Ағындардағы пестицидтер барған сайын жаһандық алаңдаушылыққа айналуда, бірақ су экожүйелерінің қауіпсіз шоғырлануы туралы ақпарат аз.30 күндік мезокосмостық экспериментте жергілікті жер асты су омыртқасыздары кәдімгі фипронил инсектицидіне және ыдырау өнімдерінің төрт түріне ұшырады.Фипронил қосылысы пайда болу және трофикалық каскадтың өзгеруіне себеп болды.Фипронил және оның сульфиді, сульфон және десульфинилдің ыдырау өнімдері 50% жауап беретін тиімді концентрация (EC50) әзірленді.Таксандар фипронилге сезімтал емес.15 мезокосмостық EC50 мәндерінен зардап шеккен түрдің 5% қауіптілік концентрациясы далалық үлгідегі фипронилдің қосылыс концентрациясын уытты бірліктердің (∑TUFipronils) қосындысына түрлендіру үшін қолданылады.Бес аймақтық зерттеуден алынған ағындардың 16%-да орташа ∑TUFipronil 1-ден асты (уыттылықты көрсетеді).Тәуекел тобындағы түрлердің омыртқасыздар көрсеткіштері бес іріктеу аймағының төртеуінде TUTUipronil-мен теріс корреляцияға ие.Бұл экологиялық тәуекелді бағалау фипронил қосылыстарының төмен концентрациясы Америка Құрама Штаттарының көптеген бөліктеріндегі ағынды қауымдастықтарды азайтатынын көрсетеді.
Соңғы онжылдықтарда синтетикалық химиялық заттардың өндірісі айтарлықтай өскенімен, бұл химиялық заттардың мақсатты емес экожүйелерге әсері толық зерттелмеген (1).Дүниежүзілік ауылшаруашылық алқаптарының 90% жоғалған жер үсті суларында ауылшаруашылық пестицидтері туралы деректер жоқ, бірақ деректер бар жерлерде пестицидтердің нормативтік шектерден асу уақыты жартысы (2).Америка Құрама Штаттарындағы жер үсті суларындағы ауылшаруашылық пестицидтерінің мета-талдауы сынама алу орындарының 70% кем дегенде бір пестицидтің нормативтік шекті деңгейден асып кеткенін көрсетті (3).Дегенмен, бұл мета-талдаулар (2, 3) тек ауылшаруашылық жерлерін пайдалану әсерінен зардап шеккен жер үсті суларына бағытталған және дискретті зерттеулердің қысқаша мазмұны болып табылады.Пестицидтер, әсіресе инсектицидтер, қалалық ландшафттық дренаждарда да жоғары концентрацияда болады (4).Ауыл шаруашылығынан және қала ландшафттарынан ағызылатын жер үсті суларында пестицидтерге кешенді бағалау жүргізу сирек кездеседі;сондықтан пестицидтердің жер үсті су ресурстарына және олардың экологиялық тұтастығына ауқымды қауіп төндіретіні белгісіз.
Бензопиразолдар мен неоникотиноидтар 2010 жылы әлемдік пестицидтер нарығының үштен бірін құрады (5).Америка Құрама Штаттарындағы жер үсті суларында фипронил және оның ыдырау өнімдері (фенилпиразолдар) ең көп таралған пестицидтік қосылыстар болып табылады және олардың концентрациясы әдетте су стандарттарынан асып түседі (6-8).Неоникотиноидтар аралар мен құстарға әсері және олардың таралуы (9) себебінен назар аударғанымен, фипронил балықтар мен құстар үшін улырақ (10), ал басқа фенилпиразолдар класының қосылыстары гербицидтік әсерге ие (5).Фипронил – қалалық және ауылшаруашылық орталарында зиянкестермен күресу үшін қолданылатын жүйелі инсектицид.Фипронил әлемдік нарыққа 1993 жылы шыққаннан бері АҚШ, Жапония және Ұлыбританияда фипронилді қолдану айтарлықтай өсті (5).Америка Құрама Штаттарында фипронил құмырсқалар мен термиттерді бақылау үшін қолданылады және дәнді дақылдарда, соның ішінде жүгеріде (тұқымды өңдеуді қоса), картоп пен бақтарда қолданылады (11, 12).Америка Құрама Штаттарында фипронилді ауыл шаруашылығында пайдалану 2002 жылы шарықтау шегіне жетті (13).Қаланы пайдалану туралы ұлттық деректер жоқ болса да, Калифорниядағы қалалық пайдалану 2006 және 2015 жылдары шарықтау шегіне жетті (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, 2019 жылдың 2 желтоқсанында қолжетімді).Фипронилдің жоғары концентрациясы (6,41 мкг/л) кейбір ауылшаруашылық аймақтарында қолдану деңгейі жоғары (14) ағындарда табылғанымен, ауылшаруашылық ағындарымен салыстырғанда, Америка Құрама Штаттарындағы қалалық ағындар әдетте көбірек анықтауға және жоғары концентрацияға ие. дауылдардың пайда болуы сынақпен байланысты (6, 7, 14-17).
Фипронил ағынды судың су экожүйесіне түседі немесе топырақтан ағынға түседі (7, 14, 18).Фипронил төмен ұшқыштылыққа ие (Генри заңының тұрақтысы 2,31×10-4 Па м3 моль-1), суда төмен және орташа ерігіштігі (20°C температурада 3,78 мг/л) және орташа гидрофобтылық (log Kow 3,9-4,1)), топырақтағы қозғалғыштығы өте аз (log Koc 2,6-дан 3,1-ге дейін) (12, 19) және қоршаған ортада төменнен орташаға дейін тұрақтылық көрсетеді (20).Финазеприл фотолиз, тотығу, рН-тәуелді гидролиз және тотықсыздану арқылы ыдырап, төрт негізгі ыдырау өнімдерін құрайды: десульфоксифенаприл (бірақ сульфоксид), фенапренипсульфон (сульфон), филофенамид (амид) және филофениб сульфиді (сульфид).Фипронилдің ыдырау өнімдері негізгі қосылысқа қарағанда тұрақты және берік болады (21, 22).
Фипронилдің уыттылығы және оның мақсатты емес түрлерге (мысалы, су омыртқасыздары) ыдырауы жақсы құжатталған (14, 15).Фипронил – жәндіктердегі гамма-аминобутир қышқылымен реттелетін хлорид каналы арқылы хлорид ионының өтуіне кедергі келтіретін нейротоксикалық қосылыс, нәтижесінде шамадан тыс қозу мен өлімге әкелетін жеткілікті концентрация болады (20).Фипронил селективті улы болып табылады, сондықтан сүтқоректілерге қарағанда жәндіктер үшін рецепторларды байланыстыруға жақындығы жоғары (23).Фипронилдің ыдырау өнімдерінің инсектицидтік белсенділігі әртүрлі.Сульфон мен сульфидтің тұщы су омыртқасыздары үшін уыттылығы аналық қосылысқа ұқсас немесе жоғары.Десульфинилдің орташа уыттылығы бар, бірақ негізгі қосылысқа қарағанда уыттылығы аз.Салыстырмалы түрде улы емес (23, 24).Су омыртқасыздарының фипронил мен фипронил ыдырауына бейімділігі таксондар ішінде және олардың арасында айтарлықтай өзгереді (15), ал кейбір жағдайларда тіпті магнитудасы (25) ретінен асады.Ақырында, фенилпиразолдардың экожүйе үшін бұрын ойлағаннан гөрі улы екендігі туралы дәлелдер бар (3).
