Pesticidai upeliuose vis labiau tampa pasauliniu rūpesčiu, tačiau informacijos apie saugią vandens ekosistemų koncentraciją yra mažai.Per 30 dienų trukusį mezokosminį eksperimentą vietiniai bentoso vandens bestuburiai buvo veikiami įprastu insekticidu fipronilu ir keturių rūšių skilimo produktais.Fipronilo junginys sukėlė atsiradimo ir trofinės kaskados pokyčius.Sukurta efektyvi koncentracija (EC50), kuriai esant fipronilas ir jo sulfidų, sulfonų ir desulfinilo skilimo produktai sukelia 50 % atsaką.Taksanai nėra jautrūs fipronilui.5% paveiktų rūšių pavojingumo koncentracija iš 15 mezokosminių EC50 verčių naudojama fipronilo junginio koncentracijai lauko mėginyje konvertuoti į toksinių vienetų sumą (∑TUFipronilai).16 % srautų, gautų iš penkių regioninių tyrimų, vidutinis ∑TUFipronilas viršijo 1 (tai rodo toksiškumą).Rizikos rūšių bestuburių rodikliai neigiamai koreliuoja su TUTUiproniliu keturiose iš penkių mėginių ėmimo sričių.Šis ekologinės rizikos vertinimas rodo, kad mažos fipronilo junginių koncentracijos sumažins upelių bendruomenes daugelyje Jungtinių Valstijų.
Nors pastaraisiais dešimtmečiais sintetinių cheminių medžiagų gamyba labai išaugo, šių cheminių medžiagų poveikis netikslinėms ekosistemoms nebuvo iki galo suprantamas (1).Paviršiniuose vandenyse, kur prarandama 90 % pasaulio dirbamos žemės, duomenų apie žemės ūkio pesticidus nėra, tačiau ten, kur duomenų yra, laikas, per kurį pesticidai viršija nustatytas ribas, yra per pusę (2).Žemės ūkio pesticidų metaanalizės paviršiniuose vandenyse Jungtinėse Valstijose nustatyta, kad 70 % mėginių ėmimo vietų bent vienas pesticidas viršijo reglamentuojamą ribą (3).Tačiau šios metaanalizės (2, 3) yra skirtos tik paviršiniam vandeniui, paveiktam žemės ūkio paskirties žemės naudojimo, ir yra atskirų tyrimų santrauka.Pesticidų, ypač insekticidų, taip pat yra didelės koncentracijos miesto kraštovaizdžio drenaže (4).Retas kuris atlieka išsamų pesticidų iš žemės ūkio ir miesto kraštovaizdžio išleidžiamų paviršinių vandenų įvertinimą;todėl nėra žinoma, ar pesticidai nekelia didelio masto grėsmės paviršinio vandens ištekliams ir jų ekologiniam vientisumui.
2010 m. benzopirazolai ir neonikotinoidai sudarė trečdalį pasaulinės pesticidų rinkos (5).Jungtinių Amerikos Valstijų paviršiniuose vandenyse fipronilas ir jo skilimo produktai (fenilpirazolai) yra labiausiai paplitę pesticidų junginiai, kurių koncentracijos paprastai viršija vandens standartus (6–8).Nors neonikotinoidai sulaukė dėmesio dėl savo poveikio bitėms ir paukščiams bei jų paplitimo (9), fipronilas yra toksiškesnis žuvims ir paukščiams (10), o kiti fenilpirazolų klasės junginiai pasižymi herbicidiniu poveikiu (5).Fipronilas yra sisteminis insekticidas, naudojamas kenkėjams kontroliuoti miesto ir žemės ūkio aplinkoje.Nuo 1993 m., kai fipronilas pateko į pasaulio rinką, JAV, Japonijoje ir Jungtinėje Karalystėje jo naudojimas labai išaugo (5).Jungtinėse Amerikos Valstijose fipronilas naudojamas skruzdėlių ir termitų kontrolei ir yra naudojamas pasėliams, įskaitant kukurūzus (įskaitant sėklų apdorojimą), bulves ir sodus (11, 12).Fipronilio panaudojimas žemės ūkyje Jungtinėse Valstijose buvo didžiausias 2002 m. (13).Nors nacionalinių duomenų apie naudojimą mieste nėra, Kalifornijos miesto naudojimas pasiekė aukščiausią tašką 2006 ir 2015 m. (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, pasiekta 2019 m. gruodžio 2 d.).Nors kai kurių žemės ūkio vietovių, kuriose naudojamas didelis kiekis (14), upeliuose aptinkama didelė fipronilo koncentracija (6,41 μg/L), palyginti su žemės ūkio srautais, JAV miestų upeliuose paprastai aptinkama daugiau, o jų koncentracija yra didesnė, o tai teigiamai veikia audrų atsiradimas yra susijęs su bandymu (6, 7, 14-17).
Fipronilas patenka į vandens ekosistemą nuotėkiu arba išsiplauna iš dirvožemio į upelį (7, 14, 18).Fipronilas pasižymi mažu lakumu (Henrio dėsnio konstanta 2,31 × 10-4 Pa m3 mol-1), mažai ar vidutiniškai tirpsta vandenyje (3,78 mg/l esant 20 °C) ir vidutiniškai hidrofobiškai (log Kow yra 3,9–4,1)). mobilumas dirvožemyje yra labai mažas (log Koc yra nuo 2,6 iki 3,1) (12, 19), o išlikimas aplinkoje yra nuo mažo iki vidutinio (20).Finazeprilis skaidomas fotolizės, oksidacijos, nuo pH priklausomos hidrolizės ir redukcijos būdu, sudarydamas keturis pagrindinius skilimo produktus: dessulfoksifenaprilį (nei sulfoksidą), fenaprenipo sulfoną (sulfoną), filofenamidą (amidą) ir filofenibo sulfidą (sulfidą).Fipronilo skilimo produktai paprastai būna stabilesni ir patvaresni nei pirminis junginys (21, 22).
Fipronilo toksiškumas ir jo skilimas į netikslines rūšis (pvz., vandens bestuburius) buvo gerai dokumentuotas (14, 15).Fipronilis yra neurotoksinis junginys, trukdantis chlorido jonų pratekėjimui per chlorido kanalą, reguliuojamą gama-aminosviesto rūgšties vabzdžiuose, todėl jo koncentracija yra pakankama, kad sukeltų pernelyg didelį susijaudinimą ir mirtį (20).Fipronilis yra selektyviai toksiškas, todėl turi didesnį receptorių surišimo afinitetą vabzdžiams nei žinduoliai (23).Fipronilo skilimo produktų insekticidinis aktyvumas yra skirtingas.Sulfono ir sulfido toksiškumas gėlavandeniams bestuburiams yra panašus arba didesnis nei pirminio junginio.Desulfinilas yra vidutinio toksiškumo, tačiau yra mažiau toksiškas nei pirminis junginys.Santykinai netoksiškas (23, 24).Vandens bestuburių jautrumas fipronilui ir fipronilo skilimui labai skiriasi taksonų viduje ir tarp jų (15), o kai kuriais atvejais netgi viršija eilę (25).Galiausiai, yra įrodymų, kad fenilpirazolai yra toksiškesni ekosistemai, nei manyta anksčiau (3).
