta metanóli við alla meðferðarstrauma eftir þörfum. Í samanburðarstýringunum þremur, til að tryggja sama metanólstyrk ( 0,05 ml/L) í lækjunum Miðmynd hinna þriggja viðmiðunarlækjanna fékk árvatn án metanóls, annars voru þeir meðhöndlaðir eins og allir aðrir lækir.
Á 8., 16. og 26. degi var hitastig, pH-gildi, rafleiðni og niðurbrot fíprónils og fíprónils mæld í flæðishimnu.Til þess að fylgjast með niðurbroti móðurefnasambandsins fípróníls meðan á miðlunarprófinu stóð var fípróníl (foreldrar) notað til að meðhöndla vökvaslímhúð í þörmum í aðra þrjá daga [dagar 5, 12 og 21 (n = 6)] fyrir hitastig, pH , Sýnataka fyrir leiðni, fipronil og fipronil niðurbrot.Varnarefnagreiningarsýnunum var safnað með því að sía 10 ml af rennandi vatni í 20 ml gulbrúnt hettuglas úr gleri í gegnum Whatman 0,7-μm GF/F sprautusíu með nál með stórum þvermál.Sýnin voru strax fryst og send til USGS National Water Quality Laboratory (NWQL) í Lakewood, Colorado, Bandaríkjunum til greiningar.Með endurbættri aðferð frá áður birtri aðferð voru Fipronil og 4 niðurbrotsefni í vatnssýnum ákvörðuð með beinni vatnssprautun (DAI) vökvaskiljun-tandem massagreiningu (LC-MS / MS; Agilent 6495).Tækjaskynjunarstigið (IDL) er áætlað að vera lágmarks kvörðunarstaðallinn sem uppfyllir eigindlega auðkenningarstaðalinn;IDL fípróníls er 0,005 μg/L og IDL í hinum fjórum fípróníls er 0,001 μg/L.Viðbótarefnið veitir ítarlega lýsingu á aðferðum sem notaðar eru til að mæla fíprónílsambönd, þar á meðal gæðaeftirlit og tryggingaraðferðir (til dæmis endurheimt sýna, toppa, skoðanir þriðja aðila og eyður).
Í lok 30 daga Mesocosmic tilraunarinnar var lokið við talningu og auðkenningu fullorðinna og lirfa hryggleysingja (aðalendapunktur gagnasöfnunar).Fullorðnum sem koma upp er safnað úr netinu á hverjum degi og fryst í hreinu 15 ml Falcon skilvindurör.Í lok tilraunarinnar (dagur 30) var innihald himnunnar í hverjum straumi skrúbbað til að fjarlægja hryggleysingja og sigtað (250 μm) og geymt í 80% etanóli.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) hefur lokið flokkunarfræðilegri auðkenningu lirfa og fullorðinna hryggleysingja á lægsta flokkunarstigi sem mögulegt er, venjulega tegundir.Dagana 9, 19 og 29 var blaðgræna a mæld í þríriti í mesoscopic himnu hvers straums.Allar efnafræðilegar og líffræðilegar upplýsingar sem hluti af mesoscopic tilrauninni eru veittar í meðfylgjandi gagnaútgáfu (35).
Vistfræðilegar kannanir voru gerðar í litlum (vaða)lækjum á fimm stórum svæðum í Bandaríkjunum og var fylgst með varnarefnum á fyrra vísitölutímabilinu.Í stuttu máli, miðað við landnotkun í landbúnaði og þéttbýli (36-40), voru valdir 77 til 100 staðir á hverju svæði (alls 444 staðir).Á vorin og sumrin eins árs (2013-2017) er vatnssýnum safnað einu sinni í viku á hverju svæði í 4 til 12 vikur.Tiltekinn tími fer eftir svæði og þróunarstyrk.Hins vegar eru 11 stöðvarnar á norðaustursvæðinu nánast á vatnaskilum.Engin þróun, nema að aðeins einu sýni var safnað.Þar sem vöktunartímabil varnarefna í svæðisrannsóknum eru mismunandi er hér til samanburðar einungis litið til fjögurra síðustu sýnanna sem safnað var á hverjum stað.Gert er ráð fyrir að eitt sýni sem safnað er á óþróuðum Norðausturstað (n = 11) geti táknað 4 vikna sýnatökutímabilið.Þessi aðferð leiðir til jafnmargra athugana á skordýraeitri (fyrir utan staðina 11 á Norðausturlandi) og sama tímalengd athugunar;talið er að 4 vikur séu nægilega langur tími fyrir langvarandi útsetningu fyrir lífríkinu, en nógu stutt til að vistfræðilega samfélagið ætti ekki að jafna sig eftir þessar snertingar.
Ef um nægjanlegt rennsli er að ræða er vatnssýninu safnað með stöðugum hraða og stöðugum breiddaraukningum (41).Þegar flæði er ekki nóg til að nota þessa aðferð er hægt að safna sýnum með djúpri samþættingu sýna eða grípa frá þyngdarpunkti flæðisins.Notaðu sprautu með stórum holu og diskasíu (0,7μm) til að safna 10 ml af síuðu sýni (42).Í gegnum DAI LC-MS/MS/MS/MS voru vatnssýni greind á NWQL fyrir 225 varnarefni og niðurbrotsefni varnarefna, þar á meðal fípróníl og 7 niðurbrotsefni (desúlfinýl fípróníl, fípróníl) Súlfíð, fíprónílsúlfón, desklórófípróníl, destíólfíprón, fipronil og fipronil).).Dæmigert lágmarksgildi fyrir vettvangsrannsóknir eru: fípróníl, desmetýlþíó flúorbensónítríl, fíprónílsúlfíð, fíprónílsúlfón og desklórfípróníl 0,004 μg/L;desúlfinýl flúorfenamíð og Styrkur fíprónílamíðs er 0,009 μg/lítra;styrkur fíprónilsúlfónats er 0,096 μg/lítra.
