Il-pestiċidi fil-flussi qed isiru dejjem aktar tħassib globali, iżda ftit hemm informazzjoni dwar il-konċentrazzjoni sikura tal-ekosistemi akkwatiċi.F'esperiment mesokożmiku ta '30 jum, l-invertebrati akkwatiċi benthiċi indiġeni ġew esposti għall-insettiċida komuni fipronil u erba' tipi ta 'prodotti ta' degradazzjoni.Il-kompost tal-fipronil ikkawża bidliet fl-emerġenza u l-kaskata trofika.Ġiet żviluppata l-konċentrazzjoni effettiva (EC50) li fiha fipronil u l-prodotti tad-degradazzjoni tas-sulfid, sulfone u desulfinyl tiegħu jikkawżaw rispons ta '50%.Taxanes mhumiex sensittivi għal fipronil.Il-konċentrazzjoni ta 'periklu ta' 5% tal-ispeċi affettwati minn 15-il valuri mesokożmiċi EC50 tintuża biex tikkonverti l-konċentrazzjoni kompost ta 'fipronil fil-kampjun tal-post fis-somma ta' unitajiet tossiċi (∑TUFipronils).F'16% tal-flussi meħuda minn ħames studji reġjonali, il-medja ∑TUFipronil qabeż 1 (li tindika t-tossiċità).Indikaturi invertebrati ta' speċi f'riskju huma korrelatati b'mod negattiv ma' TUTUipronil f'erbgħa mill-ħames żoni ta' kampjunar.Din il-valutazzjoni tar-riskju ekoloġiku turi li konċentrazzjonijiet baxxi ta 'komposti tal-fipronil se jnaqqsu l-komunitajiet tan-nixxiegħa f'ħafna partijiet tal-Istati Uniti.
Għalkemm il-produzzjoni ta' kimiċi sintetiċi żdiedet ħafna f'dawn l-aħħar deċennji, l-impatt ta' dawn is-sustanzi kimiċi fuq ekosistemi mhux fil-mira ma ġiex mifhum bis-sħiħ (1).Fl-ilma tal-wiċċ fejn tintilef 90% tal-art agrikola globali, m'hemm l-ebda dejta dwar il-pestiċidi agrikoli, iżda fejn hemm dejta, iż-żmien biex il-pestiċidi jaqbżu l-limiti regolatorji huwa nofs (2).Meta-analiżi tal-pestiċidi agrikoli fl-ilmijiet tal-wiċċ fl-Istati Uniti sabet li f'70% tal-postijiet tat-teħid tal-kampjuni, mill-inqas pestiċida wieħed qabeż il-limitu regolatorju (3).Madankollu, dawn il-meta-analiżi (2, 3) jiffokaw biss fuq l-ilma tal-wiċċ affettwat mill-użu tal-art agrikola, u huma sommarju ta 'studji diskreti.Pestiċidi, speċjalment insettiċidi, jeżistu wkoll f'konċentrazzjonijiet għoljin fid-drenaġġ tal-pajsaġġ urban (4).Huwa rari li ssir valutazzjoni komprensiva tal-pestiċidi fl-ilma tal-wiċċ mormi mill-agrikoltura u l-pajsaġġi urbani;għalhekk, mhux magħruf jekk il-pestiċidi joħolqux theddida fuq skala kbira għar-riżorsi tal-ilma tal-wiċċ u l-integrità ekoloġika tagħhom.
Benzopyrazoles u neonicotinoids ammontaw għal terz tas-suq globali tal-pestiċidi fl-2010 (5).Fl-ilmijiet tal-wiċċ fl-Istati Uniti, il-fipronil u l-prodotti tad-degradazzjoni tiegħu (phenylpyrazoles) huma l-aktar komposti tal-pestiċidi komuni, u l-konċentrazzjonijiet tagħhom ġeneralment jaqbżu l-istandards akkwatiċi (6-8).Għalkemm in-neonicotinoids ġibdu l-attenzjoni minħabba l-effetti tagħhom fuq in-naħal u l-għasafar u l-prevalenza tagħhom (9), il-fipronil huwa aktar tossiku għall-ħut u l-għasafar (10), filwaqt li komposti oħra tal-Klassi tal-phenylpyrazoles għandhom effetti erbiċidali (5).Fipronil huwa insettiċida sistemika użata biex tikkontrolla l-pesti f'ambjenti urbani u agrikoli.Minn meta l-fipronil daħal fis-suq dinji fl-1993, l-użu tal-fipronil fl-Istati Uniti, il-Ġappun u r-Renju Unit żdied ħafna (5).Fl-Istati Uniti, il-fipronil jintuża biex jikkontrolla n-nemel u t-termites, u jintuża f'uċuħ tar-raba inkluż il-qamħ (inkluż it-trattament taż-żerriegħa), patata u ġonna tal-frott (11, 12).L-użu agrikolu tal-fipronil fl-Istati Uniti laħaq il-quċċata fl-2002 (13).Għalkemm l-ebda dejta nazzjonali dwar l-użu urban mhi disponibbli, l-użu urban f’Kalifornja laħaq il-quċċata fl-2006 u fl-2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, aċċessat fit-2 ta’ Diċembru 2019).Għalkemm konċentrazzjonijiet għoljin ta 'fipronil (6.41μg/L) jinstabu fi flussi f'xi żoni agrikoli b'rati ta' applikazzjoni għolja (14), meta mqabbla ma 'flussi agrikoli, nixxigħat urbani fl-Istati Uniti ġeneralment ikollhom aktar skoperta u konċentrazzjonijiet għolja ogħla, pożittivi għall- okkorrenza ta 'maltempati huma assoċjati mat-test (6, 7, 14-17).
Fipronil jidħol fl-ekosistema akkwatika ta 'tnixxija jew lissija mill-ħamrija fil-fluss (7, 14, 18).Fipronil għandu volatilità baxxa (il-kostanti tal-liġi ta' Henry 2.31 × 10-4 Pa m3 mol-1), solubilità fl-ilma baxxa għal moderata (3.78 mg/l f'20 ° C), u idrofobiċità moderata (log Kow huwa 3.9 sa 4.1)), il- il-mobilità fil-ħamrija hija żgħira ħafna (log Koc huwa 2.6 sa 3.1) (12, 19), u juri persistenza baxxa għal medja fl-ambjent (20).Finazepril huwa degradat minn fotoliżi, ossidazzjoni, idroliżi u tnaqqis dipendenti fuq il-pH, li jiffurmaw erba 'prodotti ta' degradazzjoni ewlenin: dessulfoxyphenapril (lanqas sulfoxide), phenaprenip sulfone (sulfone), Filofenamide (amide) u filofenib sulfide (sulfide).Il-prodotti tad-degradazzjoni tal-fipronil għandhom tendenza li jkunu aktar stabbli u durabbli mill-kompost prinċipali (21, 22).
It-tossiċità tal-fipronil u d-degradazzjoni tiegħu fi speċi mhux fil-mira (bħal invertebrati akkwatiċi) ġiet dokumentata sew (14, 15).Fipronil huwa kompost newrotossiku li jinterferixxi mal-passaġġ tal-jone tal-klorur permezz tal-kanal tal-klorur regolat mill-aċidu gamma-aminobutyric fl-insetti, li jirriżulta f'konċentrazzjoni suffiċjenti biex jikkawża eċċitament eċċessiv u mewt (20).Il-fipronil huwa tossiku b'mod selettiv, għalhekk għandu affinità akbar ta' rbit għar-riċetturi għall-insetti milli għall-mammiferi (23).L-attività insettiċida tal-prodotti tad-degradazzjoni tal-fipronil hija differenti.It-tossiċità tas-sulfon u s-sulfid għall-invertebrati tal-ilma ħelu hija simili jew ogħla minn dik tal-kompost prinċipali.Desulfinyl għandu tossiċità moderata iżda huwa inqas tossiku mill-kompost prinċipali.Relattivament mhux tossiku (23, 24).Is-suxxettibbiltà tal-invertebrati akkwatiċi għad-degradazzjoni tal-fipronil u tal-fipronil tvarja ħafna fi ħdan u bejn it-taxa (15), u f'xi każijiet saħansitra taqbeż ordni ta' kobor (25).Fl-aħħar nett, hemm evidenza li l-phenylpyrazoles huma aktar tossiċi għall-ekosistema milli kien maħsub qabel (3).
