Pesticidele din pâraie devin din ce în ce mai mult o preocupare globală, dar există puține informații despre concentrația sigură a ecosistemelor acvatice.Într-un experiment mezocosmic de 30 de zile, nevertebratele acvatice bentonice native au fost expuse la insecticidul comun fipronil și la patru tipuri de produse de degradare.Compusul fipronil a provocat modificări în apariția și cascada trofică.A fost dezvoltată concentrația efectivă (EC50) la care fipronilul și produsele sale de degradare cu sulfură, sulfonă și desulfinil provoacă un răspuns de 50%.Taxanii nu sunt sensibili la fipronil.Concentrația de pericol de 5% din speciile afectate de la 15 valori mezocosmice EC50 este utilizată pentru a converti concentrația compusului de fipronil din proba de teren în suma unităților toxice (∑TUFipronils).În 16% din fluxurile extrase din cinci studii regionale, media ∑TUFipronil a depășit 1 (indicând toxicitatea).Indicatorii de nevertebrate ai speciilor expuse riscului sunt corelați negativ cu TUTUipronil în patru din cele cinci zone de eșantionare.Această evaluare a riscului ecologic arată că concentrațiile scăzute de compuși de fipronil vor reduce comunitățile de fluxuri din multe părți ale Statelor Unite.
Deși producția de substanțe chimice sintetice a crescut foarte mult în ultimele decenii, impactul acestor substanțe chimice asupra ecosistemelor nețintă nu a fost pe deplin înțeles (1).În apele de suprafață, unde se pierd 90% din terenurile agricole globale, nu există date despre pesticidele agricole, dar acolo unde există date, timpul până când pesticidele depășesc pragurile de reglementare este de jumătate (2).O meta-analiză a pesticidelor agricole din apele de suprafață din Statele Unite a constatat că în 70% din locațiile de prelevare, cel puțin un pesticid a depășit pragul de reglementare (3).Cu toate acestea, aceste meta-analize (2, 3) se concentrează doar pe apele de suprafață afectate de utilizarea terenurilor agricole și sunt un rezumat al unor studii discrete.Pesticidele, în special insecticidele, există și în concentrații mari în drenajul peisajului urban (4).Este rar să se efectueze o evaluare cuprinzătoare a pesticidelor din apele de suprafață evacuate din agricultură și peisajele urbane;prin urmare, nu se știe dacă pesticidele reprezintă o amenințare pe scară largă pentru resursele de apă de suprafață și integritatea lor ecologică.
Benzopirazolii și neonicotinoizii reprezentau o treime din piața mondială a pesticidelor în 2010 (5).În apele de suprafață din Statele Unite, fipronilul și produsele săi de degradare (fenilpirazol) sunt cei mai des întâlniți compuși pesticide, iar concentrațiile acestora depășesc de obicei standardele acvatice (6-8).Deși neonicotinoizii au atras atenția datorită efectelor lor asupra albinelor și păsărilor și a prevalenței lor (9), fipronilul este mai toxic pentru pești și păsări (10), în timp ce alți compuși din clasa fenilpirazolilor au efecte erbicide (5).Fipronilul este un insecticid sistemic utilizat pentru combaterea dăunătorilor în mediile urbane și agricole.De când fipronilul a intrat pe piața mondială în 1993, utilizarea fipronilului în Statele Unite, Japonia și Regatul Unit a crescut foarte mult (5).În Statele Unite, fipronilul este folosit pentru a controla furnicile și termitele și este utilizat în culturi, inclusiv porumb (inclusiv tratamentul semințelor), cartofi și livezi (11, 12).Utilizarea în agricultură a fipronilului în Statele Unite a atins apogeul în 2002 (13).Deși nu sunt disponibile date naționale privind utilizarea urbană, utilizarea urbană în California a atins apogeul în 2006 și 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, accesat la 2 decembrie 2019).Deși concentrații mari de fipronil (6,41 μg/L) se găsesc în pâraiele din unele zone agricole cu rate mari de aplicare (14), în comparație cu fluxurile agricole, fluxurile urbane din Statele Unite au, în general, mai multă detecție și concentrații mai mari, pozitive pentru apariția furtunilor sunt asociate cu testul (6, 7, 14-17).