Sýnatökur eru teknar úr samfélögum hryggleysingjanna í lok hverrar svæðisrannsóknar (vor/sumar), venjulega á sama tíma og síðasta sýnatökuatburður varnarefna.Eftir vaxtarskeiðið og mikla notkun skordýraeiturs ætti sýnatökutíminn að vera í samræmi við lágrennslisskilyrði og ætti að vera saman við þann tíma þegar hryggleysingjasamfélagið í ánni þroskast og er aðallega á lirfustigi.Með því að nota Surber sýnatökutæki með 500 μm möskva eða D-ramma neti var sýnitöku úr samfélaginu hryggleysingum lokið á 437 af 444 stöðum.Sýnatökuaðferðinni er lýst ítarlega í viðbótarefninu.Á NWQL eru allir hryggleysingjar yfirleitt auðkenndir og skráðir á ættkvísla- eða tegundastigi.Öll efna- og líffræðileg gögn sem safnað er á þessu sviði og notuð í þessu handriti má finna í meðfylgjandi gagnaútgáfu (35).
Fyrir fimm fipronil efnasamböndin sem notuð voru í mesoscopic tilrauninni var styrkur lirfuhryggleysingja sem minnkaði um 20% eða 50% reiknaður miðað við samanburðarhópinn (þ.e. EC20 og EC50).Gögnin [x = tímaveginn styrkur fípróníls (sjá viðbótarefni fyrir nánari upplýsingar), y = magn lirfa eða aðrar mælikvarðar] voru festar á R(43) útbreidda pakkann með því að nota þriggja breytu logaritmíska aðhvarfsaðferð „drc“.Ferillinn passar fyrir allar tegundir (lirfur) með nægilegt magn og uppfyllir aðrar mælikvarðar sem vekja áhuga (td skattaauðgi, heildarmagn fluguflugna og heildarmagn) til að skilja samfélagsáhrifin frekar.Nash-Sutcliff stuðullinn (45) er notaður til að meta líkanpassann, þar sem léleg líkanspassun getur fengið óendanlega neikvæð gildi og gildi fullkomins passa er 1.
Til að kanna áhrif fipronil efnasambanda á tilkomu skordýra í tilrauninni voru gögnin metin á tvo vegu.Í fyrsta lagi, með því að draga meðalútlit eftirlitsflæðismesós frá útliti hvers meðferðarflæðismesós, var uppsafnað daglegt tilvik skordýra frá hverjum flæðismesó (heildarfjöldi allra einstaklinga) staðlað í samanburðarhópnum.Settu þessi gildi saman við tímann til að skilja frávik meðferðarvökvamiðlarans frá samanburðarvökvamiðlaranum í 30 daga tilrauninni.Í öðru lagi, reiknaðu heildartilviksprósentu hvers flæðis mesófýls, sem er skilgreint sem hlutfall heildarfjölda mesófýls í tilteknu flæði og meðalfjölda lirfa og fullorðinna í samanburðarhópnum, og hentar fyrir þriggja breytu lógaritmískt aðhvarf. .Öll spírunarskordýrin sem safnað var voru úr tveimur undirættkvíslum Chironomidae fjölskyldunnar, þannig að sameinuð greining var gerð.
Breytingar á samfélagsgerð, eins og tap á skatta, geta á endanum verið háð beinum og óbeinum áhrifum eiturefna og geta leitt til breytinga á samfélagsstarfsemi (til dæmis td fossa).Til að prófa trophic fossinn var einfalt orsakasamband metið með því að nota slóðagreiningaraðferðina (R pakki „piecewiseSEM“) (46).Fyrir mesoscopic tilraunir er gert ráð fyrir að fípróníl, desúlfínýl, súlfíð og súlfón (ekki prófað amíð) í vatni til að draga úr lífmassa sköfunnar, leiði óbeint til aukningar á lífmassa blaðgrænu a (47).Styrkur efnasambandsins er spábreytan og skafan og blaðgræna a lífmassi eru svörunarbreyturnar.Fisher's C tölfræði er notuð til að meta líkanpassa þannig að P gildi <0,05 gefur til kynna góða líkanpassun (46).
Í því skyni að þróa áhættumiðað umhverfisþröskuldsvarnarefni, hefur hvert efnasamband fengið 95% af áhrifum tegunda (HC5) langvarandi tegundanæmisdreifingar (SSD) og hættuþéttniverndar.Þrjú SSD gagnasöfn voru mynduð: (i) aðeins meso gagnasett, (ii) gagnasett sem inniheldur öll meso gögn og gögn sem safnað var úr EPA ECOTOX gagnagrunnsfyrirspurn (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, aðgangur að á 14. mars 2019), er rannsóknin 4 dagar eða lengur, og (iii) gagnasett sem inniheldur öll mesoscopic gögn og ECOTOX gögn, þar sem ECOTOX gögn (bráð útsetning) deilt með bráðum í Hlutfall langvarandi D. magna ( 19.39) til að útskýra muninn á váhrifalengd og nálgast langvarandi EC50 gildi (12).Tilgangur okkar með því að búa til mörg SSD líkön er að (i) þróa HC5 gildi til samanburðar við vettvangsgögn (aðeins fyrir SSD fyrir fjölmiðla), og (ii) meta að fjölmiðlagögn séu almennt viðurkennd en eftirlitsstofnanir fyrir þátttöku í fiskeldi. styrkleika lífsviðmiða og staðalsetningar gagnaauðlinda, og þar af leiðandi hagkvæmni þess að nota mesoscopic rannsóknir fyrir aðlögunarferlið.
SSD var þróað fyrir hvert gagnasett með því að nota R pakkann „ssdtools“ (48).Notaðu ræsibandið (n = 10.000) til að áætla HC5 meðaltal og öryggisbil (CI) frá SSD.Fjörutíu og níu taxa svör (allar taxa sem hafa verið auðkenndar sem ættkvísl eða tegund) sem þróuð eru í gegnum þessar rannsóknir eru sameinuð 32 taxa svörum sem tekin eru saman úr sex birtum rannsóknum í ECOTOX gagnagrunninum, en alls er hægt að nota 81 Taxon svörun fyrir SSD þróun .Þar sem engin gögn fundust í ECOTOX gagnagrunninum um amíð, var engin SSD þróaður fyrir amíð og aðeins eitt EC50 svar fékkst úr núverandi rannsókn.Þrátt fyrir að EC50 gildi aðeins eins súlfíðhóps hafi fundist í ECOTOX gagnagrunninum, hefur núverandi útskriftarnemi 12 EC50 gildi.Þess vegna hafa SSDs fyrir súlfínýlhópa verið þróaðir.