Vandens biologiniai etaloniniai rodikliai, pagrįsti laboratoriniais toksiškumo tyrimais, gali nepakankamai įvertinti lauko populiacijų riziką (26–28).Vandens standartai paprastai nustatomi atliekant vienos rūšies laboratorinius toksiškumo tyrimus naudojant vieną ar kelias vandens bestuburių rūšis (pavyzdžiui, Diptera: Chironomidae: Chironomus ir Crustacea: Daphnia magna ir Hyalella azteca).Šiuos bandomuosius organizmus paprastai lengviau auginti nei kitus bentoso makro bestuburius (pavyzdžiui, phe genties::), o kai kuriais atvejais jie yra mažiau jautrūs teršalams.Pavyzdžiui, D. Magna yra mažiau jautri daugeliui metalų nei kai kurie vabzdžiai, o A. zteca yra mažiau jautrus piretroidiniam insekticidui bifentrinui nei jo jautrumas kirmėlėms (29, 30).Kitas esamų etalonų apribojimas yra skaičiavimuose naudojami galutiniai taškai.Ūmūs gairės yra pagrįsti mirtingumu (arba nustatomi vėžiagyviams), o lėtiniai etalonai paprastai yra pagrįsti subletaliniais rodikliais (tokiais kaip augimas ir dauginimasis) (jei yra).Tačiau yra plačiai paplitusių subletalinių padarinių, tokių kaip augimas, atsiradimas, paralyžius ir vystymosi vėlavimas, kurie gali turėti įtakos taksonų sėkmei ir bendruomenės dinamikai.Todėl, nors etalonas yra biologinės poveikio svarbos pagrindas, ekologinis toksiškumo slenkstis yra neaiškus.
Siekiant geriau suprasti fipronilo junginių poveikį bentoso vandens ekosistemoms (bestuburiniams gyvūnams ir dumbliams), natūralios bentoso bendruomenės buvo atvežtos į laboratoriją ir veikiamos koncentracijos gradientais per 30 dienų fipronilo srautą arba vieną iš keturių fipronilo skaidymo eksperimentų.Tyrimo tikslas – sukurti rūšiai būdingą 50 % poveikio koncentraciją (EC50 vertę) kiekvienam fipronilo junginiui, atstovaujančiam plačiam upės bendrijos taksonams, ir nustatyti teršalų poveikį bendruomenės struktūrai ir funkcijai [ty pavojaus koncentracijai]. Paveiktų rūšių (HC5) procentas ir netiesioginis poveikis, pvz., pakitęs atsiradimas ir trofinė dinamika].Tada slenkstis (specifinė junginiui būdinga HC5 vertė), gauta atliekant mezoskopinį eksperimentą, buvo pritaikyta lauke, kurį surinko Jungtinių Valstijų geologijos tarnyba (USGS) iš penkių JAV regionų (šiaurės rytų, pietryčių, vidurio vakarų, šiaurės vakarų Ramiojo vandenyno ir Centrinės Kalifornijos). Pakrantės zonos) duomenys) kaip USGS regioninio srauto kokybės vertinimo dalis (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Kiek mums žinoma, tai pirmasis ekologinės rizikos vertinimas.Jis išsamiai tiria fipronilo junginių poveikį bentosiniams organizmams kontroliuojamoje mezoaplinkoje, o vėliau šiuos rezultatus pritaiko žemyno masto lauko vertinimams.
30 dienų mezokosminis eksperimentas buvo atliktas USGS vandens laboratorijoje (AXL) Fort Collins mieste, Kolorado valstijoje, JAV nuo 2017 m. spalio 18 d. iki lapkričio 17 d., 1 dieną prijaukinimo ir 30 dienų eksperimentų.Metodas buvo aprašytas anksčiau (29, 31) ir išsamiai aprašytas papildomoje medžiagoje.Mezo erdvės nustatymas apima 36 cirkuliacinius srautus keturiuose aktyviuose srautuose (cirkuliaciniuose vandens rezervuaruose).Kiekviename gyvame upelyje yra aušintuvas, kuris palaiko vandens temperatūrą, ir yra apšviestas 16:8 šviesos-tamsos ciklu.Mezo lygio srautas yra nerūdijantis plienas, kuris tinka fipronilo hidrofobiškumui (log Kow = 4,0) ir tinka organiniams valymo tirpikliams (S1 pav.).Mezo masto eksperimentui panaudotas vanduo buvo surinktas iš Cache La Poudre upės (prieštakių šaltiniai, įskaitant Uolinių kalnų nacionalinį parką, Nacionalinį mišką ir kontinentinį takoskyrą) ir laikomas keturiuose AXL polietileno rezervuaruose.Ankstesniuose iš aikštelės paimtų nuosėdų ir vandens mėginių vertinimuose pesticidų nerasta (29).
Mezo masto eksperimento dizainą sudaro 30 apdorojimo srautų ir 6 valdymo srautai.Į valymo srautą patenka išvalytas vanduo, kurio kiekviename yra nepakartojama pastovi fipronilo junginių koncentracija: fipronilas (fipronilas (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amidas (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), desulfuravimo grupė [JAV aplinkos apsaugos agentūros (EPA) pesticidų biblioteka, CAS 205650-65-3], sulfonas (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) ir sulfidas (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); visas grynumas ≥ 97,8%. Pagal paskelbtas atsako reikšmes (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Ištirpinant fipronilo junginį metanolyje (Thermo Fisher Scientific, Amerikos chemijos draugijos sertifikavimo lygis) ir praskiesti dejonizuotu vandeniu iki reikiamo tūrio, kad būtų paruoštas koncentruotas pradinis tirpalas. Kadangi metanolio kiekis dozėje yra skirtingas, į visus apdorojimo srautus reikia įpilti metanolio pagal poreikį. Trijuose kontroliniuose mėginiuose, siekiant užtikrinti vienodą metanolio koncentraciją ( 0,05 ml/L) upeliuose. Kitų trijų kontrolinių upelių vidurinis vaizdas gavo upės vandenį be metanolio, kitu atveju jie buvo traktuojami kaip ir visi kiti upeliai.
8-ą, 16-ą ir 26-ą dieną srauto membranoje buvo matuojama temperatūra, pH vertė, elektrinis laidumas ir fipronilo bei fipronilo skilimas.Siekiant stebėti pirminio junginio fipronilo skilimą terpės bandymo metu, fipronilas (tėvai) buvo naudojamas skystai žarnyno gleivinei gydyti dar tris dienas [5, 12 ir 21 dienos (n = 6)] temperatūrai, pH, pH, Laidumo, fipronilo ir fipronilo skilimo mėginių ėmimas.Pesticidų analizės mėginiai buvo paimti filtruojant 10 ml tekančio vandens į 20 ml gintaro spalvos stiklinį buteliuką per Whatman 0,7 μm GF/F švirkšto filtrą su didelio skersmens adata.Mėginiai buvo nedelsiant užšaldyti ir išsiųsti į USGS nacionalinę vandens kokybės laboratoriją (NWQL) Lakewood mieste, Kolorado valstijoje, JAV analizei.Taikant patobulintą anksčiau paskelbto metodo metodą, fipronilas ir 4 skilimo produktai vandens mėginiuose buvo nustatyti tiesioginės vandeninės injekcijos (DAI) skysčių chromatografijos tandeminės masės spektrometrijos metodu (LC-MS / MS; Agilent 6495).Apskaičiuota, kad prietaiso aptikimo lygis (IDL) yra minimalus kalibravimo standartas, atitinkantis kokybinį identifikavimo standartą;fipronilo IDL yra 0,005 μg/l, o kitų keturių fipronilo IDL yra 0,001 μg/L.Papildomoje medžiagoje pateikiamas išsamus fipronilo junginių matavimo metodų aprašymas, įskaitant kokybės kontrolės ir užtikrinimo procedūras (pavyzdžiui, mėginių atgavimą, smailes, trečiųjų šalių patikrinimus ir tuščiuosius mėginius).
Pasibaigus 30 dienų trukusiam mezokosminiam eksperimentui, buvo baigtas suaugusių ir lervų bestuburių surašymas ir identifikavimas (pagrindinis duomenų rinkimo tikslas).Išnykę suaugėliai kasdien surenkami iš tinklo ir užšaldomi švariame 15 ml Falcon centrifugos mėgintuvėlyje.Eksperimento pabaigoje (30 dieną) kiekvieno srauto membranos turinys buvo nuvalytas, kad būtų pašalinti visi bestuburiai, sijotas (250 μm) ir laikomas 80% etanolyje.„Timberline Aquatics“ (Fort Collins, CO) baigė lervų ir suaugusių bestuburių taksonominį identifikavimą iki žemiausio įmanomo taksonominio lygio, dažniausiai rūšių.9, 19 ir 29 dienomis chlorofilas a buvo matuojamas trimis egzemplioriais kiekvieno srauto mezoskopinėje membranoje.Visi cheminiai ir biologiniai mezoskopinio eksperimento duomenys pateikiami pridedamame duomenų pranešime (35).
