Pestisida ing kali saya tambah dadi masalah global, nanging ora ana informasi babagan konsentrasi ekosistem banyu sing aman.Ing eksperimen mesokosmik 30 dina, invertebrata akuatik bentik asli kena fipronil insektisida umum lan papat jinis produk degradasi.Senyawa fipronil nyebabake owah-owahan ing emergence lan kaskade trofik.Konsentrasi efektif (EC50) ing ngendi fipronil lan produk degradasi sulfida, sulfon lan desulfinil nyebabake respon 50% wis dikembangake.Taxane ora sensitif marang fipronil.Konsentrasi bahaya 5% spesies sing kena pengaruh saka 15 nilai mesocosmic EC50 digunakake kanggo ngowahi konsentrasi senyawa fipronil ing sampel lapangan dadi jumlah unit beracun (∑TUFipronils).Ing 16% lepen sing digambar saka limang studi regional, rata-rata ∑TUFipronil ngluwihi 1 (nuduhake keracunan).Indikator invertebrata spesies sing beresiko ana hubungane negatif karo TUTUipronil ing papat saka limang area sampling.Penilaian risiko ekologis iki nuduhake yen konsentrasi senyawa fipronil sing sithik bakal nyuda komunitas stream ing pirang-pirang wilayah ing Amerika Serikat.
Sanajan produksi bahan kimia sintetik saya tambah akeh sajrone dekade pungkasan, pengaruh bahan kimia kasebut marang ekosistem sing ora ditargetake durung dimangerteni kanthi lengkap (1).Ing banyu lumahing ing ngendi 90% saka lahan pertanian global ilang, ora ana data babagan pestisida pertanian, nanging yen ana data, wektu kanggo pestisida ngluwihi ambang peraturan yaiku setengah (2).Meta-analisis pestisida pertanian ing banyu permukaan ing Amerika Serikat nemokake yen ing 70% lokasi sampling, paling ora siji pestisida ngluwihi ambang peraturan (3).Nanging, meta-analisis kasebut (2, 3) mung fokus ing banyu lumahing sing kena pengaruh saka panggunaan lahan tetanèn, lan minangka ringkesan studi diskrèt.Pestisida, utamane insektisida, uga ana ing konsentrasi dhuwur ing drainase lanskap kutha (4).Arang banget kanggo nganakake penilaian lengkap babagan pestisida ing banyu permukaan sing dibuwang saka tetanèn lan lanskap kutha;mulane, ora dingerteni manawa pestisida nyebabake ancaman gedhe kanggo sumber banyu permukaan lan integritas ekologis.
Benzopyrazoles lan neonicotinoid nyathet sapratelo pasar pestisida global ing taun 2010 (5).Ing banyu permukaan ing Amerika Serikat, fipronil lan produk degradasi (phenylpyrazoles) minangka senyawa pestisida sing paling umum, lan konsentrasi biasane ngluwihi standar akuatik (6-8).Senajan neonicotinoid wis narik kawigatosan amarga efek ing tawon lan manuk lan prevalensi (9), fipronil luwih beracun kanggo iwak lan manuk (10), dene senyawa Kelas phenylpyrazoles liyane duweni efek herbisida (5).Fipronil minangka insektisida sistemik sing digunakake kanggo ngontrol hama ing lingkungan kutha lan pertanian.Wiwit fipronil mlebu pasar donya ing taun 1993, panggunaan fipronil ing Amerika Serikat, Jepang lan Inggris saya tambah akeh (5).Ing Amerika Serikat, fipronil digunakake kanggo ngontrol semut lan rayap, lan digunakake ing tanduran kalebu jagung (kalebu perawatan wiji), kentang lan kebon (11, 12).Panggunaan tetanèn fipronil ing Amerika Serikat puncaké ing taun 2002 (13).Sanajan ora ana data panggunaan kutha nasional sing kasedhiya, panggunaan kutha ing California dadi puncak ing 2006 lan 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, diakses 2 Desember 2019).Sanajan konsentrasi fipronil sing dhuwur (6.41μg / L) ditemokake ing aliran ing sawetara wilayah tetanèn kanthi tingkat aplikasi sing dhuwur (14), dibandhingake karo aliran pertanian, aliran kutha ing Amerika Serikat umume duwe deteksi luwih akeh lan konsentrasi dhuwur sing luwih dhuwur, positif kanggo kedadeyan badai digandhengake karo tes (6, 7, 14-17).
Fipronil lumebu ing ekosistem banyu limpasan utawa larut saka lemah menyang kali (7, 14, 18).Fipronil nduweni volatilitas sing sithik (konstanta hukum Henry 2,31 × 10-4 Pa m3 mol-1), kelarutan banyu sing sithik nganti moderat (3,78 mg / l ing 20 ° C), lan hidrofobik moderat (log Kow yaiku 3,9 nganti 4,1)), mobilitas ing lemah banget cilik (log Koc punika 2,6 kanggo 3,1) (12, 19), lan nuduhake kurang-kanggo-menengah terus-terusan ing lingkungan (20).Finazepril didegradasi kanthi fotolisis, oksidasi, hidrolisis lan reduksi gumantung pH, mbentuk papat produk degradasi utama: dessulfoxyphenapril (utawa sulfoksida), phenaprenip sulfone (sulfon), Filofenamide (amida) lan filofenib sulfida (sulfida).Produk degradasi fipronil cenderung luwih stabil lan awet tinimbang senyawa induk (21, 22).
Toksisitas fipronil lan degradasi dadi spesies non-target (kayata invertebrata akuatik) wis didokumentasikake kanthi apik (14, 15).Fipronil minangka senyawa neurotoksik sing ngganggu jalur ion klorida liwat saluran klorida sing diatur dening asam gamma-aminobutyric ing serangga, nyebabake konsentrasi sing cukup kanggo nyebabake kasenengan lan pati (20).Fipronil iku selektif beracun, saengga nduweni afinitas ikatan reseptor sing luwih gedhe kanggo serangga tinimbang mamalia (23).Aktivitas insektisida produk degradasi fipronil beda-beda.Keracunan sulfon lan sulfida kanggo invertebrata banyu tawar padha utawa luwih dhuwur tinimbang senyawa induk.Desulfinyl nduweni keracunan moderat nanging kurang beracun tinimbang senyawa induk.Relatif ora beracun (23, 24).Kerentanan invertebrata akuatik kanggo degradasi fipronil lan fipronil beda-beda banget ing jero lan antarane takson (15), lan ing sawetara kasus malah ngluwihi urutan gedhene (25).Pungkasan, ana bukti yen phenylpyrazoles luwih beracun kanggo ekosistem tinimbang sing dikira sadurunge (3).