Зертханалық уыттылық сынауына негізделген су биологиялық көрсеткіштері далалық популяциялардың қаупін төмен бағалауы мүмкін (26-28).Су стандарттары әдетте бір немесе бірнеше су омыртқасыздарының түрлерін (мысалы, Diptera: Chironomidae: Chironomus және Crustacea: Daphnia magna және Hyalella azteca) пайдалана отырып, бір түрді зертханалық уыттылық сынағы арқылы белгіленеді.Бұл сыналатын организмдерді әдетте басқа су астындағы макроомыртқасыздарға (мысалы, phe genus::) қарағанда өсіру оңайырақ және кейбір жағдайларда ластаушы заттарға сезімталдығы төмен.Мысалы, D. Magna кейбір жәндіктерге қарағанда көптеген металдарға сезімталдығы төмен болса, A. zteca бифентрин пиретроидты инсектицидке оның құрттарға сезімталдығынан төмен сезімтал (29, 30).Қолданыстағы эталондардың тағы бір шектеуі есептеулерде пайдаланылатын соңғы нүктелер болып табылады.Жедел көрсеткіштер өлімге негізделген (немесе шаян тәрізділер үшін бекітілген), ал созылмалы эталондар әдетте сублетальды соңғы нүктелерге (мысалы, өсу және көбею) (бар болса) негізделген.Дегенмен, өсу, пайда болу, салдану және дамудың кешігуі сияқты кең таралған сублетальды әсерлер бар, олар таксондардың табыстылығына және қауымдастықтың динамикасына әсер етуі мүмкін.Нәтижесінде, эталон әсердің биологиялық маңыздылығының негізін қамтамасыз еткенімен, уыттылық шегі ретінде экологиялық маңыздылығы белгісіз.
Фипронил қосылыстарының бентикалық су экожүйелеріне (омыртқасыздар мен балдырлар) әсерін жақсырақ түсіну үшін табиғи бентостық қауымдастықтар зертханаға әкелінді және Фипронилдің 30 күндік ағыны немесе төрт фипронилді деградациялау тәжірибесінің бірі кезінде концентрация градиенттеріне ұшырады.Зерттеу мақсаты - өзен қауымдастығының кең таксонын білдіретін әрбір фипронил қосылысы үшін түрге тән 50% әсер концентрациясын (EC50 мәні) өндіру және ластаушы заттардың қауымдастық құрылымы мен қызметіне әсерін анықтау [яғни, қауіптілік концентрациясы] 5 Зақымданған түрлердің % (HC5) және жанама әсерлер, мысалы, пайда болу және трофикалық динамиканың өзгеруі].Содан кейін мезоскопиялық эксперименттен алынған шекті мән (қосылысқа тән HC5 мәні) Америка Құрама Штаттарының бес аймағынан (Солтүстік-Шығыс, Оңтүстік-Шығыс, Орта-Батыс, Солтүстік-Батыс Тынық мұхиты және Орталық Калифорния) Америка Құрама Штаттарының Геологиялық қызметі (USGS) жинаған өріске қолданылды. Coastal Zone) деректері) USGS аймақтық ағын сапасын бағалау бөлігі ретінде (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Біздің білуімізше, бұл экологиялық тәуекелді бағалаудың алғашқысы.Ол фипронил қосылыстарының бақыланатын мезоортадағы бентикалық организмдерге әсерін жан-жақты зерттейді, содан кейін бұл нәтижелерді континенттік масштабтағы далалық бағалауға қолданады.
30 күндік мезокосмостық эксперимент 2017 жылдың 18 қазаны мен 17 қарашасы аралығында Форт-Коллинз, Колорадо, АҚШ-тағы USGS су зертханасында (AXL) 1 күндік үйтандыру және 30 күндік тәжірибе үшін жүргізілді.Әдіс бұрын сипатталған (29, 31) және қосымша материалда егжей-тегжейлі сипатталған.Мезо-кеңістік параметрі төрт белсенді ағында (айналмалы су ыдыстары) 36 айналым ағынын қамтиды.Әрбір тірі ағын су температурасын ұстап тұру үшін салқындатқышпен жабдықталған және 16:8 ашық-қараңғы циклмен жарықтандырылған.Мезодеңгейдегі ағын тот баспайтын болат болып табылады, ол фипронилдің гидрофобтылығына (log Kow = 4.0) және органикалық тазартқыш еріткіштерге жарамды (S1 сурет).Мезо-масштабты эксперимент үшін пайдаланылған су Кэш-Ла-Пудре өзенінен (жоғары ағындағы көздер, соның ішінде Рокки тауының ұлттық саябағы, Ұлттық орман және континентальды бөлініс) жиналды және AXL төрт полиэтилен қоймасында сақталды.Алдын ала жүргізілген бағалауда шөгінділер мен су сынамалары учаскеден жиналған пестицидтер табылмады (29).
Мезомасштабты эксперимент жобасы 30 өңдеу ағынынан және 6 басқару ағынынан тұрады.Тазарту ағыны тазартылған суды алады, олардың әрқайсысында фипронил қосылыстарының қайталанбаған тұрақты концентрациясы бар: фипронил (фипронил (Сигма-Алдрих, CAS 120068-37-3), амид (Сигма-Алдрих, CAS 205650-69-7), күкіртсіздендіру тобы [АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) пестицидтер кітапханасы, CAS 205650-65-3], сульфон (Сигма-Алдрих, CAS 120068-37-2) және сульфид (Сигма-Алдрих, CAS 120067-83-6) барлығы; 97,8% Жарияланған жауап мәндеріне сәйкес (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Метанолдағы фипронил қосылысын еріту арқылы (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society сертификаттау деңгейі) және сұйылту арқылы концентрлі ерітіндіні дайындау үшін қажетті көлемге дейін ионсыздандырылған сумен. Дозадағы метанолдың мөлшері әртүрлі болғандықтан, қажеттілікке қарай барлық тазарту ағындарына метанолды қосу қажет. Үш бақылауда бірдей метанол концентрациясын қамтамасыз ету ( 0,05 мл/л) ағындарда Қалған үш бақылау ағынының ортаңғы көрінісі метанолсыз өзен суын алды, әйтпесе олар барлық басқа ағындар сияқты өңделді.
8-ші күні, 16-шы күні және 26-шы күні ағынды мембранада температура, рН мәні, электр өткізгіштік және фипронил мен фипронилдің ыдырауы өлшенді.Медиа сынағы кезінде фипронилдің негізгі қосылысының ыдырауын бақылау үшін фипронил (ата-аналар) сұйықтық ішек шырышты қабатын тағы үш күн бойы (5, 12 және 21 (n = 6) күндер) температура, рН, Өткізгіштік, фипронил және фипронил деградациясының сынамаларын алу.Пестицидтерді талдау үлгілері үлкен диаметрлі инемен жабдықталған Whatman 0,7 мкм GF/F шприц сүзгісі арқылы 20 мл сары шыны құтыға 10 мл ағынды суды сүзу арқылы жиналды.Үлгілер дереу мұздатылған және талдау үшін АҚШ-тың Колорадо штатындағы Лейквуд қаласындағы USGS Ұлттық су сапасы зертханасына (NWQL) жіберілді.Бұрын жарияланған әдістің жетілдірілген әдісін қолдана отырып, су үлгілеріндегі Фипронил және 4 ыдырау өнімдері тікелей сулы айдау (DAI) сұйық хроматография-тандем масс-спектрометриясы (LC-MS/MS; Agilent 6495) арқылы анықталды.Құралды анықтау деңгейі (IDL) сапалы сәйкестендіру стандартына сәйкес келетін ең аз калибрлеу стандарты болып есептеледі;фипронилдің IDL көрсеткіші 0,005 мкг/л, ал қалған төрт фипронилдің IDL көрсеткіші 0,001 мкг/л.Қосымша материал фипронил қосылыстарын өлшеу үшін қолданылатын әдістердің толық сипаттамасын береді, соның ішінде сапаны бақылау және растау процедуралары (мысалы, үлгіні қалпына келтіру, шыбықтар, үшінші тарап тексерулері және дайындамалар).
30 күндік мезокосмостық эксперименттің соңында ересек және дернәсілдік омыртқасыздарды санау және сәйкестендіру аяқталды (деректерді жинаудың негізгі соңғы нүктесі).Жаңадан шыққан ересектер күн сайын тордан жиналады және таза 15 мл Falcon центрифуга түтігінде мұздатады.Тәжірибенің соңында (30-шы күн) әрбір ағындағы мембрананың мазмұны кез келген омыртқасыздарды жою үшін тазартылды және електен (250 мкм) өткізіліп, 80% этанолда сақталды.Timberline Aquatics (Форт Коллинз, CO) дернәсілдер мен ересек омыртқасыздарды ең төменгі таксономиялық деңгейге, әдетте түрлерге дейін таксономиялық сәйкестендіруді аяқтады.9, 19 және 29 күндері хлорофилл а әр ағынның мезоскопиялық мембранасында үш рет өлшенді.Мезоскопиялық эксперименттің бөлігі ретінде барлық химиялық және биологиялық деректер ілеспе деректер шығарылымында (35) берілген.