Ekologiniai tyrimai buvo atliekami nedideliuose (bridimo) upeliuose penkiose pagrindinėse JAV vietose, o pesticidai buvo stebimi ankstesniu indekso laikotarpiu.Trumpai tariant, atsižvelgiant į žemės ūkio ir miesto žemės naudojimą (36–40), kiekviename regione buvo atrinkta nuo 77 iki 100 vietovių (iš viso 444 vietos).Vienų metų pavasarį ir vasarą (2013–2017 m.) vandens mėginiai renkami kartą per savaitę kiekviename regione 4–12 savaičių.Konkretus laikas priklauso nuo regiono ir plėtros intensyvumo.Tačiau 11 stočių šiaurės rytų regione yra beveik vandens baseine.Jokio tobulinimo, išskyrus tai, kad buvo paimtas tik vienas mėginys.Kadangi pesticidų stebėjimo laikotarpiai regioniniuose tyrimuose yra skirtingi, palyginimui čia atsižvelgiama tik į paskutinius keturis kiekvienoje vietoje paimtus mėginius.Daroma prielaida, kad vienas mėginys, paimtas neišsivysčiusioje šiaurės rytų vietoje (n = 11), gali atspindėti 4 savaičių mėginių ėmimo laikotarpį.Taikant šį metodą, atliekama tiek pat pesticidų stebėjimų (išskyrus 11 vietų šiaurės rytuose) ir tokia pati stebėjimo trukmė;Manoma, kad 4 savaitės yra pakankamai ilgas ilgalaikis poveikis biotai, tačiau pakankamai trumpas, kad ekologinė bendruomenė neatsigautų po šių kontaktų.
Esant pakankamam srautui, vandens mėginys imamas pastovaus greičio ir pastovaus pločio žingsniais (41).Kai srauto nepakanka norint naudoti šį metodą, galite rinkti mėginius giliai integruodami mėginius arba patraukdami nuo srauto svorio centro.Naudokite didelės angos švirkštą ir diskinį filtrą (0,7 μm), kad surinktumėte 10 ml filtruoto mėginio (42).Taikant DAI LC-MS/MS/MS/MS, vandens mėginiai buvo ištirti NWQL, siekiant nustatyti 225 pesticidus ir pesticidų skilimo produktus, įskaitant fipronilą ir 7 skilimo produktus (dessulfinilfipronilą, fipronilį). fipronilas ir fipronilas).).Įprasti minimalūs ataskaitų lygiai lauko tyrimams yra: fipronilas, desmetiltiofluorbenzonitrilas, fipronilo sulfidas, fipronilo sulfonas ir deschlorofipronilas 0,004 μg/L;dessulfinilfluorfenamidas ir Fipronilo amido koncentracija yra 0,009 μg/l;fipronilo sulfonato koncentracija yra 0,096 μg/litre.
Iš bestuburių bendruomenių mėginiai imami kiekvieno ploto tyrimo pabaigoje (pavasarį/vasarą), paprastai tuo pačiu metu, kai imamas paskutinis pesticidų mėginių ėmimas.Pasibaigus auginimo sezonui ir intensyviai naudojant pesticidus, mėginių ėmimo laikas turėtų atitikti mažo tėkmės sąlygas ir sutapti su laiku, kai subręsta upės bestuburių bendruomenė ir daugiausia yra lervų gyvenimo stadijoje.Naudojant Surber mėginių ėmiklį su 500 μm tinkleliu arba D rėmo tinklu bestuburių bendruomenės mėginiai buvo imami 437 iš 444 vietų.Mėginių ėmimo metodas išsamiai aprašytas papildomoje medžiagoje.NWQL visi bestuburiai paprastai identifikuojami ir išvardyti genties arba rūšies lygiu.Visus cheminius ir biologinius duomenis, surinktus šioje srityje ir panaudotus šiame rankraštyje, galima rasti pridedamame duomenų pranešime (35).
Penkių fipronilo junginių, naudotų mezoskopiniame eksperimente, lervų bestuburių koncentracija buvo apskaičiuota 20 % arba 50 %, palyginti su kontroline medžiaga (ty EC20 ir EC50).Duomenys [x = pagal laiką svertinė fipronilo koncentracija (išsamiau žr. papildomą medžiagą), y = lervų gausa arba kiti rodikliai] buvo įtraukti į išplėstinį R(43) paketą, naudojant trijų parametrų logaritminės regresijos metodą "drc".Kreivė tinka visoms rūšims (lervoms), kurių gausa yra pakankamai gausi, ir atitinka kitus dominančius rodiklius (pavyzdžiui, taksonų turtingumą, bendrą gegužinių gausą ir bendrą gausą), kad būtų galima geriau suprasti bendruomenės poveikį.Nash-Sutcliff koeficientas (45) naudojamas modelio tinkamumui įvertinti, kai blogas modelio pritaikymas gali gauti begalę neigiamų verčių, o tobulo atitikimo vertė yra 1.
Norint ištirti fipronilo junginių poveikį vabzdžių atsiradimui eksperimente, duomenys buvo įvertinti dviem būdais.Pirma, iš kiekvieno apdorojimo srauto mezo išvaizdos atėmus vidutinį kontrolinio srauto mezo išvaizdą, suminis vabzdžių kasdienis pasireiškimas iš kiekvieno srauto mezo (bendras visų individų skaičius) buvo normalizuotas į kontrolę.Nubraižykite šias vertes pagal laiką, kad suprastumėte gydymo skysčio mediatoriaus nuokrypį nuo kontrolinio skysčio tarpininko 30 dienų eksperimente.Antra, apskaičiuokite bendrą kiekvieno srauto mezofilo procentą, kuris apibrėžiamas kaip bendro mezofilų skaičiaus tam tikrame sraute santykis su vidutiniu lervų ir suaugusiųjų skaičiumi kontrolinėje grupėje ir yra tinkamas trijų parametrų logaritminei regresijai. .Visi surinkti dygstantys vabzdžiai buvo iš dviejų Chironomidae šeimos pošeimių, todėl buvo atlikta kombinuota analizė.
Bendruomenės struktūros pokyčiai, pavyzdžiui, taksonų praradimas, galiausiai gali priklausyti nuo tiesioginio ir netiesioginio toksinių medžiagų poveikio ir gali lemti bendruomenės funkcijų pokyčius (pavyzdžiui, trofinę kaskadą).Norint išbandyti trofinę kaskadą, paprastas priežastinis tinklas buvo įvertintas naudojant kelio analizės metodą (R paketas „piecewiseSEM“) (46).Atliekant mezoskopinius eksperimentus, daroma prielaida, kad vandenyje esantis fipronilas, desulfinilas, sulfidas ir sulfonas (neištirtas amidas), kad sumažintų grandiklio biomasę, netiesiogiai padidina chlorofilo a biomasę (47).Junginio koncentracija yra prognozuojamasis kintamasis, o grandiklio ir chlorofilo biomasė yra atsako kintamieji.Fišerio C statistika naudojama modelio tinkamumui įvertinti, kad P reikšmė <0,05 rodo gerą modelio atitikimą (46).