Fipronilul intră în ecosistemul acvatic de scurgere sau de scurgere din sol în cursul de apă (7, 14, 18).Fipronilul are volatilitate scăzută (constanta legii lui Henry 2,31×10-4 Pa m3 mol-1), solubilitate scăzută până la moderată în apă (3,78 mg/l la 20°C) și hidrofobicitate moderată (log Kow este de 3,9 până la 4,1)), mobilitatea în sol este foarte mică (log Koc este de 2,6 până la 3,1) (12, 19) și prezintă persistență scăzută până la medie în mediu (20).Finazeprilul este degradat prin fotoliză, oxidare, hidroliză și reducere dependentă de pH, formând patru produși principali de degradare: desulfoxifenapril (nici sulfoxid), fenaprenip sulfonă (sulfonă), Filofenamidă (amida) și sulfură filofenib (sulfură).Produșii de degradare a fibronilului tind să fie mai stabili și mai durabili decât compusul de bază (21, 22).
Toxicitatea fipronilului și degradarea acestuia în specii nețintă (cum ar fi nevertebratele acvatice) au fost bine documentate (14, 15).Fipronilul este un compus neurotoxic care interferează cu trecerea ionilor de clorură prin canalul de clorură reglat de acidul gamma-aminobutiric la insecte, rezultând o concentrație suficientă pentru a provoca excitare excesivă și moarte (20).Fipronilul este toxic selectiv, deci are o afinitate mai mare de legare a receptorilor pentru insecte decât pentru mamifere (23).Activitatea insecticidă a produselor de degradare a fipronilului este diferită.Toxicitatea sulfonei și sulfurei pentru nevertebratele de apă dulce este similară sau mai mare decât cea a compusului de bază.Desulfinilul are toxicitate moderată, dar este mai puțin toxic decât compusul de bază.Relativ non-toxic (23, 24).Susceptibilitatea nevertebratelor acvatice la degradarea fipronil și fipronil variază foarte mult în interiorul și între taxoni (15), iar în unele cazuri chiar depășește un ordin de mărime (25).În cele din urmă, există dovezi că fenilpirazolii sunt mai toxici pentru ecosistem decât se credea anterior (3).
Reperele biologice acvatice bazate pe testele de toxicitate de laborator pot subestima riscul populațiilor de câmp (26-28).Standardele acvatice sunt de obicei stabilite prin teste de toxicitate de laborator pentru o singură specie folosind una sau mai multe specii de nevertebrate acvatice (de exemplu, Diptera: Chironomidae: Chironomus și Crustacea: Daphnia magna și Hyalella azteca).Aceste organisme de testare sunt în general mai ușor de cultivat decât alte macronevertebrate bentonice (de exemplu, genul phe::) și, în unele cazuri, sunt mai puțin sensibile la poluanți.De exemplu, D. Magna este mai puțin sensibil la multe metale decât anumite insecte, în timp ce A. zteca este mai puțin sensibil la insecticidul piretroid bifenthrin decât sensibilitatea sa la viermi (29, 30).O altă limitare a benchmark-urilor existente este punctele finale utilizate în calcule.Valorile de referință acute se bazează pe mortalitate (sau fixate pentru crustacee), în timp ce valorile de referință cronice se bazează de obicei pe obiective subletale (cum ar fi creșterea și reproducerea) (dacă există).Cu toate acestea, există efecte subletale pe scară largă, cum ar fi creșterea, apariția, paralizia și întârzierea dezvoltării, care pot afecta succesul taxonilor și dinamica comunității.Ca urmare, deși criteriul de referință oferă un fundal pentru importanța biologică a efectului, relevanța ecologică ca prag de toxicitate este incertă.
Pentru a înțelege mai bine efectele compușilor de fipronil asupra ecosistemelor acvatice bentonice (nevertebrate și alge), comunitățile bentonice naturale au fost aduse în laborator și expuse la gradienți de concentrație în timpul fluxului de 30 de zile Fipronil sau unul dintre cele patru experimente de degradare a fipronilului.Scopul cercetării este de a produce o concentrație de efect de 50% specifică speciei (valoarea EC50) pentru fiecare compus de fipronil reprezentând un taxon larg al unei comunități fluviale și de a determina impactul poluanților asupra structurii și funcției comunității [adică, concentrația de pericol] 5 % din speciile afectate (HC5) și efecte indirecte, cum ar fi alterarea apariției și dinamicii trofice].Apoi, pragul (valoarea HC5 specifică compusului) obținut în urma experimentului mezoscopic a fost aplicat câmpului colectat de United States Geological Survey (USGS) din cinci regiuni ale Statelor Unite (Nord-Est, Sud-Est, Midwest, Nord-Vest Pacific și Central California). Data zonei de coastă) ca parte a evaluării regionale a calității fluxului USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Din câte știm, aceasta este prima evaluare a riscului ecologic.Acesta investighează cuprinzător efectele compușilor fipronil asupra organismelor bentonice într-un mediu mezo controlat și apoi aplică aceste rezultate la evaluările de teren la scară continentală.