Экологиялық зерттеулер Америка Құрама Штаттарының бес негізгі аймағындағы шағын ағындарда жүргізілді және алдыңғы индекстік кезеңде пестицидтер бақыланды.Бір сөзбен айтқанда, ауылшаруашылық және қалалық жерлерді пайдалану негізінде (36-40), әр өңірде 77-ден 100-ге дейін (барлығы 444 орын) таңдалды.Бір жылдың көктем-жаз мезгілінде (2013-2017 ж.ж.) су үлгілері әр облыста 4-тен 12 аптаға дейін аптасына бір рет алынады.Нақты уақыт аймаққа және даму қарқындылығына байланысты.Алайда солтүстік-шығыс аймақтағы 11 станса су айдынында дерлік.Әзірлеу жоқ, тек бір үлгі жиналғанын қоспағанда.Аймақтық зерттеулерде пестицидтерге мониторинг кезеңдері әртүрлі болғандықтан, салыстыру үшін мұнда әрбір учаскеде жиналған соңғы төрт үлгі ғана қарастырылады.Игерілмеген солтүстік-шығыс учаскеде (n = 11) жиналған жалғыз үлгі 4 апталық іріктеу кезеңін көрсете алады деп болжанады.Бұл әдіс пестицидтер бойынша бақылаулардың бірдей санына (солтүстік-шығыстағы 11 жерді қоспағанда) және бірдей бақылау ұзақтығына әкеледі;4 апта биотаға ұзақ уақыт әсер ету үшін жеткілікті ұзақ, бірақ экологиялық қауымдастық бұл байланыстардан қалпына келмейтіндей қысқа деп саналады.
Ағын жеткілікті болған жағдайда су үлгісі тұрақты жылдамдық пен тұрақты ені өсімдері (41) арқылы алынады.Бұл әдісті қолдану үшін ағын жеткіліксіз болған кезде үлгілерді терең біріктіру немесе ағынның ауырлық орталығынан тартып алу арқылы үлгілерді жинауға болады.10 мл сүзілген үлгіні (42) жинау үшін үлкен тесікті шприц пен дискі сүзгіні (0,7 мкм) пайдаланыңыз.DAI LC-MS/MS/MS/MS арқылы су үлгілері NWQL-де 225 пестицидтер мен пестицидтерді ыдырататын өнімдерге, соның ішінде фипронилді және 7 ыдырау өнімдеріне (дессульфинилфипронил, фипронил) сульфидтер, фипронил сульфон, десхлорофипронил, дестхиол, дестхиол, фипронилге талдау жасалды. фипронил және фипронил).).Далалық зерттеулерге арналған әдеттегі ең төменгі есеп деңгейлері: фипронил, десметилтиофторбензонитрил, фипронил сульфиді, фипронил сульфон және дехлорофипронил 0,004 мкг/л;дессульфинилфторфенамид және Фипронил амидінің концентрациясы 0,009 мкг/литр;фипронил сульфонатының концентрациясы 0,096 мкг/литр.
Омыртқасыздар қауымдастығының сынамасы әрбір аймақтық зерттеудің соңында (көктем/жаз), әдетте соңғы пестицид сынамаларын алу оқиғасымен бір уақытта алынады.Вегетациялық кезеңнен кейін және пестицидтерді көп қолданғаннан кейін сынама алу уақыты төмен ағынды жағдайларға сәйкес болуы керек және өзен омыртқасыздары қауымдастығының жетілген және негізінен дернәсілдік өмір сатысында болатын уақытқа сәйкес келуі керек.500 мкм торы немесе D-жақтау торы бар Surber сынама құралын пайдалану арқылы омыртқасыздар қауымдастығы сынамасы 444 сайттың 437-де аяқталды.Сынама алу әдісі қосымша материалда егжей-тегжейлі сипатталған.NWQL-де барлық омыртқасыздар әдетте тұқым немесе түр деңгейінде анықталады және тізімделеді.Осы салада жиналған және осы қолжазбада пайдаланылған барлық химиялық және биологиялық деректерді ілеспе деректер релизінде табуға болады (35).
Мезоскопиялық тәжірибеде қолданылатын бес фипронил қосылыстары үшін бақылауға қатысты 20% немесе 50% төмендеген дернәсілдік омыртқасыздардың концентрациясы есептелді (яғни EC20 және EC50).Деректер [x = уақыт бойынша өлшенген фипронил концентрациясы (мәліметтер алу үшін қосымша материалды қараңыз), y = дернәсілдердің көптігі немесе басқа көрсеткіштер] R(43) кеңейтілген пакетіне үш параметрлі логарифмдік регрессия әдісін қолдана отырып орнатылды”drc”.Қисық жеткілікті молдығы бар барлық түрлерге (дернәсілдерге) сәйкес келеді және қауымдастық әсерін одан әрі түсіну үшін қызығушылық тудыратын басқа көрсеткіштерге (мысалы, таксондық байлық, май шыбындарының жалпы көптігі және жалпы молшылық) сәйкес келеді.Модельдің сәйкестігін бағалау үшін Нэш-Сатклиф коэффициенті (45) пайдаланылады, мұнда нашар үлгінің сәйкестігі шексіз теріс мәндерді ала алады, ал тамаша сәйкестіктің мәні 1-ге тең.
Тәжірибеде жәндіктердің пайда болуына фипронил қосылыстарының әсерін зерттеу үшін мәліметтер екі жолмен бағаланды.Біріншіден, әрбір өңдеу ағыны мезосының көрінісінен бақылау ағыны мезосының орташа көрінісін шегеру арқылы әрбір ағын мезосынан жәндіктердің жиынтық тәуліктік кездесуі (барлық даралардың жалпы саны) бақылауға нормаланды.30 күндік тәжірибеде емдеу сұйықтығы медиаторының бақылау сұйықтығы медиаторынан ауытқуын түсіну үшін осы мәндерді уақытқа қарсы сызыңыз.Екіншіден, берілген ағындағы мезофиллдердің жалпы санының бақылау тобындағы дернәсілдер мен ересектердің орташа санына қатынасы ретінде анықталатын және үш параметрлі логарифмдік регрессия үшін қолайлы әрбір ағынның мезофиллінің жалпы пайда болу пайызын есептеңіз. .Жиналған барлық өнгіш жәндіктер Chironomidae тұқымдасының екі субфамилиясынан болды, сондықтан біріктірілген талдау жүргізілді.
Қауымдастық құрылымындағы өзгерістер, мысалы, таксондардың жоғалуы, сайып келгенде, улы заттардың тікелей және жанама әсерлеріне байланысты болуы мүмкін және қауымдастық қызметінің өзгеруіне әкелуі мүмкін (мысалы, трофикалық каскад).Трофикалық каскадты сынау үшін жолды талдау әдісімен (R пакеті «piecewiseSEM») қарапайым себеп-салдарлық желі бағаланды (46).Мезоскопиялық тәжірибелер үшін скрепердің биомассасын азайту үшін судағы фипронил, десульфинил, сульфид және сульфон (тексерілмеген амид) хлорофилл а (47) биомассасының жанама өсуіне әкеледі деп болжанады.Құрама концентрациясы болжамдық айнымалы, ал қырғыш пен хлорофилл биомасса жауап айнымалысы болып табылады.Фишердің C статистикасы үлгі сәйкестігін бағалау үшін пайдаланылады, сондықтан P <0,05 мәні жақсы үлгі сәйкестігін көрсетеді (46).