Siekiant sukurti rizika pagrįstą ekologinės bendruomenės slenkstinės apsaugos priemonę, kiekvienas junginys gavo 95% paveiktų rūšių (HC5) lėtinio rūšių jautrumo pasiskirstymo (SSD) ir pavojaus koncentracijos apsaugą.Buvo sukurti trys SSD duomenų rinkiniai: (i) tik mezo duomenų rinkinys, (ii) duomenų rinkinys, kuriame yra visi mezo duomenys ir duomenys, surinkti iš EPA ECOTOX duomenų bazės užklausos (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, pasiekiamas 2019 m. kovo 14 d.), tyrimo trukmė yra 4 dienos ar ilgiau, ir (iii) duomenų rinkinys, kuriame yra visi mezoskopiniai ir ECOTOX duomenys, kuriuose ECOTOX duomenys (ūmus poveikis) padalintas iš ūminio ir Lėtinės D. magna ( 19.39) paaiškinti poveikio trukmės skirtumą ir apytikslę lėtinę EC50 vertę (12).Mūsų tikslas generuoti kelis SSD modelius yra (i) sukurti HC5 reikšmes, kad būtų galima palyginti su lauko duomenimis (tik SSD, skirta laikmenai), ir (ii) įvertinti, kad medijos duomenys yra labiau priimtini nei reguliavimo agentūros įtraukti į akvakultūrą. gyvenimo etalonų patikimumas ir standartinis duomenų išteklių nustatymas, taigi ir mezoskopinių tyrimų panaudojimo pritaikymo procese praktiškumas.
SSD buvo sukurtas kiekvienam duomenų rinkiniui naudojant R paketą „ssdtools“ (48).Naudokite įkrovos juostą (n = 10 000), kad įvertintumėte HC5 vidurkį ir pasikliautinąjį intervalą (CI) iš SSD.Keturiasdešimt devyni taksonų atsakai (visi taksonai, kurie buvo identifikuoti kaip gentis ar rūšys), sukurti atliekant šį tyrimą, yra sujungti su 32 taksonų atsakymais, sudarytais iš šešių paskelbtų tyrimų ECOTOX duomenų bazėje, todėl iš viso 81 taksonų atsakas gali būti naudojamas SSD kūrimui. .Kadangi ECOTOX amidų duomenų bazėje duomenų nerasta, amidams nebuvo sukurtas joks SSD ir iš dabartinio tyrimo gautas tik vienas EC50 atsakas.Nors ECOTOX duomenų bazėje buvo rasta tik vienos sulfidų grupės EC50 reikšmė, dabartinis absolventas turi 12 EC50 verčių.Todėl buvo sukurti sulfinilo grupių SSD diskai.
Konkrečios fipronilo junginių HC5 vertės, gautos tik iš Mesocosmos SSD duomenų rinkinio, buvo sujungtos su lauko duomenimis, siekiant įvertinti fipronilo junginių poveikį ir galimą toksiškumą 444 srautuose iš penkių JAV regionų.Per paskutinę 4 savaičių mėginių ėmimo langą kiekviena aptikta fipronilo junginių koncentracija (neaptiktos koncentracijos lygi nuliui) padalyta iš atitinkamo HC5, o kiekvieno mėginio junginių santykis susumuojamas, kad būtų gautas fipronilo (ΣTUFipronilų) bendro toksiškumo vienetas, kur ΣTUFipronilai> 1 reiškia toksiškumą.
Palyginus 50 % paveiktų rūšių (HC50) pavojingumo koncentraciją su taksonų turtingumo EC50 verte, gauta atliekant eksperimentą su vidutine membrana, SSD, gautas iš vidutinės membranos duomenų, buvo įvertintas taip, kad atspindėtų platesnės ekologinės bendruomenės jautrumą fipronilui. laipsnį..Atlikus šį palyginimą, galima įvertinti nuoseklumą tarp SSD metodo (įskaitant tik tuos taksonus, kurių dozės ir atsako santykis) ir EC50 metodo (įskaitant visus unikalius taksonus, pastebėtus vidurinėje erdvėje), naudojant EC50 metodą taksonų turtingumui matuoti.Dozės atsako santykis.
Pesticidų rizikos rūšių (SPEARpesticides) rodiklis buvo apskaičiuotas siekiant ištirti ryšį tarp bestuburių bendruomenių sveikatos būklės ir ΣTUFipronilo 437 bestuburius renkančiuose srautuose.SPEARpesticidų metrika paverčia bestuburių sudėtį į biologinės taksonomijos gausos metriką, turinčią fiziologinių ir ekologinių savybių, taip padidindama jautrumą pesticidams.SPEARpesticidų indikatorius nėra jautrus natūraliems kintamiesiems (49, 50), nors jo veikimui įtakos turės didelis buveinių degradavimas (51).Vietoje surinkti kiekvieno taksono gausumo duomenys yra suderinami su pagrindine taksono verte, susijusia su ASTERICS programine įranga, siekiant įvertinti ekologinę upės kokybę (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home . html).Tada importuokite duomenis į Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) programinę įrangą (18.05 versija).Šioje programinėje įrangoje Europos bruožų duomenų bazė ir fiziologinio jautrumo pesticidams duomenų bazė naudojamos kiekvienos vietos duomenims konvertuoti į SPEARpesticidų indikatorių.Kiekviename iš penkių regioninių tyrimų buvo naudojamas bendrasis priedų modelis (GAM) ["mgcv" paketas R(52)), siekiant ištirti ryšį tarp SPEARpesticides metrikos ir ΣTUFipronilų [log10(X + 1) konversijos] Associated.Išsamesnės informacijos apie SPEARpesticidų metrikas ir duomenų analizę rasite papildomoje medžiagoje.
Vandens kokybės indeksas yra vienodas kiekviename mezoskopiniame ir per visą mezoskopinio eksperimento laikotarpį.Vidutinė temperatūra, pH ir laidumas buvo atitinkamai 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) ir 54,1 (±2,1) μS/cm (35).Išmatuota ištirpusios organinės anglies kiekis švariame upės vandenyje yra 3,1 mg/l.Upės, kurioje yra MiniDOT įrašymo įrenginys, mezovaizdyje ištirpusio deguonies kiekis yra beveik prisotintas (vidutiniškai > 8,0 mg/L), o tai rodo, kad upelis visiškai cirkuliuoja.
Fipronilo kokybės kontrolės ir kokybės užtikrinimo duomenys pateikti pridedamame duomenų pranešime (35).Trumpai tariant, laboratorinių matricų smaigalių ir mezoskopinių mėginių atkūrimo rodikliai paprastai yra priimtinose ribose (atgaunama nuo 70 % iki 130 %), IDL standartai patvirtina kiekybinį metodą, o laboratoriniai ir instrumentų ruošiniai paprastai yra švarūs. Yra labai nedaug išimčių, išskyrus šie apibendrinimai aptarti papildomoje medžiagoje..
Dėl sistemos konstrukcijos išmatuota fipronilo koncentracija paprastai yra mažesnė už tikslinę vertę (S2 pav.) (nes norint pasiekti pastovią būseną idealiomis sąlygomis reikia 4–10 dienų) (30).Palyginti su kitais fipronilo junginiais, desulfinilo ir amido koncentracija laikui bėgant kinta nedaug, o koncentracijos kintamumas gydymo metu yra mažesnis nei skirtumas tarp gydymo būdų, išskyrus mažos koncentracijos sulfono ir sulfido apdorojimą.Laiko svertinis vidutinis išmatuotų koncentracijų diapazonas kiekvienai gydymo grupei yra toks: fipronilas, IDL iki 9,07 μg/L;Desulfinilas, IDL iki 2,15 μg/L;Amidas, IDL iki 4,17 μg/L;Sulfidas, IDL Iki 0,57 μg/l;ir sulfono, IDL yra 1,13 μg/litre (35).Kai kuriuose srautuose buvo aptikta netikslinių fipronilo junginių, ty junginių, kurie nebuvo įtraukti į specifinį apdorojimą, bet buvo žinomi kaip apdorojimo junginio skilimo produktai.Mezoskopinėse membranose, apdorotose pirminiu junginiu fipronilu, aptikta daugiausia netikslinių skilimo produktų (kai nenaudojami kaip perdirbimo junginys, tai yra sulfinilas, amidas, sulfidas ir sulfonas);tai gali būti dėl gamybos proceso Sudėtinių priemaišų ir (arba) skilimo procesų, atsirandančių laikant pradinį tirpalą ir (arba) atliekant mezoskopinį eksperimentą, o ne dėl kryžminio užteršimo.Gydant fipronilu, skilimo koncentracijos tendencijų nepastebėta.Netiksliniai skilimo junginiai dažniausiai aptinkami organizme su didžiausia gydymo koncentracija, tačiau koncentracija yra mažesnė už šių netikslinių junginių koncentraciją (žr. kitą skyrių apie koncentraciją).Todėl, kadangi mažiausią fipronilo apdorojimo metu netikslinių skaidymo junginių paprastai neaptinkama, o nustatyta koncentracija yra mažesnė už didžiausio apdorojimo poveikio koncentraciją, daroma išvada, kad šie netiksliniai junginiai turi minimalų poveikį analizei.