Punti ta' referenza bijoloġiċi akkwatiċi bbażati fuq l-ittestjar tat-tossiċità fil-laboratorju jistgħu jissottovalutaw ir-riskju tal-popolazzjonijiet tal-kamp (26-28).L-istandards akkwatiċi huma ġeneralment stabbiliti permezz ta' ttestjar tat-tossiċità tal-laboratorju ta' speċi waħda bl-użu ta' speċi invertebrata akkwatika waħda jew aktar (pereżempju, Diptera: Chironomidae: Chironomus u Crustacea: Daphnia magna u Hyalella azteca).Dawn l-organiżmi tat-test huma ġeneralment aktar faċli biex jiġu kkultivati ​​minn makroinvertebrati benthiċi oħra (per eżempju, ġenus phe::), u f'xi każijiet huma inqas sensittivi għal sustanzi li jniġġsu.Pereżempju, D. Magna huwa inqas sensittiv għal ħafna metalli minn ċerti insetti, filwaqt li A. zteca huwa inqas sensittiv għall-insettiċida piretrojdi bifenthrin mis-sensittività tiegħu għad-dud (29, 30).Limitazzjoni oħra ta' punti ta' riferiment eżistenti huma l-endpoints użati fil-kalkoli.Il-parametri ta' riferiment akuti huma bbażati fuq il-mortalità (jew fissi għall-krustaċji), filwaqt li l-parametri ta' riferiment kroniċi huma ġeneralment ibbażati fuq punti ta' tmiem subletali (bħal tkabbir u riproduzzjoni) (jekk hemm).Madankollu, hemm effetti subletali mifruxa, bħal tkabbir, emerġenza, paraliżi, u dewmien fl-iżvilupp, li jistgħu jaffettwaw is-suċċess tat-taxa u d-dinamika tal-komunità.Bħala riżultat, għalkemm il-parametru referenzjarju jipprovdi sfond għall-importanza bijoloġika tal-effett, ir-rilevanza ekoloġika bħala limitu għat-tossiċità hija inċerta.
Sabiex jinftiehmu aħjar l-effetti tal-komposti tal-fipronil fuq ekosistemi akkwatiċi bentiċi (invertebrati u alka), komunitajiet bentiċi naturali ddaħħlu fil-laboratorju u ġew esposti għal gradjenti ta 'konċentrazzjoni matul il-fluss ta' 30 jum Fipronil jew wieħed mill-erba 'esperimenti ta' degradazzjoni tal-fipronil.L-għan tar-riċerka huwa li tiġi prodotta konċentrazzjoni ta' effett ta' 50% speċifika għall-ispeċi (valur EC50) għal kull kompost tal-fipronil li jirrappreżenta taxa wiesgħa ta' komunità tax-xmara, u li jiġi ddeterminat l-impatt ta' sustanzi li jniġġsu fuq l-istruttura u l-funzjoni tal-komunità [jiġifieri, konċentrazzjoni ta' periklu] 5 % ta' speċi affettwati (HC5) u effetti indiretti bħal emerġenza mibdula u dinamika trofika].Imbagħad il-limitu (valur HC5 speċifiku għall-kompost) miksub mill-esperiment mesoskopiku ġie applikat għall-qasam miġbur mill-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Istati Uniti (USGS) minn ħames reġjuni tal-Istati Uniti (Grigal, Xlokk, Midwest, Majjistral tal-Paċifiku, u California Ċentrali Żona Kostali) Data) bħala parti mill-valutazzjoni tal-kwalità tan-nixxiegħa reġjonali USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Sa fejn nafu, din hija l-ewwel valutazzjoni tar-riskju ekoloġiku.Jinvestiga b'mod komprensiv l-effetti tal-komposti tal-fipronil fuq organiżmi bentiċi f'ambjent meso kkontrollat, u mbagħad japplika dawn ir-riżultati għal valutazzjonijiet fuq il-post fuq skala kontinentali.
L-esperiment mesokożmiku ta '30 jum sar fil-Laboratorju Akwatiku tal-USGS (AXL) f'Fort Collins, Colorado, USA mit-18 ta' Ottubru sas-17 ta 'Novembru, 2017, għal ġurnata ta' domestikazzjoni u 30 jum ta 'esperimentazzjoni.Il-metodu ġie deskritt qabel (29, 31) u ddettaljat fil-materjal supplimentari.L-issettjar tal-ispazju meso fih 36 flussi li jiċċirkolaw fl-erba 'flussi attivi (tankijiet tal-ilma li jiċċirkolaw).Kull nixxiegħa ħajja hija mgħammra b'apparat li jkessaħ biex iżżomm it-temperatura tal-ilma u hija mdawwal b'ċiklu ta 'dawl-dlam 16:8.Il-fluss tal-meso-livell huwa azzar li ma jissaddadx, li huwa adattat għall-idrofobiċità ta 'fipronil (log Kow = 4.0) u adattat għal solventi organiċi tat-tindif (Figura S1).L-ilma użat għall-esperiment fuq skala meso inġabar mix-Xmara Cache La Poudre (sorsi upstream inklużi Rocky Mountain National Park, National Forest u Continental Divide) u maħżun fl-erba 'tankijiet tal-ħażna tal-polyethylene ta' AXL.Valutazzjonijiet preċedenti ta' kampjuni ta' sediment u ilma miġbura mis-sit ma sabu l-ebda pestiċidi (29).
Id-disinn tal-esperiment fuq skala meso jikkonsisti minn 30 fluss ta 'proċessar u 6 fluss ta' kontroll.Il-fluss tat-trattament jirċievi ilma trattat, li kull wieħed minnhom fih konċentrazzjonijiet kostanti mhux replikati ta 'komposti tal-fipronil: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amide (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grupp ta' desulfurization [Librerija tal-Pestiċidi tal-Aġenzija għall-Protezzjoni Ambjentali tal-Istati Uniti (EPA), CAS 205650-65-3], sulfone (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) u sulfide (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); il-purità kollha ≥ 97.8%.Skond valuri ta 'rispons ippubblikati (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Billi tħoll il-kompost tal-fipronil fil-metanol (Thermo Fisher Scientific, livell ta' ċertifikazzjoni tas-Soċjetà Kimika Amerikana), u ħallat b'ilma dejonizzat sal-volum meħtieġ biex tipprepara soluzzjoni ta 'ħażna kkonċentrata. Minħabba li l-ammont ta' metanol f'doża huwa differenti, huwa meħtieġ li żżid metanol mal-flussi ta 'trattament kollha kif meħtieġ. Fit-tliet kontrolli, biex tiġi żgurata l-istess konċentrazzjoni ta' metanol ( 0.05 ml/L) fil-flussi Il-vista tan-nofs tat-tliet nixxigħat ta 'kontroll l-oħra rċeviet ilma tax-xmara mingħajr metanol, inkella ġew ittrattati bħala nixxigħat l-oħra kollha.
Fit-8 jum, is-16 u s-26 jum, it-temperatura, il-valur tal-pH, il-konduttività elettrika u d-degradazzjoni ta 'fipronil u fipronil ġew imkejla fil-membrana tal-fluss.Sabiex tiġi segwita d-degradazzjoni tal-kompost ġenitur fipronil matul it-test tal-midja, il-fipronil (ġenituri) intuża biex jikkura l-mukuża intestinali fluwida għal tlett ijiem oħra [jiem 5, 12 u 21 (n = 6)] għat-temperatura, pH , Teħid ta' kampjuni tad-degradazzjoni tal-konduttività, tal-fipronil u tal-fipronil.Il-kampjuni tal-analiżi tal-pestiċidi nġabru billi jiġu ffiltrati 10 ml ta 'ilma li jnixxi f'kunjett tal-ħġieġ ambra ta' 20 ml permezz ta 'filtru tas-siringa Whatman 0.7-μm GF/F mgħammar b'labra ta' dijametru kbir.Il-kampjuni ġew iffriżati immedjatament u mibgħuta lill-USGS National Water Quality Laboratory (NWQL) f'Lakewood, Colorado, l-Istati Uniti għall-analiżi.Bl-użu ta 'metodu mtejjeb tal-metodu ppubblikat qabel, Fipronil u 4 prodotti ta' degradazzjoni f'kampjuni ta 'ilma ġew determinati b'injezzjoni diretta akwea (DAI) kromatografija likwida-spettrometrija tal-massa tandem (LC-MS / MS; Agilent 6495).Il-livell ta' skoperta tal-istrumenti (IDL) huwa stmat li huwa l-istandard minimu ta' kalibrazzjoni li jissodisfa l-istandard ta' identifikazzjoni kwalitattiva;l-IDL tal-fipronil huwa 0.005 μg/L, u l-IDL tal-erba 'fipronil l-oħra huwa 0.001 μg/L.Il-materjal supplimentari jipprovdi deskrizzjoni sħiħa tal-metodi użati biex jitkejlu l-komposti tal-fipronil, inklużi l-kontroll tal-kwalità u l-proċeduri ta’ assigurazzjoni (pereżempju, irkupru tal-kampjuni, spikes, spezzjonijiet ta’ partijiet terzi, u blanks).
Fl-aħħar tal-esperiment Mesokożmiku ta '30 jum, tlestew l-enumerazzjoni u l-identifikazzjoni ta' invertebrati adulti u larvali (l-endpoint ewlieni tal-ġbir tad-dejta).L-adulti emerġenti jinġabru mix-xibka kuljum u jiġu ffriżati f'tubu ċentrifugu Falcon nadif ta' 15 ml.Fl-aħħar tal-esperiment (jum 30), il-kontenut tal-membrana f'kull nixxiegħa ġew mqaxxra biex jitneħħew kwalunkwe invertebrati, u mgħarbel (250 μm) u maħżuna f'80% etanol.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) lestiet l-identifikazzjoni tassonomika ta 'larva u invertebrati adulti għall-inqas livell tassonomiku possibbli, normalment speċi.Fil-ġranet 9, 19 u 29, il-klorofilla a kienet imkejla fi tliet kopji fil-membrana mesoskopika ta 'kull nixxiegħa.Id-dejta kimika u bijoloġika kollha bħala parti mill-esperiment mesoskopiku hija pprovduta fir-rilaxx tad-dejta mehmuż (35).