Тәуекелге негізделген эко-қоғамдастықтың шекті қорғаныс агентін әзірлеу үшін әрбір қосылыс зардап шеккен түрдің (HC5) созылмалы түрлердің сезімталдық таралуының (SSD) 95% және қауіпті концентрациядан қорғауды алды.Үш SSD деректер жинағы жасалды: (i) тек мезо деректер жинағы, (ii) барлық мезо деректерден және EPA ECOTOX дерекқор сұрауынан (https://cfpub.epa.gov/ecotox) жиналған деректерден тұратын деректер жинағы, кіру күні 2019 жылғы 14 наурыз), зерттеу ұзақтығы 4 күн немесе одан да көп және (iii) барлық мезоскопиялық деректер мен ECOTOX деректері бар деректер жинағы, онда ECOTOX деректері (жедел экспозиция) өткірге бөлінген созылмалы D. magna ( 19.39) әсер ету ұзақтығының айырмашылығын түсіндіру және созылмалы EC50 мәнін жуықтау (12).Біздің бірнеше SSD үлгілерін жасау мақсатымыз (i) далалық деректермен салыстыру үшін HC5 мәндерін әзірлеу (тек медиаға арналған SSD дискілері үшін) және (ii) аквакультураға қосу үшін реттеуші агенттіктерге қарағанда медиа деректерінің кеңінен қабылданғанын бағалау. өмірлік эталондардың сенімділігі және деректер ресурстарының стандартты орнатуы, демек, реттеу процесі үшін мезоскопиялық зерттеулерді пайдаланудың практикалық мүмкіндігі.
SSD «ssdtools» (48) R бумасын пайдаланып әрбір деректер жинағы үшін әзірленді.SSD-ден HC5 орташа және сенімділік аралығын (CI) бағалау үшін жүктеу жолағын (n = 10 000) пайдаланыңыз.Осы зерттеу арқылы әзірленген қырық тоғыз таксондық жауаптар (текс немесе түр ретінде анықталған барлық таксондар) ECOTOX дерекқорында жарияланған алты зерттеуден жинақталған 32 таксондық жауаптармен біріктірілген, барлығы 81 таксондық жауап SSD әзірлеу үшін пайдаланылуы мүмкін. .Амидтердің ECOTOX дерекқорында деректер табылмағандықтан, амидтер үшін SSD әзірленбеген және ағымдағы зерттеуден тек бір EC50 жауабы алынған.ECOTOX дерекқорында тек бір сульфид тобының EC50 мәні табылғанымен, қазіргі магистранттың 12 EC50 мәні бар.Сондықтан сульфинил топтары үшін SSD-лар әзірленді.
Тек Mesocosmos SSD деректер жинағынан алынған фипронил қосылыстарының нақты HC5 мәндері Америка Құрама Штаттарының бес аймағындағы 444 ағындағы фипронил қосылыстарының экспозициясы мен ықтимал уыттылығын бағалау үшін далалық деректермен біріктірілді.Соңғы 4 апталық сынама алу терезесінде анықталған фипронил қосылыстарының әрбір концентрациясы (анықталмаған концентрациялар нөлге тең) тиісті HC5-ке бөлінеді және фипронилдің жалпы уыттылық бірлігін (ΣTUFipronils) алу үшін әрбір үлгінің қосылыс қатынасы қосылды. ΣTUFipronils> 1 уыттылықты білдіреді.
Зардап шеккен түрдің 50% қауіпті концентрациясын (HC50) орта мембрана тәжірибесінен алынған таксон байлығының EC50 мәнімен салыстыру арқылы орта мембрана деректерінен алынған SSD кеңірек экологиялық қауымдастықтың фипронилге сезімталдығын көрсету үшін бағаланды. дәрежесі..Осы салыстыру арқылы таксон байлығын өлшеудің EC50 әдісін қолданатын SSD әдісі (доза-жауап қатынасы бар таксондарды ғана қоса) мен EC50 әдісі (орта кеңістікте байқалған барлық бірегей таксондарды қоса) арасындағы сәйкестікті Жынысты бағалауға болады.Дозаға жауап қатынасы.
Пестицидтердің қауіпті түрлерінің (SPEARpesticides) индикаторы омыртқасыздарды жинайтын 437 ағындағы омыртқасыздар қауымдастығының денсаулық жағдайы мен ΣTUFipronil арасындағы байланысты зерттеу үшін есептелді.SPEARpesticides метрикасы омыртқасыздардың құрамын физиологиялық және экологиялық сипаттамалары бар биологиялық таксономия үшін молшылық көрсеткішіне айналдырады, осылайша пестицидтерге сезімталдық береді.SPEARpesticides индикаторы табиғи ковариаттарға сезімтал емес (49, 50), дегенмен оның өнімділігіне тіршілік ету ортасының қатты деградациясы әсер етеді (51).Әрбір таксон үшін сайтта жиналған мол деректер өзеннің экологиялық сапасын бағалау үшін ASTERICS бағдарламалық құралына қатысты таксонның негізгі мәнімен келісілген (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Содан кейін деректерді Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) бағдарламалық құралына импорттаңыз (18.05 нұсқасы).Бұл бағдарламалық жасақтамада еуропалық белгілердің деректер базасы және пестицидтерге физиологиялық сезімталдығы бар деректер базасы әрбір сайттың деректерін SPEARpesticides индикаторына түрлендіру үшін пайдаланылады.Бес аймақтық зерттеудің әрқайсысы SPEARпестицидтер метрикасы мен ΣTUFipronils [log10(X + 1) түрлендіру] Associated арасындағы байланысты зерттеу үшін Жалпы қоспа үлгісін (GAM) [R(52) ішіндегі "mgcv" пакетін) пайдаланды.SPEARpesticides көрсеткіштері туралы толығырақ ақпаратты және деректерді талдау үшін Қосымша материалдарды қараңыз.
Су сапасының индексі әр ағынның мезоскопиялық және бүкіл мезоскопиялық эксперимент кезеңінде сәйкес келеді.Орташа температура, рН және өткізгіштік сәйкесінше 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) және 54,1 (±2,1) мкС/см (35) болды.Таза өзен суындағы өлшенген еріген органикалық көміртегі 3,1 мг/л.MiniDOT рекордері орнатылған өзеннің мезо-көрінісінде еріген оттегі қанығуға жақын (орташа > 8,0 мг/л), бұл ағынның толық айналымда екенін көрсетеді.
Фипронил бойынша сапаны бақылау және сапаны қамтамасыз ету деректері ілеспе деректер шығарылымында берілген (35).Қысқаша айтқанда, зертханалық матрицалардың және мезоскопиялық үлгілердің қалпына келтіру жылдамдығы әдетте қолайлы диапазонда (қалпына келтіру 70% -дан 130% дейін), IDL стандарттары сандық әдісті растайды және зертханалық және аспап дайындамалары әдетте таза. Бұдан басқа ерекше жағдайлар өте аз. бұл жалпылаулар қосымша материалда талқыланады..
Жүйе дизайнына байланысты фипронилдің өлшенген концентрациясы әдетте мақсатты мәннен төмен болады (S2 сурет) (өйткені идеалды жағдайларда тұрақты күйге жету үшін 4-10 күн қажет) (30).Басқа фипронил қосылыстарымен салыстырғанда, десульфинил мен амидтің концентрациясы уақыт өте аз өзгереді және сульфон мен сульфидтің төмен концентрациясымен өңдеуді қоспағанда, өңдеу ішіндегі концентрацияның өзгермелілігі өңдеулер арасындағы айырмашылықтан азырақ.Әрбір емдеу тобы үшін уақыт бойынша өлшенген орташа өлшенген концентрация диапазоны келесідей: Фипронил, IDL - 9,07 мкг/л;Десульфинил, IDL-ден 2,15 мкг/л дейін;Амид, IDL дейін 4,17 мкг/л;Сульфид, IDL дейін 0,57 мкг/литр;және сульфон, IDL 1,13 мкг/литр (35).Кейбір ағындарда мақсатты емес фипронил қосылыстары анықталды, яғни белгілі бір өңдеуге қосылмаған, бірақ өңдеу қосылысының ыдырау өнімдері екені белгілі қосылыстар.Негізгі фипронил қосындысымен өңделген мезоскопиялық мембраналар анықталған мақсатты емес ыдырау өнімдерінің ең көп санына ие (өңдеу қосылысы ретінде пайдаланылмаған кезде олар сульфинил, амид, сульфид және сульфон);бұл өндірістік процеске байланысты болуы мүмкін қоспалар және/немесе қор ерітіндісін сақтау кезінде және (немесе) айқаспалы ластану нәтижесінен гөрі мезоскопиялық экспериментте орын алатын ыдырау процестері.Фипронилмен емдеу кезінде концентрацияның ыдырау үрдісі байқалған жоқ.Мақсатты емес ыдырау қосылыстары ең жоғары емдеу концентрациясы бар организмде жиі анықталады, бірақ концентрациясы осы мақсатты емес қосылыстардың концентрациясынан аз (концентрация үшін келесі бөлімді қараңыз).Демек, мақсатты емес ыдырау қосылыстары әдетте ең төменгі фипронилді өңдеуде анықталмайтындықтан және анықталған концентрация ең жоғары өңдеудегі әсер ету концентрациясынан төмен болғандықтан, бұл мақсатты емес қосылыстардың талдауға минималды әсері бар деген қорытындыға келді.
