Агымдардагы пестициддер барган сайын глобалдуу көйгөйгө айланууда, бирок суу экосистемаларынын коопсуз концентрациясы жөнүндө маалымат аз.30 күндүк мезокосмостук экспериментте жергиликтүү суудагы омурткасыз жаныбарлар фипронилдин кеңири таралган инсектицидине жана деградациянын төрт түрүнө дуушар болушкан.Фипронил кошулмасы пайда болуу жана трофикалык каскаддын өзгөрүшүнө алып келген.Фипронилдин жана анын сульфидинин, сульфонунун жана десульфинилдин деградациясынын продуктуларынын 50% реакциясын пайда кылган эффективдүү концентрациясы (EC50) иштелип чыккан.Таксандар фипронилге сезгич эмес.Талаа үлгүсүндөгү фипронилдин кошулма концентрациясын уулуу бирдиктердин (∑TUFipronils) суммасына айландыруу үчүн 15 мезокосмикалык EC50 маанисинен жабыркаган түрдүн 5% коркунучтуу концентрациясы колдонулат.Беш аймактык изилдөөлөрдөн алынган агымдардын 16% ында орточо ∑TUFipronil 1ден ашты (уулуулугун көрсөтүп турат).Тобокелге дуушар болгон түрлөрдүн омурткасыз көрсөткүчтөрү TUTUipronil менен беш үлгү алуу аймактарынын төртөө менен терс корреляцияга ээ.Бул экологиялык тобокелдикти баалоо фипронил кошулмаларынын аз концентрациясы Америка Кошмо Штаттарынын көптөгөн бөлүктөрүндө агым жамааттарды азайтат экенин көрсөтүп турат.
Синтетикалык химиялык заттарды өндүрүү акыркы он жылдыктарда абдан көбөйгөнүнө карабастан, бул химиялык заттардын максаттуу эмес экосистемаларга тийгизген таасири толук түшүнүлө элек (1).Дүйнөлүк айыл чарба жерлеринин 90% жоголгон жер үстүндөгү сууларда айыл чарба пестициддери боюнча маалымат жок, бирок маалыматтар бар жерде пестициддердин ченемдик чектен ашып кетүү убактысы жарымын түзөт (2).Америка Кошмо Штаттарында жер үстүндөгү суулардагы айыл чарба пестициддеринин мета-анализи үлгү алуу жерлеринин 70%да жок дегенде бир пестицид ченемдик чектен ашып кеткенин көрсөттү (3).Бирок, бул мета-анализдер (2, 3) айыл чарба жерлерин пайдалануудан жабыркаган жер үстүндөгү сууларга гана багытталган жана дискреттик изилдөөлөрдүн корутундусу болуп саналат.Пестициддер, айрыкча инсектициддер шаардык ландшафт дренаждарында да жогорку концентрацияда болот (4).Айыл чарбасынан жана шаар ландшафттарынан агылган жер үстүндөгү суулардагы пестициддерге комплекстүү баа берүү сейрек кездешет;ошондуктан пестициддер жер үстүндөгү суу ресурстарына жана алардын экологиялык бүтүндүгүнө масштабдуу коркунуч туудурабы белгисиз.
Бензопиразолдор жана неоникотиноиддер 2010-жылы дүйнөлүк пестициддер рыногунун үчтөн бирин түзгөн (5).Америка Кошмо Штаттарынын жер үстүндөгү сууларында фипронил жана анын бузулуу продуктулары (фенилпиразолдор) эң кеңири таралган пестициддик кошулмалар болуп саналат жана алардын концентрациясы адатта суу стандарттарынан ашат (6-8).Неоникотиноиддер аарыларга жана канаттууларга тийгизген таасири жана таралышы (9) үчүн көңүл бурса да, фипронил балыктар жана канаттуулар үчүн көбүрөөк уулуу (10), ал эми башка фенилпиразолдор классынын кошулмалары гербициддик таасирге ээ (5).Fipronil - шаар жана айыл чарба чөйрөлөрүндө зыянкечтерге каршы күрөшүү үчүн колдонулган системалуу инсектицид.Фипронил дүйнөлүк рынокко 1993-жылы чыккандан бери АКШ, Япония жана Улуу Британияда фипронилди колдонуу абдан көбөйгөн (5).Америка Кошмо Штаттарында фипронил кумурскаларды жана термиттерди көзөмөлдөө үчүн колдонулат жана өсүмдүктөрдү, анын ичинде жүгөрүдө (анын ичинде үрөндү тазалоодо), картошкада жана бакчаларда колдонулат (11, 12).Америка Кошмо Штаттарында фипронилди айыл чарбада колдонуу 2002-жылы эң жогорку чегине жеткен (13).Шаарды пайдалануу боюнча улуттук маалымат жок болсо да, Калифорнияда шаарды пайдалануу 2006 жана 2015-жылдары эң жогорку чегине жеткен (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, 2019-жылдын 2-декабрында колдонулган).Фипронилдин жогорку концентрациясы (6,41 мкг/л) кээ бир айыл чарба аймактарында айыл чарба агымдары менен салыштырганда (14) агымдарда табылганына карабастан, Америка Кошмо Штаттарынын шаардык агымдары көбүнчө көбүрөөк аныкталат жана жогорку концентрацияга ээ. бороон-чапкындын пайда болушу сыноо менен байланыштуу (6, 7, 14-17).
Фипронил агындылардын суу экосистемасына кирет же топурактан агып агып чыгат (7, 14, 18).Фипронил аз туруксуздукка ээ (Генри мыйзамы боюнча туруктуу 2,31×10-4 Па м3 моль-1), сууда эригичтиги төмөн жана орточо (20°Сте 3,78 мг/л) жана орточо гидрофобдук (log Kow 3,9 – 4,1)), топуракта мобилдүүлүк өтө аз (log Koc 2,6дан 3,1ге чейин) (12, 19) жана чөйрөдө аздан ортого чейин туруктуулукту көрсөтөт (20).Финазеприл фотолиз, кычкылдануу, рН-каранды гидролиз жана калыбына келтирүү жолу менен бузулуп, төрт негизги деградация продуктуларын түзөт: десульфоксифенаприл (сульфоксид да), фенапренип сульфон (сульфон), Филофенамид (амид) жана филофениб сульфиди (сульфид).Fipronil деградация продуктулары негизги кошулмаларга караганда туруктуу жана бышык болот (21, 22).
Фипронилдин уулуулугу жана анын максаттуу эмес түрлөргө (мисалы, суудагы омурткасыздарга) бузулушу жакшы документтештирилген (14, 15).Fipronil ашыкча толкундануу жана өлүмгө (20) себеп жетиштүү концентрациясын натыйжасында, курт-кумурскалар гамма-аминобутирдик кислотасы менен жөнгө салынган хлорид каналы аркылуу хлорид ионунун өтүшүнө тоскоол болгон нейротоксикалык кошулма болуп саналат.Фипронил тандалма уулуу, ошондуктан ал сүт эмүүчүлөргө караганда курт-кумурскалар үчүн рецептор менен байланыштыруучу жакындыкка ээ (23).Фипронилдин бузулуу продуктуларынын инсектициддик активдүүлүгү ар түрдүү.Сульфондун жана сульфиддин тузсуз суудагы омурткасыздарга уулуулугу негизги кошулмага окшош же жогору.Desulfinyl орточо уулуу касиетке ээ, бирок негизги кошулмаларга караганда азыраак уулуу.Салыштырмалуу уулуу эмес (23, 24).Суу омурткасыздарынын фипронил жана фипронилдин деградациясына ийкемдүүлүгү таксондордун ичинде жана ортосунда абдан өзгөрүп турат (15), ал эми кээ бир учурларда ал тургай чоңдук тартибинен (25) ашат.Акыр-аягы, phenylpyrazoles мурда ойлогондон да экосистема үчүн уулуу экенин далилдер бар (3).