Stħarriġ ekoloġiku tmexxa fi nixxigħat żgħar (wading) f'ħames żoni ewlenin tal-Istati Uniti, u l-pestiċidi ġew immonitorjati matul il-perjodu tal-indiċi preċedenti.Fil-qosor, abbażi tal-użu tal-art agrikola u urbana (36-40), ntgħażlu minn 77 sa 100 post f'kull reġjun (444 post b'kollox).Matul ir-rebbiegħa u s-sajf ta 'sena (2013-2017), il-kampjuni tal-ilma jinġabru darba fil-ġimgħa f'kull reġjun għal 4 sa 12-il ġimgħa.Il-ħin speċifiku jiddependi fuq ir-reġjun u l-intensità tal-iżvilupp.Madankollu, il-11-il stazzjon fir-reġjun tal-grigal huma kważi fil-konfini.L-ebda żvilupp, ħlief li nġabar kampjun wieħed biss.Peress li l-perjodi ta' monitoraġġ għall-pestiċidi fi studji reġjonali huma differenti, għal tqabbil, huma kkunsidrati hawnhekk biss l-aħħar erba' kampjuni miġbura f'kull sit.Huwa preżunt li kampjun wieħed miġbur fis-sit tal-Grigal mhux żviluppat (n = 11) jista 'jirrappreżenta l-perjodu ta' kampjunar ta '4 ġimgħat.Dan il-metodu jwassal għall-istess numru ta’ osservazzjonijiet fuq il-pestiċidi (ħlief għall-11-il post fil-Grigal) u l-istess tul ta’ osservazzjoni;huwa maħsub li 4 ġimgħat huwa twil biżżejjed għal espożizzjoni fit-tul għall-bijota, iżda qasir biżżejjed li l-komunità ekoloġika ma Għandhom jirkupraw minn dawn il-kuntatti.
Fil-każ ta' fluss suffiċjenti, il-kampjun tal-ilma jinġabar permezz ta' veloċità kostanti u żidiet kostanti fil-wisa' (41).Meta l-fluss ma jkunx biżżejjed biex tuża dan il-metodu, tista 'tiġbor kampjuni permezz ta' integrazzjoni profonda ta 'kampjuni jew ħtif miċ-ċentru tal-gravità tal-fluss.Uża siringa b'bore kbir u filtru tad-diska (0.7μm) biex tiġbor 10 ml ta' kampjun iffiltrat (42).Permezz ta’ DAI LC-MS/MS/MS/MS, kampjuni tal-ilma ġew analizzati f’NWQL għal 225 pestiċida u prodotti ta’ degradazzjoni tal-pestiċidi, inklużi fipronil u 7 prodotti ta’ degradazzjoni (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfides, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol fipronil, amide, fipronil u fipronil).).Livelli ta' rappurtar minimi tipiċi għal studji fuq il-post huma: fipronil, desmethylthio fluorobenzonitrile, fipronil sulfide, fipronil sulfone, u deschlorofipronil 0.004 μg/L;desulfinyl fluorfenamide u Il-konċentrazzjoni ta 'fipronil amide hija 0.009 μg/litru;il-konċentrazzjoni ta 'fipronil sulfonate hija 0.096 μg/litru.
Il-komunitajiet invertebrati jittieħdu kampjuni fl-aħħar ta' kull studju taż-żona (rebbiegħa/sajf), ġeneralment fl-istess ħin tal-aħħar avveniment tat-teħid ta' kampjuni tal-pestiċidi.Wara l-istaġun tat-tkabbir u l-użu qawwi tal-pestiċidi, il-ħin tat-teħid tal-kampjuni għandu jkun konsistenti mal-kundizzjonijiet ta 'fluss baxx, u għandu jikkoinċidi mal-ħin meta l-komunità invertebrata tax-xmara timmatura u tkun prinċipalment fl-istadju tal-ħajja tal-larva.Bl-użu ta 'kampjun Surber b'malja ta' 500μm jew xibka D-frame, it-teħid ta 'kampjuni tal-komunità invertebrata tlesta f'437 minn 444 sit.Il-metodu tat-teħid tal-kampjuni huwa deskritt fid-dettall fil-materjal supplimentari.Fuq NWQL, l-invertebrati kollha huma ġeneralment identifikati u elenkati fil-livell tal-ġeneru jew tal-ispeċi.Id-dejta kimika u bijoloġika kollha miġbura f'dan il-qasam u użata f'dan il-manuskritt tista' tinstab fir-rilaxx tad-dejta mehmuż (35).
Għall-ħames komposti tal-fipronil użati fl-esperiment mesoskopiku, il-konċentrazzjoni tal-invertebrati larvali mnaqqsa b'20% jew 50% ġiet ikkalkulata relattiva għall-kontroll (jiġifieri EC20 u EC50).Id-dejta [x = konċentrazzjoni ta’ fipronil peżata fil-ħin (ara l-materjal supplimentari għad-dettalji), y = abbundanza tal-larva jew metriċi oħra] twaħħlet mal-pakkett estiż R(43) bl-użu ta’ metodu ta’ rigressjoni logaritmika bi tliet parametri “drc”.Il-kurva taqbel mal-ispeċi kollha (larva) b'abbundanza suffiċjenti u tissodisfa metriċi oħra ta 'interess (pereżempju, rikkezza tat-tassa, abbundanza totali ta' mayfly, u abbundanza totali) biex tifhem aktar l-effett tal-komunità.Il-koeffiċjent Nash-Sutcliff (45) jintuża biex jevalwa t-tajbin tal-mudell, fejn mudell fqir tajjeb jista 'jirċievi valuri negattivi infiniti, u l-valur ta' aġġustament perfett huwa 1.
Biex tesplora l-effetti tal-komposti tal-fipronil fuq l-emerġenza ta 'insetti fl-esperiment, id-dejta ġiet evalwata b'żewġ modi.L-ewwel, billi titnaqqas id-dehra medja tal-meso tal-fluss tal-kontroll mid-dehra ta 'kull meso tal-fluss tat-trattament, l-okkorrenza kumulattiva ta' kuljum ta 'insetti minn kull meso tal-fluss (in-numru totali tal-individwi kollha) ġiet normalizzata għall-kontroll.Iplottja dawn il-valuri kontra l-ħin biex tifhem id-devjazzjoni tal-medjatur tal-fluwidu tat-trattament mill-medjatur tal-fluwidu ta 'kontroll fl-esperiment ta' 30 jum.It-tieni, ikkalkula l-perċentwali totali ta 'okkorrenza ta' kull mesophyll tal-fluss, li huwa definit bħala l-proporzjon tan-numru totali ta 'mesophylls fi fluss partikolari għan-numru medju ta' larva u adulti fil-grupp ta 'kontroll, u huwa adattat għal rigressjoni logaritmika bi tliet parametri .L-insetti tal-ġerminazzjoni kollha miġbura kienu minn żewġ sottofamilji tal-familja Chironomidae, għalhekk saret analiżi kombinata.
Bidliet fl-istruttura tal-komunità, bħat-telf ta’ taxa, jistgħu fl-aħħar mill-aħħar jiddependu fuq l-effetti diretti u indiretti ta’ sustanzi tossiċi, u jistgħu jwasslu għal bidliet fil-funzjoni tal-komunità (pereżempju, kaskata trofika).Biex tittestja l-kaskata trofika, netwerk kawżali sempliċi ġie evalwat bl-użu tal-metodu ta 'analiżi tal-mogħdija (pakkett R "piecewiseSEM") (46).Għal esperimenti mesoskopiċi, huwa preżunt li fipronil, desulfinyl, sulfide u sulfone (mhux ittestjat amide) fl-ilma biex titnaqqas il-bijomassa tal-barraxa, indirettament iwasslu għal żieda fil-bijomassa tal-klorofilla a (47).Il-konċentrazzjoni tal-kompost hija l-varjabbli ta 'tbassir, u l-barraxa u l-bijomassa tal-klorofilla huma l-varjabbli tar-rispons.L-istatistika C ta' Fisher tintuża biex tevalwa l-adattament tal-mudell, b'tali mod li valur P <0.05 jindika tajbin tajjeb tal-mudell (46).