Sértæk HC5 gildi fipronil efnasambanda sem fengust úr SSD gagnasetti Mesocosmos eingöngu voru sameinuð vettvangsgögnum til að meta váhrif og hugsanleg eiturhrif fípróníls efnasambanda í 444 straumum frá fimm svæðum í Bandaríkjunum.Í síðustu 4 vikna sýnatökuglugganum er hverjum styrk fípróníls efnasambanda sem greindist (ógreindur styrkur er núll) deilt með viðkomandi HC5 og efnasambandahlutfalli hvers sýnis er lagt saman til að fá heildareiturhrifseiningu fíprónils (ΣTUFipronils), þar sem ΣTUFipronils> 1 þýðir eiturhrif.
Með því að bera saman hættustyrk 50% af viðkomandi tegundum (HC50) við EC50 gildi skattaauðs sem fengist er úr miðlungs himnutilrauninni, var SSD sem fékkst úr miðlungs himnugögnum metið til að endurspegla næmi víðara vistsamfélagsins fyrir fipronil gráðu..Með þessum samanburði er hægt að meta samræmi á milli SSD aðferðarinnar (þar á meðal aðeins þeirra flokka sem eru með skammta-svörunarsamband) og EC50 aðferðarinnar (þar á meðal allra einstakra flokka sem sjást í miðju rýminu) sem notar EC50 aðferðina til að mæla skattaauðgæði.Skammtasvörunarsamband.
Vísir fyrir varnarefnaáhættutegundir (SPEARpesticides) var reiknaður út til að kanna tengsl heilsuástands hryggleysingjasamfélaga og ΣTUFipronil í 437 straumum sem safna hryggleysingjum.SPEARpesticides mæligildið breytir samsetningu hryggleysingja í gnægðsmælingu fyrir líffræðilega flokkun með lífeðlisfræðilega og vistfræðilega eiginleika og gefur þannig næmni fyrir varnarefnum.SPEAR varnarefnavísirinn er ekki viðkvæmur fyrir náttúrulegum fylgibreytum (49, 50), þó að árangur hans verði fyrir áhrifum af alvarlegri niðurbroti búsvæða (51).Mikið gögn sem safnað er á staðnum fyrir hvern flokkun eru samræmd við lykilgildi flokkunar sem tengist ASTERICS hugbúnaðinum til að meta vistfræðileg gæði árinnar (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Flyttu síðan gögnin inn í Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) hugbúnaðinn (útgáfa 18.05).Í þessum hugbúnaði eru evrópski eiginleikagagnagrunnurinn og gagnagrunnurinn með lífeðlisfræðilega næmni fyrir varnarefnum notaðir til að umbreyta gögnum hvers staðar í SPEAR varnarefnavísi.Hver af fimm svæðisrannsóknunum notaði General Additive Model (GAM) ["mgcv" pakkann í R(52)) til að kanna tengslin milli SPEARpesticides mæligildisins og ΣTUFipronils [log10(X + 1) umbreytingu] Associated.Fyrir nánari upplýsingar um mæligildi SPEAR varnarefna og fyrir gagnagreiningu, vinsamlegast sjá viðbótarefni.
Vatnsgæðavísitalan er í samræmi við hverja rennslismesoscopic og allt mesoscopic tilraunatímabilið.Meðalhiti, pH og leiðni var 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) og 54,1 (±2,1) μS/cm (35), í sömu röð.Mælt uppleyst lífrænt kolefni í hreinu árvatni er 3,1 mg/L.Í meso-sýn yfir ána þar sem MiniDOT upptökutækið er notað, er uppleyst súrefni nálægt mettun (meðaltal> 8,0 mg/L), sem gefur til kynna að straumurinn sé að fullu í hringrás.
Gögn um gæðaeftirlit og gæðatryggingu um fipronil eru veittar í meðfylgjandi gagnaútgáfu (35).Í stuttu máli má segja að endurheimtarhlutfall rannsóknarstofunnar og mesoscopic sýna sé venjulega innan viðunandi marka (endurheimt 70% til 130%), IDL staðlar staðfesta megindlega aðferðina og eyður á rannsóknarstofu og tækjabúnaði eru yfirleitt hreinar. Örfáar undantekningar eru aðrar en þessar alhæfingar sem fjallað er um í ítarefninu..
Vegna kerfishönnunar er mældur styrkur fíprónils venjulega lægri en markgildi (Mynd S2) (vegna þess að það tekur 4 til 10 daga að ná jafnvægi við kjöraðstæður) (30).Í samanburði við önnur fíprónílsambönd breytist styrkur desúlfínýls og amíðs lítið með tímanum og breytileiki styrksins innan meðferðarinnar er minni en munurinn á meðferðum nema hvað varðar lágstyrksmeðferð súlfóns og súlfíðs.Tímavegið meðaltal mælds styrkleikasviðs fyrir hvern meðferðarhóp er sem hér segir: Fipronil, IDL til 9,07μg/L;Desúlfinýl, IDL í 2,15μg/L;Amíð, IDL í 4,17μg/L;Súlfíð, IDL Til 0,57μg/lítra;og súlfón, IDL er 1,13μg/lítra (35).Í sumum straumum greindust fíprónílsambönd sem ekki voru markhópur, það er efnasambönd sem ekki var sprautað í sérstaka meðferð, en vitað var að vera niðurbrotsefni meðferðarefnasambandsins.Mesoscopic himnurnar sem eru meðhöndlaðar með móðurefnasambandinu fípróníl eru með hæsta fjölda niðurbrotsefna sem ekki eru markhópar (þegar þær eru ekki notaðar sem vinnsluefnasamband, eru þær súlfínýl, amíð, súlfíð og súlfón);þetta getur stafað af framleiðsluferlinu. Samsett óhreinindi og/eða niðurbrotsferli sem eiga sér stað við geymslu stofnlausnarinnar og (eða) í mesoscopic tilrauninni frekar en afleiðing af krossmengun.Engin tilhneiging til niðurbrotsstyrks sást við fipronil meðferð.Algengast er að niðurbrotsefnasambönd utan markhóps greinast í líkamanum með hæsta meðferðarstyrk, en styrkurinn er minni en styrkur þessara efnasambanda sem ekki er markhópur (sjá næsta kafla um styrkinn).Þar sem niðurbrotsefnasambönd sem ekki eru markhópur finnast venjulega ekki í lægstu fíprónílmeðferðinni og vegna þess að styrkur sem greindur er er lægri en áhrifastyrkur í hæstu meðferðinni, er ályktað að þessi efnasambönd utan markhóps hafi lágmarks áhrif á greininguna.