Лабораториялык уулануу сыноосуна негизделген суу биологиялык эталондору талаа популяциясынын коркунучун баалабай коюшу мүмкүн (26-28).Суу стандарттары, адатта, бир же бир нече суу омурткасыз түрлөрүн колдонуу менен бир түрдөгү лабораториялык уулуулугун текшерүү жолу менен белгиленет (мисалы, Diptera: Chironomidae: Chironomus жана Crustacea: Daphnia magna жана Hyalella azteca).Бул тестирлөөчү организмдерди өстүрүү негизинен башка суу түбүндөгү макро омурткасыздарга (мисалы, phe genus::) караганда оңой жана кээ бир учурларда булгоочу заттарга анча сезгич эмес.Мисалы, D. Magna кээ бир курт-кумурскаларга караганда көптөгөн металлдарга азыраак, ал эми A. zteca пиретроиддик инсектицид бифентринге анын курттарга сезгичтигине караганда азыраак (29, 30).Колдонуудагы эталондордун дагы бир чектөөсү - бул эсептөөдө колдонулган акыркы чекиттер.Курч эталондор өлүмгө негизделет (же рак сымалдуулар үчүн белгиленген), ал эми өнөкөт көрсөткүчтөр, адатта, сублеталдык акыркы чекиттерге (мисалы, өсүү жана көбөйүү сыяктуу) негизделет (эгерде бар болсо).Бирок таксондордун ийгилигине жана жамааттын динамикасына таасир этиши мүмкүн болгон өсүү, пайда болуу, шал жана өнүгүүнүн артта калуусу сыяктуу кеңири таралган сублеталдык эффекттер бар.Натыйжада, эталон эффекттин биологиялык маанилүүлүгүнө өбөлгө түзсө да, уулуулуктун босогосу катары экологиялык актуалдуулугу белгисиз.
Фипронил кошулмаларынын суудагы суу экосистемаларына (омурткасыздар жана балырлар) тийгизген таасирин жакшыраак түшүнүү үчүн табигый бентолук жамааттар лабораторияга алынып келинген жана Фипронилдин 30 күндүк агымы же төрт фипронилдин бузулуу экспериментинин биринин учурунда концентрация градиенттерине дуушар болгон.Изилдөөнүн максаты дарыя коомчулугунун кеңири таксондорун билдирген ар бир фипронил кошулмасы үчүн түргө тиешелүү 50% эффект концентрациясын (EC50 мааниси) өндүрүү жана булгоочу заттардын жамааттын түзүлүшү менен функциясына таасирин аныктоо [б.а., коркунучтун концентрациясы] 5 Жабыр тарткан түрлөрдүн % (HC5) жана кыйыр таасирлер, мисалы, пайда болушу жана трофикалык динамикасы өзгөргөн].Андан кийин мезоскопиялык эксперименттен алынган босого (кошумча HC5 мааниси) Америка Кошмо Штаттарынын беш аймагынан (Түндүк-Чыгыш, Түштүк-Чыгыш, Орто-Батыш, Түндүк-Батыш Тынч океан жана Борбордук Калифорния) Америка Кошмо Штаттарынын Геологиялык кызматы (USGS) тарабынан чогултулган талаага колдонулду. Жээк зонасы) Маалыматтар) USGS аймактык агымынын сапатын баалоонун бир бөлүгү катары (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Бизге белгилүү болгондой, бул экологиялык тобокелдикти баалоо биринчи жолу.Ал ар тараптуу фипронил кошулмаларынын контролдонуучу мезо-чөйрөдө бенттик организмдерге тийгизген таасирин изилдейт, андан кийин бул натыйжаларды континенталдык масштабдагы талаа баалоолоруна колдонот.
30 күндүк мезокосмостук эксперимент 2017-жылдын 18-октябрынан 17-ноябрына чейин Форт-Коллинз, Колорадо штатындагы USGS Суу лабораториясында (AXL) 1 күндүк үй шартында жана 30 күндүк эксперимент үчүн өткөрүлдү.Метод мурда сүрөттөлгөн (29, 31) жана кошумча материалда кеңири баяндалган.Мезо-мейкиндик жөндөө төрт активдүү агымда 36 циркуляциялык агымдарды камтыйт (айланма суу резервуарлары).Ар бир жандуу агым суунун температурасын кармап туруу үчүн муздаткыч менен жабдылган жана 16:8 жарык-караңгы цикл менен жарыктандырылган.Мезо-деңгээлдеги агым дат баспас болоттон жасалган, ал фипронилдин гидрофобдугуна ылайыктуу (log Kow = 4.0) жана органикалык тазалоо эриткичтерине ылайыктуу (S1 сүрөт).Мезо масштабдуу эксперимент үчүн колдонулган суу Кэш Ла-Пудре дарыясынан (жогорку агымдагы булактар, анын ичинде Рокки-Тоо улуттук паркы, Улуттук токой жана Континенталдык бөлүнүш) чогултулуп, AXLдин төрт полиэтилен сактоочу резервуарында сакталган.Жерден алынган чөкмөлөрдүн жана суунун үлгүлөрүн мурунку баалоодо эч кандай пестициддер табылган эмес (29).
Мезо масштабдуу эксперимент дизайны 30 иштетүү агымынан жана 6 башкаруу агымынан турат.Дарылоо агымы тазаланган сууну алат, алардын ар бири фипронил кошулмаларынын кайталанбаган туруктуу концентрациясын камтыйт: фипронил (фипронил (Сигма-Алдрих, CAS 120068-37-3), амид (Сигма-Алдрих, CAS 205650-69-7), күкүртсүздандыруу тобу [АКШнын курчап турган чөйрөнү коргоо агенттиги (EPA) пестициддер китепканасы, CAS 205650-65-3], сульфон (Сигма-Алдрих, CAS 120068-37-2) жана сульфид (Сигма-Алдрих, CAS 120067-83-6); бардыгы; 97,8% Жарыяланган жооп маанилерине ылайык (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Фипронил кошулмасын метанолдо эритүү менен (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society сертификация деңгээли) жана суюлтуу Концентраттык эритмени даярдоо үчүн керектүү көлөмгө чейин деионизацияланган суу менен.Метанолдун дозасы ар башка болгондуктан, зарылчылыкка жараша бардык тазалоо агымдарына метанолду кошуу керек.Үч контролдоодо метанолдун бирдей концентрациясын камсыз кылуу ( 0,05 мл/л) агымдарда Калган үч башкаруучу агымдын ортоңку көрүнүшү метанолсуз дарыя суусун кабыл алды, антпесе алар бардык башка агымдар сыяктуу иштетилет.
8-күнү, 16-күн жана 26-күнү агым мембранасында температура, рН мааниси, электр өткөрүмдүүлүк жана фипронил менен фипронилдин бузулушу өлчөнгөн.Медиа тест учурунда фипронилдин негизги кошулмасынын деградациясына көз салуу үчүн фипронил (ата-энелер) дагы үч күн бою суюктуктун ичегисинин былжырлуу катмарын дарылоо үчүн колдонулган [5, 12 жана 21 (n = 6)] температура, рН, Өткөргүчтүк, фипронил жана фипронил деградациясынын үлгүлөрүн алуу.Пестициддердин анализинин үлгүлөрү чоң диаметри бар ийне менен жабдылган Whatman 0,7 мкм GF/F шприц чыпкасы аркылуу 20 мл сары айнек флаконго 10 мл агып жаткан сууну чыпкалоо аркылуу чогултулду.Үлгүлөр дароо тоңдурулуп, анализ үчүн АКШнын Колорадо штатындагы Лейквуд шаарындагы USGS улуттук суунун сапаты лабораториясына (NWQL) жөнөтүлдү.Мурда жарыяланган ыкманын жакшыртылган ыкмасын колдонуу менен суунун үлгүлөрүндөгү Fipronil жана 4 бузулуу продуктулары түз суулуу инъекциялык (DAI) суюк хроматография-тандем масс-спектрометриясы (LC-MS/MS; Agilent 6495) менен аныкталган.Аспапты аныктоо деңгээли (IDL) сапаттык идентификациялык стандартка жооп берген минималдуу калибрлөө стандарты катары бааланат;фипронилдин IDLи 0,005 мкг/л, ал эми калган төрт фипронилдин IDLи 0,001 мкг/л.Кошумча материал фипронил кошулмаларын өлчөө үчүн колдонулган ыкмалардын толук сыпаттамасын, анын ичинде сапатты көзөмөлдөө жана кепилдик процедураларын камтыйт (мисалы, үлгүлөрдү калыбына келтирүү, чокулар, үчүнчү тараптын текшерүүлөрү жана бланктар).
30 күндүк мезокосмостук эксперименттин аягында бойго жеткен жана личинка омурткасыздарын санап, идентификациялоо аяктады (маалыматтарды чогултуунун негизги чекити).Жаңы өсүп келе жаткан чоңдор күн сайын тордон чогултулуп, таза 15 мл Falcon центрифугасынын түтүкчөсүнө тоңдурулат.Тажрыйбанын аягында (30-күн) ар бир агымдагы мембрананын мазмуну омурткасыз жаныбарларды жок кылуу үчүн сүртүлгөн жана электен өткөрүлгөн (250 мкм) жана 80% этанолдо сакталган.Timberline Aquatics (Форт Коллинз, CO) личинкаларды жана бойго жеткен омурткасыздарды таксономикалык идентификациялоону мүмкүн болгон эң төмөнкү таксономикалык деңгээлге, адатта түргө чейин аяктады.9, 19 жана 29-күндө хлорофилл а ар бир агымдын мезоскопиялык мембранасында үч нускада өлчөнгөн.Мезоскопиялык эксперименттин бир бөлүгү катары бардык химиялык жана биологиялык маалыматтар коштомо маалымат релизинде (35) берилген.