Sabiex jiġi żviluppat aġent ta 'protezzjoni tal-limitu tal-eko-komunità bbażat fuq ir-riskju, kull kompost kiseb 95% tal-ispeċi affettwata (HC5) id-distribuzzjoni kronika tas-sensittività tal-ispeċi (SSD) u l-protezzjoni tal-konċentrazzjoni tal-periklu.Ġew iġġenerati tliet settijiet ta' dejta SSD: (i) sett ta' dejta meso biss, (ii) sett ta' dejta li fih id-dejta meso kollha u d-dejta miġbura mill-mistoqsija tad-dejtabejż tal-EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, aċċessata fuq 14 ta’ Marzu, 2019), it-tul ta’ żmien tal-istudju huwa ta’ 4 ijiem jew itwal, u (iii) sett ta’ dejta li jkun fih id-dejta mesoskopika kollha u d-dejta tal-ECOTOX, li fiha d-dejta tal-ECOTOX (espożizzjoni akuta) diviża b’akuta għal Il-proporzjon ta’ D. magna kronika ( 19.39) biex tispjega d-differenza fit-tul tal-espożizzjoni u tapprossima l-valur kroniku EC50 (12).L-iskop tagħna li niġġeneraw mudelli SSD multipli huwa li (i) niżviluppaw valuri HC5 għal tqabbil mad-dejta tal-post (għal SSDs għall-midja biss), u (ii) nivvalutaw li d-dejta tal-midja hija aċċettata b'mod aktar wiesa' minn aġenziji regolatorji għall-inklużjoni fl-akkwakultura. robustezza tal-benchmarks tal-ħajja u l-iffissar standard tar-riżorsi tad-dejta, u għalhekk il-prattikabbiltà tal-użu ta 'studji mesoskopiċi għall-proċess ta' aġġustament.
SSD ġie żviluppat għal kull sett ta' dejta bl-użu tal-pakkett R "ssdtools" (48).Uża l-bootstrap (n = 10,000) biex tistma l-medja HC5 u l-intervall ta 'kunfidenza (CI) mill-SSD.Disgħa u erbgħin rispons tat-taxa (taxa kollha li ġew identifikati bħala ġeneru jew speċi) żviluppati permezz ta’ din ir-riċerka huma kkombinati ma’ 32 tweġiba ta’ taxa miġbura minn sitt studji ppubblikati fid-database ECOTOX, għal total ta’ 81 rispons Taxon jista’ jintuża għall-iżvilupp ta’ SSD .Peress li ma nstabet l-ebda dejta fid-database tal-amidi ECOTOX, l-ebda SSD ma ġie żviluppat għall-amidi u nkiseb rispons EC50 wieħed biss mill-istudju attwali.Għalkemm il-valur EC50 ta 'grupp wieħed biss ta' sulfid instab fid-database ECOTOX, l-istudent gradwat attwali għandu 12-il valur EC50.Għalhekk, ġew żviluppati SSDs għal gruppi sulfinyl.
Il-valuri speċifiċi HC5 tal-komposti tal-fipronil miksuba mis-sett tad-dejta SSD ta 'Mesocosmos biss ġew ikkombinati ma' dejta tal-post biex tiġi vvalutata l-espożizzjoni u t-tossiċità potenzjali tal-komposti tal-fipronil f'444 nixxiegħa minn ħames reġjuni fl-Istati Uniti.Fl-aħħar tieqa tat-teħid ta’ kampjuni ta’ 4 ġimgħat, kull konċentrazzjoni ta’ komposti ta’ fipronil misjuba (konċentrazzjonijiet mhux skoperti huma żero) hija diviża bl-HC5 rispettiv tagħha, u l-proporzjon tal-kompost ta’ kull kampjun jingħadd biex tinkiseb L-unità totali tat-tossiċità ta’ fipronil (ΣTUFipronils), fejn ΣTUFipronils> 1 tfisser tossiċità.
Billi tqabbel il-konċentrazzjoni tal-periklu ta '50% tal-ispeċi affettwati (HC50) mal-valur EC50 tar-rikkezza tat-tassa derivata mill-esperiment tal-membrana medja, l-SSD miksub mid-dejta tal-membrana medja ġie evalwat biex jirrifletti s-sensittività tal-komunità ekoloġika usa' għal fipronil grad..Permezz ta 'dan it-tqabbil, il-konsistenza bejn il-metodu SSD (inklużi biss dawk it-taxa b'relazzjoni doża-rispons) u l-metodu EC50 (inkluż it-taxa unika kollha osservata fl-ispazju tan-nofs) bl-użu tal-metodu EC50 ta' kejl tar-rikkezza tat-tassa tista 'tiġi evalwata Sess.Relazzjoni tar-rispons tad-doża.
Indikatur ta 'speċi ta' riskju ta 'pestiċidi (SPEARpesticides) ġie kkalkulat biex jinvestiga r-relazzjoni bejn l-istat tas-saħħa tal-komunitajiet invertebrati u ΣTUFipronil f'437 nixxiegħa li jiġbru l-invertebrati.Il-metrika SPEARpesticides tikkonverti l-kompożizzjoni tal-invertebrati f'metrika tal-abbundanza għal tassonomija bijoloġika b'karatteristiċi fiżjoloġiċi u ekoloġiċi, u b'hekk tagħti sensittività għall-pestiċidi.L-indikatur SPEARpesticides mhuwiex sensittiv għal covariates naturali (49, 50), għalkemm il-prestazzjoni tiegħu se tkun affettwata minn degradazzjoni severa tal-ħabitat (51).Id-dejta tal-abbundanza miġbura fuq il-post għal kull taxon hija kkoordinata mal-valur ewlieni tat-taxon relatat mas-softwer ASTERICS biex tiġi vvalutata l-kwalità ekoloġika tax-xmara (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Imbagħad importa d-dejta fis-softwer Indika (http://systemecology.eu/indicate/) (verżjoni 18.05).F'dan is-software, id-database tal-karatteristiċi Ewropea u d-database b'sensittività fiżjoloġika għall-pestiċidi jintużaw biex jikkonvertu d-data ta 'kull sit f'indikatur SPEARpesticides.Kull wieħed mill-ħames studji reġjonali uża l-Mudell Addittiv Ġenerali (GAM) [pakkett "mgcv" f'R(52)) biex jesplora r-relazzjoni bejn il-metrika SPEARpesticides u ΣTUFipronils [log10(X + 1) conversion] Assoċjati.Għal informazzjoni aktar dettaljata dwar il-metriċi tal-pestiċidi SPEAR u għall-analiżi tad-dejta, jekk jogħġbok ara l-Materjali Supplimentari.
L-indiċi tal-kwalità tal-ilma huwa konsistenti f'kull fluss mesoskopiku u l-perjodu kollu tal-esperiment mesoskopiku.It-temperatura medja, il-pH u l-konduttività kienu 13.1 ° C (± 0.27 ° C), 7.8 (± 0.12) u 54.1 (± 2.1) μS / ċm (35), rispettivament.Il-karbonju organiku maħlul imkejjel fl-ilma tax-xmara nadif huwa 3.1 mg/L.Fil-meso-veduta tax-xmara fejn ir-reġistratur MiniDOT huwa skjerat, l-ossiġnu maħlul huwa qrib is-saturazzjoni (medja> 8.0 mg/L), li jindika li n-nixxiegħa hija ċċirkolata bis-sħiħ.
Id-dejta tal-kontroll tal-kwalità u tal-assigurazzjoni tal-kwalità dwar il-fipronil huma pprovduti fir-rilaxx tad-dejta mehmuż (35).Fil-qosor, ir-rati ta 'rkupru ta' spikes matriċi tal-laboratorju u kampjuni mesoskopiċi huma ġeneralment f'meded aċċettabbli (irkupri ta '70% sa 130%), l-istandards IDL jikkonfermaw il-metodu kwantitattiv, u l-vojt tal-laboratorju u l-istrumenti huma ġeneralment nodfa Hemm ftit eċċezzjonijiet għajr dawn il-ġeneralizzazzjonijiet diskussi fil-materjal supplimentari..
Minħabba d-disinn tas-sistema, il-konċentrazzjoni mkejla ta 'fipronil hija ġeneralment aktar baxxa mill-valur fil-mira (Figura S2) (għax tieħu 4 sa 10 ijiem biex tilħaq stat stabbli taħt kundizzjonijiet ideali) (30).Meta mqabbel ma 'komposti oħra tal-fipronil, il-konċentrazzjoni ta' desulfinyl u amide tinbidel ftit maż-żmien, u l-varjabbiltà tal-konċentrazzjoni fi ħdan it-trattament hija iżgħar mid-differenza bejn it-trattamenti ħlief għat-trattament ta 'konċentrazzjoni baxxa ta' sulfone u sulfide.Il-medda ta 'konċentrazzjoni mkejla medja peżata fil-ħin għal kull grupp ta' trattament hija kif ġej: Fipronil, IDL sa 9.07μg/L;Desulfinyl, IDL għal 2.15μg/L;Amide, IDL għal 4.17μg/L;Sulfide, IDL Għal 0.57μg/litru;u sulfone, IDL huwa 1.13μg/litru (35).F'xi flussi, ġew skoperti komposti ta 'fipronil mhux fil-mira, jiġifieri, komposti li ma kinux miżjuda f'trattament speċifiku, iżda kienu magħrufa li huma prodotti ta' degradazzjoni tal-kompost tat-trattament.Il-membrani mesoskopiċi ttrattati bil-kompost ġenitur fipronil għandhom l-ogħla numru ta 'prodotti ta' degradazzjoni mhux fil-mira misjuba (meta ma jintużawx bħala kompost ta 'proċessar, huma sulfinyl, amide, sulfide u sulfone);dawn jistgħu jkunu dovuti għall-proċess ta 'produzzjoni Impuritajiet komposti u/jew proċessi ta' degradazzjoni li jseħħu waqt il-ħażna tas-soluzzjoni tal-istokk u (jew) fl-esperiment mesoskopiku aktar milli r-riżultat ta 'kontaminazzjoni inkroċjata.L-ebda tendenza ta' konċentrazzjoni ta' degradazzjoni ma ġiet osservata fit-trattament ta' fipronil.Komposti ta 'degradazzjoni mhux fil-mira huma l-aktar komunement skoperti fil-ġisem bl-ogħla konċentrazzjoni ta' trattament, iżda l-konċentrazzjoni hija inqas mill-konċentrazzjoni ta 'dawn il-komposti mhux fil-mira (ara t-taqsima li jmiss għall-konċentrazzjoni).Għalhekk, peress li l-komposti ta 'degradazzjoni mhux fil-mira ġeneralment ma jinstabux fl-iktar trattament ta' fipronil baxx, u minħabba li l-konċentrazzjoni misjuba hija aktar baxxa mill-konċentrazzjoni tal-effett fl-ogħla trattament, huwa konkluż li dawn il-komposti mhux fil-mira għandhom impatt minimu fuq l-analiżi.