Í fjölmiðlatilraunum voru botndýr stórhryggleysingja viðkvæm fyrir fípróníli, desúlfínýli, súlfóni og súlfíði [Tafla S1;upprunaleg gnægðargögn eru veitt í meðfylgjandi gagnaútgáfu (35)].Fipronil amíð er eingöngu fyrir fluguna Rhithrogena sp.Eitrað (banvænt), EC50 þess er 2,05μg/L [±10,8(SE)].Skammta-svörunarferlar af 15 einstökum flokkum voru búnir til.Þessir flokkar sýndu dánartíðni innan prófaðs styrkleikasviðs (tafla S1), og markvissir flokkar (eins og flugur) (Mynd S3) og ríkar flokkar (Mynd 1) Skammtaviðbragðsferill var myndaður.Styrkur (EC50) fípróníls, desúlfínýls, súlfóns og súlfíðs á einstökum flokkum viðkvæmustu flokkanna er á bilinu 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 og 0,005-0,043μg/L, í sömu röð.Rhithrogena sp.Og Sweltsa sp.;Mynd S4) eru lægri en þau flokka sem þolast betur (eins og Micropsectra / Tanytarsus og Lepidostoma sp.) (tafla S1).Samkvæmt meðaltali EC50 hvers efnasambands í töflu S1 eru súlfón og súlfíð áhrifaríkustu efnasamböndin en hryggleysingjar eru yfirleitt minnst viðkvæmir fyrir desúlfinýli (að undanskildum amíðum).Mælingar um heildar vistfræðilegt ástand, svo sem skattaauðgæði, heildarmagn, heildarpentaploid og heildarsteinfluga, þar á meðal taxa og magn sumra taxa, þetta eru mjög sjaldgæfar í meso og ekki hægt að reikna út. Teiknaðu sérstaka skammtaviðbragðsferil.Þess vegna innihalda þessar vistfræðilegu vísbendingar flokkunarviðbrögð sem ekki eru innifalin í SSD.
Taxa auðlegð (lirfa) með þriggja stiga skipulagsvirkni sem er (A) fípróníl, (B) desúlfínýl, (C) súlfón og (D) styrkur súlfíðs.Hver gagnapunktur táknar lirfur úr einum straumi í lok 30 daga meso tilraunarinnar.Skattarauðgi er fjöldi einstakra flokka í hverjum straumi.Styrkleikagildið er tímavegið meðaltal þess styrks sem mælst hefur í hverju straumi mældur í lok 30 daga tilraunar.Fipronil amíð (ekki sýnt) hefur engin tengsl við ríka taxa.Athugið að x-ásinn er á lógaritmískum kvarða.Greint er frá EC20 og EC50 með SE í töflu S1.
Við hæsta styrk allra fimm fipronil efnasambandanna minnkaði uppkoma Uetridae.Hlutfall spírun (EC50) súlfíðs, súlfóns, fípróníls, amíðs og desúlfínýls minnkaði um 50% við styrkleikana 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 og 0,97μg/L í sömu röð (Mynd 2 og Mynd S5).Í flestum 30 daga tilraununum var öllum meðferðum á fípróníli, desúlfínýli, súlfóni og súlfíði seinkað, fyrir utan sumar meðferðir með lágan styrk (Mynd 2), og útlit þeirra var hamlað.Í amíðmeðferðinni var uppsafnað frárennsli í allri tilrauninni hærra en viðmiðunarmagnið, með styrk 0,286μg/lítra.Hæsti styrkur (4,164μg/lítra) í allri tilrauninni hamlaði frárennslinu og frárennslishraði millihreinsunar var svipaður og í samanburðarhópnum.(mynd 2).
Uppsöfnuð uppkoma er meðaltal daglegrar meðaluppkomu hverrar meðferðar að frádregnum (A) fípróníli, (B) desúlfínýli, (C) súlfíni, (D) súlfíði og (E) amíði í viðmiðunarstraumnum. Meðaltal daglegrar meðaluppkomu himnunnar.Fyrir utan viðmiðun (n = 6), n = 1. Styrkleikagildið er tímavegið meðaltal þess styrks sem sést í hverju rennsli.
Skammta-svörunarferillinn sýnir að, auk flokkunarfræðilegra tapa, eru skipulagsbreytingar á samfélagsstigi.Nánar tiltekið, innan prófunarstyrksbilsins, sýndu gnægð maí (Mynd S3) og taxa gnægð (Mynd 1) marktæk skammta-svörunartengsl við fípróníl, desúlfínýl, súlfón og súlfíð.Þess vegna könnuðum við hvernig þessar skipulagsbreytingar leiða til breytinga á starfsemi samfélagsins með því að prófa næringarfallið.Útsetning vatnahryggleysingja fyrir fípróníli, desúlfinýli, súlfíði og súlfóni hefur bein neikvæð áhrif á lífmassa sköfunnar (Mynd 3).Til að stjórna neikvæðum áhrifum fíprónils á lífmassa sköfunnar hafði skafan einnig neikvæð áhrif á blaðgrænu a lífmassa (Mynd 3).Afleiðing þessara neikvæðu leiðarstuðla er hrein aukning á blaðgrænu a eftir því sem styrkur fíprónils og niðurbrotsefna eykst.Þessi fullmiðluðu ferlalíkön gefa til kynna að aukið niðurbrot fípróníls eða fíprónils leiði til hækkunar á hlutfalli blaðgrænu a (mynd 3).Fyrirfram er gert ráð fyrir að bein áhrif á milli fíprónils eða niðurbrotsstyrks og blaðgrænu a lífmassa séu núll, vegna þess að fíprónílsambönd eru skordýraeitur og hafa litla bein eituráhrif á þörunga (til dæmis er EPA bráða styrkur plantna sem ekki er æðar 100μg/L fípróníl, tvísúlfoxíð hópur, súlfón og súlfíð; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Allar niðurstöður (gildar gerðir) styðja þetta tilgátu.