Экологиялык изилдөөлөр Америка Кошмо Штаттарынын беш негизги аймактарында чакан (суу) агымы боюнча жүргүзүлдү, жана пестициддер мурунку индексинин мезгилинде мониторинг жүргүзүлгөн.Кыскасы, айыл чарба жана шаардык жерлерди колдонуунун негизинде (36-40), ар бир аймакта 77ден 100гө чейин жер тандалып алынган (бардыгы 444 жер).Бир жылдын жаз-жай мезгилинде (2013-2017-жылдар) суунун үлгүлөрү жумасына бир жолу ар бир аймакта 4 жумадан 12 жумага чейин алынат.Конкреттүү убакыт аймакка жана өнүгүү интенсивдүүлүгүнө жараша болот.Бирок түндүк-чыгыш аймактагы 11 станция дээрлик суу бөлгүчтө турат.Бир гана үлгү чогултулгандан башка эч кандай өнүгүү жок.Аймактык изилдөөлөрдөгү пестициддерге мониторинг жүргүзүү мөөнөттөрү ар башка болгондуктан, салыштыруу үчүн бул жерде ар бир участокто чогултулган акыркы төрт үлгү гана каралат.Иштетилбеген Түндүк-Чыгыш участкасында чогултулган бир үлгү (n = 11) 4 жумалык тандап алуу мезгилин көрсөтө алат деп болжолдонууда.Бул ыкма пестициддерге бирдей сандагы байкоолорго (түндүк-чыгыштагы 11 жерди кошпогондо) жана байкоонун бирдей узактыгына алып келет;4 жума биотага узак мөөнөттүү таасир этүүгө жетиштүү деп эсептешет, бирок экологиялык коомчулук бул байланыштардан калыбына келтирилбеши керек.
Жетиштүү агым болгон учурда суунун үлгүсү туруктуу ылдамдык жана туруктуу кеңдик өсүштөрүнүн (41) жардамы менен алынат.Бул ыкманы колдонуу үчүн агым жетишсиз болгондо, үлгүлөрдү терең интеграциялоо же агымдын тартылуу борборунан кармап алуу аркылуу үлгүлөрдү чогулта аласыз.10 мл чыпкаланган үлгүнү (42) чогултуу үчүн чоң көзөнөктүү шприцти жана диск чыпкасын (0,7 мкм) колдонуңуз.DAI LC-MS/MS/MS/MS аркылуу суунун үлгүлөрү NWQLде 225 пестициддер жана пестициддердин бузулуучу продуктулары, анын ичинде фипронил жана 7 деградация продуктулары (дессульфинил фипронил, фипронил) Сульфиддер, фипронил сульфон, дешлорофипронил, фипронил, дестхиол, дестхииол, фипронил үчүн анализден өткөрүлдү. фипронил жана фипронил).).Талаа изилдөөлөрү үчүн типтүү минималдуу отчеттуулук деңгээли: фипронил, десметилтиофторбензонитрил, фипронил сульфид, фипронил сульфон жана дехлорофипронил 0,004 мкг/л;dessulfinyl fluorfenamide жана Фипронил амидинин концентрациясы 0,009 мкг/литр;фипронил сульфонаттын концентрациясы 0,096 мкг/литр.
Омурткасыздар жамааттары ар бир аймакты изилдөөнүн аягында (жаз/жай), адатта, пестициддердин акыркы үлгүсүн алуу окуясы менен бир убакта тандалып алынат.Вегетация мезгилинен жана пестициддерди көп колдонгондон кийин, үлгү алуу убактысы аз агымдын шарттарына шайкеш келиши керек жана дарыя омурткасыздардын жамааты жетилген жана негизинен личинкалардын жашоо стадиясында турган мезгилге туура келиши керек.500μm тор же D-кадр тору менен Surber үлгү алгычын колдонуу менен омурткасыздардын жамаатынын үлгүсүн алуу 444 сайттын 437синде аяктады.Үлгү алуу ыкмасы кошумча материалда кеңири баяндалат.NWQL боюнча, бардык омурткасыздар, адатта, аныкталат жана тукум же түр деңгээлинде тизмеленген.Бул чөйрөдө чогултулган жана бул кол жазмада колдонулган бардык химиялык жана биологиялык маалыматтарды коштоочу маалымат релизинен тапса болот (35).
Мезоскопиялык экспериментте колдонулган беш фипронил кошулмасы үчүн личинка омурткасыздардын концентрациясы контролго салыштырмалуу 20% же 50% кыскарган (б.а. EC20 жана EC50) эсептелген.Берилиштер [x = убакыт боюнча өлчөнгөн фипронил концентрациясы (кошумча материалды караңыз), у = личинкалардын көптүгү же башка көрсөткүчтөр] R(43) кеңейтилген пакетине үч параметрлик логарифмдик регрессия ыкмасын колдонуу менен орнотулган "drc".Ийри сызык бардык түрлөргө (личинкаларга) жетиштүү өлчөмдө туура келет жана коомчулуктун таасирин андан ары түшүнүү үчүн кызыктырган башка көрсөткүчтөргө (мисалы, таксондордун байлыгы, май чымындардын жалпы көптүгү жана жалпы көптүгү) жооп берет.Моделдин тууралыгын баалоо үчүн Нэш-Сатклиф коэффициенти (45) колдонулат, мында начар моделдин тууралыгы чексиз терс маанилерди ала алат, ал эми кемчиликсиз туура келүүнүн мааниси 1ге барабар.
Экспериментте курт-кумурскалардын пайда болушуна фипронил кошулмаларынын таасирин изилдөө үчүн маалыматтар эки жол менен бааланган.Биринчиден, ар бир дарылоо агымынын мезосунун көрүнүшүнөн башкаруу агымынын мезосунун орточо көрүнүшүн алып салуу менен ар бир агым мезосунан курт-кумурскалардын күнүмдүк жыйындысы (бардык адамдардын жалпы саны) контролго нормалдаштырылган.30 күндүк экспериментте дарылоо суюктук медиаторунун башкаруучу суюктук медиатордон четтөөсүн түшүнүү үчүн бул маанилерди убакытка каршы түзүңүз.Экинчиден, ар бир агымдагы мезофиллдин жалпы пайда болуу пайызын эсептеңиз, ал берилген агымдагы мезофиллдердин жалпы санынын башкаруу тобундагы личинкалардын жана чоңдордун орточо санына катышы катары аныкталат жана үч параметрлик логарифмдик регрессияга ылайыктуу. .Чогултулган бардык өнүүчү курт-кумурскалар Chironomidae үй-бүлөсүнүн эки субфамилиясынан алынган, ошондуктан биргелешкен анализ жүргүзүлдү.
Жамааттын структурасындагы өзгөрүүлөр, мисалы, таксондордун жоголушу, акыры уулуу заттардын түз жана кыйыр таасиринен көз каранды болушу мүмкүн жана жамааттын функциясынын өзгөрүшүнө алып келиши мүмкүн (мисалы, трофикалык каскад).Трофикалык каскадды текшерүү үчүн жолду анализдөө ыкмасын (R пакети “бөлүкчө SEM”) колдонуу менен жөнөкөй себептик тармак бааланган (46).Мезоскопиялык эксперименттер үчүн скрепердин биомассасын азайтуу үчүн суудагы фипронил, десульфинил, сульфид жана сульфон (сыналбаган амид) кыйыр түрдө хлорофилл а биомассасынын көбөйүшүнө алып келет деп болжолдонууда (47).Кошумча концентрация болжолдоочу өзгөрмө, ал эми кыргыч жана хлорофилл биомасса жооп өзгөрмөлөрү болуп саналат.Fisher's C статистикасы моделдин туура келүүсүн баалоо үчүн колдонулат, андыктан P <0,05 мааниси жакшы моделдин тууралыгын көрсөтөт (46).