Atliekant eksperimentus su terpėmis, bentoso makro bestuburiai buvo jautrūs fipronilui, desulfinilui, sulfonui ir sulfidui [S1 lentelė;pirminiai gausumo duomenys pateikiami pridedamoje duomenų versijoje (35)].Fipronilo amidas skirtas tik muselėms Rhithrogena sp.Toksiška (mirtina), jo EC50 yra 2,05 μg/L [±10,8(SE)].Sukurtos 15 unikalių taksonų dozės ir atsako kreivės.Šių taksonų mirtingumas buvo tiriamame koncentracijos diapazone (S1 lentelė) ir tiksliniai susitelkę taksonai (pvz., musės) (S3 pav.) ir turtingi taksonai (1 pav.) Sukurta dozės atsako kreivė.Fipronilo, desulfinilo, sulfono ir sulfido koncentracija (EC50) unikaliuose jautriausių taksonų taksonuose yra atitinkamai 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 ir 0,005-0,043 μg/L.Rhithrogena sp.Ir Sweltsa sp.;S4 paveikslas) yra mažesni už labiau toleruojamus taksonus (pvz., Micropsectra / Tanytarsus ir Lepidostoma sp.) (S1 lentelė).Pagal kiekvieno S1 lentelės junginio vidutinį EC50 sulfonai ir sulfidai yra veiksmingiausi junginiai, o bestuburiai paprastai yra mažiausiai jautrūs desulfinilui (išskyrus amidus).Bendros ekologinės būklės metrikos, pvz., taksonų turtingumas, bendras gausumas, bendras pentaploidinis ir bendras akmeninių musių skaičius, įskaitant taksonus ir kai kurių taksonų gausumą, jie yra labai reti mezo ir jų negalima apskaičiuoti. Nubraižykite atskirą dozės atsako kreivę.Todėl šie ekologiniai rodikliai apima į VSD neįtrauktas taksonų reakcijas.
Takso turtingumas (lerva) su trijų lygių logistine funkcija: (A) fipronilo, (B) desulfinilo, (C) sulfono ir (D) sulfido koncentracija.Kiekvienas duomenų taškas reiškia lervas iš vieno srauto 30 dienų mezo eksperimento pabaigoje.Taksonų turtingumas yra unikalių taksonų skaičius kiekviename sraute.Koncentracijos vertė yra kiekvieno srauto stebimos koncentracijos, išmatuotos 30 dienų eksperimento pabaigoje, vidurkis pagal laiką.Fipronilo amidas (neparodytas) neturi ryšio su turtingais taksonais.Atkreipkite dėmesį, kad x ašis yra logaritminėje skalėje.EC20 ir EC50 su SE pateikiami S1 lentelėje.
Esant didžiausiai visų penkių fipronilo junginių koncentracijai, Uetridae atsiradimo greitis sumažėjo.Pastebėta, kad sulfido, sulfono, fipronilo, amido ir desulfinilo daigumo procentas (EC50) sumažėjo 50%, esant atitinkamai 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 ir 0,97 μg/L koncentracijoms (2 pav. ir S5 pav.).Daugumoje 30 dienų trukusių eksperimentų visi fipronilo, desulfinilo, sulfono ir sulfido gydymo būdai buvo atidėti, išskyrus kai kuriuos mažos koncentracijos apdorojimus (2 pav.), ir jų išvaizda buvo slopinama.Apdorojant amidu, viso eksperimento metu susikaupusios nuotekos buvo didesnės nei kontrolinės, kurių koncentracija buvo 0,286 μg/l.Didžiausia koncentracija (4,164 μg/l) viso eksperimento metu slopino nuotekas, o tarpinio valymo nuotekų greitis buvo panašus į kontrolinės grupės.(2 pav.).
Kaupiamasis išsiskyrimas – tai vidutinis kiekvieno apdorojimo paros vidurkis, atėmus (A) fipronilą, (B) desulfinilą, (C) sulfoną, (D) sulfidą ir (E) amidą kontroliniame sraute. Vidutinis dienos vidutinis membranos atsiradimas.Išskyrus kontrolę (n = 6), n = 1. Koncentracijos vertė yra stebimos koncentracijos kiekviename sraute svertinis vidurkis pagal laiką.
Dozės ir atsako kreivė rodo, kad, be taksonominių nuostolių, vyksta struktūriniai pokyčiai bendruomenės lygmeniu.Tiksliau, bandymo koncentracijos intervale gegužės (S3 pav.) ir taksonų gausa (1 pav.) parodė reikšmingą dozės ir atsako ryšį su fipronilu, desulfinilu, sulfonu ir sulfidu.Todėl mes ištyrėme, kaip šie struktūriniai pokyčiai lemia bendruomenės funkcijos pokyčius, išbandydami mitybos kaskadą.Vandens bestuburių poveikis fiproniliui, desulfinilui, sulfidui ir sulfonui turi tiesioginį neigiamą poveikį grandiklio biomasei (3 pav.).Siekiant kontroliuoti neigiamą fipronilo poveikį grandiklio biomasei, grandiklis taip pat neigiamai paveikė chlorofilo a biomasę (3 pav.).Šių neigiamų kelio koeficientų rezultatas yra grynasis chlorofilo a padidėjimas, nes didėja fipronilo ir skilimo medžiagų koncentracija.Šie visiškai tarpininkaujantys kelio modeliai rodo, kad dėl padidėjusio fipronilo ar fipronilo skilimo padidėja chlorofilo a dalis (3 pav.).Iš anksto daroma prielaida, kad tiesioginis poveikis tarp fipronilo arba skilimo koncentracijos ir chlorofilo biomasės yra lygus nuliui, nes fipronilo junginiai yra pesticidai ir turi mažą tiesioginį toksiškumą dumbliams (pavyzdžiui, EPA ūmaus nekraujagyslinio augalo pradinė koncentracija yra 100 μg / L fipronilas, disulfoksido grupė, sulfonas ir sulfidas; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), visi rezultatai (galiojantys modeliai) tai patvirtina hipotezė.
Fipronilas gali žymiai sumažinti ganyklų biomasę (tiesioginį poveikį) (grandiklio grupė – lervos), bet neturi tiesioginio poveikio chlorofilo a biomasei.Tačiau stiprus netiesioginis fipronilo poveikis yra chlorofilo a biomasės padidėjimas reaguojant į mažesnį ganymą.Rodyklė rodo standartizuotą kelio koeficientą, o minuso ženklas (-) nurodo susiejimo kryptį.* Nurodo svarbos laipsnį.