Tolok ukur biologi akuatik adhedhasar tes keracunan laboratorium bisa ngremehake risiko populasi lapangan (26-28).Standar akuatik biasane ditetepake kanthi uji toksisitas laboratorium siji-spesies nggunakake siji utawa sawetara spesies invertebrata akuatik (contone, Diptera: Chironomidae: Chironomus lan Crustacea: Daphnia magna lan Hyalella azteca).Organisme uji iki umume luwih gampang dibudidaya tinimbang makroinvertebrata bentik liyane (contone, genus phe::), lan ing sawetara kasus kurang sensitif marang polutan.Contone, D. Magna kurang sensitif marang akeh logam tinimbang serangga tartamtu, dene A. zteca kurang sensitif marang bifenthrin insektisida pyrethroid tinimbang sensitivitas kanggo cacing (29, 30).Watesan liyane saka pathokan sing ana yaiku titik pungkasan sing digunakake ing petungan.Tolok ukur akut adhedhasar mortalitas (utawa tetep kanggo crustacea), dene pathokan kronis biasane adhedhasar titik pungkasan sublethal (kayata wutah lan reproduksi) (yen ana).Nanging, ana efek sublethal nyebar, kayata wutah, emergence, lumpuh, lan wektu tundha pembangunan, kang bisa mengaruhi sukses taxa lan dinamika masyarakat.Akibaté, sanajan pathokan kasebut nyedhiyakake latar mburi pentinge biologis efek kasebut, relevansi ekologis minangka ambang kanggo keracunan ora mesthi.
Kanggo luwih ngerti efek saka senyawa fipronil ing ekosistem banyu bentik (invertebrata lan ganggang), komunitas bentik alam digawa menyang laboratorium lan kapapar gradien konsentrasi sajrone aliran 30 dina Fipronil utawa salah siji saka papat eksperimen degradasi fipronil.Tujuan riset yaiku ngasilake konsentrasi efek 50% spesifik spesies (nilai EC50) kanggo saben senyawa fipronil sing makili taksa sing amba saka komunitas kali, lan kanggo nemtokake dampak polutan ing struktur lan fungsi komunitas [yaiku, konsentrasi bahaya] 5 % Spesies sing kena pengaruh (HC5) lan efek ora langsung kayata emergence lan dinamika trofik sing diowahi].Banjur batesan (nilai HC5 spesifik senyawa) sing dipikolehi saka eksperimen mesoskopik ditrapake ing lapangan sing diklumpukake dening Survei Geologi Amerika Serikat (USGS) saka limang wilayah ing Amerika Serikat (Northeast, Southeast, Midwest, Northwest Pacific, lan Central California. Data Zona Pesisir) minangka bagéan saka penilaian kualitas aliran regional USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Kaya sing dingerteni, iki minangka pambiji risiko ekologis pisanan.Iki nyelidiki kanthi lengkap efek senyawa fipronil marang organisme bentik ing lingkungan meso sing dikontrol, lan banjur ngetrapake asil kasebut ing penilaian lapangan skala kontinental.
Eksperimen mesokosmik 30 dina ditindakake ing Laboratorium Akuatik USGS (AXL) ing Fort Collins, Colorado, AS saka 18 Oktober nganti 17 November 2017, kanggo 1 dina domestikasi lan 30 dina eksperimen.Cara kasebut wis diterangake sadurunge (29, 31) lan rinci ing materi tambahan.Setelan spasi meso ngemot 36 aliran sirkulasi ing papat aliran aktif (tangki banyu sirkulasi).Saben stream urip dilengkapi cooler kanggo njaga suhu banyu lan dipadhangi karo siklus cahya-peteng 16:8.Aliran tingkat meso yaiku stainless steel, sing cocok kanggo hidrofobik fipronil (log Kow = 4.0) lan cocok kanggo pelarut reresik organik (Gambar S1).Banyu sing digunakake kanggo eksperimen skala meso diklumpukake saka Kali Cache La Poudre (sumber hulu kalebu Taman Nasional Rocky Mountain, Hutan Nasional lan Continental Divide) lan disimpen ing papat tangki panyimpenan polietilen AXL.Evaluasi sadurunge sampel endapan lan banyu sing diklumpukake saka situs kasebut ora nemokake pestisida (29).
Desain eksperimen skala meso kasusun saka 30 aliran pangolahan lan 6 aliran kontrol.Aliran perawatan nampa banyu sing diolah, sing saben ngemot konsentrasi konstan senyawa fipronil sing ora direplikasi: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amida (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), klompok desulfurisasi [Perpustakaan Pestisida Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA), CAS 205650-65-3], sulfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) lan sulfida (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); kabeh kemurnian ≥ 97,8%. Miturut nilai respon sing diterbitake (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Kanthi dissolving senyawa fipronil ing metanol (Thermo Fisher Scientific, tingkat sertifikasi American Chemical Society), lan dilute. karo banyu deionisasi kanggo volume sing dibutuhake kanggo nyiyapake solusi stok klempakan. Amarga jumlah metanol ing dosis beda, iku perlu kanggo nambah metanol kanggo kabeh aliran perawatan minangka needed. Ing telung kontrol, kanggo mesthekake konsentrasi metanol padha ( 0,05 ml / L) ing lepen. Tampilan tengah saka telung aliran kontrol liyane nampa banyu kali tanpa metanol, yen ora dianggep minangka kabeh aliran liyane.
Ing dina kaping 8, dina kaping 16 lan dina kaping 26, suhu, nilai pH, konduktivitas listrik lan degradasi fipronil lan fipronil diukur ing membran aliran.Kanggo nglacak degradasi senyawa fipronil induk sajrone tes media, fipronil (wong tuwa) digunakake kanggo ngobati mukosa usus cairan sajrone telung dina maneh [dina 5, 12 lan 21 (n = 6)] kanggo suhu, pH , Sampling degradasi konduktivitas, fipronil lan fipronil.Sampel analisis pestisida diklumpukake kanthi nyaring 10 ml banyu sing mili menyang vial kaca amber 20 ml liwat saringan syringe Whatman 0.7-μm GF/F sing dilengkapi jarum diameter gedhe.Sampel kasebut langsung beku lan dikirim menyang Laboratorium Kualitas Air Nasional (NWQL) USGS ing Lakewood, Colorado, AS kanggo dianalisis.Nggunakake metode sing luwih apik saka metode sing wis diterbitake sadurunge, Fipronil lan 4 produk degradasi ing conto banyu ditemtokake kanthi injeksi banyu langsung (DAI) spektrometri massa tandem kromatografi cair (LC-MS / MS; Agilent 6495).Tingkat deteksi instrumen (IDL) dianggep minangka standar kalibrasi minimal sing cocog karo standar identifikasi kualitatif;IDL saka fipronil yaiku 0,005 μg / L, lan IDL saka papat fipronil liyane yaiku 0,001 μg / L.Materi tambahan menehi katrangan lengkap babagan cara sing digunakake kanggo ngukur senyawa fipronil, kalebu kontrol kualitas lan prosedur jaminan (contone, pemulihan sampel, spike, inspeksi pihak katelu, lan kosong).
Ing pungkasan eksperimen Mesokosmik 30 dina, enumerasi lan identifikasi invertebrata diwasa lan larva rampung (titik pungkasan pangumpulan data utama).Wong diwasa sing muncul diklumpukake saka jaring saben dina lan beku ing tabung centrifuge Falcon 15 ml sing resik.Ing pungkasan eksperimen (dina 30), isi membran ing saben stream digosok kanggo mbusak invertebrata, lan disaring (250 μm) lan disimpen ing etanol 80%.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) wis ngrampungake identifikasi taksonomi larva lan invertebrata diwasa nganti tingkat taksonomi paling murah, biasane spesies.Ing dina 9, 19 lan 29, klorofil a diukur ing rangkap tiga ing membran mesoscopic saben stream.Kabeh data kimia lan biologi minangka bagéan saka eksperimen mesoscopic kasedhiya ing release data sing gawan (35).