Experimentul mezocosmic de 30 de zile a fost efectuat la USGS Aquatic Laboratory (AXL) din Fort Collins, Colorado, SUA, în perioada 18 octombrie - 17 noiembrie 2017, pentru 1 zi de domesticire și 30 de zile de experimentare.Metoda a fost descrisă anterior (29, 31) și detaliată în materialul suplimentar.Setarea spațiului mezo conține 36 de debite circulante în cele patru debite active (rezervoare de apă în circulație).Fiecare flux viu este echipat cu un răcitor pentru a menține temperatura apei și este iluminat cu un ciclu lumină-întuneric 16:8.Fluxul la nivel mezo este din oțel inoxidabil, care este potrivit pentru hidrofobicitatea fipronilului (log Kow = 4,0) și potrivit pentru solvenți organici de curățare (Figura S1).Apa folosită pentru experimentul la scară mezo a fost colectată din râul Cache La Poudre (surse din amonte, inclusiv Parcul Național Rocky Mountain, Pădurea Națională și Diviziunea Continentală) și stocată în cele patru rezervoare de depozitare din polietilenă ale AXL.Evaluările anterioare ale probelor de sedimente și apă colectate de pe amplasament nu au găsit pesticide (29).
Designul experimentului la scară mezo constă din 30 de fluxuri de procesare și 6 fluxuri de control.Fluxul de tratare primește apă tratată, fiecare din care conține concentrații constante nereplicate de compuși ai fipronilului: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amidă (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grup de desulfurare [Biblioteca de pesticide a Agenției pentru Protecția Mediului din SUA (EPA), CAS 205650-65-3], sulfonă (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) și sulfură (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); toate puritatea ≥ 97,8%.Conform valorilor de răspuns publicate (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33) Prin dizolvarea compusului fipronil în metanol ( Thermo Fisher Scientific, nivelul de certificare al Societății Chimice Americane) și diluați cu apă deionizată la volumul necesar pentru a prepara o soluție stoc concentrată. Deoarece cantitatea de metanol dintr-o doză este diferită, este necesar să se adauge metanol la toate fluxurile de tratament după cum este necesar. În cele trei controale, pentru a asigura aceeași concentrație de metanol ( 0,05 ml/L) în pâraie. Vederea din mijloc a celorlalte trei pâraie de control a primit apă de râu fără metanol, altfel au fost tratate ca toate celelalte pâraie.
În ziua a 8-a, a 16-a și a 26-a zi s-au măsurat în membrana de curgere temperatura, valoarea pH-ului, conductibilitatea electrică și degradarea fipronilului și fipronilului.Pentru a urmări degradarea compusului părinte fipronil în timpul testului mediu, fipronil (părinți) a fost folosit pentru a trata mucoasa intestinală fluidă timp de încă trei zile [zilele 5, 12 și 21 (n = 6)] pentru temperatură, pH, Prelevarea de probe de conductivitate, fipronil și degradare a fipronilului.Probele de analiză a pesticidelor au fost colectate prin filtrarea a 10 ml de apă curgătoare într-un flacon de sticlă chihlimbar de 20 ml printr-un filtru de seringă Whatman GF/F de 0,7 μm echipat cu un ac de diametru mare.Probele au fost imediat înghețate și trimise la Laboratorul național de calitate a apei USGS (NWQL) din Lakewood, Colorado, SUA pentru analiză.Folosind o metodă îmbunătățită a metodei publicate anterior, Fipronil și 4 produși de degradare în probe de apă au fost determinate prin cromatografie lichidă cu injecție apoasă directă (DAI)-spectrometrie de masă în tandem (LC-MS / MS; Agilent 6495).Nivelul de detectare a instrumentului (IDL) este estimat a fi standardul minim de calibrare care îndeplinește standardul de identificare calitativă;IDL-ul fipronilului este de 0,005 μg/L, iar IDL-ul celorlalți patru fipronil este de 0,001 μg/L.Materialul suplimentar oferă o descriere completă a metodelor utilizate pentru măsurarea compușilor de fipronil, inclusiv procedurile de control și asigurare a calității (de exemplu, recuperarea probelor, vârfuri, inspecții terță parte și martori).