Бұқаралық ақпарат құралдарындағы эксперименттерде бентикалық макроомыртқасыздар фипронил, десульфинил, сульфон және сульфидке сезімтал болды [S1 кесте;бастапқы молшылық деректері ілеспе деректер нұсқасында берілген (35)].Фипронил амид тек Rhithrogena sp шыбындарына арналған.Улы (өліммен аяқталатын), оның EC50 мәні 2,05 мкг/л [±10,8(SE)].15 бірегей таксонның доза-жауап қисығы құрылды.Бұл таксондар сыналған концентрация диапазонында өлімді көрсетті (S1 кесте) және мақсатты кластерленген таксондар (мысалы, шыбындар) (S3 сурет) және бай таксондар (1-сурет) Дозаға жауап беру қисығы құрылды.Ең сезімтал таксондардың бірегей таксондарында фипронил, десульфинил, сульфон және сульфид концентрациясы (EC50) сәйкесінше 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 және 0,005-0,043 мкг/л аралығында болады.Rhithrogena sp.Және Sweltsa sp.;S4 сурет) төзімді таксондардан төмен (мысалы, Micropsectra / Tanytarsus және Lepidostoma sp.) (S1 кесте).S1-кестедегі әрбір қосылыстың орташа EC50 мәніне сәйкес сульфондар мен сульфидтер ең тиімді қосылыстар болып табылады, ал омыртқасыздар әдетте десульфинилге (амидтерді қоспағанда) ең аз сезімтал.Такстардың байлығы, жалпы көптігі, жалпы пентаплоидты және жалпы тас шыбындары, соның ішінде таксондар мен кейбір таксондардың көптігі сияқты жалпы экологиялық жағдайдың көрсеткіштері мезода өте сирек кездеседі және оларды есептеу мүмкін емес. Дозаға жауап беру қисығын бөлек сызыңыз.Сондықтан бұл экологиялық көрсеткіштерге SSD-ге қосылмаған таксондық жауаптар кіреді.
(A) фипронил, (B) десульфинил, (C) сульфон және (D) сульфид концентрациясының үш деңгейлі логистикалық функциясы бар таксондық байлық (личинка).Әрбір деректер нүктесі 30 күндік мезо экспериментінің соңында бір ағынның личинкаларын көрсетеді.Таксондық байлық - бұл әр ағындағы бірегей таксондардың саны.Концентрация мәні – 30 күндік тәжірибенің соңында өлшенген әрбір ағынның байқалатын концентрациясының уақыт бойынша өлшенген орташа мәні.Фипронил амид (көрсетілмеген) бай таксондармен байланысы жоқ.x осі логарифмдік шкалада екенін ескеріңіз.SE бар EC20 және EC50 S1 кестесінде берілген.
Барлық бес фипронил қосылыстарының ең жоғары концентрациясында Uetridae пайда болу жылдамдығы төмендеді.0,03, 0,06, 0,11, 0,78 және 0,97 мкг/л концентрацияларында сульфид, сульфон, фипронил, амид және десульфинилдің өну пайызы (EC50) 50%-ға төмендегені байқалды (2-сурет және S5 сурет).30 күндік тәжірибелердің көпшілігінде фипронил, десульфинил, сульфон және сульфидтің барлық өңдеулері кейбір төмен концентрациялы өңдеулерден басқа кешіктірілді (2-сурет) және олардың пайда болуы тежелді.Амидтік өңдеуде бүкіл тәжірибе кезінде жинақталған ағынды су бақылаудан жоғары болды, концентрациясы 0,286 мкг/литр.Бүкіл тәжірибе кезіндегі ең жоғары концентрация (4,164 мкг/литр) ағынды суды тежеді, ал аралық тазартудың ағынды су жылдамдығы бақылау тобының деңгейіне ұқсас болды.(2-сурет).
Кумулятивтік шығу – бақылау ағынындағы әрбір өңдеу минус (A) фипронил, (В) десульфинил, (С) сульфон, (D) сульфид және (Е) амидтің орташа тәуліктік орташа шығуы мембрананың орташа тәуліктік шығуы.Бақылауды қоспағанда (n = 6), n = 1. Концентрация мәні әрбір ағында байқалатын концентрацияның уақыт бойынша өлшенген орташа мәні болып табылады.
Доза-жауап қисығы таксономиялық жоғалтулардан басқа қауымдастық деңгейіндегі құрылымдық өзгерістерді көрсетеді.Атап айтқанда, сынақ концентрациясы диапазонында майдың көптігі (S3-сурет) және таксондардың көптігі (1-сурет) фипронил, десульфинил, сульфон және сульфидпен доза-жауаптың маңызды байланысын көрсетті.Сондықтан, біз қоректік каскадты сынау арқылы бұл құрылымдық өзгерістер қауымдастық қызметіндегі өзгерістерге қалай әкелетінін зерттедік.Су омыртқасыздарының фипронил, десульфинил, сульфид және сульфонның әсері қырғыштың биомассасына тікелей теріс әсер етеді (3-сурет).Фипронилдің қырғыштың биомассасына теріс әсерін бақылау үшін қырғыш хлорофилл биомассасына да теріс әсер етті (3-сурет).Бұл теріс жол коэффициенттерінің нәтижесі фипронил мен деграданттар концентрациясы артқан сайын хлорофилл а-ның таза өсуі болып табылады.Бұл толық делдалдық жол үлгілері фипронил немесе фипронилдің ыдырауының жоғарылауы хлорофилл а үлесінің ұлғаюына әкелетінін көрсетеді (3-сурет).Фипронил немесе ыдырау концентрациясы мен хлорофилл биомассасының арасындағы тікелей әсер нөлге тең деп алдын ала болжанады, өйткені фипронил қосылыстары пестицидтер болып табылады және балдырларға тікелей уыттылығы төмен (мысалы, EPA өткір тамырлы емес өсімдіктің бастапқы концентрациясы 100 мкг/л құрайды. фипронил, дисульфоксид тобы, сульфон және сульфид; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Барлық нәтижелер (жарамды үлгілер) мұны қолдайды. гипотеза.
Фипронил жайылымның биомассасын (тікелей әсер) айтарлықтай төмендете алады (қырғыштар тобы дернәсілдер), бірақ хлорофилл а биомассасына тікелей әсер етпейді.Дегенмен, фипронилдің күшті жанама әсері аз жайылуға жауап ретінде хлорофилл а биомассасын арттыру болып табылады.Көрсеткі стандартталған жол коэффициентін, ал минус белгісі (-) біріктіру бағытын көрсетеді.* Маңыздылық дәрежесін көрсетеді.
Үш SSD (тек ортаңғы қабат, ортаңғы қабат плюс ECOTOX деректері және ортаңғы қабат плюс ECOTOX деректері әсер ету ұзақтығының айырмашылығына түзетілген) номиналды түрде әртүрлі HC5 мәндерін шығарды (S3 кестесі), бірақ нәтижелер SE ауқымында болды.Осы зерттеудің қалған бөлігінде біз тек мезо-әлем және оған қатысты HC5 мәні бар SSD деректеріне назар аударамыз.Осы үш SSD бағалауының толық сипаттамасын алу үшін қосымша материалдарды қараңыз (S2-S5 кестелері және S6 және S7 суреттері).Тек мезо-қатты SSD картасында қолданылатын төрт фипронил қосылыстарының (4-сурет) ең қолайлы деректер таралуы (Akaike ақпаратының ең төменгі стандарты) фипронил мен сульфонның лог-гумбелі және сульфид пен күкіртсіздендірілген γ (weibull) болып табылады. S3 кесте).Әрбір қосылыс үшін алынған HC5 мәндері тек мезоәлем үшін 4-суретте берілген, ал S3 кестесінде барлық үш SSD деректер жиынынан HC5 мәндері берілген.Фипронил, сульфид, сульфон және десульфинил топтарының HC50 мәндері [22,1±8,78 нг/л (95% CI, 11,4-46,2), 16,9±3,38 нг/л (95% CI, 11,2-24,0), 8 800± 2,66 нг/л (95% CI, 5,44 – 15,8) және 83,4±32,9 нг/л (95% CI, 36,4 – 163)] Бұл қосылыстар EC50 таксонының байлығынан (бірегей таксондардың жалпы саны) айтарлықтай төмен (S1 кесте). ; қосымша материалдар кестесіндегі ескертулер литрге микрограмм болып табылады).