Survei ekologis ditindakake ing lepen cilik (wading) ing limang wilayah utama ing Amerika Serikat, lan pestisida dipantau sajrone periode indeks sadurunge.Singkaté, adhedhasar panggunaan lahan pertanian lan kutha (36-40), dipilih 77 nganti 100 lokasi ing saben wilayah (total 444 lokasi).Sajrone musim semi lan musim panas setaun (2013-2017), conto banyu diklumpukake seminggu sepisan ing saben wilayah suwene 4 nganti 12 minggu.Wektu tartamtu gumantung ing wilayah lan intensitas pangembangan.Nanging, 11 stasiun ing wilayah lor-wétan meh ana ing DAS.Ora ana pangembangan, kajaba mung siji sampel sing diklumpukake.Wiwit wektu ngawasi pestisida ing studi regional beda-beda, kanggo mbandhingake, mung papat sampel pungkasan sing diklumpukake ing saben situs sing dianggep ing kene.Dianggep yen sampel siji sing diklumpukake ing situs Northeast sing durung dikembangake (n = 11) bisa makili periode sampling 4 minggu.Cara iki ndadékaké jumlah pengamatan sing padha ing pestisida (kajaba 11 lokasi ing Timur Laut) lan durasi pengamatan sing padha;Dipercaya yen 4 minggu cukup suwe kanggo paparan jangka panjang menyang biota, nanging cukup cendhak yen komunitas ekologis ora kudu pulih saka kontak kasebut.
Ing kasus aliran cukup, conto banyu diklumpukake kanthi kecepatan konstan lan tambahan lebar konstan (41).Nalika aliran ora cukup kanggo nggunakake cara iki, sampeyan bisa ngumpulake conto dening integrasi jero saka conto utawa nyekel saka pusat gravitasi saka aliran.Gunakake jarum suntik gedhe lan saringan disk (0.7μm) kanggo ngumpulake 10 ml sampel sing disaring (42).Liwat DAI LC-MS/MS/MS/MS, conto banyu dianalisis ing NWQL kanggo 225 pestisida lan produk degradasi pestisida, kalebu fipronil lan 7 produk degradasi (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfida, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol fipronil, fipronil lan fipronil).).Tingkat pelaporan minimal sing khas kanggo studi lapangan yaiku: fipronil, desmethylthio fluorobenzonitrile, fipronil sulfide, fipronil sulfone, lan deschlorofironil 0,004 μg/L;dessulfinyl fluorfenamide lan Konsentrasi amida fipronil yaiku 0,009 μg / liter;konsentrasi fipronil sulfonate yaiku 0,096 μg / liter.
Komunitas invertebrata dijupuk sampel ing pungkasan saben studi wilayah (musim semi/musim panas), biasane bebarengan karo acara sampling pestisida pungkasan.Sawise musim tanam lan nggunakake pestisida sing abot, wektu sampling kudu konsisten karo kondisi aliran sing kurang, lan kudu pas karo wektu nalika komunitas invertebrata kali diwasa lan utamane ing tahap urip larva.Nggunakake sampler Surber kanthi bolong 500μm utawa jaring D-frame, sampling komunitas invertebrata rampung ing 437 saka 444 situs.Cara sampling diterangake kanthi rinci ing materi tambahan.Ing NWQL, kabeh invertebrata biasane diidentifikasi lan didaftar ing tingkat genus utawa spesies.Kabeh data kimia lan biologi sing diklumpukake ing lapangan iki lan digunakake ing naskah iki bisa ditemokake ing release data sing gawan (35).
Kanggo limang senyawa fipronil sing digunakake ing eksperimen mesoskopik, konsentrasi invertebrata larva suda 20% utawa 50% diwilang relatif marang kontrol (yaiku EC20 lan EC50).Data [x = konsentrasi fipronil bobot wektu (deleng materi tambahan kanggo rincian), y = kelimpahan larva utawa metrik liyane] dipasang ing paket lengkap R(43) nggunakake metode regresi logaritmik telung parameter "drc".Kurva kasebut cocog karo kabeh spesies (larva) kanthi kelimpahan sing cukup lan cocog karo metrik kapentingan liyane (contone, kasugihan takson, total kelimpahan mayfly, lan kelimpahan total) kanggo luwih ngerti efek komunitas.Koefisien Nash-Sutcliff (45) digunakake kanggo ngevaluasi pas model, ing ngendi model pas bisa nampa nilai negatif tanpa wates, lan nilai pas sampurna yaiku 1.
Kanggo njelajah efek senyawa fipronil ing munculé serangga ing eksperimen, data kasebut dievaluasi kanthi rong cara.Kaping pisanan, kanthi nyuda rata-rata tampilan meso aliran kontrol saka tampilan saben meso aliran perawatan, kedadeyan saben dina kumulatif serangga saka saben meso aliran (jumlah total kabeh individu) dinormalisasi menyang kontrol.Plot nilai kasebut ing wektu kanggo mangerteni penyimpangan mediator cairan perawatan saka mediator cairan kontrol ing eksperimen 30 dina.Kapindho, ngitung persentase kedadeyan total saben mesofil aliran, sing ditetepake minangka rasio jumlah total mesofil ing aliran tartamtu kanggo jumlah rata-rata larva lan diwasa ing grup kontrol, lan cocok kanggo regresi logaritmik telung parameter. .Kabeh serangga germination sing diklumpukake saka rong subfamili saka kulawarga Chironomidae, mula analisis gabungan ditindakake.
Owah-owahan ing struktur komunitas, kayata ilange taksa, bisa uga gumantung ing efek langsung lan ora langsung saka zat beracun, lan bisa nyebabake owah-owahan ing fungsi komunitas (contone, kaskade trofik).Kanggo nguji kaskade trofik, jaringan kausal prasaja dievaluasi nggunakake metode analisis jalur (R paket "piecewiseSEM") (46).Kanggo eksperimen mesoskopik, dianggep yen fipronil, desulfinyl, sulfida lan sulfon (ora dites amida) ing banyu kanggo ngurangi biomas saka scraper, kanthi ora langsung nyebabake paningkatan biomas klorofil a (47).Konsentrasi senyawa minangka variabel prediktor, lan biomassa scraper lan klorofil minangka variabel respon.Statistik C Fisher digunakake kanggo ngevaluasi kecocokan model, saengga nilai P <0,05 nuduhake kecocokan model sing apik (46).