Тобокелге негизделген эко-коомдоштуктун босогосун коргоо агентин иштеп чыгуу үчүн ар бир кошулма жабыр тарткан түрлөрдүн 95% (HC5) өнөкөт түрлөрдүн сезгичтигинин бөлүштүрүлүшүн (SSD) жана коркунучтун концентрациясын коргоону алды.Үч SSD маалымат топтому түзүлдү: (i) бир гана мезо берилиштер топтому, (ii) бардык мезо берилиштерин жана EPA ECOTOX маалымат базасынын суроосунан (https://cfpub.epa.gov/ecotox) чогултулган маалыматтарды камтыган маалымат топтому, кирүүгө болот 14-март, 2019-ж.), изилдөөнүн узактыгы 4 күн же андан көп, жана (iii) бардык мезоскопиялык маалыматтарды жана ECOTOX маалыматтарын камтыган маалыматтар топтому, мында ECOTOX маалыматтары (курч экспозиция) курч менен өнөкөт D. magna катышына бөлүнгөн. 19.39) экспозициянын узактыгынын айырмасын түшүндүрүү жана өнөкөт EC50 маанисин болжолдоо (12).Биздин бир нече SSD моделдерин түзүү максатыбыз (i) талаа маалыматтары менен салыштыруу үчүн HC5 баалуулуктарын иштеп чыгуу (медиалар үчүн SSD үчүн гана) жана (ii) медиа маалыматтары аквакультурага киргизүү үчүн жөнгө салуучу агенттиктерге караганда кеңири кабыл алынганын баалоо. жашоо эталондорунун бекемдиги жана маалымат ресурстарынын стандарттык жөндөөлөрү, демек, тууралоо процесси үчүн мезоскопиялык изилдөөлөрдү колдонуунун практикалык жөндөмдүүлүгү.
SSD ар бир маалымат топтому үчүн "ssdtools" R пакетин колдонуу менен иштелип чыккан (48).SSDден HC5 орточо жана ишеним аралыгын (CI) баалоо үчүн жүктөөчү линияны (n = 10,000) колдонуңуз.Бул изилдөө аркылуу иштелип чыккан кырк тогуз таксон жооптору (тукум же түр катары аныкталган бардык таксондор) ECOTOX маалымат базасында жарыяланган алты изилдөөдөн топтолгон 32 таксон жообу менен айкалыштырылган, жалпысынан 81 таксон жообу SSDди иштеп чыгуу үчүн колдонулушу мүмкүн. .Амиддердин ECOTOX маалымат базасында эч кандай маалымат табылбагандыктан, амиддер үчүн SSD иштелип чыккан эмес жана учурдагы изилдөөдөн бир гана EC50 жооп алынган.Бир гана сульфид тобунун EC50 мааниси ECOTOX маалымат базасында табылганы менен, учурдагы аспиранттын 12 EC50 мааниси бар.Ошондуктан, сульфинил топтору үчүн SSDs иштелип чыккан.
Mesocosmos SSD маалымат топтомунан алынган фипронил кошулмаларынын өзгөчө HC5 маанилери Америка Кошмо Штаттарынын беш аймагынан келген 444 агымдагы фипронил кошулмаларынын экспозициясын жана потенциалдуу уулуулугун баалоо үчүн талаа маалыматтары менен бириктирилген.Акыркы 4 жумалык үлгү алуу терезесинде фипронил кошулмаларынын аныкталган ар бир концентрациясы (аныкталбаган концентрациялар нөл) тиешелүү HC5ке бөлүнөт жана ар бир үлгүнүн кошулма катышы фипронилдин жалпы уулуулугунун бирдигин (ΣTUFipronils) алуу үчүн кошулат. ΣTUFipronils> 1 уулуулукту билдирет.
Жабыр тарткан түрдүн 50% коркунучтуу концентрациясын (HC50) орто мембрана экспериментинен алынган таксон байлыгынын EC50 мааниси менен салыштырып, орто мембрана маалыматтарынан алынган SSD кеңири экологиялык коомчулуктун фипронилге сезгичтигин чагылдыруу үчүн бааланган. даража..Бул салыштыруу аркылуу SSD ыкмасынын (анын ичинде доза-жооп мамилеси бар таксондордун гана) жана EC50 ыкмасынын (анын ичинде орто мейкиндикте байкалган бардык уникалдуу таксондордун) EC50 таксон байлыгын өлчөө ыкмасынын ортосундагы ырааттуулук Жыныстык баалоого болот.Доза жооп мамилеси.
Омурткасыздар жамааттарынын ден соолук абалынын жана ΣTUFipronil 437 омурткасыздарды чогултуучу агымдардын ортосундагы байланышты изилдөө үчүн пестициддердин коркунучтуу түрлөрүнүн (SPEARpesticides) көрсөткүчү эсептелген.SPEARpesticides метрикасы омурткасыз жаныбарлардын курамын физиологиялык жана экологиялык мүнөздөмөлөрү бар биологиялык таксономия үчүн мол метрикага айландырат, ошону менен пестициддерге сезимталдыкты берет.SPEARpesticides индикатору табигый ковариаттарга сезгич эмес (49, 50), бирок анын иштешине жашоо чөйрөсүнүн катуу бузулушу таасир этет (51).Ар бир таксон үчүн жеринде чогултулган мол маалымат дарыянын экологиялык сапатын баалоо үчүн ASTERICS программасына тиешелүү таксондун негизги мааниси менен макулдашылган (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Андан кийин маалыматтарды Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) программасына импорттоо (версия 18.05).Бул программалык камсыздоодо ар бир сайттын маалыматтарын SPEARpesticides индикаторуна айландыруу үчүн европалык мүнөздөгү маалымат базасы жана пестициддерге физиологиялык сезгичтиги бар маалымат базасы колдонулат.Беш аймактык изилдөөлөрдүн ар бири жалпы кошумча моделин (GAM) [R(52) ичиндеги "mgcv" пакетин) SPEARpesticides метрикасы менен ΣTUFipronils [log10(X + 1) конверсиясы] Associated ортосундагы байланышты изилдөө үчүн колдонгон.SPEARpesticides көрсөткүчтөрү жана маалыматтарды талдоо жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн Кошумча материалдарды караңыз.
Суунун сапатынын индекси ар бир агымдын мезоскопиялык жана бүтүндөй мезоскопиялык эксперимент мезгилинде шайкеш келет.Орточо температура, рН жана өткөрүмдүүлүк тиешелүүлүгүнө жараша 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) жана 54,1 (±2,1) мкС/см (35) болгон.Таза дарыя суусунда ченелген эриген органикалык көмүртек 3,1 мг/л.MiniDOT жазгычы орнотулган дарыянын мезо-көрүнүшүндө эриген кычкылтек каныкканга жакын (орточо > 8,0 мг/л), бул агымдын толук айлангандыгын көрсөтөт.
Фипронил боюнча сапатты көзөмөлдөө жана сапат кепилдиги боюнча маалыматтар коштомо маалымат релизинде (35) берилген.Кыскача айтканда, лабораториялык матрицалардын жана мезоскопиялык үлгүлөрдүн калыбына келтирүү ылдамдыгы, адатта, алгылыктуу диапазондо (калыбына келтирүү 70%дан 130%ке чейин), IDL стандарттары сандык ыкманы тастыктайт жана лабораториялык жана приборлордун бланктары адатта таза. бул жалпылоо кошумча материалда талкууланган..
Системанын дизайнына байланыштуу фипронилдин өлчөнгөн концентрациясы, адатта, максаттуу мааниден төмөн болот (S2-сүрөт) (анткени идеалдуу шарттарда туруктуу абалга жетүү үчүн 4-10 күн талап кылынат) (30).Башка фипронил кошулмалары менен салыштырганда, десульфинилдин жана амиддин концентрациясы убакыттын өтүшү менен бир аз өзгөрөт жана сульфондун жана сульфиддин аз концентрациялуу дарылоосун кошпогондо, дарылоонун ичиндеги концентрациянын өзгөрмөлүүлүгү дарылоонун ортосундагы айырмадан азыраак.Ар бир дарылоо тобу үчүн убакыттын орточо өлчөнгөн концентрациясынын диапазону төмөнкүдөй: Fipronil, IDL 9.07μg/L;Desulfinyl, IDL 2,15μг/л чейин;Амид, IDL 4.17μг/л чейин;Сульфид, IDL 0,57μг/литр;жана сульфон, IDL 1.13μg/литр (35).Кээ бир агымдарда максаттуу эмес фипронил кошулмалар табылган, башкача айтканда, белгилүү бир дарылоого кошулбаган, бирок тазалоочу кошулмалардын деградация продуктулары экени белгилүү болгон.Фипронилдин негизги кошулмасы менен иштетилген мезоскопиялык мембраналарда эң көп сандагы максаттуу эмес бузулуу продуктылары аныкталган (кайра иштетүүчү кошулма катары колдонулбаганда, алар сульфинил, амид, сульфид жана сульфон);бул өндүрүш процессине байланыштуу болушу мүмкүн, кайчылаш булгануунун натыйжасы эмес, запастык эритмени сактоодо жана (же) мезоскопиялык экспериментте пайда болгон кошулма аралашмалар жана/же бузулуу процесстери.Фипронил менен дарылоодо деградация концентрациясынын тенденциясы байкалган эмес.Максаттуу эмес деградациялык кошулмалар көбүнчө дарылоонун эң жогорку концентрациясы бар организмде аныкталат, бирок концентрация бул максаттуу эмес кошулмалардын концентрациясынан азыраак (концентрация үчүн кийинки бөлүмдү караңыз).Демек, максаттуу эмес деградациялык кошулмалар адатта эң төмөнкү фипронил менен дарылоодо аныкталбагандыктан жана аныкталган концентрация эң жогорку дарылоодо эффективдүү концентрациядан төмөн болгондуктан, бул максаттуу эмес кошулмалар анализге минималдуу таасир этет деген тыянак чыгарылат.