Fipronil getur dregið verulega úr lífmassa (bein áhrif) beitar (sköfuhópur er lirfur), en hefur engin bein áhrif á lífmassa blaðgrænu a.Hins vegar eru sterk óbein áhrif fíprónils að auka lífmassa blaðgrænu a til að bregðast við minni beit.Örin gefur til kynna staðlaða leiðarstuðulinn og mínusmerkið (-) gefur til kynna stefnu sambandsins.* Gefur til kynna hversu mikilvægt það er.
SSD diskarnir þrír (aðeins miðlag, miðlag auk ECOTOX gagna, og miðlag auk ECOTOX gagna leiðrétt fyrir mismun á váhrifalengd) framleiddu að nafninu til mismunandi HC5 gildi (tafla S3), en niðurstöðurnar voru innan SE sviðsins.Í restinni af þessari rannsókn munum við einbeita okkur að gagna SSD með aðeins meso alheiminum og tengdu HC5 gildi.Fyrir ítarlegri lýsingu á þessum þremur SSD mati, vinsamlegast skoðaðu viðbótarefnin (töflur S2 til S5 og myndir S6 og S7).Besta gagnadreifingin (lægsta Akaike upplýsingastaðalstig) af fíprónílsamböndunum fjórum (Mynd 4) sem aðeins eru notuð í meso-solid SSD kortinu er log-gumbel fípróníls og súlfóns, og weibull súlfíðs og brennisteinslausnar γ ( Tafla S3).Greint er frá HC5 gildunum sem fæst fyrir hvert efnasamband á mynd 4 fyrir mesó alheiminn eingöngu og í töflu S3 er greint frá HC5 gildunum frá öllum þremur SSD gagnasettunum.HC50 gildi fípróníls, súlfíðs, súlfóns og desúlfínýlhópa [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 til 46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 til 24,0), 8 800 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 til 15,8) og 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 til 163)] Þessi efnasambönd eru marktækt lægri en EC50 taxa auðlegð (heildarfjöldi einstakra taxa) (tafla S1) ; athugasemdirnar í viðbótarefnistöflunni eru míkrógrömm á lítra).
Í mesó-skala tilrauninni, þegar það er útsett fyrir (A) fípróníli, (B) desúlfínýlfípróníli, (C) fíprónílsúlfíði, (D) fíprónílsúlfíði í 30 daga, er tegundanæminu lýst. Það er EC50 gildi flokkunar.Bláa strikalínan táknar 95% CI.Lárétta strikalínan táknar HC5.HC5 gildi (ng/L) hvers efnasambands er sem hér segir: Fipronil, 4,56 ng/L (95% CI, 2,59 til 10,2);Súlfíð, 3,52 ng/L (1,36 til 9,20);Súlfón, 2,86 ng/ lítra (1,93 til 5,29);og súlfínýl, 3,55 ng/lítra (0,35 til 28,4).Athugið að x-ásinn er á lógaritmískum kvarða.
Í svæðisrannsóknunum fimm greindist Fipronil (foreldrar) í 22% af 444 sýnatökustöðum á vettvangi (tafla 1).Greiningartíðni flórfenibs, súlfóns og amíðs er svipuð (18% til 22% af sýninu), greiningartíðni súlfíðs og desúlfínýls er lægri (11% til 13%) en niðurbrotsefnin sem eftir eru eru mjög há.Fáir (1% eða minna) eða aldrei greindir (tafla 1)..Fípróníl finnst oftast í suðausturhlutanum (52% staða) og sjaldnast í norðvesturhlutanum (9% staða), sem undirstrikar breytileika í notkun bensópýrasóls og hugsanlega viðkvæmni fyrir straumi um allt land.Niðurbrotsefni sýna venjulega svipað svæðisbundið mynstur, með hæstu uppgötvunartíðni í suðausturhlutanum og lægsta í norðvestur- eða strandlengju Kaliforníu.Mældur styrkur fíprónils var hæstur, þar á eftir kom móðurefnasambandið fípróníl (90% hlutfall af 10,8 og 6,3 ng/L, í sömu röð) (tafla 1) (35).Hæsti styrkur fípróníls (61,4 ng/L), disulfinyl (10,6 ng/L) og súlfíðs (8,0 ng/L) var ákvarðaður í suðausturhlutanum (á síðustu fjórum vikum sýnisins).Mestur styrkur súlfóns mældist í vestri.(15,7 ng/L), amíð (42,7 ng/L), desúlfínýl flúpirnamíði (14 ng/L) og fíprónílsúlfónat (8,1 ng/L) (35).Flórfeníðsúlfón var eina efnasambandið sem sást fara yfir HC5 (tafla 1).Meðaltal ΣTUFipronils milli hinna ýmsu svæða er mjög mismunandi (tafla 1).Landsmeðaltal ΣTUFipronils er 0,62 (allir staðir, öll svæði) og 71 staður (16%) hefur ΣTUFipronils> 1, sem gefur til kynna að það gæti verið eitrað fyrir botndýra stórhryggleysingjar.Á fjórum af fimm svæðum sem rannsökuð voru (nema í miðvesturlöndum) er marktækt samband á milli SPEAR varnarefna og ΣTUFipronil, með leiðréttum R2 á bilinu 0,07 meðfram strönd Kaliforníu til 0,34 í suðausturhlutanum (Mynd 5).
*Efnasambönd notuð í mesoscopic tilraunir.†ΣTUFipronils, miðgildi summu eiturefnaeininga [séður styrkur á vettvangi fjögurra fíprónílsefna/hættustyrkur hvers efnasambands frá fimmta hundraðshluta SSD sýktra tegunda (Mynd 4)] Fyrir vikuleg sýni af fípróníli, síðustu 4 Reiknaðar voru vikur af varnarefnasýnum sem safnað var á hverjum stað.‡Fjöldi staða þar sem skordýraeitur eru mæld.§90. hundraðshluti er byggt á hámarksstyrk sem sést á staðnum á síðustu 4 vikum varnarefnasýnatöku.með hlutfalli prófana.¶ Notaðu 95% CI af HC5 gildinu (Mynd 4 og Tafla S3, aðeins meso) til að reikna út CI.Dechloroflupinib hefur verið greint á öllum svæðum og hefur aldrei fundist.ND, ekki uppgötvað.