Kanggo ngembangake agen perlindungan ambang eko-komunitas adhedhasar risiko, saben senyawa wis entuk 95% saka spesies sing kena pengaruh (HC5) distribusi sensitivitas spesies kronis (SSD) lan proteksi konsentrasi bahaya.Telung set data SSD digawe: (i) mung set data meso, (ii) set data sing ngemot kabeh data meso lan data sing diklumpukake saka query database EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, diakses ing 14 Maret 2019), durasi sinau yaiku 4 dina utawa luwih, lan (iii) kumpulan data sing ngemot kabeh data mesoskopik lan data ECOTOX, ing ngendi data ECOTOX (paparan akut) dibagi akut karo Rasio D. magna kronis ( 19.39) kanggo nerangake bedane durasi cahya lan kira-kira nilai EC50 kronis (12).Tujuan kita ngasilake macem-macem model SSD yaiku kanggo (i) ngembangake nilai HC5 kanggo mbandhingake karo data lapangan (mung kanggo SSD kanggo media), lan (ii) netepake manawa data media luwih akeh ditampa tinimbang lembaga regulasi kanggo dilebokake ing budidaya. kakuwatan saka pathokan urip lan setelan standar sumber data, lan mulane practicability nggunakake pasinaon mesoskopik kanggo proses imbuhan.
SSD dikembangake kanggo saben set data nggunakake paket R "ssdtools" (48).Gunakake bootstrap (n = 10.000) kanggo ngira rata-rata HC5 lan interval kapercayan (CI) saka SSD.Patang puluh sanga tanggapan takson (kabeh takson sing wis diidentifikasi minangka genus utawa spesies) sing dikembangake liwat riset iki digabungake karo 32 tanggapan takson sing disusun saka enem studi sing diterbitake ing basis data ECOTOX, kanthi total 81 Taxon respon bisa digunakake kanggo pangembangan SSD. .Amarga ora ana data sing ditemokake ing basis data amida ECOTOX, ora ana SSD sing dikembangake kanggo amida lan mung siji respon EC50 sing dipikolehi saka panliten saiki.Sanajan nilai EC50 mung siji klompok sulfida ditemokake ing database ECOTOX, siswa lulusan saiki duwe 12 nilai EC50.Mulane, SSD kanggo kelompok sulfinyl wis dikembangake.
Nilai HC5 spesifik senyawa fipronil sing dipikolehi saka set data SSD Mesocosmos mung digabungake karo data lapangan kanggo netepake paparan lan potensi keracunan senyawa fipronil ing 444 aliran saka limang wilayah ing Amerika Serikat.Ing jendhela sampling 4 minggu pungkasan, saben konsentrasi senyawa fipronil sing dideteksi (konsentrasi sing ora dideteksi yaiku nol) dibagi karo HC5 masing-masing, lan rasio senyawa saben sampel dijumlahake kanggo entuk Unit toksisitas total fipronil (ΣTUFipronils), ing ngendi ΣTUFipronils> 1 tegese keracunan.
Kanthi mbandhingake konsentrasi bebaya 50% saka spesies sing kena pengaruh (HC50) karo nilai EC50 saka taxa richness sing ditemokake saka eksperimen membran medium, SSD sing dipikolehi saka data membran medium dievaluasi kanggo nggambarake sensitivitas komunitas ekologis sing luwih akeh kanggo fipronil. gelar..Liwat perbandingan iki, konsistensi antarane metode SSD (kalebu mung takson sing duwe hubungan dosis-respon) lan metode EC50 (kalebu kabeh takson sing unik sing diamati ing ruang tengah) nggunakake metode EC50 kanggo ngukur kasugihan takson bisa dievaluasi Jinis.Hubungan respon dosis.
Indikator spesies resiko pestisida (SPEARpesticides) diitung kanggo neliti hubungan antarane status kesehatan komunitas invertebrata lan ΣTUFipronil ing 437 lepen sing nglumpukake invertebrata.Metrik SPEARpestisida ngowahi komposisi invertebrata dadi metrik kelimpahan kanggo taksonomi biologis kanthi ciri fisiologis lan ekologis, saengga menehi sensitivitas kanggo pestisida.Indikator SPEARpestisida ora sensitif marang kovariat alami (49, 50), sanajan kinerjane bakal kena pengaruh degradasi habitat sing abot (51).Data kelimpahan sing diklumpukake ing situs kanggo saben takson dikoordinasi karo nilai kunci takson sing ana gandhengane karo piranti lunak ASTERICS kanggo netepake kualitas ekologis kali (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Banjur ngimpor data menyang piranti lunak Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (versi 18.05).Ing piranti lunak iki, basis data sifat Eropa lan basis data kanthi sensitivitas fisiologis kanggo pestisida digunakake kanggo ngowahi data saben situs dadi indikator SPEARpestisida.Saben limang studi regional nggunakake General Additive Model (GAM) ["mgcv" paket ing R(52)) kanggo njelajah hubungan antarane SPEARpestisida metrik lan ΣTUFipronils [log10(X + 1) konversi] Associated.Kanggo informasi sing luwih rinci babagan metrik SPEARpestisida lan analisis data, waca Bahan Tambahan.
Indeks kualitas banyu konsisten ing saben mesoskopik aliran lan kabeh periode eksperimen mesoskopik.Suhu rata-rata, pH lan konduktivitas yaiku 13,1 ° C (± 0,27 ° C), 7,8 (± 0,12) lan 54,1 (± 2,1) μS / cm (35).Karbon organik terlarut sing diukur ing banyu kali resik yaiku 3,1 mg/L.Ing meso-view kali ing ngendi recorder MiniDOT disebarake, oksigen sing larut cedhak karo jenuh (rata-rata> 8,0 mg / L), nuduhake yen aliran kasebut wis disebarake kanthi lengkap.
Data kontrol kualitas lan jaminan kualitas ing fipronil diwenehake ing release data sing dilampirake (35).Cekakipun, tingkat pemulihan spike matriks laboratorium lan conto mesoskopik biasane ana ing kisaran sing bisa ditampa (pemulihan 70% nganti 130%), standar IDL ngonfirmasi cara kuantitatif, lan kothong laboratorium lan instrumen biasane resik Ana sawetara pengecualian kajaba generalisasi iki dibahas ing materi tambahan..
Amarga desain sistem, konsentrasi fipronil sing diukur biasane luwih murah tinimbang nilai target (Gambar S2) (amarga butuh 4 nganti 10 dina kanggo nggayuh kahanan sing stabil ing kahanan sing cocog) (30).Dibandhingake karo senyawa fipronil liyane, konsentrasi desulfinyl lan amida owah-owahan sethithik saka wektu, lan variasi konsentrasi ing perawatan luwih cilik tinimbang bedane perawatan kajaba perawatan konsentrasi rendah sulfon lan sulfida.Rentang konsentrasi rata-rata diukur wektu bobot kanggo saben klompok perawatan kaya ing ngisor iki: Fipronil, IDL nganti 9.07μg / L;Desulfinyl, IDL nganti 2,15μg/L;Amida, IDL nganti 4,17μg/L;Sulfida, IDL Kanggo 0,57μg/liter;lan sulfon, IDL punika 1,13μg/liter (35).Ing sawetara aliran, senyawa fipronil non-target dideteksi, yaiku, senyawa sing ora spike ing perawatan tartamtu, nanging dikenal minangka produk degradasi senyawa perawatan.Membran mesoskopik sing diobati karo senyawa induk fipronil nduweni jumlah produk degradasi non-target sing paling akeh sing dideteksi (nalika ora digunakake minangka senyawa pangolahan, yaiku sulfinyl, amida, sulfida lan sulfon);iki bisa uga amarga proses produksi Kotoran senyawa lan / utawa proses degradasi sing kedadeyan sajrone panyimpenan saka solusi saham lan (utawa) ing eksperimen mesoskopik tinimbang asil kontaminasi silang.Ora ana tren konsentrasi degradasi sing diamati ing perawatan fipronil.Senyawa degradasi non-target sing paling umum dideteksi ing awak kanthi konsentrasi perawatan paling dhuwur, nanging konsentrasi kurang saka konsentrasi senyawa non-target kasebut (pirsani bagean sabanjure kanggo konsentrasi).Mulane, amarga senyawa degradasi non-target biasane ora dideteksi ing perawatan fipronil sing paling murah, lan amarga konsentrasi sing dideteksi luwih murah tinimbang konsentrasi efek ing perawatan sing paling dhuwur, disimpulake yen senyawa non-target kasebut duwe pengaruh minimal ing analisis.