Мезо масштабты тәжірибеде (A) фипронил, (B) дессульфинилфипронил, (C) фипронил сульфон, (D) фипронил сульфид 30 күн бойы әсер еткенде түр сезімталдығы сипатталған Бұл таксонның EC50 мәні.Көк үзік сызық 95% CI құрайды.Көлденең үзік сызық HC5 білдіреді.Әрбір қосылыстың HC5 мәні (нг/л) келесідей: Фипронил, 4,56 нг/л (95% CI, 2,59-10,2);Сульфид, 3,52 нг/л (1,36 - 9,20);Сульфон, 2,86 нг/литр (1,93 - 5,29);және сульфинил, 3,55 нг/литр (0,35 - 28,4).x осі логарифмдік шкалада екенін ескеріңіз.
Бес аймақтық зерттеуде Фипронил (ата-аналар) 444 далалық сынама алу нүктелерінің 22%-да анықталды (1-кесте).Флорфениб, сульфон және амидті анықтау жиілігі ұқсас (сынаманың 18%-дан 22%-ға дейін), сульфид пен десульфинилді анықтау жиілігі төмен (11%-дан 13%-ға дейін), ал қалған ыдырау өнімдері өте жоғары.Аз (1% немесе одан аз) немесе ешқашан анықталмаған (1-кесте)..Фипронил көбінесе оңтүстік-шығыста (сайттардың 52%) және ең аз солтүстік-батыста (сайттардың 9%) анықталады, бұл бензопиразолды қолданудың өзгермелілігін және бүкіл ел бойынша ағынның ықтимал осалдығын көрсетеді.Деграданттар әдетте ұқсас аймақтық үлгілерді көрсетеді, ең жоғары анықтау жиілігі оңтүстік-шығыста және ең төменгісі солтүстік-батыс немесе Калифорнияның жағалауында.Фипронилдің өлшенген концентрациясы ең жоғары болды, одан кейін фипронилдің негізгі қосылысы (90% пайыз, тиісінше 10,8 және 6,3 нг/л) болды (1-кесте) (35).Фипронилдің (61,4 нг/л), дисульфиннің (10,6 нг/л) және сульфидтің (8,0 нг/л) ең жоғары концентрациясы оңтүстік-шығыста (үлгінің соңғы төрт аптасында) анықталды.Сульфонның ең жоғары концентрациясы батыста анықталды.(15,7 нг/л), амид (42,7 нг/л), дессулфинилфлупирнамид (14 нг/л) және фипронил сульфонат (8,1 нг/л) (35).Флорфенид сульфоны HC5-тен асатын жалғыз қосылыс болды (1-кесте).Әртүрлі аймақтар арасындағы орташа ΣTUFipronils айтарлықтай өзгереді (1-кесте).Ұлттық орташа ΣTUFipronils 0,62 (барлық жерлерде, барлық аймақтарда) және 71 учаскеде (16%) ΣTUFipronils> 1 бар, бұл оның су түбіндегі макроомыртқасыздар үшін улы болуы мүмкін екенін көрсетеді.Зерттелген бес аймақтың төртеуінде (Орта Батыстан басқа) SPEARпестицидтері мен ΣTUFipronil арасында маңызды байланыс бар, түзетілген R2 Калифорния жағалауында 0,07-ден оңтүстік-шығыста 0,34-ке дейін өзгереді (5-сурет).
*Мезоскопиялық тәжірибелерде қолданылатын қосылыстар.†ΣTUFipronils, токсин бірліктерінің қосындысының медианасы [Төрт фипронил қосылысының байқалған өріс концентрациясы/SSD жұқтырған түрдің бесінші процентильіндегі әрбір қосылыстың қауіпті концентрациясы (4-сурет)] Фипронилдің апталық үлгілері үшін соңғы 4 әр учаскеде жиналған пестицид үлгілерінің апталары есептелді.‡Пестицидтер өлшенетін орындар саны.§90-шы пайыздық пестицид сынамаларын алудың соңғы 4 аптасында учаскеде байқалған ең жоғары концентрацияға негізделген.сыналған үлгілердің пайызымен.¶ CI есептеу үшін HC5 мәнінің 95% CI мәнін (4-сурет және S3 кестесі, тек мезо) пайдаланыңыз.Дехлорофлупиниб барлық аймақтарда талданған және ешқашан табылған жоқ.ND, анықталмады.
Фипронилдің токсикалық бірлігі – өлшенген фипронил концентрациясының қосылысқа тән HC5 мәніне бөлінуі, ол медиа экспериментінен алынған SSD арқылы анықталады (4-суретті қараңыз).Қара сызық, жалпыланған аддитивті модель (GAM).Қызыл үзік сызықта GAM үшін 95% CI бар.ΣTUFipronils log10 (ΣTUFipronils+1) түрлендіріледі.
Фипронилдің мақсатты емес су түрлеріне жағымсыз әсерлері жақсы құжатталған (15, 21, 24, 25, 32, 33), бірақ бұл бақыланатын зертханалық ортада сезімтал болатын бірінші зерттеу.Такстардың қауымдастықтары фипронил қосылыстарына ұшырады және нәтижелер континенттік масштабта экстраполяцияланды.30 күндік мезокосмостық эксперименттің нәтижелері әдебиетте көрсетілмеген концентрациясы бар 15 дискретті су жәндіктерінің топтарын (S1 кесте) шығаруы мүмкін, олардың арасында уыттылық деректер қорындағы су жәндіктері аз ұсынылған (53, 54).Таксқа тән доза-жауап қисығы (EC50 сияқты) қауымдастық деңгейіндегі өзгерістерде (мысалы, таксондық байлық және ұшатын молшылық жоғалуы мүмкін) және функционалдық өзгерістерде (қоректік каскадтар және сыртқы түрдегі өзгерістер сияқты) көрсетіледі.Мезоскопиялық ғаламның әсері өріске экстраполяцияланды.Америка Құрама Штаттарындағы бес зерттеу аймағының төртеуінде далада өлшенген фипронил концентрациясы ағынды судағы су экожүйесінің төмендеуімен байланысты болды.