Fipronil eiturefnaeiningin er mældur fipronil styrkur deilt með efnasambandssértæku HC5 gildinu, sem ákvarðast af SSD sem fæst úr fjölmiðlatilrauninni (sjá mynd 4).Svart lína, generalized additive model (GAM).Rauða strikalínan hefur CI upp á 95% fyrir GAM.ΣTUFipronils er breytt í log10 (ΣTUFipronils+1).
Skaðleg áhrif fíprónils á vatnategundir utan markhóps hafa verið vel skjalfestar (15, 21, 24, 25, 32, 33), en þetta er fyrsta rannsóknin þar sem það er viðkvæmt í stýrðu rannsóknarstofuumhverfi.Samfélög taxa voru útsett fyrir fipronil efnasamböndum og niðurstöðurnar voru framreiknaðar á meginlandskvarða.Niðurstöður 30 daga mesocosmic tilraunarinnar geta framleitt 15 aðskilda vatnaskordýrahópa (tafla S1) með ótilkynntan styrk í bókmenntum, þar á meðal eru vatnaskordýrin í eiturhrifagagnagrunninum vantáknuð (53, 54).Skammta-svörunarferlar (svo sem EC50) endurspeglast í breytingum á samfélagsstigi (svo sem skattaauðgi og gæti tapað miklu magni) og virknibreytingum (svo sem næringarfalli og breytingum á útliti).Áhrif hins mesópíska alheims voru framreiknuð á sviðið.Á fjórum af fimm rannsóknarsvæðum í Bandaríkjunum var vettvangsmældur styrkur fípróníls í tengslum við hnignun vatnavistkerfisins í rennandi vatni.
HC5 gildi 95% tegundanna í miðlungs himnutilrauninni hefur verndandi áhrif, sem gefur til kynna að heildarsamfélög vatnshryggleysingja séu næmari fyrir fíprónílsamböndum en áður hefur verið skilið.HC5 gildið sem fæst (florfenib, 4,56 ng/lítra; desúlfoxíran, 3,55 ng/lítra; súlfón, 2,86 ng/lítra; súlfíð, 3,52 ng/lítra) er nokkrum sinnum (florfenib) til þrisvar sinnum meira en stærðargráðu (desúlfinýl) ) fyrir neðan núverandi EPA viðmið fyrir langvinn hryggleysingja [fípróníl, 11 ng/lítra;desúlfínýl, 10.310 ng/lítra;súlfón, 37 ng/lítra;og súlfíð, fyrir 110 ng/lítra (8)].Mesoscopic tilraunir greindu marga hópa sem eru viðkvæmir fyrir fípróníli í stað þeirra sem EPA viðmið um langvinna hryggleysingja gefur til kynna (4 hópar sem eru næmari fyrir fípróníli, 13 pör af desúlfínýli, 11 pör af súlfóni og 13 pör) Súlfíðnæmi4) (Mynd tafla) S1).Þetta sýnir að viðmið geta ekki verndað nokkrar tegundir sem einnig sjást í miðheiminum, sem eru einnig útbreiddar í vatnavistkerfum.Munurinn á niðurstöðum okkar og núverandi viðmiði er aðallega vegna skorts á gögnum um eiturhrif fípróníls sem eiga við um fjölda vatnaskordýra, sérstaklega þegar váhrifatíminn er lengri en 4 dagar og fípróníl brotnar niður.Meðan á 30 daga mesocosmic tilrauninni stóð voru flest skordýr í hryggleysingjasamfélaginu næmari fyrir fípróníli en algengu prófunarlífveran Aztec (krabbadýr), jafnvel eftir að hafa leiðrétt Aztec. EC50 frá Teike gerir það sama eftir bráða umbreytingu.(Venjulega 96 klukkustundir) til langvarandi útsetningartíma (Mynd S7).Betri samstaða náðist á milli meðalhimnutilraunarinnar og rannsóknarinnar sem greint var frá í ECOTOX með því að nota staðlaða prófunarlífveruna Chironomus dilutus (skordýr).Það kemur ekki á óvart að vatnaskordýr eru sérstaklega viðkvæm fyrir varnarefnum.Án þess að stilla útsetningartímann sýndu mesóskalatilraunin og alhliða gögn ECOTOX gagnagrunnsins að margir flokkar sáust næmari fyrir fíprónílsamböndum en þynnt Clostridium (Mynd S6).Hins vegar, með því að stilla útsetningartímann, er Dilution Clostridium viðkvæmasta lífveran fyrir fípróníli (foreldri) og súlfíði, þó hún sé ekki viðkvæm fyrir súlfóni (Mynd S7).Þessar niðurstöður sýna mikilvægi þess að taka með margar tegundir vatnalífvera (þar á meðal mörg skordýr) til að framleiða raunverulegan styrk skordýraeiturs sem getur verndað vatnalífverur.
SSD aðferðin getur verndað sjaldgæfa eða óviðkvæma flokka sem ekki er hægt að ákvarða EC50, eins og Cinygmula sp., Isoperla fulva og Brachycentrus americanus.EC50 gildin um gnægð taxa og gæti flogið gnægð sem endurspeglar breytingar á samsetningu samfélagsins eru í samræmi við HC50 gildi SSD fíprónils, súlfóns og súlfíðs.Bókunin styður eftirfarandi hugmynd: SSD aðferðin sem notuð er til að fá viðmiðunarmörk getur verndað allt samfélagið, þar með talið sjaldgæfa eða óviðkvæma flokka í samfélaginu.Þröskuldur vatnalífvera sem ákvarðaður er út frá SSD sem byggir á aðeins fáum tegundum eða ónæmum tegundum getur verið mjög ófullnægjandi til að vernda vatnavistkerfi.Þetta á við um desúlfinýl (Mynd S6B).Vegna skorts á gögnum í ECOTOX gagnagrunninum er grunnstyrkur EPA langvinnra hryggleysingja 10.310 ng/L, sem er fjórum stærðargráðum hærra en 3,55 ng/L af HC5.Niðurstöður mismunandi flokkunarsvörunarsetta framleiddar í mesoscopic tilraunum.Skortur á eiturhrifagögnum er sérstaklega vandamál fyrir niðurbrjótanleg efnasambönd (Mynd S6), sem gæti útskýrt hvers vegna núverandi vatnalíffræðileg viðmið fyrir súlfón og súlfíð eru um það bil 15 til 30 sinnum minna næm en SSD HC5 gildi byggt á Kína alheimi.Kosturinn við miðlungshimnuaðferðina er að hægt er að ákvarða mörg EC50 gildi í einni tilraun, sem nægir til að mynda heilan SSD (til dæmis desúlfinýl; mynd 4B og myndir S6B og S7B), og hafa veruleg áhrif um náttúrulega skatta hins verndaða vistkerfis Mörg viðbrögð.