Ing eksperimen media, makroinvertebrata bentik sensitif marang fipronil, desulfinyl, sulfone, lan sulfida [Tabel S1;data kelimpahan asli disedhiyakake ing versi data (35)].Fipronil amide mung kanggo laler Rhithrogena sp.Beracun (fatal), EC50 yaiku 2,05μg/L [±10,8(SE)].Kurva dosis-respon saka 15 takson unik digawe.Taksa iki nuduhake mortalitas ing kisaran konsentrasi sing diuji (Tabel S1), lan takson kluster target (kayata lalat) (Gambar S3) lan takson sing sugih (Gambar 1) Kurva respon dosis digawe.Konsentrasi (EC50) saka fipronil, desulfinyl, sulfone lan sulfida ing takson unik saka sawetara takson paling sensitif saka 0.005-0.364, 0.002-0.252, 0.002-0.061 lan 0.005-0.043μg/L, mungguhRhithrogena sp.Lan Sweltsa sp.;Gambar S4) luwih murah tinimbang takson sing luwih ditoleransi (kayata Micropsectra / Tanytarsus lan Lepidostoma sp.) (Tabel S1).Miturut rata-rata EC50 saben senyawa ing Tabel S1, sulfon lan sulfida minangka senyawa sing paling efektif, dene invertebrata umume paling ora sensitif marang desulfinyl (ora kalebu amida).Metrik saka status ekologis sakabèhé, kayata kasugihan taxa, total turah mbrawah, total pentaploid lan total watu fly, kalebu taksa lan turah mbrawah saka sawetara takson, iki arang banget ing meso lan ora bisa diwilang Gambar kurva respon dosis kapisah.Mulane, indikator ekologis iki kalebu tanggapan takson sing ora kalebu ing SSD.
Taxa richness (larva) kanthi fungsi logistik telung tingkat (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfon, lan (D) konsentrasi sulfida.Saben titik data nggambarake larva saka siji aliran ing pungkasan eksperimen meso 30 dina.Kekayaan takson yaiku jumlah takson sing unik ing saben aliran.Nilai konsentrasi yaiku rata-rata bobot wektu saka konsentrasi sing diamati saben aliran sing diukur ing pungkasan eksperimen 30 dina.Fipronil amide (ora ditampilake) ora ana hubungane karo takson sing sugih.Wigati dimangerteni manawa sumbu x ana ing skala logaritma.EC20 lan EC50 karo SE kacarita ing Tabel S1.
Ing konsentrasi paling dhuwur saka kabeh limang senyawa fipronil, tingkat emergence saka Uetridae nolak.Persentase germination (EC50) saka sulfida, sulfon, fipronil, amida lan desulfinyl diamati mudhun 50% ing konsentrasi 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 lan 0,97μg / L (Gambar 2 lan Gambar S5).Ing akeh eksperimen 30 dina, kabeh perawatan fipronil, desulfinyl, sulfone lan sulfida ditundha, kajaba sawetara perawatan konsentrasi rendah (Gambar 2), lan penampilane dicegah.Ing perawatan amida, efluen akumulasi sajrone eksperimen kabeh luwih dhuwur tinimbang kontrol, kanthi konsentrasi 0,286μg / liter.Konsentrasi paling dhuwur (4.164μg / liter) sajrone eksperimen kabeh nyegah efluen, lan tingkat efluen saka perawatan penengah padha karo klompok kontrol.(gambar 2).
Munculake kumulatif yaiku rata-rata saben dina munculé saben perawatan dikurangi (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfon, (D) sulfida lan (E) amida ing aliran kontrol Rata-rata saben dina munculé membran.Kajaba kontrol (n = 6), n = 1. Nilai konsentrasi yaiku rata-rata bobot wektu saka konsentrasi sing diamati ing saben aliran.
Kurva dosis-respon nuduhake yen, saliyane kerugian taksonomi, owah-owahan struktural ing tingkat komunitas.Khusus, ing sawetara konsentrasi tes, kelimpahan bisa (Gambar S3) lan kelimpahan taksa (Gambar 1) nuduhake hubungan dosis-respon sing signifikan karo fipronil, desulfinyl, sulfon, lan sulfida.Mula, kita nliti kepiye owah-owahan struktural iki nyebabake owah-owahan ing fungsi komunitas kanthi nguji kaskade nutrisi.Paparan invertebrata akuatik kanggo fipronil, desulfinyl, sulfida lan sulfon nduwe pengaruh negatif langsung marang biomas saka scraper (Gambar 3).Kanggo ngontrol dampak negatif fipronil ing biomas saka scraper, scraper uga mengaruhi klorofil a biomass (Gambar 3).Asil saka koefisien path negatif iki mundhak net ing klorofil a minangka konsentrasi fipronil lan degradants mundhak.Model jalur sing dimediasi kanthi lengkap iki nuduhake yen tambah degradasi fipronil utawa fipronil nyebabake paningkatan proporsi klorofil a (Gambar 3).Dianggep sadurunge yen efek langsung antarane fipronil utawa konsentrasi degradasi lan klorofil biomassa nol, amarga senyawa fipronil minangka pestisida lan duwe keracunan langsung sing kurang kanggo ganggang (contone, konsentrasi awal tanduran non-vaskular akut EPA yaiku 100μg / L. fipronil, grup disulfoksida, sulfon lan sulfida; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Kabeh asil (model sing bener) ndhukung iki hipotesis.
Fipronil bisa nyuda biomassa (efek langsung) kanthi signifikan (klompok scraper yaiku larva), nanging ora duwe pengaruh langsung marang biomassa klorofil a.Nanging, efek ora langsung sing kuat saka fipronil yaiku nambahake biomassa klorofil a kanggo nanggepi kurang angonan.Panah nuduhake koefisien path standar, lan tandha minus (-) nuduhake arah asosiasi.* Nuduhake derajat wigati.