Орташа мембраналық эксперименттегі түрлердің 95% HC5 мәні қорғаныс әсеріне ие, бұл жалпы су омыртқасыздары қауымдастығының фипронил қосылыстарына бұрын түсінілгеннен гөрі сезімтал екенін көрсетеді.Алынған HC5 мәні (флорфениб, 4,56 нг/литр; десульфоксиран, 3,55 нг/литр; сульфон, 2,86 нг/литр; сульфид, 3,52 нг/литр) шама ретінен (десульфинил) бірнеше есеге (флорфениб) үш есеге артық. ) қазіргі EPA созылмалы омыртқасыз эталонынан төмен [фипронил, 11 нг/литр;десульфинил, 10 310 нг/литр;сульфон, 37 нг/литр;және сульфид, 110 нг/литр үшін (8)].Мезоскопиялық тәжірибелер EPA созылмалы омыртқасыздар эталонында көрсетілгендердің орнына фипронилге сезімтал көптеген топтарды анықтады (фипронилге сезімтал 4 топ, 13 жұп десульфинил, 11 жұп сульфон және 13 жұп) сульфидке сезімталдық) (4-сурет және кесте) S1).Бұл эталондар орта әлемде де байқалатын, су экожүйесінде де кең таралған бірнеше түрді қорғай алмайтынын көрсетеді.Біздің нәтижелер мен қазіргі эталон арасындағы айырмашылық негізінен су жәндіктері таксондарының бірқатарына қолданылатын фипронилдің уыттылық сынағы деректерінің болмауына байланысты, әсіресе экспозиция уақыты 4 күннен асатын және фипронил ыдыраған кезде.30 күндік мезокосмостық эксперимент барысында омыртқасыздар қауымдастығындағы жәндіктердің көпшілігі фипронилге қарапайым сынақ организмі Ацтекке (шаян тәрізділерге) қарағанда анағұрлым сезімтал болды, тіпті Ацтекті түзеткеннен кейін де Тейке EC50 оны жедел трансформациядан кейін де солай етеді.(Әдетте 96 сағат) созылмалы әсер ету уақытына дейін (S7-сурет).Орташа мембраналық тәжірибе мен Chironomus dilutus (жәндік) стандартты сынақ ағзасын пайдаланып ECOTOX-те хабарланған зерттеу арасында жақсы консенсусқа қол жеткізілді.Су жәндіктерінің пестицидтерге ерекше сезімтал болуы таңқаларлық емес.Экспозиция уақытын реттемей, мезо-шкала эксперименті және ECOTOX дерекқорының жан-жақты деректері көптеген таксондардың сұйылтылған Clostridium-ға қарағанда фипронил қосылыстарына сезімталдығы байқалғанын көрсетті (S6 сурет).Дегенмен, экспозиция уақытын реттеу арқылы Clostridium сұйылту сульфонға сезімтал болмаса да, фипронилге (ата-ана) және сульфидке ең сезімтал организм болып табылады (S7-сурет).Бұл нәтижелер су организмдерін қорғай алатын пестицидтердің нақты концентрациясын алу үшін су организмдерінің бірнеше түрін (соның ішінде бірнеше жәндіктерді) қосудың маңыздылығын көрсетеді.
SSD әдісі EC50 анықтау мүмкін емес сирек немесе сезімтал емес таксондарды қорғай алады, мысалы Cynygmula sp., Isoperla fulva және Brachycentrus americanus.Қауымдастық құрамындағы өзгерістерді көрсететін таксондар көптігінің EC50 және ұшатын көптігі фипронил, сульфон және сульфидтің SSD HC50 мәндеріне сәйкес келеді.Протокол келесі идеяны қолдайды: Шекті мәндерді алу үшін пайдаланылатын SSD әдісі қауымдастықтағы сирек немесе сезімтал таксондарды қоса алғанда, бүкіл қауымдастықты қорғай алады.Тек бірнеше таксондар немесе сезімтал таксондар негізінде SSD-лардан анықталған су организмдерінің табалдырығы су экожүйелерін қорғауда айтарлықтай жеткіліксіз болуы мүмкін.Бұл десульфинилге қатысты (S6B суреті).ECOTOX дерекқорында деректердің болмауына байланысты EPA созылмалы омыртқасыздардың бастапқы концентрациясы 10 310 нг/л құрайды, бұл HC5 3,55 нг/л деңгейінен төрт рет жоғары.Мезоскопиялық эксперименттерде алынған әртүрлі таксондық жауап жинақтарының нәтижелері.Уыттылық деректерінің болмауы, әсіресе, ыдырайтын қосылыстар үшін қиын (S6-сурет), бұл сульфон мен сульфид үшін қолданыстағы су биологиялық көрсеткіштерінің Қытай Әлеміне негізделген SSD HC5 мәнінен неліктен 15-30 есе аз сезімтал екенін түсіндіруі мүмкін.Орташа мембраналық әдістің артықшылығы - толық SSD құру үшін жеткілікті болатын бірнеше EC50 мәндерін бір экспериментте анықтауға болады (мысалы, десульфинил; 4B суреті және S6B және S7B суреттері) және айтарлықтай әсер етеді. қорғалатын экожүйенің табиғи таксондары туралы Көптеген жауаптар.
Мезоскопиялық эксперименттер фипронил мен оның ыдырау өнімдерінің қауымдастық қызметіне айқын сублетальды және жанама жағымсыз әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді.Мезоскопиялық тәжірибеде барлық бес фипронил қосылыстары жәндіктердің пайда болуына әсер етті.Ең жоғары және ең төменгі концентрациялар арасындағы салыстыру нәтижелері (жеке пайда болуының тежелуі және стимуляциясы немесе пайда болу уақытының өзгеруі) инсектицид бифентринін (29) қолдану арқылы бұрын хабарланған мезотәжірибелердің нәтижелеріне сәйкес келеді.Ересектердің пайда болуы маңызды экологиялық функцияларды қамтамасыз етеді және фипронил сияқты ластаушы заттардың әсерінен өзгеруі мүмкін (55, 56).Бір мезгілде пайда болу жәндіктердің көбеюі мен популяциясының тұрақтылығы үшін ғана емес, сонымен қатар су және құрлық жануарларына азық ретінде пайдалануға болатын жетілген жәндіктерді жеткізу үшін де маңызды (56).Өсімдіктердің пайда болуын болдырмау су экожүйелері мен жағалық экожүйелер арасындағы азық-түлік алмасуына кері әсерін тигізуі мүмкін және судағы ластаушы заттардың әсерлерін жердегі экожүйелерге таратуы мүмкін (55, 56).Мезо масштабты тәжірибеде байқалған қырғыштар (балдырларды жейтін жәндіктер) санының азаюы балдырларды тұтынудың төмендеуіне әкеліп соқты, нәтижесінде хлорофилл а көбейеді (3-сурет).Бұл трофикалық каскад сұйық тамақ торындағы көміртегі мен азот ағындарын өзгертеді, бұл пиретроид бифентриннің бентикалық қауымдастықтарға әсерін бағалаған зерттеуге ұқсас (29).Сондықтан фипронил және оның ыдырау өнімдері, пиретроидтер және мүмкін инсектицидтердің басқа түрлері сияқты фенилпиразолдар балдырлар биомассасының ұлғаюына және шағын ағындардағы көміртегі мен азоттың бұзылуына жанама ықпал етуі мүмкін.Басқа әсерлер су және жердегі экожүйелер арасындағы көміртегі мен азот айналымының бұзылуына дейін созылуы мүмкін.
Орташа мембраналық сынақтан алынған ақпарат АҚШ-тың бес аймағында жүргізілген кең ауқымды далалық зерттеулерде өлшенген фипронил қосылыстарының концентрацияларының экологиялық маңыздылығын бағалауға мүмкіндік берді.444 шағын ағында бір немесе бірнеше фипронил қосылыстарының орташа концентрациясының 17%-ы (орта есеппен 4 аптадан астам) медиа сынағы нәтижесінде алынған HC5 мәнінен асып түсті.Өлшенген фипронил қосылысының концентрациясын уыттылыққа байланысты индекске, яғни уыттылық бірліктерінің (ΣTUFipronils) қосындысына түрлендіру үшін мезо-шкаладағы тәжірибедегі SSD пайдаланыңыз.1 мәні уыттылықты көрсетеді немесе фипронил қосылысының жиынтық экспозициясы белгілі қорғау түрінің 95% мәнінен асып түседі.Бес аймақтың төртеуіндегі ΣTUFipronil мен омыртқасыздар қауымының денсаулығының SPEARpesticides индикаторы арасындағы маңызды байланыс фипронилдің Америка Құрама Штаттарының көптеген аймақтарындағы өзендердегі бентикалық омыртқасыздар қауымдастығына теріс әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді.Бұл нәтижелер Wolfram және т.б. гипотезаны қолдайды.(3) Америка Құрама Штаттарындағы фенпиразол инсектицидтерінің жер үсті суларына қауіпі толық түсінілмейді, себебі су жәндіктеріне әсері ағымдағы реттеу шегінен төмен болады.