F'esperimenti tal-midja, makroinvertebrati bentiċi kienu sensittivi għal fipronil, desulfinyl, sulfone, u sulfide [Tabella S1;id-dejta tal-abbundanza oriġinali hija pprovduta fil-verżjoni tad-dejta mehmuża (35)].Fipronil amide huwa biss għad-dubbiena Rhithrogena sp.Tossiku (fatali), l-EC50 tiegħu huwa 2.05μg/L [±10.8(SE)].Ġew iġġenerati kurvi doża-rispons ta' 15-il taxa unika.Dawn it-taxa wrew mortalità fil-medda ta 'konċentrazzjoni ittestjata (Tabella S1), u taxa raggruppata mmirata (bħal dubbien) (Figura S3) u taxa sinjuri (Figura 1) Ġiet ġġenerata kurva ta' rispons għad-doża.Il-konċentrazzjoni (EC50) ta 'fipronil, desulfinyl, sulfone u sulfide fuq it-taxa unika tal-aktar taxa sensittiva tvarja minn 0.005-0.364, 0.002-0.252, 0.002-0.061 u 0.005-0.043μg/L, rispettivament.Rhithrogena sp.U Sweltsa sp.;Figura S4) huma aktar baxxi mit-taxa l-aktar tollerata (bħal Micropsectra / Tanytarsus u Lepidostoma sp.) (Tabella S1).Skont l-EC50 medju ta 'kull kompost fit-Tabella S1, sulfones u sulfidi huma l-aktar komposti effettivi, filwaqt li l-invertebrati huma ġeneralment l-inqas sensittivi għad-desulfinyl (esklużi amidi).Metriċi tal-istatus ekoloġiku ġenerali, bħal rikkezza tat-taxa, abbundanza totali, pentaploid totali u fly totali tal-ġebel, inklużi taxa u l-abbundanza ta 'xi taxa, dawn huma rari ħafna fil-meso u ma jistgħux jiġu kkalkulati Iġbed kurva ta' rispons għad-doża separata.Għalhekk, dawn l-indikaturi ekoloġiċi jinkludu reazzjonijiet tat-tasson mhux inklużi fl-SSD.
Ir-rikkezza tat-taxa (larva) b'funzjoni loġistika ta 'tliet livelli ta' (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfone, u (D) konċentrazzjoni ta 'sulfide.Kull punt tad-dejta jirrappreżenta larva minn nixxiegħa waħda fit-tmiem tal-esperiment meso ta '30 jum.Ir-rikkezza tat-taxon hija l-għadd ta' taxa uniċi f'kull fluss.Il-valur tal-konċentrazzjoni huwa l-medja peżata fil-ħin tal-konċentrazzjoni osservata ta 'kull nixxiegħa mkejla fl-aħħar tal-esperiment ta' 30 jum.Fipronil amide (mhux muri) m'għandu l-ebda relazzjoni ma 'taxa sinjuri.Jekk jogħġbok innota li l-assi x huwa fuq skala logaritmika.EC20 u EC50 b'SE huma rrappurtati fit-Tabella S1.
Fl-ogħla konċentrazzjoni tal-ħames komposti tal-fipronil kollha, ir-rata ta 'emerġenza ta' Uetridae naqset.Il-perċentwal tal-ġerminazzjoni (EC50) ta 'sulfide, sulfone, fipronil, amide u desulfinyl kien osservat li jonqos b'50% fil-konċentrazzjonijiet ta' 0.03, 0.06, 0.11, 0.78 u 0.97μg/L rispettivament (Figura 2 u Figura S5).Fil-biċċa l-kbira ta 'l-esperimenti ta' 30 jum, it-trattamenti kollha ta 'fipronil, desulfinyl, sulfone u sulfide ġew ittardjati, ħlief għal xi trattamenti ta' konċentrazzjoni baxxa (Figura 2), u d-dehra tagħhom ġiet inibita.Fit-trattament tal-amide, l-effluwent akkumulat matul l-esperiment kollu kien ogħla minn dak tal-kontroll, b'konċentrazzjoni ta '0.286μg/litru.L-ogħla konċentrazzjoni (4.164μg/litru) matul l-esperiment kollu inibbet l-effluwent, u r-rata tal-effluwent tat-trattament intermedju kienet simili għal dik tal-grupp ta 'kontroll.(figura 2).
Emerġenza kumulattiva hija l-emerġenza medja ta 'kuljum medja ta' kull trattament nieqes (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfone, (D) sulfide u (E) amide fil-fluss ta 'kontroll L-emerġenza medja ta' kuljum medja tal-membrana.Ħlief għall-kontroll (n = 6), n = 1. Il-valur tal-konċentrazzjoni huwa l-medja peżata fil-ħin tal-konċentrazzjoni osservata f'kull fluss.
Il-kurva doża-rispons turi li, minbarra t-telf tassonomiku, bidliet strutturali fil-livell tal-komunità.Speċifikament, fi ħdan il-firxa ta 'konċentrazzjoni tat-test, l-abbundanza ta' may (Figura S3) u abbundanza ta 'taxa (Figura 1) wrew relazzjonijiet sinifikanti ta' doża-rispons ma 'fipronil, desulfinyl, sulfone, u sulfide.Għalhekk, esplorajna kif dawn il-bidliet strutturali jwasslu għal bidliet fil-funzjoni tal-komunità billi ttestjaw il-kaskata nutrizzjonali.L-espożizzjoni tal-invertebrati akkwatiċi għal fipronil, desulfinyl, sulfide u sulfone għandha impatt negattiv dirett fuq il-bijomassa tal-barraxa (Figura 3).Sabiex jiġi kkontrollat ​​l-impatt negattiv tal-fipronil fuq il-bijomassa tal-barraxa, il-barraxa affettwa wkoll b'mod negattiv il-bijomassa tal-klorofilla a (Figura 3).Ir-riżultat ta 'dawn il-koeffiċjenti tal-passaġġ negattivi huwa żieda netta fil-klorofilla a hekk kif tiżdied il-konċentrazzjoni ta' fipronil u degradanti.Dawn il-mudelli tal-mogħdija medjati bis-sħiħ jindikaw li ż-żieda fid-degradazzjoni tal-fipronil jew il-fipronil twassal għal żieda fil-proporzjon tal-klorofilla a (Figura 3).Huwa preżunt minn qabel li l-effett dirett bejn il-fipronil jew il-konċentrazzjoni tad-degradazzjoni u l-bijomassa tal-klorofilla a huwa żero, minħabba li l-komposti tal-fipronil huma pestiċidi u għandhom tossiċità diretta baxxa għall-alka (pereżempju, il-konċentrazzjoni bażika akuta tal-pjanti mhux vaskulari tal-EPA hija 100μg / L fipronil, disulfoxide group, sulfone and sulfide; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Ir-riżultati kollha (mudelli validi) jappoġġjaw dan ipoteżi.
Fipronil jista 'jnaqqas b'mod sinifikanti l-bijomassa (effett dirett) tar-ragħa (grupp tal-barraxa huwa larva), iżda m'għandux effett dirett fuq il-bijomassa tal-klorofilla a.Madankollu, l-effett indirett qawwi tal-fipronil huwa li tiżdied il-bijomassa tal-klorofilla a bi tweġiba għal inqas mergħa.Il-vleġġa tindika l-koeffiċjent tal-passaġġ standardizzat, u s-sinjal minus (-) jindika d-direzzjoni tal-assoċjazzjoni.* Jindika l-grad ta 'importanza.