Trys SSD (tik vidurinis sluoksnis, vidurinis sluoksnis ir ECOTOX duomenys, vidurinis sluoksnis ir ECOTOX duomenys, pakoreguoti atsižvelgiant į ekspozicijos trukmės skirtumus) davė nominaliai skirtingas HC5 vertes (S3 lentelė), tačiau rezultatai buvo SE diapazone.Likusioje šio tyrimo dalyje daugiausia dėmesio skirsime duomenų SSD su tik mezo visata ir susijusia HC5 reikšme.Išsamesnį šių trijų SSD vertinimų aprašymą rasite papildomoje medžiagoje (S2–S5 lentelės ir S6 bei S7 paveikslai).Geriausias duomenų pasiskirstymas (žemiausias Akaike informacijos standartinis balas) iš keturių fipronilo junginių (4 pav.), naudojamų tik mezokieto SSD žemėlapyje, yra fipronilo ir sulfono log-gumbel ir sulfido bei desulfuruoto γ (sieros) veibulas ( S3 lentelė).HC5 vertės, gautos kiekvienam junginiui, pateiktos 4 paveiksle tik mezo visatai, o S3 lentelėje pateikiamos HC5 vertės iš visų trijų SSD duomenų rinkinių.Fipronilo, sulfido, sulfono ir desulfinilo grupių HC50 vertės [22,1±8,78 ng/L (95% PI, 11,4–46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% PI, 11,2–24,0), 880 2,66 ng/L (95 % PI, 5,44–15,8) ir 83,4±32,9 ng/L (95 % PI, 36,4–163)] Šie junginiai yra žymiai mažesni už EC50 taksonų turtingumą (bendras unikalių taksonų skaičius) (S1 lentelė). ; pastabos papildomų medžiagų lentelėje yra mikrogramai litre).
Mezo masto eksperimente, 30 dienų veikiant (A) fipronilu, (B) dessulfinilfipronilu, (C) fipronilo sulfonu, (D) fipronilo sulfidu, aprašomas rūšies jautrumas. Tai taksono EC50 vertė.Mėlyna punktyrinė linija reiškia 95 % PI.Horizontali punktyrinė linija reiškia HC5.Kiekvieno junginio HC5 reikšmė (ng/L) yra tokia: fipronilas, 4,56 ng/l (95 % PI, 2,59–10,2);sulfidas, 3,52 ng/l (1,36–9,20);Sulfonas, 2,86 ng/l (1,93–5,29);ir sulfinilas – 3,55 ng/litre (0,35–28,4).Atkreipkite dėmesį, kad x ašis yra logaritminėje skalėje.
Penkiuose regioniniuose tyrimuose fipronilas (tėvai) buvo aptiktas 22 % iš 444 lauko mėginių ėmimo vietų (1 lentelė).Florfenibo, sulfono ir amido aptikimo dažnis yra panašus (nuo 18% iki 22% mėginio), sulfido ir desulfinilo aptikimo dažnis yra mažesnis (nuo 11% iki 13%), o likę skilimo produktai yra labai dideli.Nedaug (1 % ar mažiau) arba niekada neaptikta (1 lentelė)..Fipronilas dažniausiai aptinkamas pietryčiuose (52 % vietų) ir rečiausiai šiaurės vakaruose (9 % vietų), o tai rodo benzopirazolo naudojimo skirtumus ir galimą srauto pažeidžiamumą visoje šalyje.Degradantai paprastai rodo panašius regioninius modelius: didžiausias aptikimo dažnis yra pietryčiuose ir mažiausias šiaurės vakarų arba pakrantės Kalifornijoje.Išmatuota fipronilo koncentracija buvo didžiausia, po to pirminio junginio fipronilas (90 % procentų atitinkamai 10,8 ir 6,3 ng/l) (1 lentelė) (35).Didžiausia fipronilo (61,4 ng/L), disulfinilo (10,6 ng/L) ir sulfido (8,0 ng/L) koncentracija nustatyta pietryčiuose (per paskutines keturias mėginio savaites).Didžiausia sulfono koncentracija nustatyta vakaruose.(15,7 ng/l), amido (42,7 ng/l), dessulfinilflupiramido (14 ng/l) ir fipronilo sulfonato (8,1 ng/l) (35).Florfenido sulfonas buvo vienintelis junginys, kuris viršijo HC5 (1 lentelė).Vidutinis ΣTUFipronilas skirtinguose regionuose labai skiriasi (1 lentelė).Šalies vidurkis ΣTUFipronilai yra 0,62 (visose vietose, visuose regionuose), o 71 vietoje (16 %) ΣTUFipronilai yra> 1, o tai rodo, kad jis gali būti toksiškas bentoso makro bestuburiams.Keturiuose iš penkių tirtų regionų (išskyrus Vidurio vakarus) yra reikšmingas ryšys tarp SPEARpesticidų ir ΣTUFipronilo, o pakoreguotas R2 svyruoja nuo 0,07 Kalifornijos pakrantėje iki 0,34 pietryčiuose (5 pav.).
*Mezoskopiniuose eksperimentuose naudojami junginiai.†ΣTUFipronilai, toksinų vienetų sumos mediana [stebėta keturių fipronilo junginių koncentracija lauke / kiekvieno junginio pavojaus koncentracija iš SSD užkrėstų rūšių penktojo procentilio (4 pav.)] Savaitinių fipronilo mėginių atveju paskutiniai 4 buvo apskaičiuoti kiekvienoje vietoje paimtų pesticidų mėginių savaitės.‡Pesticidų matavimo vietų skaičius.§90 procentilis yra pagrįstas didžiausia koncentracija, pastebėta vietoje per paskutines 4 pesticidų mėginių ėmimo savaites.su ištirtų mėginių procentine dalimi.¶ Norėdami apskaičiuoti CI, naudokite 95 % HC5 vertės CI (4 pav. ir S3 lentelė, tik mezo).Dechloroflupinibas buvo analizuojamas visuose regionuose ir niekada nebuvo rastas.ND, neaptikta.
Fipronilo toksinis vienetas yra išmatuota fipronilo koncentracija, padalyta iš junginiui būdingos HC5 vertės, kuri nustatoma pagal SSD, gautą iš terpės eksperimento (žr. 4 pav.).Juoda linija, apibendrintas priedų modelis (GAM).Raudonos punktyrinės linijos GAM CI yra 95 %.ΣTUFipronilai konvertuojami į log10 (ΣTUFipronilai+1).
Neigiamas fipronilo poveikis netikslinėms vandens rūšims buvo gerai dokumentuotas (15, 21, 24, 25, 32, 33), tačiau tai pirmasis tyrimas, kurio metu jis yra jautrus kontroliuojamoje laboratorijos aplinkoje.Taksonų bendruomenės buvo veikiamos fipronilo junginių, o rezultatai buvo ekstrapoliuoti žemyno mastu.30 dienų mezokosminio eksperimento rezultatai gali sudaryti 15 atskirų vandens vabzdžių grupių (S1 lentelė), kurių koncentracija literatūroje nenurodyta, tarp kurių toksiškumo duomenų bazėje vandens vabzdžiai yra nepakankamai (53, 54).Taksams būdingos dozės ir atsako kreivės (pvz., EC50) atsispindi bendruomenės lygio pokyčiuose (tokiuose kaip taksonų gausa ir gali sumažėti skrydžio gausa) ir funkciniuose pokyčiuose (pvz., mitybos kaskados ir išvaizdos pokyčiai).Mezoskopinės visatos poveikis buvo ekstrapoliuotas į lauką.Keturiose iš penkių tyrimų sričių Jungtinėse Valstijose lauke išmatuota fipronilo koncentracija buvo koreliuojama su vandens ekosistemos mažėjimu tekančiame vandenyje.