Mesoscopic tilraunir sýna að fípróníl og niðurbrotsefni þess geta haft augljós undirdrepandi og óbein skaðleg áhrif á starfsemi samfélagsins.Í mesoscopic tilrauninni virtust öll fimm fipronil efnasamböndin hafa áhrif á tilkomu skordýra.Niðurstöður samanburðar á hæsta og lægsta styrk (hömlun og örvun á einstaklingsuppkomu eða breytingum á uppkomutíma) eru í samræmi við áður tilkynntar niðurstöður mesótilrauna með skordýraeitrinu bifenthrin (29).Tilkoma fullorðinna veitir mikilvægar vistfræðilegar aðgerðir og getur verið breytt vegna mengunarefna eins og fípróníls (55, 56).Samtímis uppkoma er ekki aðeins mikilvægt fyrir æxlun skordýra og viðvarandi stofn, heldur einnig fyrir framboð á þroskuðum skordýrum, sem hægt er að nota sem fæðu fyrir vatna- og landdýr (56).Að koma í veg fyrir uppkomu græðlinga getur haft slæm áhrif á fæðuskipti milli vatnavistkerfa og sjávarvistkerfa og dreift áhrifum vatnsmengunar í landvistkerfi (55, 56).Minnkun á magni skrapa (þörungaætandi skordýra) sem sást í mesóskala tilrauninni leiddi til minnkunar á þörunganeyslu sem leiddi til aukningar á blaðgrænu a (mynd 3).Þetta trophic fossafall breytir kolefnis- og köfnunarefnisflæðinu í fljótandi fæðuvefnum, svipað og rannsókn sem metin var áhrif pýretróíðs bifenthrins á botndýrasamfélög (29).Þess vegna geta fenýlpýrasól, eins og fípróníl og niðurbrotsefni þess, pýretróíð, og ef til vill aðrar tegundir skordýraeiturs, óbeint stuðlað að aukningu á lífmassa þörunga og truflun á kolefni og köfnunarefni í litlum lækjum.Önnur áhrif geta náð til eyðingar kolefnis- og köfnunarefnishringrása milli vatna- og landvistkerfa.
Upplýsingarnar sem fengust úr miðlungs himnuprófinu gerðu okkur kleift að meta vistfræðilega þýðingu styrks fípróníls efnasambanda sem mæld var í stórum vettvangsrannsóknum sem gerðar voru á fimm svæðum í Bandaríkjunum.Í 444 litlum lækjum fór 17% af meðalstyrk eins eða fleiri fíprónílsambanda (meðaltal yfir 4 vikur) yfir HC5 gildið sem fékkst úr miðilsprófinu.Notaðu SSD úr mesó-skala tilrauninni til að umbreyta mældum styrk fipronil efnasambanda í eiturhrifatengdan vísitölu, það er summan af eiturhrifareiningum (ΣTUFipronils).Gildið 1 gefur til kynna eiturhrif eða uppsöfnuð útsetning fípróníls efnasambands fer yfir þekkta vernd Tegund sem er 95% virði.Marktækt samband milli ΣTUFipronil á fjórum af fimm svæðum og SPEAR varnarefnavísis um heilsu hryggleysingja bendir til þess að fípróníl geti haft skaðleg áhrif á samfélög botndýra hryggleysingja í ám á mörgum svæðum í Bandaríkjunum.Þessar niðurstöður styðja tilgátu Wolfram o.fl.(3) Áhættan af fenpýrasól skordýraeitri fyrir yfirborðsvatn í Bandaríkjunum er ekki að fullu skilin vegna þess að áhrifin á vatnaskordýr eiga sér stað undir gildandi viðmiðunarmörkum.
Flestir straumar með fípróníl innihald yfir eiturefnamörkum eru staðsettir á tiltölulega þéttbýlissvæðinu í suðausturhlutanum (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Fyrra mat á svæðinu komst ekki aðeins að þeirri niðurstöðu að fípróníl sé helsti streituvaldurinn sem hefur áhrif á samfélagsgerð hryggleysingja í læknum, heldur einnig að lítið uppleyst súrefni, aukin næringarefni, flæðibreytingar, niðurbrot búsvæða og önnur skordýraeitur og mengunarefnaflokkurinn er mikilvægur. uppspretta streitu (57).Þessi blanda streituvalda er í samræmi við „þéttbýlisánaheilkennið“, sem er niðurbrot á vistkerfum ána sem almennt sést í tengslum við landnotkun í þéttbýli (58, 59).Merki um landnotkun þéttbýlis á Suðausturlandi fara vaxandi og búist er við að þeim fjölgi eftir því sem íbúum á svæðinu fjölgar.Gert er ráð fyrir að áhrif framtíðarþéttbýlisþróunar og varnarefna á afrennsli í þéttbýli aukist (4).Ef þéttbýlismyndun og notkun fípróníls heldur áfram að aukast getur notkun þessa varnarefnis í borgum í auknum mæli haft áhrif á straumsamfélög.Þrátt fyrir að safngreiningin komist að þeirri niðurstöðu að notkun skordýraeiturs í landbúnaði ógni hnattrænum straumvistkerfum (2, 60), gerum við ráð fyrir að þessi mat vanmeti heildaráhrif varnarefna á heimsvísu með því að útiloka notkun í þéttbýli.