Медиа эксперименттеринде, бенток макро омурткасыздар фипронилге, десульфинилге, сульфонго жана сульфидге сезгич болгон [таблица S1;оригиналдуу молчулук маалыматтар коштомо маалымат нускасында берилген (35)].Fipronil amide Rhithrogena sp. үчүн гана.Уулуу (өлүмгө алып келүүчү), анын EC50 2,05μг/л [±10,8(SE)].15 уникалдуу таксондордун доза-жооп ийри сызыктары түзүлдү.Бул таксондор текшерилген концентрация диапазонунда өлүмдү көрсөттү (таблица S1) жана максаттуу кластердик таксондор (мисалы, чымындар) (S3-сүрөт) жана бай таксондор (1-сүрөт) Дозага жооп берүү ийри сызыгы түзүлдү.Эң сезгич таксондордун уникалдуу таксондорундагы фипронилдин, десульфинилдин, сульфондун жана сульфиддин концентрациясы (EC50) тиешелүүлүгүнө жараша 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 жана 0,005-0,043 мкг/л чейин.Rhithrogena sp.Жана Sweltsa sp.;Сүрөт S4) чыдамдуу таксондордон (мисалы, Micropsectra / Tanytarsus жана Lepidostoma sp.) төмөн (таблица S1).S1-таблицадагы ар бир кошулманын орточо EC50 көрсөткүчү боюнча сульфондор жана сульфиддер эң эффективдүү кошулмалар, ал эми омурткасыз жаныбарлар десульфинилге эң аз сезгич (амиддерди кошпогондо).Жалпы экологиялык абалдын көрсөткүчтөрү, мисалы, таксондордун байлыгы, жалпы көптүгү, жалпы пентаплоиддик жана жалпы таш чымындар, анын ичинде таксондор жана кээ бир таксондордун көптүгү, булар мезодо өтө сейрек кездешет жана аны эсептөөгө болбойт. Дозага жооп кайтаруу ийри сызыгын тартыңыз.Демек, бул экологиялык көрсөткүчтөр SSDге кирбеген таксондук жоопторду камтыйт.
(A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) сульфон жана (D) сульфид концентрациясынын үч деңгээлдүү логистикалык функциясы менен такса байлыгы (личинка).Ар бир маалымат чекити 30 күндүк мезо эксперименттин аягында бир агымдын личинкаларын билдирет.Таксон байлыгы - бул ар бир агымдагы уникалдуу таксондордун саны.Концентрациянын мааниси – 30 күндүк эксперименттин аягында өлчөнгөн ар бир агымдын байкалган концентрациясынын убакыт боюнча орточо өлчөнгөн мааниси.Fipronil амид (көрсөтүлгөн эмес) бай таксондор менен эч кандай байланышы жок.Сураныч, x огу логарифмдик шкалада экенин эске алыңыз.SE менен EC20 жана EC50 S1 таблицада келтирилген.
Бардык беш фипронил кошулмаларынын эң жогорку концентрациясында Uetridae пайда болуу ылдамдыгы төмөндөгөн.0,03, 0,06, 0,11, 0,78 жана 0,97 мкг/л концентрацияларында сульфиддин, сульфондун, фипронилдин, амиддин жана десульфинилдин өнүү пайызы (EC50) 50%га азайганы байкалган (2-сүрөт жана S5-сүрөт).30 күндүк эксперименттердин көпчүлүгүндө фипронилдин, десульфинилдин, сульфондун жана сульфиддин бардык дарылоосу кечиктирилип, кээ бир төмөн концентрациядагы дарылоодон башкасы (2-сүрөт) жана алардын көрүнүшү бөгөттөлгөн.Амиддик тазалоодо, бүткүл эксперимент учурунда топтолгон агынды суулар контролдон жогору болгон, концентрациясы 0,286μг/литр болгон.Бүткүл эксперимент учурунда эң жогорку концентрация (4.164μг/литр) агынды сууга тоскоол болду, жана аралык тазалоонун агынды суунун ылдамдыгы контролдук топтун деңгээлине окшош болду.(2-сүрөт).
Кумулятивдик пайда болуу – башкаруу агымындагы ар бир дарылоо минус (A) фипронил, (Б) десульфинил, (С) сульфон, (D) сульфид жана (Е) амиддин орточо суткалык орточо чыгышы мембрананын орточо суткалык орточо чыгышы.Контролдоодон башкасы (n = 6), n = 1. Концентрациянын мааниси - ар бир агымда байкалган концентрациянын убакыт боюнча орточо өлчөнгөн мааниси.
Доза-жооп ийри сызыгы таксономиялык жоготуулардан тышкары жамааттын деңгээлиндеги структуралык өзгөрүүлөрдү көрсөтөт.Тактап айтканда, тесттик концентрация диапазонунда майдын көптүгү (S3-сүрөт) жана таксондордун көптүгү (1-сүрөт) фипронил, десульфинил, сульфон жана сульфид менен доза-жооптун олуттуу байланышын көрсөттү.Ошондуктан, биз бул структуралык өзгөрүүлөр тамактануу каскадын сынап, коомчулуктун иш-милдетин өзгөртүүгө алып кантип изилдеп чыктык.Суу омурткасыздардын фипронилдин, десульфинилдин, сульфиддин жана сульфондун таасири кыргычтын биомассасына түздөн-түз терс таасирин тийгизет (3-сүрөт).Скрепердин биомассасына фипронилдин терс таасирин көзөмөлдөө үчүн кыргыч хлорофилл биомассасына да терс таасирин тийгизген (3-сүрөт).Бул терс жол коэффициенттеринин натыйжасы фипронилдин жана деграданттардын концентрациясы көбөйгөн сайын хлорофиллдин таза көбөйүшү.Бул толук ортомчу жол моделдери фипронилдин же фипронилдин деградациясынын көбөйүшү хлорофилл а үлүшүнүн көбөйүшүнө алып келерин көрсөтүп турат (3-сүрөт).Фипронилдин же деградациянын концентрациясы менен хлорофиллдин биомассасынын ортосундагы түз таасир нөлгө барабар деп алдын ала болжолдонууда, анткени фипронилдин кошулмалары пестициддер болуп саналат жана балырларга түздөн-түз уулуулугу төмөн (мисалы, EPA курч кан тамыр эмес өсүмдүктүн базалык концентрациясы 100 мкг/л. фипронил, дисульфоксид тобу, сульфон жана сульфид; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Бардык натыйжалар (жарамдуу моделдер) муну колдойт. гипотеза.
Фипронил мал жаюунун биомассасын (түз таасири) кыйла азайта алат (кыргыч тобу личинкалар), бирок хлорофилл а биомассасына түз таасир этпейт.Бирок, фипронилдин күчтүү кыйыр таасири азыраак жайлоого жооп катары хлорофиллдин биомассасын жогорулатуу болуп саналат.Жебе стандартташтырылган жол коэффициентин, ал эми минус белгиси (-) бирикменин багытын көрсөтөт.* Маанилүүлүгүнүн даражасын көрсөтөт.