Telung SSDs (mung lapisan tengah, lapisan tengah ditambah data ECOTOX, lan lapisan tengah ditambah data ECOTOX sing didandani amarga beda durasi cahya) ngasilake nilai HC5 sing beda-beda (Tabel S3), nanging asile ana ing kisaran SE.Ing liyane saka sinau iki, kita bakal fokus ing SSD data karo mung alam semesta meso lan Nilai HC5 related.Kanggo katrangan luwih lengkap babagan telung evaluasi SSD iki, waca bahan tambahan (Tabel S2 nganti S5 lan Gambar S6 lan S7).Distribusi data sing paling pas (skor standar informasi Akaike paling murah) saka patang senyawa fipronil (Gambar 4) mung digunakake ing peta SSD meso-padat yaiku log-gumbel fipronil lan sulfon, lan weibull sulfida Lan desulfurized γ ( Tabel S3).Nilai HC5 sing dipikolehi kanggo saben senyawa dilaporake ing Gambar 4 mung kanggo jagad meso, lan ing Tabel S3 nilai HC5 saka kabeh telung set data SSD dilaporake.Nilai HC50 saka kelompok fipronil, sulfida, sulfon lan desulfinyl [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 nganti 46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 nganti 24,0), 8,80 2,66 ng / L (95% CI, 5,44 kanggo 15,8) lan 83,4 ± 32,9 ng / L (95% CI, 36,4 kanggo 163)] Senyawa kasebut luwih murah tinimbang kasugihan takson EC50 (total takson unik) (Tabel S1 ; cathetan ing tabel bahan tambahan yaiku mikrogram saben liter).
Ing eksperimen skala meso, nalika kapapar (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfide sajrone 30 dina, sensitivitas spesies diterangake Iku nilai EC50 saka takson.Garis putus-putus biru nggambarake 95% CI.Garis putus-putus horisontal nggambarake HC5.Nilai HC5 (ng / L) saben senyawa kaya ing ngisor iki: Fipronil, 4,56 ng / L (95% CI, 2,59 nganti 10,2);Sulfida, 3,52 ng / L (1,36 kanggo 9,20);Sulfone, 2,86 ng / Liter (1,93 kanggo 5,29);lan sulfinyl, 3,55 ng / liter (0,35 kanggo 28,4).Wigati dimangerteni manawa sumbu x ana ing skala logaritma.
Ing limang studi regional, Fipronil (wong tuwa) dideteksi ing 22% saka 444 titik sampling lapangan (Tabel 1).Frekuensi deteksi florfenib, sulfon lan amida padha (18% nganti 22% saka sampel), frekuensi deteksi sulfida lan desulfinyl luwih murah (11% nganti 13%), dene produk degradasi sing isih dhuwur banget.Sawetara (1% utawa kurang) utawa ora tau dideteksi (Tabel 1)..Fipronil paling kerep dideteksi ing sisih kidul-wétan (52% saka situs) lan paling ora kerep ing sisih lor-kulon (9% saka situs), sing nyorot variasi panggunaan benzopyrazole lan potensi kerentanan aliran ing saindhenging negara.Degradants biasane nuduhake pola regional sing padha, kanthi frekuensi deteksi paling dhuwur ing sisih kidul-wétan lan paling murah ing sisih lor-kulon utawa pesisir California.Konsentrasi fipronil sing diukur paling dhuwur, disusul karo senyawa induk fipronil (persentase 90% masing-masing 10,8 lan 6,3 ng / L) (Tabel 1) (35).Konsentrasi paling dhuwur saka fipronil (61,4 ng / L), disulfinyl (10,6 ng / L) lan sulfida (8,0 ng / L) ditemtokake ing sisih kidul-wétan (ing patang minggu pungkasan saka sampel).Konsentrasi sulfon paling dhuwur ditemtokake ing sisih kulon.(15,7 ng / L), amida (42,7 ng / L), dessulfinyl flupirnamide (14 ng / L) lan fipronil sulfonate (8,1 ng / L) (35).Florfenide sulfone mung senyawa sing diamati ngluwihi HC5 (Tabel 1).Rata-rata ΣTUFipronils antarane macem-macem wilayah beda-beda banget (Tabel 1).Rata-rata ΣTUFipronils nasional yaiku 0,62 (kabeh lokasi, kabeh wilayah), lan 71 situs (16%) nduweni ΣTUFipronils> 1, sing nuduhake yen bisa dadi beracun kanggo makroinvertebrata bentik.Ing papat saka limang wilayah sing ditliti (kajaba Midwest), ana hubungan sing signifikan antarane SPEARpestisida lan ΣTUFipronil, kanthi R2 sing disetel saka 0,07 ing pesisir California nganti 0,34 ing sisih kidul-wétan (Gambar 5).
* Senyawa sing digunakake ing eksperimen mesoskopik.†ΣTUFipronils, median saka jumlah unit racun [konsentrasi lapangan sing diamati saka papat senyawa fipronil / konsentrasi bahaya saben senyawa saka persentil kaping lima spesies sing kena infeksi SSD (Gambar 4)] Kanggo conto fipronil saben minggu, 4 pungkasan minggu sampel pestisida sing diklumpukake ing saben situs diitung.‡Jumlah lokasi kanggo ngukur pestisida.Persentil kaping 90 adhedhasar konsentrasi maksimal sing diamati ing situs sajrone 4 minggu pungkasan sampling pestisida.kanthi persentase sampel sing diuji.¶ Gunakake 95% CI saka nilai HC5 (Figure 4 lan Tabel S3, mung meso) kanggo ngetung CI.Dechloroflupinib wis dianalisis ing kabeh wilayah lan durung ditemokake.ND, ora dideteksi.
Unit beracun Fipronil yaiku konsentrasi fipronil sing diukur dibagi karo nilai HC5 spesifik senyawa, sing ditemtokake dening SSD sing dipikolehi saka eksperimen media (pirsani Gambar 4).Garis ireng, model aditif umum (GAM).Garis putus-putus abang nduweni CI 95% kanggo GAM.ΣTUFipronils diowahi dadi log10 (ΣTUFipronils+1).
Efek saleh fipronil ing spesies akuatik non-target wis didokumentasikake kanthi apik (15, 21, 24, 25, 32, 33), nanging iki minangka studi pisanan sing sensitif ing lingkungan laboratorium sing dikontrol.Komunitas saka taxa padha kapapar senyawa fipronil, lan asil diekstrapolasi ing skala kontinental.Asil eksperimen mesokosmik 30 dina bisa ngasilake 15 kelompok serangga akuatik diskrit (Tabel S1) kanthi konsentrasi sing ora dilapurake ing literatur, ing antarane serangga akuatik ing basis data keracunan kurang diwakili (53, 54).Kurva respon dosis khusus taxa (kayata EC50) dibayangke ing owah-owahan tingkat komunitas (kayata kasugihan takson lan bisa uga mundhut kelimpahan) lan owah-owahan fungsional (kayata kaskade nutrisi lan owah-owahan tampilan).Efek saka alam semesta mesoskopik diekstrapolasi menyang lapangan.Ing papat saka limang wilayah riset ing Amerika Serikat, konsentrasi fipronil sing diukur ing lapangan ana hubungane karo penurunan ekosistem akuatik ing banyu sing bisa dialirake.