It-tliet SSDs (saff tan-nofs biss, saff tan-nofs flimkien ma 'data ECOTOX, u saff tan-nofs flimkien ma' data ECOTOX ikkoreġuti għal differenzi fit-tul ta 'espożizzjoni) ipproduċew valuri HC5 nominalment differenti (Tabella S3), iżda r-riżultati kienu fil-medda SE.Fil-bqija ta 'dan l-istudju, aħna se niffukaw fuq l-SSD tad-dejta bl-univers meso biss u l-valur HC5 relatat.Għal deskrizzjoni aktar kompleta ta 'dawn it-tliet evalwazzjonijiet SSD, jekk jogħġbok irreferi għall-materjali supplimentari (Tabelli S2 sa S5 u Figuri S6 u S7).Id-distribuzzjoni tad-dejta li tiffittja l-aħjar (punteġġ standard ta 'informazzjoni Akaike l-aktar baxx) tal-erba' komposti tal-fipronil (Figura 4) użati biss fil-mappa SSD meso-solida hija l-log-gumbel ta 'fipronil u sulfone, u l-weibull ta' sulfide U desulfurized γ ( Tabella S3).Il-valuri HC5 miksuba għal kull kompost huma rrappurtati fil-Figura 4 għall-univers meso biss, u fit-Tabella S3 il-valuri HC5 mit-tliet settijiet ta 'dejta SSD huma rrappurtati.Il-valuri HC50 tal-gruppi tal-fipronil, sulfide, sulfone u desulfinyl [22.1±8.78 ng/L (95% CI, 11.4 sa 46.2), 16.9±3.38 ng/L (95% CI, 11.2 sa 24.0), 8 80± 2.66 ng/L (95% CI, 5.44 sa 15.8) u 83.4±32.9 ng/L (95% CI, 36.4 sa 163)] Dawn il-komposti huma sinifikament aktar baxxi mir-rikkezza tat-tassa EC50 (numru totali ta 'taxa unika) (Tabella S1 ; in-noti fit-tabella tal-materjal supplimentari huma mikrogrammi għal kull litru).
Fl-esperiment fuq skala meso, meta espost għal (A) fipronil, (B) desulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfide għal 30 jum, is-sensittività tal-ispeċi hija deskritta Huwa l-valur EC50 ta 'taxon.Il-linja blu dashed tirrappreżenta 95% CI.Il-linja orizzontali b'sing tirrappreżenta HC5.Il-valur HC5 (ng/L) ta 'kull kompost huwa kif ġej: Fipronil, 4.56 ng/L (95% CI, 2.59 sa 10.2);Sulfide, 3.52 ng/L (1.36 sa 9.20);Sulfon, 2.86 ng/ Litru (1.93 sa 5.29);u sulfinyl, 3.55 ng/litru (0.35 sa 28.4).Jekk jogħġbok innota li l-assi x huwa fuq skala logaritmika.
Fil-ħames studji reġjonali, Fipronil (ġenituri) instab fi 22% tal-444 punt ta' kampjunar fuq il-post (Tabella 1).Il-frekwenza ta 'skoperta ta' florfenib, sulfone u amide hija simili (18% sa 22% tal-kampjun), il-frekwenza ta 'skoperta ta' sulfide u desulfinyl hija aktar baxxa (11% sa 13%), filwaqt li l-prodotti ta 'degradazzjoni li jifdal huma għoljin ħafna.Ftit (1% jew inqas) jew qatt ma nstabu (Tabella 1)..Fipronil jinstab l-aktar ta 'spiss fix-Xlokk (52% tas-siti) u l-inqas frekwenti fil-majjistral (9% tas-siti), li jenfasizza l-varjabbiltà tal-użu ta' benzopyrazole u l-vulnerabbiltà potenzjali tan-nixxiegħa madwar il-pajjiż.Id-degradanti normalment juru xejriet reġjonali simili, bl-ogħla frekwenza ta 'skoperta fix-Xlokk u l-inqas fil-majjistral jew fil-kosta ta' Kalifornja.Il-konċentrazzjoni mkejla ta 'fipronil kienet l-ogħla, segwita mill-kompost prinċipali fipronil (90% perċentwali ta' 10.8 u 6.3 ng/L, rispettivament) (Tabella 1) (35).L-ogħla konċentrazzjoni ta 'fipronil (61.4 ng/L), disulfinyl (10.6 ng/L) u sulfide (8.0 ng/L) ġiet determinata fix-Xlokk (fl-aħħar erba' ġimgħat tal-kampjun).L-ogħla konċentrazzjoni ta 'sulfone ġiet iddeterminata fil-punent.(15.7 ng/L), amide (42.7 ng/L), desulfinyl flupirnamide (14 ng/L) u fipronil sulfonate (8.1 ng/L) (35).Florfenide sulfone kien l-uniku kompost li ġie osservat li jaqbeż l-HC5 (Tabella 1).Il-medja ta' ΣTUFipronils bejn ir-reġjuni varji tvarja ħafna (Tabella 1).Il-medja nazzjonali ta 'ΣTUFipronils hija 0.62 (il-postijiet kollha, ir-reġjuni kollha), u 71 sit (16%) għandhom ΣTUFipronils> 1, li jindika li jista' jkun tossiku għall-makroinvertebrati bentiċi.F'erbgħa mill-ħames reġjuni studjati (ħlief il-Punent Nofsani), hemm relazzjoni sinifikanti bejn SPEARpesticides u ΣTUFipronil, b'R2 aġġustat li jvarja minn 0.07 tul il-kosta ta 'Kalifornja għal 0.34 fix-Xlokk (Figura 5).
*Komposti użati f'esperimenti mesoskopiċi.†ΣTUFipronils, il-medjan tas-somma ta’ unitajiet ta’ tossini [konċentrazzjoni fil-post osservata ta’ erba’ komposti ta’ fipronil/konċentrazzjoni ta’ periklu ta’ kull kompost mill-ħames perċentil tal-ispeċi infettati bl-SSD (Figura 4)] Għall-kampjuni ta’ kull ġimgħa ta’ fipronil, l-aħħar 4 ġew ikkalkulati ġimgħat ta' kampjuni ta' pestiċidi miġbura f'kull sit.‡In-numru ta' postijiet fejn jitkejlu l-pestiċidi.§Id-90 perċentil huwa bbażat fuq il-konċentrazzjoni massima osservata fuq il-post matul l-aħħar 4 ġimgħat tat-teħid tal-kampjuni tal-pestiċidi.bil-perċentwal ta' kampjuni ttestjati.¶ Uża 95% CI tal-valur HC5 (Figura 4 u Tabella S3, meso biss) biex tikkalkula s-CI.Dechloroflupinib ġie analizzat fir-reġjuni kollha u qatt ma nstab.ND, mhux misjuba.
L-unità tossika tal-Fipronil hija l-konċentrazzjoni mkejla tal-fipronil diviża bil-valur HC5 speċifiku għall-kompost, li huwa determinat mill-SSD miksub mill-esperiment tal-midja (ara l-Figura 4).Linja sewda, mudell ta 'addittiv ġeneralizzat (GAM).Il-linja dashed ħamra għandha CI ta '95% għal GAM.ΣTUFipronils huwa kkonvertit għal log10 (ΣTUFipronils+1).
L-effetti avversi ta’ fipronil fuq speċi akkwatiċi mhux fil-mira ġew dokumentati sew (15, 21, 24, 25, 32, 33), iżda dan huwa l-ewwel studju li fih huwa sensittiv f’ambjent ta’ laboratorju kkontrollat.Il-komunitajiet tat-taxa kienu esposti għall-komposti tal-fipronil, u r-riżultati ġew estrapolati fuq skala kontinentali.Ir-riżultati tal-esperiment mesokożmiku ta '30 jum jistgħu jipproduċu 15-il grupp diskreti ta' insetti akkwatiċi (Tabella S1) b'konċentrazzjoni mhux irrappurtata fil-letteratura, li fosthom l-insetti akkwatiċi fid-database tat-tossiċità mhumiex rappreżentati biżżejjed (53, 54).Kurvi ta’ rispons tad-doża speċifiċi għat-taxa (bħal EC50) huma riflessi f’bidliet fil-livell tal-komunità (bħal rikkezza tat-taxa u telf ta’ abbundanza jista’ jtir) u bidliet funzjonali (bħal kaskati nutrittivi u bidliet fid-dehra).L-effett tal-univers mesoskopiku ġie estrapolat għall-qasam.F'erbgħa mill-ħames oqsma ta 'riċerka fl-Istati Uniti, il-konċentrazzjoni tal-fipronil imkejla fuq il-post kienet korrelatata mat-tnaqqis tal-ekosistema akkwatika fl-ilma li jiċċirkola.