Үч SSD (орто катмар гана, орто катмар плюс ECOTOX маалыматтары жана орто катмар плюс ECOTOX маалыматтары экспозициянын узактыгындагы айырмачылыктар үчүн коррекцияланган) номиналдуу түрдө ар кандай HC5 маанилерин чыгарышты (таблица S3), бирок натыйжалар SE диапазонунда болду.Бул изилдөөнүн калган бөлүгүндө биз мезо аалам жана ага байланыштуу HC5 мааниси менен SSD маалыматтарына көңүл бурабыз.Бул үч SSD баалоонун толук сыпаттамасы үчүн кошумча материалдарды караңыз (S2-S5 таблицалары жана S6 жана S7-сүрөттөрү).Мезо-катуу SSD картасында гана колдонулган төрт фипронил кошулмасынын (4-сүрөт) эң ылайыктуу маалымат бөлүштүрүлүшү (Akaike маалыматынын эң төмөнкү баллы) фипронил менен сульфондун лог-гумбели жана сульфиддин вейбуллунун жана күкүртсүздүргөн γ ( Таблица S3).Ар бир кошулма үчүн алынган HC5 маанилери 4-сүрөттө мезо аалам үчүн гана билдирилген, ал эми S3 таблицасында бардык үч SSD маалымат топтомунан HC5 маанилери билдирилген.Фипронил, сульфид, сульфон жана десульфинил топторунун HC50 маанилери [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 80± 2,66 нг/л (95% CI, 5,44 – 15,8) жана 83,4±32,9 нг/л (95% CI, 36,4 – 163)] Бул кошулмалар EC50 таксон байлыгынан (уникалдуу таксондордун жалпы саны) кыйла төмөн (таблица S1) Кошумча материалдык таблицадагы белгилер литрге микрограмм).
Мезо масштабдуу экспериментте (A) фипронил, (B) дессульфинил фипронил, (C) фипронил сульфон, (D) фипронил сульфид 30 күн бою таасир эткенде, түрдүн сезгичтиги сүрөттөлгөн Бул таксондун EC50 мааниси.Көк сызык 95% CI билдирет.Горизонталдуу сызык сызык HC5ти билдирет.Ар бир кошулманын HC5 мааниси (ng/L) төмөнкүдөй: Fipronil, 4,56 нг/л (95% CI, 2,59 - 10,2);Сульфид, 3,52 нг/л (1,36дан 9,20га чейин);Сульфон, 2,86 нг/литр (1,93 – 5,29);жана сульфинил, 3,55 нг/литр (0,35тен 28,4кө чейин).Сураныч, x огу логарифмдик шкалада экенин эске алыңыз.
Беш аймактык изилдөөдө Fipronil (ата-энелер) 444 талаадан үлгү алуу пункттарынын 22%ында аныкталган (таблица 1).Florfenib, сульфон жана амидди аныктоо жыштыгы окшош (18% дан 22% үлгүгө чейин), сульфид жана desulfinyl аныктоо жыштыгы төмөн (11% дан 13%), ал эми калган бузулуу продуктулары абдан жогору.Аз (1% же андан аз) же эч качан аныкталган эмес (1-таблица)..Фипронил көбүнчө түштүк-чыгышта (сайттардын 52%) жана эң азы түндүк-батышта (сайттардын 9%) аныкталат, бул бензопиразолду колдонуунун өзгөрмөлүүлүгүн жана өлкө боюнча потенциалдуу агымдын аялуулугун көрсөтөт.Деграданттар, адатта, түштүк-чыгышта эң көп аныктоо жыштыгы менен, түндүк-батышта же Калифорниянын жээктеринде эң төмөн болгон окшош аймактык үлгүлөрдү көрсөтөт.Фипронилдин өлчөнгөн концентрациясы эң жогорку болгон, андан кийин негизги кошулма фипронил (90% 10,8 жана 6,3 нг/л) (1-таблица) (35).Фипронилдин (61,4 нг/л), дисульфиндин (10,6 нг/л) жана сульфиддин (8,0 нг/л) эң жогорку концентрациясы түштүк-чыгышта (үлгүнүн акыркы төрт жумасында) аныкталган.Сульфондун эң жогорку концентрациясы батышта аныкталган.(15,7 нг/л), амид (42,7 нг/л), дессулфинил флупирнамид (14 нг/л) жана фипронил сульфонат (8,1 нг/л) (35).Флорфенид сульфон HC5тен ашкан жалгыз кошулма болгон (1-таблица).Ар кандай аймактардын ортосундагы орточо ΣTUFipronils абдан айырмаланат (таблица 1).Улуттук орточо ΣTUFipronils 0,62 (бардык жерлерде, бардык аймактарда) жана 71 сайтта (16%) ΣTUFipronils> 1 бар, бул анын суу астындагы макро омурткасыздар үчүн уулуу болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.Изилденген беш аймактын төртөөндө (Орто батыштан башка) SPEARpesticides менен ΣTUFipronil ортосунда олуттуу байланыш бар, туураланган R2 Калифорниянын жээгинде 0,07ден түштүк-чыгышта 0,34кө чейин өзгөрөт (5-сүрөт).
*Мезоскопиялык эксперименттерде колдонулган кошулмалар.†ΣTUFipronils, токсин бирдиктеринин суммасынын медианасы [4 фипронил кошулмасынын байкалган талаа концентрациясы/ SSD жуккан түрлөрдүн бешинчи пайыздык бөлүгүнөн ар бир кошулманын коркунучтуу концентрациясы (4-сүрөт)] Фипронилдин жумалык үлгүлөрү үчүн акыркы 4 ар бир участокто чогултулган пестициддердин үлгүлөрүнүн жумалары эсептелген.‡Пестициддер өлчөнгөн жерлердин саны.§90-процентиль пестициддердин үлгүсүн алуунун акыркы 4 жумасында жеринде байкалган максималдуу концентрацияга негизделген.сыналган үлгүлөрдүн пайызы менен.¶ CIди эсептөө үчүн HC5 маанисинин 95% CI колдонуңуз (4-сүрөт жана S3 таблица, мезо гана).Дехлорофлупиниб бардык аймактарда анализденген жана эч качан табылган эмес.ND, аныкталган жок.
Fipronil уулуу бирдиги медиа эксперименттен алынган SSD тарабынан аныкталуучу кошундуга тиешелүү HC5 маанисине бөлүнгөн фипронилдин өлчөнгөн концентрациясы (4-сүрөттү караңыз).Кара сызык, жалпыланган кошумча модели (GAM).Кызыл сызыкта GAM үчүн CI 95% бар.ΣTUFipronils log10 (ΣTUFipronils+1) айландырылат.
Фипронилдин максаттуу эмес суу түрлөрүнө терс таасирлери жакшы документтештирилген (15, 21, 24, 25, 32, 33), бирок бул контролдонуучу лабораториялык чөйрөдө сезгич болгон биринчи изилдөө.Таксондордун жамааттары фипронил кошулмаларына дуушар болгон жана натыйжалар континенталдык масштабда экстраполяцияланган.30 күндүк мезокосмостук эксперименттин натыйжалары адабиятта билдирилбеген концентрациялуу 15 дискреттик суу курт-кумурскалар тобун (таблица S1) түзө алат, алардын арасында ууландыргычтык маалымат базасында суу курт-кумурскалар аз көрсөтүлөт (53, 54).Салыкка мүнөздүү доза-жооп ийри сызыктары (мисалы, EC50) жамааттын деңгээлиндеги өзгөрүүлөрдө (мисалы, таксондордун байлыгы жана көп жоготууга учурашы мүмкүн) жана функционалдык өзгөрүүлөрдө (мисалы, тамактануу каскаддары жана сырткы көрүнүштүн өзгөрүшү) чагылдырылат.Мезоскопиялык ааламдын таасири талаага экстраполяцияланган.Америка Кошмо Штаттарынын беш изилдөө аймагынын төртөө боюнча талаада өлчөнгөн фипронил концентрациясы аккан суудагы суу экосистемасынын төмөндөшү менен байланышта болгон.