Nilai HC5 saka 95% spesies ing eksperimen membran medium nduweni efek protèktif, nuduhake yen komunitas invertebrata akuatik sakabehe luwih sensitif marang senyawa fipronil tinimbang sing dimangerteni sadurunge.Nilai HC5 sing dipikolehi (florfenib, 4,56 ng / liter; desulfoxirane, 3,55 ng / liter; sulfon, 2,86 ng / liter; sulfida, 3,52 ng / liter) kaping pirang-pirang (florfenib) nganti kaping telu Luwih saka urutan magnitudo (desulfinyl). ) ngisor patokan invertebrata kronis EPA saiki [fipronil, 11 ng/liter;desulfinyl, 10.310 ng/liter;sulfon, 37 ng/liter;lan sulfida, kanggo 110 ng/liter (8)].Eksperimen mesoskopik nemtokake akeh klompok sing sensitif marang fipronil tinimbang sing dituduhake dening patokan invertebrata kronis EPA (kelompok 4 sing luwih sensitif marang fipronil, 13 pasang desulfinyl, 11 pasang sulfon lan 13 pasangan) Sensitivitas sulfida) (Gambar 4 lan tabel) S1).Iki nuduhake yen pathokan ora bisa nglindhungi sawetara spesies sing uga diamati ing jagad tengah, sing uga nyebar ing ekosistem akuatik.Bentenipun antarane asil kita lan pathokan saiki utamané amarga kurang data tes keracunan fipronil ditrapake kanggo sawetara takson serangga akuatik, utamané nalika wektu cahya ngluwihi 4 dina lan fipronil degrades.Sajrone eksperimen mesokosmik 30 dina, umume serangga ing komunitas invertebrata luwih sensitif marang fipronil tinimbang organisme uji umum Aztec (crustacea), sanajan sawise mbenerake Aztec. EC50 saka Teike ndadekake padha sawise transformasi akut.(Biasane 96 jam) nganti wektu cahya kronis (Gambar S7).Konsensus sing luwih apik digayuh antarane eksperimen membran medium lan studi sing dilapurake ing ECOTOX nggunakake organisme uji standar Chironomus dilutus (serangga).Ora nggumunake yen serangga akuatik utamane sensitif marang pestisida.Tanpa nyetel wektu cahya, eksperimen skala meso lan data lengkap saka database ECOTOX nuduhake manawa akeh takson sing diamati luwih sensitif marang senyawa fipronil tinimbang Clostridium sing diencerke (Gambar S6).Nanging, kanthi nyetel wektu cahya, Dilution Clostridium minangka organisme sing paling sensitif marang fipronil (induk) lan sulfida, sanajan ora sensitif marang sulfon (Gambar S7).Asil kasebut nggambarake pentinge nyakup macem-macem jinis organisme akuatik (kalebu macem-macem serangga) kanggo ngasilake konsentrasi pestisida nyata sing bisa nglindhungi organisme akuatik.
Cara SSD bisa nglindhungi takson langka utawa ora sensitif sing EC50 ora bisa ditemtokake, kayata Cinygmula sp., Isoperla fulva lan Brachycentrus americanus.Nilai EC50 saka taxa abundance lan bisa uga mabur kelimpahan sing nggambarake owah-owahan ing komposisi komunitas konsisten karo nilai HC50 saka SSD fipronil, sulfon lan sulfida.Protokol ndhukung idea ing ngisor iki: Cara SSD digunakake kanggo niru ambang bisa nglindhungi kabeh masyarakat, kalebu taxa langka utawa insensitive ing masyarakat.Batesan organisme akuatik sing ditemtokake saka SSD adhedhasar mung sawetara takson utawa takson sing ora sensitif bisa uga ora cukup kanggo nglindhungi ekosistem akuatik.Iki minangka kasus kanggo desulfinyl (Gambar S6B).Amarga kekurangan data ing basis data ECOTOX, konsentrasi baseline invertebrata kronis EPA yaiku 10,310 ng / L, yaiku papat urutan magnitudo sing luwih dhuwur tinimbang 3,55 ng / L HC5.Asil saka set respon takson beda diprodhuksi ing eksperimen mesoskopik.Ing lack of data keracunan utamané masalah kanggo senyawa degradable (Figure S6), kang bisa nerangake apa pathokan biologi akuatik ana kanggo sulfon lan sulfida kira-kira 15 kanggo 30 kaping kurang sensitif saka Nilai SSD HC5 adhedhasar China Universe.Kauntungan saka metode membran medium yaiku sawetara nilai EC50 bisa ditemtokake ing eksperimen siji, sing cukup kanggo mbentuk SSD lengkap (contone, desulfinyl; Gambar 4B lan Gambar S6B lan S7B), lan duwe pengaruh sing signifikan. babagan takson alam ekosistem sing dilindhungi Akeh tanggapan.
Eksperimen mesoscopic nuduhake yen fipronil lan produk degradasi bisa duwe efek sublethal lan ora langsung sing ora langsung ing fungsi komunitas.Ing eksperimen mesoscopic, kabeh limang senyawa fipronil katon mengaruhi munculé serangga.Asil perbandingan antarane konsentrasi paling dhuwur lan paling murah (inhibisi lan stimulasi munculé individu utawa owah-owahan ing wektu munculé) konsisten karo asil eksperimen meso sing dilapurake sadurunge nggunakake insektisida bifenthrin (29).Muncule wong diwasa nyedhiyakake fungsi ekologis sing penting lan bisa diowahi dening polutan kayata fipronil (55, 56).Munculake bebarengan ora mung kritis kanggo reproduksi serangga lan ketekunan populasi, nanging uga kanggo nyedhiyakake serangga diwasa, sing bisa digunakake minangka panganan kanggo kewan akuatik lan darat (56).Nyegah munculé tunas bisa nyebabake ijol-ijolan pangan ing antarane ekosistem akuatik lan ekosistem riparian, lan nyebarake efek polutan akuatik menyang ekosistem darat (55, 56).Penurunan kelimpahan scrapers (serangga mangan ganggang) sing diamati ing eksperimen skala meso nyebabake nyuda konsumsi ganggang, sing nyebabake paningkatan klorofil a (Gambar 3).Kaskade trofik iki ngganti fluks karbon lan nitrogen ing jaring pangan cair, padha karo studi sing ngevaluasi efek piretroid bifentrin ing komunitas bentik (29).Mulane, phenylpyrazoles, kayata fipronil lan produk degradasi, pyrethroids, lan mbok menawa jinis insektisida liyane, bisa kanthi ora langsung ningkatake biomas alga lan gangguan karbon lan nitrogen ing aliran cilik.Dampak liyane bisa nyebabake karusakan siklus karbon lan nitrogen ing antarane ekosistem akuatik lan darat.
Informasi sing dipikolehi saka tes membran medium ngidini kita ngevaluasi relevansi ekologis konsentrasi senyawa fipronil sing diukur ing studi lapangan skala gedhe sing ditindakake ing limang wilayah ing Amerika Serikat.Ing 444 aliran cilik, 17% saka konsentrasi rata-rata siji utawa luwih senyawa fipronil (rata-rata luwih saka 4 minggu) ngluwihi nilai HC5 sing dipikolehi saka tes media.Gunakake SSD saka eksperimen skala meso kanggo ngowahi konsentrasi senyawa fipronil sing diukur dadi indeks sing gegandhengan karo keracunan, yaiku jumlah unit keracunan (ΣTUFipronils).Nilai 1 nuduhake keracunan utawa paparan kumulatif senyawa fipronil ngluwihi proteksi sing dikenal Spesies sing regane 95%.Hubungan sing signifikan antarane ΣTUFipronil ing papat saka limang wilayah lan indikator SPEARpestisida kesehatan masyarakat invertebrata nuduhake yen fipronil bisa mengaruhi komunitas invertebrata bentik ing kali ing sawetara wilayah ing Amerika Serikat.Asil kasebut ndhukung hipotesis Wolfram et al.(3) Resiko insektisida fenpyrazole ing permukaan banyu ing Amerika Serikat ora dimangerteni kanthi lengkap amarga pengaruhe ing serangga akuatik ana ing sangisore ambang peraturan saiki.