Il-valur HC5 ta '95% tal-ispeċi fl-esperiment tal-membrana medja għandu effett protettiv, li jindika li l-komunitajiet invertebrati akkwatiċi ġenerali huma aktar sensittivi għall-komposti tal-fipronil milli kien mifhum qabel.Il-valur HC5 miksub (florfenib, 4.56 ng/litru; desulfoxirane, 3.55 ng/litru; sulfone, 2.86 ng/litru; sulfide, 3.52 ng/litru) huwa diversi drabi (florfenib) sa tliet darbiet Aktar minn ordni ta’ kobor (desulfinyl). ) taħt il-punt ta' riferiment attwali tal-EPA għall-invertebrati kroniċi [fipronil, 11 ng/litru;desulfinyl, 10,310 ng/litru;sulfon, 37 ng/litru;u sulfide, għal 110 ng/litru (8)].Esperimenti mesoskopiċi identifikaw ħafna gruppi li huma sensittivi għal fipronil minflok dawk indikati mill-benchmark tal-invertebrati kroniċi tal-EPA (4 gruppi li huma aktar sensittivi għal fipronil, 13-il par desulfinyl, 11-il par sulfone u 13-il par) Sensittività tas-sulfide) (Figura 4 u tabella) S1).Dan juri li l-benchmarks ma jistgħux jipproteġu diversi speċi li huma osservati wkoll fid-dinja tan-nofs, li huma wkoll mifruxa fl-ekosistemi akkwatiċi.Id-differenza bejn ir-riżultati tagħna u l-benchmark attwali hija prinċipalment minħabba n-nuqqas ta 'dejta tat-test tat-tossiċità tal-fipronil applikabbli għal firxa ta' taxa ta 'insetti akkwatiċi, speċjalment meta l-ħin ta' espożizzjoni jaqbeż l-4 ijiem u l-fipronil jiddegrada.Matul l-esperiment mesokożmiku ta '30 jum, il-biċċa l-kbira tal-insetti fil-komunità invertebrata kienu aktar sensittivi għal fipronil mill-organiżmu tat-test komuni Aztec (krustaċji), anke wara li jikkoreġi l-Aztec L-EC50 ta' Teike jagħmilha l-istess wara trasformazzjoni akuta.(Ġeneralment 96 siegħa) għal ħin ta' espożizzjoni kronika (Figura S7).Intlaħaq kunsens aħjar bejn l-esperiment tal-membrana medja u l-istudju rrappurtat f'ECOTOX bl-użu tal-organiżmu tat-test standard Chironomus dilutus (insett).Mhuwiex sorprendenti li l-insetti akkwatiċi huma partikolarment sensittivi għall-pestiċidi.Mingħajr ma aġġusta l-ħin ta 'espożizzjoni, l-esperiment fuq skala meso u d-dejta komprensiva tad-database ECOTOX wrew li ħafna taxa kienu osservati li kienu aktar sensittivi għall-komposti tal-fipronil milli Clostridium dilwit (Figura S6).Madankollu, billi jaġġusta l-ħin ta 'espożizzjoni, Dilwition Clostridium huwa l-aktar organiżmu sensittiv għal fipronil (ġenitur) u sulfide, għalkemm mhuwiex sensittiv għas-sulfone (Figura S7).Dawn ir-riżultati juru l-importanza li jiġu inklużi tipi multipli ta’ organiżmi akkwatiċi (inklużi insetti multipli) biex jipproduċu konċentrazzjonijiet attwali ta’ pestiċidi li jistgħu jipproteġu organiżmi akkwatiċi.
Il-metodu SSD jista' jipproteġi taxa rari jew insensittiva li l-EC50 tagħhom ma jistax jiġi determinat, bħal Cinygmala sp., Isoperla fulva u Brachycentrus americanus.Il-valuri EC50 tal-abbundanza tat-taxa u l-abbundanza tista’ tittajjar li jirriflettu bidliet fil-kompożizzjoni tal-komunità huma konsistenti mal-valuri HC50 tal-SSD ta’ fipronil, sulfone u sulfide.Il-protokoll jappoġġja l-idea li ġejja: Il-metodu SSD użat biex jiġu derivati ​​l-limiti jista 'jipproteġi l-komunità kollha, inkluża taxa rari jew insensittiva fil-komunità.Il-limitu ta' organiżmi akkwatiċi ddeterminat minn SSDs ibbażati biss fuq ftit taxa jew taxa insensittiva jista' jkun ferm insuffiċjenti biex jipproteġi l-ekosistemi akkwatiċi.Dan huwa l-każ għad-desulfinyl (Figura S6B).Minħabba n-nuqqas ta 'dejta fid-database ECOTOX, il-konċentrazzjoni tal-linja bażi kronika tal-EPA invertebrati hija 10,310 ng/L, li hija erba' ordnijiet ta 'kobor ogħla mit-3.55 ng/L ta' HC5.Ir-riżultati ta 'settijiet ta' rispons ta 'tassoni differenti prodotti f'esperimenti mesoskopiċi.In-nuqqas ta 'dejta ta' tossiċità huwa partikolarment problematiku għal komposti degradabbli (Figura S6), li jista 'jispjega għaliex il-punti ta' referenza bijoloġiċi akkwatiċi eżistenti għas-sulfon u s-sulfid huma madwar 15 sa 30 darba inqas sensittivi mill-valur SSD HC5 ibbażat fuq l-Univers taċ-Ċina.Il-vantaġġ tal-metodu tal-membrana medja huwa li valuri multipli EC50 jistgħu jiġu determinati f'esperiment wieħed, li huwa biżżejjed biex jifforma SSD komplut (per eżempju, desulfinyl; Figura 4B u Figuri S6B u S7B), u għandhom impatt sinifikanti. fuq it-taxa naturali tal-ekosistema protetta Ħafna tweġibiet.
Esperimenti mesoskopiċi juru li fipronil u l-prodotti tad-degradazzjoni tiegħu jista 'jkollhom effetti avversi ovvji subletali u indiretti fuq il-funzjoni tal-komunità.Fl-esperiment mesoskopiku, il-ħames komposti tal-fipronil dehru li jaffettwaw il-ħolqien ta 'insetti.Ir-riżultati tat-tqabbil bejn l-ogħla u l-inqas konċentrazzjonijiet (inibizzjoni u stimulazzjoni ta 'emerġenza individwali jew bidliet fil-ħin ta' emerġenza) huma konsistenti mar-riżultati rrappurtati qabel ta 'esperimenti meso li jużaw l-insettiċida bifenthrin (29).L-emerġenza ta 'adulti tipprovdi funzjonijiet ekoloġiċi importanti u tista' tiġi mibdula minn sustanzi li jniġġsu bħal fipronil (55, 56).L-emerġenza simultanja mhix biss kritika għar-riproduzzjoni tal-insetti u l-persistenza tal-popolazzjoni, iżda wkoll għall-provvista ta’ insetti maturi, li jistgħu jintużaw bħala ikel għall-annimali akkwatiċi u terrestri (56).Il-prevenzjoni tal-emerġenza ta 'nebbieta tista' taffettwa ħażin l-iskambju tal-ikel bejn l-ekosistemi akkwatiċi u l-ekosistemi tax-xatt, u tifrex l-effetti ta 'kontaminanti akkwatiċi f'ekosistemi terrestri (55, 56).It-tnaqqis fl-abbundanza ta 'scrapers (insetti li jieklu l-alka) osservat fl-esperiment fuq skala meso irriżulta fi tnaqqis fil-konsum tal-alka, li rriżulta f'żieda fil-klorofilla a (Figura 3).Din il-kaskata trofika tbiddel il-flussi tal-karbonju u tan-nitroġenu fil-web tal-ikel likwidu, simili għal studju li evalwa l-effetti tal-piretrojdi bifenthrin fuq komunitajiet benthiċi (29).Għalhekk, phenylpyrazoles, bħal fipronil u l-prodotti ta 'degradazzjoni tiegħu, piretrojdi, u forsi tipi oħra ta' insettiċidi, jistgħu indirettament jippromwovu ż-żieda fil-bijomassa tal-alka u t-tfixkil tal-karbonju u n-nitroġenu fi flussi żgħar.Impatti oħra jistgħu jestendu għall-qerda taċ-ċikli tal-karbonju u tan-nitroġenu bejn l-ekosistemi akkwatiċi u terrestri.
L-informazzjoni miksuba mit-test tal-membrana medja ppermettietna nevalwaw ir-rilevanza ekoloġika tal-konċentrazzjonijiet tal-komposti tal-fipronil imkejla fi studji fuq il-post fuq skala kbira mwettqa f'ħames reġjuni tal-Istati Uniti.F'444 nixxiegħa żgħira, 17% tal-konċentrazzjoni medja ta 'kompost wieħed jew aktar tal-fipronil (medja fuq 4 ġimgħat) qabżet il-valur HC5 miksub mit-test tal-midja.Uża l-SSD mill-esperiment fuq skala meso biex tikkonverti l-konċentrazzjoni mkejla tal-kompost tal-fipronil f'indiċi relatat mat-tossiċità, jiġifieri, is-somma ta 'unitajiet ta' tossiċità (ΣTUFipronils).Il-valur ta '1 jindika tossiċità jew l-espożizzjoni kumulattiva tal-kompost tal-fipronil jaqbeż il-protezzjoni magħrufa Speċi li jiswew 95%.Ir-relazzjoni sinifikanti bejn ΣTUFipronil f'erbgħa mill-ħames reġjuni u l-indikatur SPEARpesticides tas-saħħa tal-komunità invertebrata tindika li fipronil jista 'jaffettwa ħażin komunitajiet invertebrati benthiċi fix-xmajjar f'reġjuni multipli tal-Istati Uniti.Dawn ir-riżultati jappoġġjaw l-ipoteżi ta 'Wolfram et al.(3) Ir-riskju ta 'insettiċidi phenpyrazole għall-ilmijiet tal-wiċċ fl-Istati Uniti mhuwiex mifhum bis-sħiħ minħabba li l-impatt fuq l-insetti akkwatiċi jseħħ taħt il-limitu regolatorju attwali.