Орто мембраналык экспериментте түрлөрдүн 95% HC5 мааниси коргоочу таасирге ээ, бул жалпы суу омурткасыз коомдорунун фипронил кошулмаларына мурда түшүнүлгөнгө караганда сезгич экенин көрсөтүп турат.Алынган HC5 мааниси (флорфениб, 4,56 нг/литр; десульфоксиран, 3,55 нг/литр; сульфон, 2,86 нг/литр; сульфид, 3,52 нг/литр) чоңдуктагыдан (десульфинилден) бир нече эсеге (флорфениб) үч эсеге көп. ) учурдагы EPA өнөкөт омурткасыздар эталонунан төмөн [фипронил, 11 нг/литр;десульфинил, 10,310 нг/литр;сульфон, 37 нг/литр;жана сульфид, 110 нг/литр үчүн (8)].Месоскопиялык эксперименттер EPA өнөкөт омурткасыздар эталонунда көрсөтүлгөндөрдүн ордуна фипронилге сезгич болгон көптөгөн топторду аныктады (фипронилге көбүрөөк сезгич 4 топ, 13 жуп десульфинил, 11 жуп сульфон жана 13 жуп) Сульфид сезгичтиги) (4-сүрөт жана таблица) S1).Бул эталондор суу экосистемаларында да кеңири таралган орто дүйнөдө байкалган бир нече түрдү коргой албастыгын көрсөтүп турат.Биздин натыйжалар менен азыркы эталондун ортосундагы айырма, негизинен, экспозиция убактысы 4 күндөн ашкан жана фипронил бузулган учурда, суу курт-кумурскалар таксондорунун бир катар колдонулуучу фипронилдин уулуулугун текшерүү маалыматтарынын жоктугу менен шартталган.30 күндүк мезокосмостук эксперименттин жүрүшүндө омурткасыздар коомчулугундагы көпчүлүк курт-кумурскалар Ацтекти коррекциялагандан кийин да Ацтек (шаян сымал) караганда фипронилге көбүрөөк сезгич болушкан.(Көбүнчө 96 саат) өнөкөт экспозиция убактысына чейин (сүрөт S7).Орто кабыкча эксперименти менен ECOTOX стандарттык сыноо организми Chironomus dilutus (курт-кумурскалар) аркылуу билдирилген изилдөөнүн ортосунда жакшы консенсуска жетишилди.Суу курт-кумурскалар пестициддерге өзгөчө сезгич болушу таң калыштуу эмес.Экспозиция убактысын жөнгө салбастан, мезо масштабдуу эксперимент жана ECOTOX маалымат базасынын толук маалыматтары суюлтулган Clostridiumга караганда көптөгөн таксондор фипронил кошулмаларына сезгичтиги байкалганын көрсөттү (S6-сүрөт).Бирок, экспозиция убактысын тууралоо менен, Clostridium эритүү сульфонго сезгич болбосо да, фипронилге (ата-эне) жана сульфидге эң сезгич организм болуп саналат (S7-сүрөт).Бул жыйынтыктар суу организмдерин коргой ала турган пестициддердин иш жүзүндөгү концентрациясын өндүрүү үчүн суу организмдеринин бир нече түрлөрүн (анын ичинде бир нече курт-кумурскаларды) кошуунун маанилүүлүгүн көрсөтүп турат.
SSD ыкмасы Cynygmula sp сыяктуу EC50 аныктоо мүмкүн болбогон сейрек же сезгич таксондорду коргой алат., Isoperla fulva жана Brachycentrus americanus.Коомчулуктун курамындагы өзгөрүүлөрдү чагылдырган таксондордун көптүгүнүн EC50 баалуулуктары жана учушу мүмкүн болгон SSD фипронилдин, сульфондун жана сульфиддин HC50 баалуулуктарына шайкеш келет.Протокол төмөнкү идеяны колдойт: Босоголорду алуу үчүн колдонулган SSD ыкмасы бүт жамаатты, анын ичинде коомчулукта сейрек кездешүүчү же сезимтал таксондорду коргой алат.Бир нече таксондорго же сезгич таксондорго негизделген SSDлерден аныкталган суу организмдеринин босогосу суу экосистемаларын коргоодо өтө жетишсиз болушу мүмкүн.Бул desulfinyl үчүн жагдай (Figure S6B).ECOTOX маалымат базасында маалыматтардын жетишсиздигинен улам, EPA өнөкөт омурткасыздардын базалык концентрациясы 10,310 нг/л, бул HC5тин 3,55 нг/л деңгээлинен төрт эсе жогору.Мезоскопиялык эксперименттерде өндүрүлгөн ар кандай таксондук жооп топтомдорунун натыйжалары.Уулуулугунун маалыматтарынын жоктугу ыдыратуучу кошулмалар үчүн өзгөчө көйгөй жаратат (S6-сүрөт), бул сульфон жана сульфид үчүн болгон суу биологиялык эталондору эмне үчүн Кытай ааламына негизделген SSD HC5 маанисине караганда 15-30 эсеге аз сезгичтигин түшүндүрүшү мүмкүн.Орто мембраналык ыкманын артыкчылыгы - бир нече EC50 маанилерин бир экспериментте аныктоого болот, ал толук SSD түзүүгө жетиштүү (мисалы, desulfinyl; 4B сүрөтү жана S6B жана S7B фигуралары) жана олуттуу таасир этет. корголуучу экосистеманын табигый таксондору жөнүндө Көптөгөн жооптор.
Месоскопиялык эксперименттер фипронил жана анын бузулуу продуктулары коомчулуктун функциясына ачык-айкын сублеталдык жана кыйыр терс таасирин тийгизиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат.Мезоскопиялык экспериментте бардык беш фипронил кошулмалары курт-кумурскалардын пайда болушуна таасир эткен.Эң жогорку жана эң төмөнкү концентрациялардын ортосундагы салыштыруунун натыйжалары (жеке пайда болушуна бөгөт коюу жана стимулдаштыруу же пайда болуу убактысын өзгөртүү) инсектицид бифентринди (29) колдонуу менен мурда билдирилген мезо эксперименттердин натыйжалары менен шайкеш келет.Чоңдордун пайда болушу маанилүү экологиялык функцияларды камсыз кылат жана фипронил сыяктуу булгоочу заттар менен өзгөрүшү мүмкүн (55, 56).Бир убакта пайда болуу курт-кумурскалардын көбөйүшү жана популяциясынын туруктуулугу үчүн гана эмес, ошондой эле суу жана жердеги жаныбарлар үчүн азык катары колдонула турган жетилген курт-кумурскалар менен камсыз кылуу үчүн да маанилүү болуп саналат (56).Көчөттөрдүн пайда болушуна жол бербөө суу экосистемалары менен жээктеги экосистемалардын ортосундагы азык-түлүк алмашууга терс таасирин тийгизип, сууну булгоочу заттардын жер үстүндөгү экосистемаларга таасирин тийгизиши мүмкүн (55, 56).Мезо масштабдагы экспериментте байкалган скреперлердин (балыр жегич курт-кумурскалар) көптүгүнүн азайышы балырларды керектөөнүн азайышына алып келди, анын натыйжасында хлорофилл а көбөйдү (3-сүрөт).Бул трофикалык каскад суюк тамак-аш желесинде көмүртек жана азот агымын өзгөртөт, бул пиретроид бифентриндин бенттик жамааттарга тийгизген таасирин баалаган изилдөөгө окшош (29).Ошондуктан, фенилпиразолдор, мисалы, фипронил жана анын бузулуу продуктулары, пиретроиддер жана балким, инсектициддердин башка түрлөрү, балыр биомассасынын көбөйүшүнө жана кичинекей агымдарда көмүртек менен азоттун бузулушуна кыйыр түрдө өбөлгө түзүшү мүмкүн.Башка таасирлер суу жана жер үстүндөгү экосистемалардын ортосундагы көмүртек жана азот айланууларынын бузулушуна чейин созулушу мүмкүн.
Орто мембраналык тесттен алынган маалымат Америка Кошмо Штаттарынын беш аймагында жүргүзүлгөн масштабдуу талаа изилдөөлөрүндө өлчөнгөн фипронил кошулмаларынын концентрациясынын экологиялык актуалдуулугун баалоого мүмкүндүк берди.444 майда агымда бир же бир нече фипронил кошулмаларынын орточо концентрациясынын 17% (орточо 4 жумадан ашык) медиа тесттен алынган HC5 маанисинен ашты.Өлчөнгөн фипронил кошулмасынын концентрациясын уулуулугуна байланыштуу индекске, башкача айтканда, уулуулук бирдиктеринин суммасына (ΣTUFipronils) айландыруу үчүн мезо масштабдуу эксперименттен SSD колдонуңуз.1 мааниси уулуулукту көрсөтөт же фипронил кошулмасынын жыйынды экспозициясы белгилүү коргоо түрүнөн 95% ашат.Беш аймактын төртөөндө ΣTUFipronil менен омурткасыздар коомчулугунун ден соолугунун SPEARpesticides көрсөткүчүнүн ортосундагы олуттуу байланыш fipronil Америка Кошмо Штаттарынын бир нече аймактарындагы дарыялардагы бетик омурткасыздар жамааттарына терс таасирин тийгизиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат.Бул жыйынтыктар Wolfram жана башкалар гипотезаны колдойт.(3) Америка Кошмо Штаттарында жер үстүндөгү сууларга фенпиразол инсектициддердин коркунучу толук түшүнүлгөн эмес, анткени суу курт-кумурскаларына таасири учурдагы ченемдик чектен төмөн болот.