La sfârșitul experimentului mezocosmic de 30 de zile, au fost finalizate enumerarea și identificarea nevertebratelor adulte și larvare (punctul final principal de colectare a datelor).Adulții în curs de dezvoltare sunt colectați de pe plasă în fiecare zi și înghețați într-un tub de centrifugă Falcon curat de 15 ml.La sfârșitul experimentului (ziua 30), conținutul membranei din fiecare flux a fost curățat pentru a îndepărta orice nevertebrate și a fost cernut (250 μm) și depozitat în etanol 80%.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) a finalizat identificarea taxonomică a larvelor și a nevertebratelor adulte la cel mai scăzut nivel taxonomic posibil, de obicei specii.În zilele 9, 19 și 29, clorofila a a fost măsurată în trei exemplare în membrana mezoscopică a fiecărui flux.Toate datele chimice și biologice care fac parte din experimentul mezoscopic sunt furnizate în comunicatul de date însoțitor (35).
Sondajele ecologice au fost efectuate în pâraie mici (vading) în cinci zone majore ale Statelor Unite, iar pesticidele au fost monitorizate în perioada precedentă a indicelui.Pe scurt, pe baza utilizării terenurilor agricole și urbane (36-40), au fost selectate 77 până la 100 de locații în fiecare regiune (444 de locații în total).În timpul primăverii și verii unui an (2013-2017), probele de apă sunt colectate o dată pe săptămână în fiecare regiune, timp de 4 până la 12 săptămâni.Timpul specific depinde de regiune și de intensitatea dezvoltării.Cu toate acestea, cele 11 stații din regiunea de nord-est sunt aproape în bazin.Nicio dezvoltare, cu excepția faptului că a fost colectat un singur eșantion.Deoarece perioadele de monitorizare pentru pesticide în studiile regionale sunt diferite, pentru comparație, aici sunt luate în considerare doar ultimele patru probe colectate la fiecare sit.Se presupune că o singură probă colectată la situl nedezvoltat de Nord-Est (n = 11) poate reprezenta perioada de prelevare de 4 săptămâni.Această metodă conduce la același număr de observații asupra pesticidelor (cu excepția celor 11 locații din Nord-Est) și aceeași durată de observație;se crede că 4 săptămâni este suficient de lungă pentru expunerea pe termen lung la biotă, dar suficient de scurtă încât comunitatea ecologică să nu-și revină din aceste contacte.
În cazul unui debit suficient, eșantionul de apă este colectat prin intermediul creșterilor de viteză constantă și de lățime constantă (41).Când debitul nu este suficient pentru a utiliza această metodă, puteți colecta probe prin integrarea profundă a probelor sau prin preluarea din centrul de greutate al fluxului.Utilizați o seringă cu diametru mare și un filtru cu disc (0,7 μm) pentru a colecta 10 ml de probă filtrată (42).Prin intermediul DAI LC-MS/MS/MS/MS, probe de apă au fost analizate la NWQL pentru 225 de pesticide și produse de degradare a pesticidelor, inclusiv fipronil și 7 produse de degradare (desulfinyl fipronil, fipronil) Sulfuri, fipronil sulfonă, deschlorofipronil, desthiol fipronil, amidă, fipronil și fipronil).).Nivelurile minime tipice de raportare pentru studiile de teren sunt: ​​fipronil, desmetiltio fluorobenzonitril, sulfură de fipronil, sulfonă de fipronil și deschlorofipronil 0,004 μg/L;desulfinil fluorfenamidă și Concentrația de fipronil amidei este de 0,009 μg/litru;concentrația de fipronil sulfonat este de 0,096 μg/litru.
Comunitățile de nevertebrate sunt prelevate la sfârșitul fiecărui studiu de zonă (primăvară/vară), de obicei în același timp cu ultimul eveniment de prelevare a pesticidelor.După sezonul de vegetație și utilizarea intensă a pesticidelor, timpul de prelevare trebuie să fie în concordanță cu condițiile de debit scăzut și să coincidă cu momentul în care comunitatea de nevertebrate râului se maturizează și se află în principal în stadiul de viață larvară.Folosind un prelevator Surber cu o plasă de 500 μm sau o plasă cu cadru D, eșantionarea comunității de nevertebrate a fost finalizată în 437 din 444 de situri.Metoda de eșantionare este descrisă în detaliu în materialul suplimentar.Pe NWQL, toate nevertebratele sunt de obicei identificate și enumerate la nivel de gen sau specie.Toate datele chimice și biologice colectate în acest domeniu și utilizate în acest manuscris pot fi găsite în comunicatul de date însoțitor (35).