Umume lepen kanthi isi fipronil ing ndhuwur tingkat beracun dumunung ing wilayah kidul-wétan sing relatif urbanisasi (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Assessment sadurungé saka wilayah kasebut ora mung nyimpulake yen fipronil minangka stressor utama sing mengaruhi struktur komunitas invertebrata ing kali, nanging uga oksigen terlarut sing kurang, nutrisi sing tambah, owah-owahan aliran, degradasi habitat, lan pestisida liyane lan Kategori polutan minangka penting. sumber stres (57).Campuran stresor iki konsisten karo "sindrom kali kutha", yaiku degradasi ekosistem kali sing umum diamati babagan panggunaan lahan kutha (58, 59).Tandha-tandha panggunaan lahan kutha ing wilayah Tenggara saya tambah akeh lan samesthine bakal saya tambah amarga populasi wilayah kasebut saya tambah.Dampak pembangunan kutha ing mangsa ngarep lan pestisida marang limpasan kutha diarep-arep mundhak (4).Yen urbanisasi lan panggunaan fipronil terus berkembang, panggunaan pestisida iki ing kutha-kutha bisa uga mengaruhi komunitas stream.Sanajan meta-analisis nyimpulake yen panggunaan pestisida tetanèn ngancam ekosistem stream global (2, 60), kita nganggep manawa taksiran kasebut ngremehake dampak global saka pestisida kanthi ora kalebu panggunaan kutha.
Maneka warna stressor, kalebu pestisida, bisa mengaruhi komunitas makroinvertebrata ing DAS sing dikembangake (nggunakake lahan kutha, pertanian lan campuran) lan bisa uga ana hubungane karo panggunaan lahan (58, 59, 61).Sanajan panliten iki nggunakake indikator SPEARpestisida lan karakteristik keracunan fipronil khusus organisme akuatik kanggo nyuda pengaruh faktor sing mbingungake, kinerja indikator SPEARpestisida bisa uga kena pengaruh degradasi habitat, lan fipronil bisa dibandhingake karo Pestisida liyane (4, 17, 51, 57).Nanging, model macem-macem stressor sing dikembangake kanthi nggunakake pangukuran lapangan saka rong studi regional pisanan (Midwestern lan Southeastern) nuduhake yen pestisida minangka stresor hulu sing penting kanggo kondisi komunitas makroinvertebrata ing kali-kali.Ing model kasebut, variabel panjelasan penting kalebu pestisida (utamane bifenthrin), nutrisi lan karakteristik habitat ing umume aliran pertanian ing Midwest, lan pestisida (utamane fipronil) ing pirang-pirang kutha ing sisih kidul-wétan.Owah-owahan ing oksigen, nutrisi lan aliran (61, 62).Mulane, sanajan studi regional nyoba ngatasi dampak stresor non-pestisida ing indikator respon lan nyetel indikator prediktif kanggo njlèntrèhaké dampak fipronil, asil lapangan survey iki ndhukung tampilan fipronil.) Kudu dianggep minangka salah sawijining sumber tekanan sing paling berpengaruh ing kali-kali Amerika, utamane ing sisih kidul-wétan Amerika Serikat.
Kedadeyan degradasi pestisida ing lingkungan jarang didokumentasikan, nanging ancaman kanggo organisme akuatik bisa uga luwih mbebayani tinimbang awak induk.Ing kasus fipronil, studi lapangan lan eksperimen skala meso nuduhake manawa produk degradasi umume kaya awak induk ing aliran sampel lan duwe keracunan sing padha utawa luwih dhuwur (Tabel 1).Ing eksperimen membran medium, fluorobenzonitrile sulfone minangka sing paling beracun saka produk degradasi pestisida sing diteliti, lan luwih beracun tinimbang senyawa induk, lan uga dideteksi kanthi frekuensi sing padha karo senyawa induk.Yen mung pestisida induk sing diukur, acara keracunan potensial bisa uga ora diweruhi, lan kurang informasi keracunan relatif sajrone degradasi pestisida tegese kedadeyan lan akibate bisa diabaikan.Contone, amarga kurang informasi babagan keracunan produk degradasi, penilaian lengkap pestisida ing aliran Swiss ditindakake, kalebu 134 produk degradasi pestisida, lan mung senyawa induk sing dianggep minangka senyawa induk ing penilaian risiko ekotoksikologis.
Asil penilaian risiko ekologis iki nuduhake yen senyawa fipronil duweni efek sing ora becik marang kesehatan kali, saengga bisa disimpulake yen efek ala bisa ditemokake ing ngendi wae ing ngendi senyawa fipronil ngluwihi tingkat HC5.Asil eksperimen mesoskopik ora gumantung saka lokasi, nuduhake yen konsentrasi fipronil lan produk degradasi ing akeh taksa stream luwih murah tinimbang sing kacathet sadurunge.Kita yakin manawa panemuan iki bakal ditambahake menyang protobiota ing aliran murni ing ngendi wae.Asil eksperimen skala meso ditrapake kanggo studi lapangan skala gedhe (444 aliran cilik sing kasusun saka panggunaan campuran kutha, pertanian, lan tanah ing limang wilayah utama ing Amerika Serikat), lan ditemokake yen konsentrasi akeh aliran. ing ngendi fipronil dideteksi wis samesthine dadi.Miturut laporan, jumlah wong sing nggunakake Fipronil saya tambah ing Jepang, Inggris lan AS (7).Fipronil ana ing meh kabeh bawana, kalebu Australia, Amerika Kidul lan Afrika (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Asil studi meso-to-field sing ditampilake ing kene nuduhake yen panggunaan fipronil bisa uga nduweni makna ekologis ing skala global.
Kanggo bahan tambahan kanggo artikel iki, waca http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Iki minangka artikel akses mbukak sing disebarake miturut syarat-syarat Lisensi Atribusi-Non-Komersial Creative Commons, sing ngidini panggunaan, distribusi lan reproduksi ing medium apa wae, anggere panggunaan pungkasan ora kanggo keuntungan komersial lan premis kasebut yaiku karya asli bener.Referensi.
Cathetan: Kita mung njaluk sampeyan menehi alamat email supaya wong sing disaranake menyang kaca ngerti manawa sampeyan pengin dheweke ndeleng email kasebut lan dudu spam.Kita ora bakal njupuk alamat email.
Pitakonan iki digunakake kanggo nguji manawa sampeyan minangka pengunjung lan nyegah kiriman spam otomatis.
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
Panaliten nuduhake manawa pestisida umum sing asring dideteksi ing aliran Amerika luwih beracun tinimbang sing dikira sadurunge.
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
Panaliten nuduhake manawa pestisida umum sing asring dideteksi ing aliran Amerika luwih beracun tinimbang sing dikira sadurunge.
© 2021 American Association for the Advancement of Science.kabeh hak dilindhungi undhang-undhang.AAAS minangka mitra HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef lan COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.