HC5 vertė 95% rūšių vidutinės membranos eksperimente turi apsauginį poveikį, o tai rodo, kad bendros vandens bestuburių bendruomenės yra jautresnės fipronilo junginiams, nei buvo suprasta anksčiau.Gauta HC5 vertė (florfenibas, 4,56 ng/l; desulfoksiranas, 3,55 ng/l; sulfonas, 2,86 ng/l; sulfidas, 3,52 ng/l) yra nuo kelių kartų (florfenibas) iki trijų kartų didesnė nei eilės tvarka (desulfinilas). ) žemiau dabartinės EPA lėtinių bestuburių gairės [fipronilas, 11 ng/l;desulfinilas, 10 310 ng/litre;sulfonas, 37 ng/litre;ir sulfidas, 110 ng/l (8)].Mezoskopiniai eksperimentai nustatė daug grupių, kurios yra jautrios fipronilui, o ne EPA lėtinių bestuburių etalonu (4 grupės, kurios yra jautresnės fipronilui, 13 porų desulfinilo, 11 porų sulfono ir 13 porų) Jautrumas sulfidui) (4 pav. lentelė) S1).Tai rodo, kad gairės negali apsaugoti kelių rūšių, kurios taip pat stebimos vidurio pasaulyje, kurios taip pat yra plačiai paplitusios vandens ekosistemose.Skirtumas tarp mūsų rezultatų ir dabartinio etalono daugiausia atsiranda dėl to, kad trūksta fipronilo toksiškumo bandymų duomenų, taikomų įvairiems vandens vabzdžių taksonams, ypač kai ekspozicijos laikas viršija 4 dienas ir fipronilas suyra.Per 30 dienų trukusį mezokosminį eksperimentą dauguma bestuburių bendruomenės vabzdžių buvo jautresni fipronilui nei įprastas bandomasis organizmas actekai (vėžiagyviai), net ir ištaisius actekus. Teikės EC50 daro tokį patį po ūmios transformacijos.(Paprastai 96 valandos) iki lėtinės ekspozicijos laiko (S7 pav.).Buvo pasiektas geresnis sutarimas tarp eksperimento su vidutine membrana ir tyrimo, aprašyto ECOTOX, naudojant standartinį bandomąjį organizmą Chironomus dilutus (vabzdys).Nenuostabu, kad vandens vabzdžiai yra ypač jautrūs pesticidams.Nekoreguojant ekspozicijos laiko, mezo masto eksperimentas ir išsamūs ECOTOX duomenų bazės duomenys parodė, kad daugelis taksonų buvo jautresni fipronilo junginiams nei praskiestas Clostridium (S6 pav.).Tačiau koreguojant ekspozicijos laiką, Dilution Clostridium yra jautriausias organizmas fipronilui (pirminiam) ir sulfidui, nors jis nėra jautrus sulfonui (S7 pav.).Šie rezultatai parodo, kaip svarbu įtraukti kelis vandens organizmų tipus (įskaitant kelis vabzdžius), kad susidarytų faktinė pesticidų koncentracija, galinti apsaugoti vandens organizmus.
SSD metodas gali apsaugoti retus arba nejautrius taksonus, kurių EC50 nustatyti negalima, pavyzdžiui, Cinygmula sp., Isoperla fulva ir Brachycentrus americanus.Taksonų gausumo ir galimų skraidyklų gausumo EC50 vertės, atspindinčios bendruomenės sudėties pokyčius, atitinka fipronilo, sulfono ir sulfido SSD HC50 vertes.Protokolas palaiko šią idėją: SSD metodas, naudojamas slenksčiams nustatyti, gali apsaugoti visą bendruomenę, įskaitant retus arba nejautrius bendruomenės taksonus.Vandens organizmų slenkstis, nustatytas iš SSD, pagrįstas tik keliais taksonais arba nejautriais taksonais, gali būti labai nepakankamas vandens ekosistemoms apsaugoti.Taip yra desulfinilo atveju (S6B pav.).Kadangi ECOTOX duomenų bazėje trūksta duomenų, EPA lėtinių bestuburių pradinė koncentracija yra 10 310 ng/L, o tai keturiomis eilėmis didesnė nei HC5 3,55 ng/l.Mezoskopinių eksperimentų metu gautų skirtingų taksonų atsakų rinkinių rezultatai.Duomenų apie toksiškumą trūkumas yra ypač problemiškas skaidomiems junginiams (S6 pav.), o tai gali paaiškinti, kodėl esami vandens biologiniai sulfono ir sulfido etalonai yra maždaug 15–30 kartų mažiau jautrūs nei SSD HC5 vertė, pagrįsta Kinijos visata.Vidutinės membranos metodo pranašumas yra tas, kad vienu eksperimentu galima nustatyti kelias EC50 vertes, kurių pakanka, kad susidarytų pilnas SSD (pavyzdžiui, desulfinilas; 4B pav. ir S6B bei S7B pav.) ir turi reikšmingą poveikį. apie natūralius saugomos ekosistemos taksonus Daug atsakymų.
Mezoskopiniai eksperimentai rodo, kad fipronilas ir jo skilimo produktai gali turėti akivaizdų subletalinį ir netiesioginį neigiamą poveikį bendruomenės funkcijai.Atliekant mezoskopinį eksperimentą, visi penki fipronilo junginiai turėjo įtakos vabzdžių atsiradimui.Palyginimo tarp didžiausios ir mažiausios koncentracijos (individualaus atsiradimo slopinimas ir stimuliavimas arba atsiradimo laiko pokyčiai) rezultatai atitinka anksčiau praneštus mezo eksperimentų, naudojant insekticidą bifentriną, rezultatus (29).Suaugusiųjų atsiradimas atlieka svarbias ekologines funkcijas ir gali būti pakeistas teršalų, tokių kaip fipronilas (55, 56).Vienu metu atsiradimas yra labai svarbus ne tik vabzdžių dauginimuisi ir populiacijos išlikimui, bet ir brandžių vabzdžių, kurie gali būti naudojami kaip vandens ir sausumos gyvūnų maistas, tiekimui (56).Sėjinukų atsiradimo prevencija gali neigiamai paveikti maisto mainus tarp vandens ekosistemų ir pakrančių ekosistemų, o vandens teršalų poveikis išplisti į sausumos ekosistemas (55, 56).Mezo masto eksperimente pastebėtas gremžtukų (dumblius mintančių vabzdžių) gausos sumažėjimas lėmė dumblių suvartojimo mažėjimą, dėl to padaugėjo chlorofilo a (3 pav.).Ši trofinė kaskada keičia anglies ir azoto srautus skystame maisto tinkle, panašiai kaip ir tyrime, kuriame buvo įvertintas piretroidinio bifentrino poveikis bentoso bendrijoms (29).Todėl fenilpirazolai, tokie kaip fipronilas ir jo skilimo produktai, piretroidai ir galbūt kitų rūšių insekticidai, gali netiesiogiai skatinti dumblių biomasės didėjimą ir anglies bei azoto perturbaciją mažuose srautuose.Kitas poveikis gali apimti anglies ir azoto ciklų tarp vandens ir sausumos ekosistemų sunaikinimą.
Informacija, gauta atliekant vidutinės membranos testą, leido įvertinti fipronilo junginių koncentracijų, išmatuotų didelio masto lauko tyrimuose, atliktuose penkiuose JAV regionuose, ekologinį reikšmingumą.444 mažuose srautuose 17 % vidutinės vieno ar kelių fipronilo junginių koncentracijos (vidurkis per 4 savaites) viršijo HC5 vertę, gautą atliekant terpės testą.Norėdami konvertuoti išmatuotą fipronilo junginio koncentraciją į su toksiškumu susijusį indeksą, ty į toksiškumo vienetų (ΣTUFipronilų) sumą, naudokite SSD iš mezo masto eksperimento.1 reikšmė rodo toksiškumą arba kaupiamasis fipronilo junginio poveikis viršija žinomą apsaugą Rūšis, kurios vertė yra 95%.Reikšmingas ryšys tarp ΣTUFipronilo keturiuose iš penkių regionų ir bestuburių bendruomenės sveikatos rodiklio SPEARpesticides rodo, kad fipronilas gali neigiamai paveikti bentoso bestuburių bendruomenes upėse keliuose JAV regionuose.Šie rezultatai patvirtina Wolfram ir kt. hipotezę.(3) Fenpirazolo insekticidų rizika paviršiniams vandenims Jungtinėse Valstijose nėra visiškai suprantama, nes poveikis vandens vabzdžiams yra mažesnis už dabartinę reglamentuojamą ribą.