Фипронилдин уулуу деңгээлинен жогору болгон агындардын көбү салыштырмалуу урбанизацияланган түштүк-чыгыш аймакта жайгашкан (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Аймакты мурунку баалоодо фипронил дарыядагы омурткасыздардын жамаатынын түзүлүшүнө таасир этүүчү негизги стресс фактору болуп саналбастан, ошондой эле аз эриген кычкылтек, аш болумдуу заттардын көбөйүшү, агымдын өзгөрүшү, жашоо чөйрөсүнүн деградациясы жана башка пестициддер жана булгоочу заттардын категориясы маанилүү деген тыянакка келген. стресс булагы (57).Стресс факторлорунун бул аралашмасы «шаардык дарыя синдрому» менен шайкеш келет, бул дарыя экосистемасынын деградациясы болуп саналган, адатта, шаардык жерлерди пайдаланууга байланыштуу байкалган (58, 59).Түштүк-Чыгыш чөлкөмүндө шаардык жерди пайдалануу белгилери өсүп жатат жана аймактын калкынын саны өскөн сайын көбөйөт деп күтүлүүдө.Келечектеги шаарды өнүктүрүүнүн жана пестициддердин шаар агындарына тийгизген таасири күчөйт (4).Урбанизация жана фипронилди колдонуу өсө берсе, бул пестицидди шаарларда колдонуу агым жамааттарына барган сайын таасирин тийгизиши мүмкүн.Мета-анализ айыл чарба пестициддерин колдонуу глобалдык агым экосистемаларына коркунуч туудурат деген тыянакка келсе да (2, 60), биз бул баалоо пестициддердин жалпы глобалдык таасирин шаардык пайдаланууну эске албаганда баалабайт деп ойлойбуз.
Ар кандай стрессорлор, анын ичинде пестициддер өнүккөн суу бөлгүчтөрүндөгү макро омурткасыздар жамааттарына (шаардык, айыл чарба жана аралаш жерлерди пайдалануу) таасирин тийгизиши мүмкүн жана жерди пайдалануу менен байланыштуу болушу мүмкүн (58, 59, 61).Бул изилдөөдө чаташтыруучу факторлордун таасирин азайтуу үчүн SPEARpesticides индикатору жана суу организмине тиешелүү фипронилдин уулуулугунун мүнөздөмөлөрү колдонулганына карабастан, SPEARpesticides индикаторунун иштешине жашоо чөйрөсүнүн бузулушу таасир этиши мүмкүн жана фипронилди башка пестициддер менен салыштырууга болот (4, 17, 51, 57).Бирок, алгачкы эки аймактык изилдөөлөрдөн (Орто батыш жана Түштүк-Чыгыш) талаа өлчөөлөрүн колдонуу менен иштелип чыккан бир нече стресстин модели пестициддер дарыялардагы макро омурткасыздар коомчулугунун абалы үчүн жогорку агымдагы маанилүү стрессор экенин көрсөттү.Бул моделдерде маанилүү түшүндүрүүчү өзгөрмөлөргө пестициддер (айрыкча бифентрин), Орто Батыштагы айыл чарба агымдарынын көбүндө азыктандыруучу заттар жана жашоо чөйрөсүнүн мүнөздөмөлөрү жана түштүк-чыгыштагы көпчүлүк шаарларда пестициддер (өзгөчө фипронил) кирет.Кычкылтектин, азык заттарынын жана агымынын өзгөрүшү (61, 62).Ошондуктан, аймактык изилдөөлөр пестициддик эмес стрессорлордун жооп индикаторлоруна тийгизген таасирин чечүүгө жана фипронилдин таасирин сүрөттөө үчүн болжолдуу көрсөткүчтөрдү тууралоого аракет кылса да, бул изилдөөнүн талаа натыйжалары фипронилдин көз карашын колдойт.) Американын дарыяларында, езгече АКШнын туштук-чыгышында басымдын эц таасирдуу булактарынын бири катары каралууга тийиш.
Курчап турган чөйрөдө пестициддердин бузулушу сейрек документтештирилген, бирок суу организмдерине болгон коркунуч ата-эне организмине караганда көбүрөөк зыяндуу болушу мүмкүн.Fipronil учурда, талаа изилдөөлөрү жана мезо-масштабдык эксперименттер деградация продуктулары үлгү алынган агымдарда ата-энелик дене сыяктуу эле таралган жана бирдей же жогору уулуулугуна ээ экенин көрсөттү (1-таблица).Орто мембраналык экспериментте фторбензонитрил сульфону изилденген пестициддердин бузулуу продуктуларынын ичинен эң уулуу болгон жана ал негизги кошулмага караганда уулуураак болгон жана ошондой эле негизги кошулмага окшош жыштыкта ​​аныкталган.Эгерде пестициддердин ата-энелери гана өлчөнө турган болсо, анда потенциалдуу ууландыруучу окуялар байкалбашы мүмкүн, ал эми пестициддердин деградациясында уулуулугунун маалыматынын салыштырмалуу жоктугу алардын пайда болушуна жана кесепеттерине көңүл бурулбай калышы мүмкүн.Мисалы, деградация продуктуларынын уулуулугу боюнча маалыматтын жоктугунан улам Швейцариялык агымдардагы пестициддерге комплекстүү баа берүү жүргүзүлдү, анын ичинде 134 пестициддин бузулуучу продуктулары жана анын экотоксикологиялык тобокелдигин баалоодо негизги кошулма гана болуп саналган.
Бул экологиялык тобокелдикти баалоонун натыйжалары фипронил кошулмалары дарыянын ден соолугуна терс таасир тийгизерин көрсөтүп турат, ошондуктан терс таасирлер фипронил кошулмалары HC5 деңгээлинен ашкан бардык жерде байкалышы мүмкүн деп негиздүү тыянак чыгарууга болот.Мезоскопиялык эксперименттердин натыйжалары жайгашкан жерине көз каранды эмес, бул көптөгөн агым таксондорундагы фипронилдин жана анын бузулуу продуктуларынын концентрациясы мурда жазылгандан бир топ төмөн экендигин көрсөтүп турат.Биз бул ачылыш бардык жерде тунук агымдардын протобиоталарына жайылтылат деп ишенебиз.Мезо-масштабдагы эксперименттин натыйжалары масштабдуу талаа изилдөөлөрүндө колдонулган (АКШнын беш негизги регионунда шаар, айыл чарба жана жер аралаш пайдалануудан турган 444 чакан агым) жана көптөгөн агымдардын топтолушу аныкталган. фипронил аныкталган жерде болушу күтүлөт Натыйжада уулуулугу бул натыйжалар фипронил колдонулган башка өлкөлөргө да жайылышы мүмкүн экенин көрсөтүп турат.Маалыматтарга караганда, Японияда, Улуу Британияда жана АКШда Фипронилди колдонгондордун саны өсүүдө (7).Fipronil дээрлик бардык континенттерде, анын ичинде Австралия, Түштүк Америка жана Африкада бар (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Бул жерде берилген мезо-талаа изилдөөлөрүнүн натыйжалары fipronil пайдалануу дүйнөлүк масштабда экологиялык мааниге ээ болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
Бул макала үчүн кошумча материалдарды http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1 караңыз.
Бул Creative Commons Attribution-Commercial Non License шарттарына ылайык таратылган ачык кирүү макаласы, ал акыркы пайдалануу коммерциялык пайда үчүн эмес жана предмети болсо, каалаган чөйрөдө колдонууга, жайылтууга жана кайра чыгарууга мүмкүндүк берет. оригиналдуу иш туура.Шилтеме.
Эскертүү: Биз сизден электрондук почта дарегиңизди көрсөтүүнү гана суранабыз, андыктан сиз баракчага сунуштаган адам сиздин электрондук катты көрүүнү каалап жатканыңызды жана ал спам эмес экенин билиши үчүн.Биз эч кандай электрондук почта даректерин басып албайт.
Бул суроо сиздин конок экениңизди текшерүү жана автоматтык түрдө спам жөнөтүүнү алдын алуу үчүн колдонулат.
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)
Изилдөөлөр көрсөткөндөй, америкалык агымдарда көп кездешкен пестициддер мурда ойлогондон да уулуураак.
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)
Изилдөөлөр көрсөткөндөй, америкалык агымдарда көп кездешкен пестициддер мурда ойлогондон да уулуураак.
©2021 Илимди өнүктүрүү боюнча Америка Ассоциациясы.Бардык укуктар корголгон.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef жана COUNTERдин өнөктөшү.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.