Il-biċċa l-kbira tal-flussi b'kontenut ta' fipronil 'il fuq mil-livell tossiku jinsabu fir-reġjun tax-Xlokk relattivament urbanizzat (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Il-valutazzjoni preċedenti taż-żona mhux biss ikkonkludiet li l-fipronil huwa l-istress ewlieni li jaffettwa l-istruttura tal-komunità invertebrata fil-qala, iżda wkoll li ossiġnu maħlul baxx, żieda fin-nutrijenti, bidliet fil-fluss, degradazzjoni tal-ħabitat, u pestiċidi oħra u Il-kategorija ta 'tniġġis hija importanti sors ta' stress (57).Din it-taħlita ta 'stress hija konsistenti mas-"sindromu tax-xmara urbana", li hija d-degradazzjoni tal-ekosistemi tax-xmajjar osservata b'mod komuni fir-rigward tal-użu tal-art urbana (58, 59).Is-sinjali tal-użu tal-art urbana fir-reġjun tax-Xlokk qed jikbru u huma mistennija li jiżdiedu hekk kif il-popolazzjoni tar-reġjun tikber.L-impatt tal-iżvilupp urban futur u l-pestiċidi fuq it-tnixxija urbana huwa mistenni li jiżdied (4).Jekk l-urbanizzazzjoni u l-użu ta 'fipronil ikomplu jikbru, l-użu ta' dan il-pestiċida fl-ibliet jista 'jaffettwa dejjem aktar il-komunitajiet tan-nixxiegħa.Għalkemm il-meta-analiżi tikkonkludi li l-użu tal-pestiċidi agrikoli jhedded l-ekosistemi tan-nixxiegħa globali (2, 60), nassumu li dawn il-valutazzjonijiet jissottovalutaw l-impatt globali globali tal-pestiċidi billi jeskludu l-użi urbani.
Diversi stressors, inklużi l-pestiċidi, jistgħu jaffettwaw il-komunitajiet makroinvertebrati fil-konfini żviluppati (użu tal-art urban, agrikolu u mħallat) u jistgħu jkunu relatati mal-użu tal-art (58, 59, 61).Għalkemm dan l-istudju uża l-indikatur tal-pestiċidi SPEAR u l-karatteristiċi tat-tossiċità tal-fipronil speċifiċi għall-organiżmi akkwatiċi biex jimminimizza l-impatt ta’ fatturi ta’ konfużjoni, il-prestazzjoni tal-indikatur tal-pestiċidi SPEAR tista’ tiġi affettwata mid-degradazzjoni tal-ħabitat, u l-fipronil jista’ jitqabbel ma’ Pestiċidi oħra relatati (4, 17, 51, 57).Madankollu, mudell ta 'stress multiplu żviluppat bl-użu ta' kejl fuq il-post mill-ewwel żewġ studji reġjonali (Midwestern u Southeastern) wera li l-pestiċidi huma stressor upstream importanti għall-kundizzjonijiet tal-komunità makroinvertebrati fix-xmajjar wading.F'dawn il-mudelli, varjabbli ta' spjegazzjoni importanti jinkludu pestiċidi (speċjalment bifenthrin), nutrijenti u karatteristiċi tal-ħabitat fil-biċċa l-kbira tan-nixxiegħat agrikoli fil-Punent Nofsani, u pestiċidi (speċjalment fipronil) fil-biċċa l-kbira tal-bliet fix-Xlokk.Bidliet fl-ossiġnu, nutrijenti u fluss (61, 62).Għalhekk, għalkemm studji reġjonali jippruvaw jindirizzaw l-impatt ta 'stressers mhux pestiċidi fuq indikaturi ta' rispons u jaġġustaw l-indikaturi ta 'tbassir biex jiddeskrivu l-impatt ta' fipronil, ir-riżultati fuq il-post ta 'dan l-istħarriġ jappoġġjaw il-fehma ta' fipronil.) Għandu jitqies bħala wieħed mill-aktar sorsi influwenti ta' pressjoni fix-xmajjar Amerikani, speċjalment fix-Xlokk tal-Istati Uniti.
L-okkorrenza tad-degradazzjoni tal-pestiċidi fl-ambjent rari hija dokumentata, iżda t-theddida għall-organiżmi akkwatiċi tista 'tkun aktar ta' ħsara mill-ġisem ġenitur.Fil-każ tal-fipronil, studji fuq il-post u esperimenti fuq skala meso wrew li l-prodotti tad-degradazzjoni huma komuni daqs il-korp ġenitur fil-flussi meħuda bħala kampjun u għandhom l-istess tossiċità jew ogħla (Tabella 1).Fl-esperiment tal-membrana medja, fluorobenzonitrile sulfone kien l-aktar tossiku tal-prodotti tad-degradazzjoni tal-pestiċidi studjati, u kien aktar tossiku mill-kompost ġenitur, u nstab ukoll bi frekwenza simili għal dik tal-kompost ġenitur.Jekk jitkejlu biss il-pestiċidi ġenituri, l-avvenimenti potenzjali ta 'tossiċità jistgħu ma jiġux innutati, u n-nuqqas relattiv ta' informazzjoni dwar it-tossiċità waqt id-degradazzjoni tal-pestiċidi jfisser li l-okkorrenza u l-konsegwenzi tagħhom jistgħu jiġu injorati.Pereżempju, minħabba nuqqas ta' informazzjoni dwar it-tossiċità tal-prodotti tad-degradazzjoni, saret valutazzjoni komprensiva tal-pestiċidi fi flussi Żvizzeri, inklużi 134 prodott tad-degradazzjoni tal-pestiċidi, u l-kompost prinċipali biss kien ikkunsidrat bħala l-kompost prinċipali fil-valutazzjoni tar-riskju ekotossikoloġiku tiegħu.
Ir-riżultati ta’ din il-valutazzjoni tar-riskju ekoloġiku jindikaw li l-komposti tal-fipronil għandhom effetti ħżiena fuq is-saħħa tax-xmara, għalhekk jista’ jiġi raġonevolment dedott li l-effetti ħżiena jistgħu jiġu osservati kullimkien fejn il-komposti tal-fipronil jaqbżu l-livell HC5.Ir-riżultati ta 'esperimenti mesoskopiċi huma indipendenti mill-post, u jindikaw li l-konċentrazzjoni ta' fipronil u l-prodotti ta 'degradazzjoni tiegħu f'ħafna tax-stream tax-xewka hija ħafna aktar baxxa minn dik irreġistrata qabel.Aħna nemmnu li din l-iskoperta x'aktarx tiġi estiża għall-protobiota fi flussi verġni kullimkien.Ir-riżultati tal-esperiment fuq skala meso ġew applikati għal studji fuq il-post fuq skala kbira (444 nixxigħat żgħar komposti minn użi mħallta urbani, agrikoli u art f'ħames reġjuni ewlenin fl-Istati Uniti), u nstab li l-konċentrazzjoni ta 'ħafna flussi fejn ġie skopert il-fipronil huwa mistenni li jkun It-tossiċità li tirriżulta tissuġġerixxi li dawn ir-riżultati jistgħu jestendu għal pajjiżi oħra fejn jintuża l-fipronil.Skont rapporti, in-numru ta 'nies li jużaw Fipronil qed jiżdied fil-Ġappun, ir-Renju Unit u l-Istati Uniti (7).Fipronil huwa preżenti fi kważi kull kontinent, inklużi l-Awstralja, l-Amerika t'Isfel u l-Afrika (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Ir-riżultati tal-istudji meso-to-field ippreżentati hawn jindikaw li l-użu ta 'fipronil jista' jkollu sinifikat ekoloġiku fuq skala globali.
Għal materjali supplimentari għal dan l-artikolu, jekk jogħġbok ara http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Dan huwa artiklu ta’ aċċess miftuħ imqassam taħt it-termini tal-Liċenzja ta’ Attribuzzjoni-Mhux Kummerċjali Creative Commons, li tippermetti l-użu, id-distribuzzjoni u r-riproduzzjoni fi kwalunkwe mezz, sakemm l-użu finali ma jkunx għal gwadann kummerċjali u l-premessa hija li l- ix-xogħol oriġinali huwa korrett.Referenza.
Nota: Nitolbuk biss tipprovdi l-indirizz elettroniku tiegħek sabiex il-persuna li tirrakkomanda lill-paġna tkun taf li trid li tara l-email u li mhix spam.Aħna mhux se naqbdu l-ebda indirizzi tal-email.
Din il-mistoqsija tintuża biex tittestja jekk intix viżitatur u tevita s-sottomissjoni awtomatika ta' spam.
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
Studji wrew li pestiċidi komuni li huma skoperti ta 'spiss fil-flussi Amerikani huma aktar tossiċi milli kien maħsub qabel.
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
Studji wrew li pestiċidi komuni li huma skoperti ta 'spiss fil-flussi Amerikani huma aktar tossiċi milli kien maħsub qabel.
©2021 Assoċjazzjoni Amerikana għall-Avvanz tax-Xjenza.id-drittijiet kollha riżervati.AAAS huwa sieħeb ta' HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef u COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.