Ýmsir streituvaldar, þar á meðal skordýraeitur, geta haft áhrif á samfélög stórhryggleysingja í þróuðum vatnasviðum (þéttbýli, landbúnaði og blandaðri landnotkun) og geta tengst landnotkun (58, 59, 61).Þrátt fyrir að þessi rannsókn hafi notað SPEAR varnarefnavísir og vatnalífverur-sértæka eiturhrifaeiginleika fípróníls til að lágmarka áhrif truflandi þátta, getur frammistaða SPEAR-varnarefnavísisins orðið fyrir áhrifum af niðurbroti búsvæða og hægt er að bera fíprónil saman við önnur varnarefnistengd (4, 17, 51, 57).Hins vegar sýndi margþætt álagslíkan sem þróað var með því að nota vettvangsmælingar úr fyrstu tveimur svæðisrannsóknunum (Miðvestur og Suðausturland) að skordýraeitur eru mikilvægur streituvaldur andstreymis fyrir aðstæður stórhryggleysingja í samfélaginu í vaðandi ám.Í þessum líkönum eru mikilvægar skýringarbreytur meðal annars skordýraeitur (sérstaklega bifenthrin), næringarefni og búsvæðiseinkenni í flestum landbúnaðarstraumum í miðvesturlöndum og skordýraeitur (sérstaklega fipronil) í flestum borgum í suðausturhlutanum.Breytingar á súrefni, næringarefnum og flæði (61, 62).Því þótt svæðisbundnar rannsóknir reyni að takast á við áhrif streituvalda sem ekki eru skordýraeitur á svörunarvísa og aðlaga forspárvísbendingar til að lýsa áhrifum fíprónils, þá styðja vettvangsniðurstöður þessarar könnunar viðhorfi fíprónils.) Ætti að teljast ein áhrifamesta uppspretta þrýstings í bandarískum ám, sérstaklega í suðausturhluta Bandaríkjanna.
Sjaldan er skjalfest um niðurbrot skordýraeiturs í umhverfinu, en ógn við vatnalífverur getur verið skaðlegri en móðurlíkaminn.Þegar um fípróníl er að ræða hafa vettvangsrannsóknir og tilraunir á mesóskala sýnt að niðurbrotsefni eru jafnalgeng og móðurhluturinn í straumunum sem teknir voru sýni og hafa sömu eða meiri eituráhrif (tafla 1).Í meðalhimnutilrauninni var flúorbensónítrílsúlfón eitraðasta af niðurbrotsefnum skordýraeiturs sem rannsakað var og það var eitraðra en móðurefnasambandið, og fannst einnig á svipaðri tíðni og móðurefnasambandið.Ef aðeins foreldri varnarefnin eru mæld, gæti hugsanlega eiturhrifatilvik ekki orðið vart og hlutfallslegur skortur á upplýsingum um eiturhrif við niðurbrot varnarefna veldur því að hunsa má tilvik þeirra og afleiðingar.Sem dæmi má nefna að vegna skorts á upplýsingum um eituráhrif niðurbrotsefna var framkvæmt yfirgripsmikið mat á varnarefnum í svissneskum vatnsföllum, þar á meðal 134 niðurbrotsefni varnarefna, og aðeins móðurefnasambandið var talið móðurefnasambandið í vistfræðilegu áhættumati þess.
Niðurstöður þessa vistfræðilega áhættumats benda til þess að fíprónílsambönd hafi skaðleg áhrif á heilsu ána, þannig að hægt er að álykta með sanngjörnum hætti að skaðleg áhrif geti komið fram hvar sem er þar sem fíprónílsambönd fara yfir HC5 gildi.Niðurstöður mesoscopic tilrauna eru óháðar staðsetningu, sem gefur til kynna að styrkur fíprónils og niðurbrotsefna þess í mörgum straumflokkum sé mun lægri en áður hefur verið skráð.Við teljum að líklegt sé að þessi uppgötvun nái til frumlífverunnar í óspilltum lækjum hvar sem er.Niðurstöður tilraunarinnar á mesó-skala voru notaðar á stórar vettvangsrannsóknir (444 litlar lækir sem samanstanda af þéttbýli, landbúnaði og landblönduðum notkun á fimm helstu svæðum í Bandaríkjunum), og kom í ljós að styrkur margra strauma. þar sem fípróníl greindist er gert ráð fyrir að vera. Eiturverkanir sem af þessu hlýst benda til þess að þessar niðurstöður geti náð til annarra landa þar sem fípróníl er notað.Samkvæmt skýrslum fjölgar þeim sem nota Fipronil í Japan, Bretlandi og Bandaríkjunum (7).Fipronil er til staðar í næstum öllum heimsálfum, þar á meðal Ástralíu, Suður-Ameríku og Afríku (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Niðurstöður meso-to-field rannsóknanna sem hér eru kynntar benda til þess að notkun fíprónils geti haft vistfræðilega þýðingu á heimsvísu.
Fyrir viðbótarefni fyrir þessa grein, vinsamlegast sjá http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Þetta er grein með opnum aðgangi sem dreift er samkvæmt skilmálum Creative Commons Attribution-Non-Commercial License, sem leyfir notkun, dreifingu og fjölföldun á hvaða miðli sem er, svo framarlega sem endanleg notkun er ekki í viðskiptalegum ávinningi og forsendan er að upprunalegt verk er rétt.Tilvísun.
Athugið: Við biðjum þig aðeins um að gefa upp netfangið þitt svo að sá sem þú mælir með á síðuna viti að þú viljir að hann sjái tölvupóstinn og að hann sé ekki ruslpóstur.Við munum ekki fanga nein netföng.
Þessi spurning er notuð til að prófa hvort þú sért gestur og koma í veg fyrir sjálfvirka ruslpóstsendingu.
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
Rannsóknir hafa sýnt að algeng skordýraeitur sem finnst oft í bandarískum lækjum er eitraðari en áður var talið.
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
Rannsóknir hafa sýnt að algeng skordýraeitur sem finnst oft í bandarískum lækjum er eitraðari en áður var talið.
©2021 American Association for the Advancement of Science.allur réttur áskilinn.AAAS er samstarfsaðili HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef og COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.