Құрамында улы деңгейден жоғары фипронилді ағындардың көпшілігі салыстырмалы түрде урбанизацияланған оңтүстік-шығыс аймақта орналасқан (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Ауданның алдыңғы бағалауы фипронилдің өзендегі омыртқасыз қауымдастықтың құрылымына әсер ететін негізгі стресс факторы болып табылады, сонымен қатар еріген оттегінің төмендігі, қоректік заттардың жоғарылауы, ағынның өзгеруі, тіршілік ету ортасының нашарлауы және басқа да пестицидтер деген қорытындыға келді және ластаушы категория маңызды болып табылады. стресс көзі (57).Стресс факторларының бұл қоспасы «қалалық өзен синдромына» сәйкес келеді, бұл әдетте қалалық жерді пайдалануға қатысты байқалатын өзен экожүйелерінің деградациясы (58, 59).Оңтүстік-Шығыс аймағындағы қалалық жер пайдалану белгілері өсуде және аймақ халқының санының өсуіне қарай көбейеді деп күтілуде.Болашақ қала дамуының және пестицидтердің қала ағынына әсері артады деп күтілуде (4).Урбанизация және фипронилді қолдану өсуді жалғастырса, бұл пестицидті қалаларда қолдану ағынды қауымдастықтарға көбірек әсер етуі мүмкін.Мета-талдау ауылшаруашылық пестицидтерін пайдалану жаһандық ағындық экожүйелерге қауіп төндіреді деген қорытындыға келсе де (2, 60), бұл бағалаулар қалалық пайдалануды есепке алмау арқылы пестицидтердің жалпы жаһандық әсерін жете бағаламайды деп есептейміз.
Әртүрлі стресс факторлары, соның ішінде пестицидтер дамыған су алаптарындағы макроомыртқасыздар қауымдастығына әсер етуі мүмкін (қалалық, ауылшаруашылық және аралас жер пайдалану) және жерді пайдаланумен байланысты болуы мүмкін (58, 59, 61).Бұл зерттеу шатастыратын факторлардың әсерін азайту үшін SPEARpesticides индикаторы мен су организміне тән фипронилдің уыттылық сипаттамаларын пайдаланғанымен, SPEARpesticides индикаторының өнімділігіне тіршілік ету ортасының нашарлауы әсер етуі мүмкін және фипронилді басқа пестицидтермен салыстыруға болады (4, 17, 51, 57).Дегенмен, алғашқы екі аймақтық зерттеулердің (Орта-Батыс және Оңтүстік-Шығыс) далалық өлшемдерін пайдалана отырып әзірленген бірнеше стресстік модель пестицидтердің су ағып жатқан өзендерде макроомыртқасыздар қауымдастығы жағдайлары үшін жоғары ағынның маңызды стрессоры екенін көрсетті.Бұл үлгілерде маңызды түсіндірме айнымалыларға пестицидтер (әсіресе бифентрин), Орта Батыстағы ауылшаруашылық ағындарының көпшілігінде қоректік заттар мен тіршілік ету ортасының сипаттамалары және оңтүстік-шығыстағы көптеген қалалардағы пестицидтер (әсіресе фипронил) кіреді.Оттегінің, қоректік заттардың және ағынның өзгеруі (61, 62).Сондықтан, аймақтық зерттеулер пестицидтік емес стресс факторларының жауап көрсеткіштеріне әсерін шешуге және фипронилдің әсерін сипаттау үшін болжамды көрсеткіштерді түзетуге тырысқанымен, осы сауалнаманың далалық нәтижелері фипронилдің көзқарасын қолдайды.) Америкалық өзендердегі, әсіресе Америка Құрама Штаттарының оңтүстік-шығысындағы қысымның ең ықпалды көздерінің бірі ретінде қарастырылуы керек.
Қоршаған ортада пестицидтердің деградациясының пайда болуы сирек құжатталады, бірақ су организмдеріне қауіп ата-анадан гөрі зиянды болуы мүмкін.Фипронил жағдайында далалық зерттеулер мен мезо масштабты эксперименттер ыдырау өнімдері үлгіленген ағындардағы негізгі дене сияқты жиі кездесетінін және бірдей немесе жоғары уыттылыққа ие екенін көрсетті (1-кесте).Орташа мембраналық тәжірибеде фторбензонитрил сульфоны зерттелген пестицидтердің ыдырау өнімдерінің ішіндегі ең улысы болды және ол негізгі қосылысқа қарағанда улы болды, сонымен қатар негізгі қосылыстың жиілігіне ұқсас жиілікте анықталды.Егер тек пестицидтердің негізгі құрамы өлшенсе, ықтимал уыттылық оқиғалары байқалмауы мүмкін, ал пестицидтердің ыдырауы кезінде уыттылық туралы ақпараттың салыстырмалы түрде болмауы олардың пайда болуы мен салдарын елемеу мүмкін екенін білдіреді.Мысалы, ыдырау өнімдерінің уыттылығы туралы ақпараттың болмауына байланысты швейцариялық ағындардағы пестицидтерге кешенді бағалау жүргізілді, оның ішінде 134 пестицидтің ыдырау өнімдері және оның экотоксикологиялық тәуекелін бағалауда тек негізгі қосылыс ғана қарастырылды.
Осы экологиялық тәуекелді бағалаудың нәтижелері фипронил қосылыстарының өзен денсаулығына жағымсыз әсер ететінін көрсетеді, сондықтан фипронил қосылыстары HC5 деңгейінен асатын кез келген жерде жағымсыз әсерлер байқалуы мүмкін деген негізді қорытынды жасауға болады.Мезоскопиялық тәжірибелердің нәтижелері орналасу орнына тәуелсіз, бұл көптеген ағын таксондарындағы фипронилдің және оның ыдырау өнімдерінің концентрациясы бұрын тіркелгеннен әлдеқайда төмен екенін көрсетеді.Бұл ашылу кез келген жердегі таза ағындардағы протобиоталарға дейін таралуы мүмкін деп санаймыз.Мезо масштабты эксперименттің нәтижелері кең ауқымды далалық зерттеулерге қолданылды (АҚШ-тың бес негізгі аймағындағы қалалық, ауылшаруашылық және жер аралас пайдаланудан тұратын 444 шағын ағындар) және көптеген ағындардың шоғырлануы анықталды. фипронил анықталған жерде болады деп күтілуде Алынған уыттылық бұл нәтижелердің фипронил қолданылатын басқа елдерге де таралуы мүмкін екенін көрсетеді.Мәліметтерге сәйкес, Жапонияда, Ұлыбританияда және АҚШ-та Фипронилді қолданатын адамдардың саны артып келеді (7).Фипронил барлық дерлік континенттерде, соның ішінде Австралия, Оңтүстік Америка және Африкада бар (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Мұнда ұсынылған мезо-далалық зерттеулердің нәтижелері фипронилды қолданудың жаһандық ауқымда экологиялық маңызы болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Осы мақалаға арналған қосымша материалдарды http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1 қараңыз.
Бұл Creative Commons Attribution-Коммерциялық емес лицензиясының шарттары бойынша таратылатын ашық қол жетімді мақала, ол кез келген ортада пайдалануға, таратуға және көбейтуге мүмкіндік береді, тек түпкілікті пайдалану коммерциялық пайда үшін емес және алғышарт: түпнұсқа жұмыс дұрыс.Анықтама.
Ескертпе: Сіз бетке ұсынған адам электрондық поштаны көргіңіз келетінін және оның спам емес екенін білуі үшін тек электрондық пошта мекенжайыңызды беруіңізді сұраймыз.Біз ешқандай электрондық пошта мекенжайларын түсірмейміз.
Бұл сұрақ сіздің келуші екеніңізді тексеру және автоматты түрде спам жіберуді болдырмау үшін пайдаланылады.
Джанет Л. Миллер, Травис С. Шмидт, Питер С. Ван Метр, Барбара Малер (Барбара Дж. Малер, Марк В. Сандстром, Лиза Х. Ноуэлл, Дарен М. Карлайл, Патрик В. Моран).
Зерттеулер американдық ағындарда жиі анықталатын қарапайым пестицидтердің бұрын ойлағаннан да улы екенін көрсетті.
Джанет Л. Миллер, Травис С. Шмидт, Питер С. Ван Метр, Барбара Малер (Барбара Дж. Малер, Марк В. Сандстром, Лиза Х. Ноуэлл, Дарен М. Карлайл, Патрик В. Моран).
Зерттеулер американдық ағындарда жиі анықталатын қарапайым пестицидтердің бұрын ойлағаннан да улы екенін көрсетті.
©2021 Ғылымды дамыту жөніндегі Америка қауымдастығы.барлық құқықтар сақталған.AAAS - HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef және COUNTER серіктестері.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.