Dauguma upelių, kurių fipronilo kiekis viršija toksinį lygį, yra santykinai urbanizuotame pietryčių regione (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Ankstesnis vietovės įvertinimas ne tik padarė išvadą, kad fipronilas yra pagrindinis stresorius, turintis įtakos bestuburių bendruomenės struktūrai upelyje, bet ir kad mažas ištirpusio deguonies kiekis, padidėjęs maistinių medžiagų kiekis, srauto pokyčiai, buveinių degradacija ir kiti pesticidai, o teršalų kategorija yra svarbi. streso šaltinis (57).Šis stresorių mišinys atitinka „miesto upės sindromą“, kuris yra upių ekosistemų degradacija, paprastai stebima naudojant miesto žemę (58, 59).Pietryčių regiono miestų žemėnaudos ženklų daugėja ir tikimasi, kad augant gyventojų skaičiui regione daugės.Tikimasi, kad būsimos miestų plėtros ir pesticidų poveikis miesto nuotėkiui padidės (4).Jei urbanizacija ir fipronilo naudojimas ir toliau augs, šio pesticido naudojimas miestuose gali vis labiau paveikti upelių bendruomenes.Nors metaanalizės metu daroma išvada, kad žemės ūkio pesticidų naudojimas kelia grėsmę pasaulio srauto ekosistemoms (2, 60), manome, kad šie vertinimai nepakankamai įvertina bendrą pesticidų poveikį visame pasaulyje, neįtraukiant naudojimo mieste.
Įvairūs stresoriai, įskaitant pesticidus, gali paveikti didžiųjų bestuburių bendruomenes išsivysčiusiuose baseinuose (miesto, žemės ūkio ir mišrios paskirties žemė) ir gali būti susiję su žemės naudojimu (58, 59, 61).Nors šiame tyrime buvo naudojamas SPEARpesticidų indikatorius ir vandens organizmams būdingos fipronilo toksiškumo charakteristikos, siekiant sumažinti klaidinančių veiksnių poveikį, SPEARpesticidų rodiklio veikimui gali turėti įtakos buveinių degradacija, o fipronilą galima palyginti su kitais pesticidais susijusiais (4, 17, 51, 57).Tačiau kelių stresorių modelis, sukurtas naudojant lauko matavimus iš pirmųjų dviejų regioninių tyrimų (Vidurio vakarų ir Pietryčių), parodė, kad pesticidai yra svarbus stresorius prieš srovę makrobestuburių bendruomenės sąlygoms plaukiančiose upėse.Šiuose modeliuose svarbūs aiškinamieji kintamieji apima pesticidus (ypač bifentriną), maistines medžiagas ir buveinių ypatybes daugelyje Vidurio vakarų žemės ūkio upelių ir pesticidus (ypač fipronilą) daugelyje pietryčių miestų.Deguonies, maistinių medžiagų ir srauto pokyčiai (61, 62).Todėl, nors regioniniuose tyrimuose bandoma atkreipti dėmesį į ne pesticidų sukeliamų stresorių poveikį atsako rodikliams ir koreguoti nuspėjamuosius rodiklius, kad būtų apibūdintas fipronilo poveikis, šio tyrimo lauko rezultatai patvirtina fipronilo nuomonę.) Turėtų būti laikomas vienu įtakingiausių spaudimo šaltinių Amerikos upėse, ypač JAV pietryčiuose.
Pesticidų skilimas aplinkoje dokumentuojamas retai, tačiau grėsmė vandens organizmams gali būti žalingesnė nei pirminis organizmas.Fipronilo atveju lauko tyrimai ir mezo masto eksperimentai parodė, kad skilimo produktai yra tokie pat įprasti, kaip ir pirminis kūnas mėginiuose, ir jų toksiškumas yra toks pat arba didesnis (1 lentelė).Vidutinės membranos eksperimente fluorobenzonitrilo sulfonas buvo toksiškiausias iš tirtų pesticidų skilimo produktų, jis buvo toksiškesnis nei pirminis junginys, taip pat buvo aptiktas panašiu dažniu kaip ir pirminio junginio.Jei matuojami tik pirminiai pesticidai, galimi toksiškumo įvykiai gali būti nepastebėti, o santykinis informacijos apie toksiškumą trūkumas pesticidų skilimo metu reiškia, kad jų atsiradimas ir pasekmės gali būti ignoruojami.Pavyzdžiui, nesant informacijos apie skilimo produktų toksiškumą, buvo atliktas išsamus pesticidų, esančių Šveicarijos srautuose, įvertinimas, įskaitant 134 pesticidų skilimo produktus, o atliekant ekotoksikologinės rizikos vertinimą pirminiu junginiu buvo laikomas tik pirminis junginys.
Šio ekologinio rizikos vertinimo rezultatai rodo, kad fipronilo junginiai turi neigiamą poveikį upių sveikatai, todėl galima pagrįstai daryti išvadą, kad neigiamas poveikis gali būti stebimas visur, kur fipronilo junginiai viršija HC5 lygį.Mezoskopinių eksperimentų rezultatai nepriklauso nuo vietos, o tai rodo, kad fipronilo ir jo skilimo produktų koncentracija daugelyje srautų taksonų yra daug mažesnė, nei buvo užfiksuota anksčiau.Manome, kad šis atradimas greičiausiai bus išplėstas iki protobiotos nesugadintuose upeliuose.Mezo masto eksperimento rezultatai buvo pritaikyti atliekant didelio masto lauko tyrimus (444 maži upeliai, sudaryti iš miesto, žemės ūkio ir žemės mišrios paskirties penkiuose pagrindiniuose JAV regionuose), ir buvo nustatyta, kad daugelio upelių koncentracija. kur buvo aptiktas fipronilis. Toks toksiškumas rodo, kad šie rezultatai gali būti taikomi ir kitose šalyse, kuriose naudojamas fipronilis.Remiantis ataskaitomis, Japonijoje, JK ir JAV daugėja žmonių, vartojančių Fipronil (7).Fipronilas yra beveik visuose žemynuose, įskaitant Australiją, Pietų Ameriką ir Afriką (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Čia pateikiami mezo-lauko tyrimų rezultatai rodo, kad fipronilo naudojimas gali turėti ekologinės reikšmės pasauliniu mastu.
Norėdami gauti papildomos medžiagos šiam straipsniui, žr. http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Tai yra atviros prieigos straipsnis, platinamas pagal Creative Commons priskyrimo nekomercinės licencijos sąlygas, leidžiančias naudoti, platinti ir dauginti bet kokioje laikmenoje, jei galutinis naudojimas nėra komercinės naudos siekimas ir yra prielaida, kad originalus darbas yra teisingas.Nuoroda.
Pastaba: prašome jūsų pateikti savo el. pašto adresą tik tam, kad asmuo, kurį rekomenduojate puslapiui, žinotų, jog norite, kad jis matytų el. laišką ir kad tai nėra šlamštas.Mes neužfiksuosime jokių el. pašto adresų.
Šis klausimas naudojamas norint patikrinti, ar esate lankytojas, ir išvengti automatinio šlamšto pateikimo.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler (Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Tyrimai parodė, kad įprasti pesticidai, kurie dažnai aptinkami Amerikos srautuose, yra toksiškesni, nei manyta anksčiau.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler (Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Tyrimai parodė, kad įprasti pesticidai, kurie dažnai aptinkami Amerikos srautuose, yra toksiškesni, nei manyta anksčiau.
©2021 Amerikos mokslo pažangos asociacija.Visos teisės saugomos.AAAS yra HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ir COUNTER partneris.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.