Pentru cei cinci compuși de fipronil utilizați în experimentul mezoscopic, concentrația nevertebratelor larvare redusă cu 20% sau 50% a fost calculată în raport cu martor (adică EC20 și EC50).Datele [x = concentrația de fipronil ponderată în timp (a se vedea materialul suplimentar pentru detalii), y = abundența larvelor sau alte valori] au fost ajustate la pachetul extins R(43) folosind o metodă de regresie logaritmică cu trei parametri „drc”.Curba se potrivește tuturor speciilor (larvelor) cu abundență suficientă și îndeplinește alte metrici de interes (de exemplu, bogăția taxonilor, abundența totală a zburelor de efe și abundența totală) pentru a înțelege în continuare efectul comunității.Coeficientul Nash-Sutcliff (45) este utilizat pentru a evalua potrivirea modelului, unde o potrivire slabă a modelului poate primi valori negative infinite, iar valoarea unei potriviri perfecte este 1.
Pentru a explora efectele compușilor de fipronil asupra apariției insectelor în experiment, datele au fost evaluate în două moduri.În primul rând, scăzând aspectul mediu al fluxului meso de control din aspectul fiecărui flux meso de tratament, apariția zilnică cumulativă a insectelor din fiecare meso flux (numărul total al tuturor indivizilor) a fost normalizată la martor.Trasați aceste valori în timp pentru a înțelege abaterea mediatorului fluidului de tratament de la mediatorul fluidului de control în experimentul de 30 de zile.În al doilea rând, calculați procentul de apariție totală a fiecărei mezofile de flux, care este definit ca raportul dintre numărul total de mezofile dintr-un flux dat și numărul mediu de larve și adulți din grupul martor și este potrivit pentru regresia logaritmică cu trei parametri. .Toate insectele germinative colectate proveneau din două subfamilii ale familiei Chironomidae, așa că s-a efectuat o analiză combinată.
Modificările în structura comunității, cum ar fi pierderea taxonilor, pot depinde în cele din urmă de efectele directe și indirecte ale substanțelor toxice și pot duce la modificări ale funcției comunității (de exemplu, cascada trofică).Pentru a testa cascada trofică, a fost evaluată o rețea cauzală simplă utilizând metoda analizei căii (pachetul R „SEM pe bucăți”) (46).Pentru experimentele mezoscopice, se presupune că fipronilul, desulfinilul, sulfura și sulfona (amida netestată) în apă pentru a reduce biomasa racletei conduc indirect la o creștere a biomasei clorofilei a (47).Concentrația compusului este variabila predictivă, iar biomasa racletă și clorofilă a sunt variabilele de răspuns.Statistica C a lui Fisher este utilizată pentru a evalua potrivirea modelului, astfel încât o valoare P <0,05 indică o potrivire bună a modelului (46).
Pentru a dezvolta un agent de protecție a pragului eco-comunității bazat pe risc, fiecare compus a obținut 95% din speciile afectate (HC5) distribuția cronică a sensibilității speciilor (SSD) și protecția concentrației pericolelor.Au fost generate trei seturi de date SSD: (i) numai setul de date meso, (ii) un set de date care conține toate datele meso și datele colectate din interogarea bazei de date EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, accesat pe 14 martie 2019), durata studiului este de 4 zile sau mai mult și (iii) un set de date care conține toate datele mezoscopice și datele ECOTOX, în care datele ECOTOX (expunerea acută) împărțite la acută la Raportul de D. magna cronică ( 19.39) pentru a explica diferența dintre durata expunerii și pentru a aproxima valoarea EC50 cronică (12).Scopul nostru de a genera mai multe modele SSD este să (i) să dezvoltăm valorile HC5 pentru comparare cu datele de teren (numai pentru SSD-uri pentru medii) și (ii) să evaluăm că datele media sunt mai larg acceptate decât agențiile de reglementare pentru includerea în acvacultură. robustețea reperelor de viață și stabilirea standard a resurselor de date și, prin urmare, practicabilitatea utilizării studiilor mezoscopice pentru procesul de ajustare.
SSD a fost dezvoltat pentru fiecare set de date folosind pachetul R „ssdtools” (48).Utilizați bootstrap (n = 10.000) pentru a estima media HC5 și intervalul de încredere (CI) de la SSD.Patruzeci și nouă de răspunsuri taxonomice (toți taxoni care au fost identificați ca gen sau specii) dezvoltate prin această cercetare sunt combinate cu 32 de răspunsuri taxoni compilate din șase studii publicate în baza de date ECOTOX, pentru un total de 81 de răspunsuri taxoni care pot fi utilizate pentru dezvoltarea SSD .Deoarece nu au fost găsite date în baza de date ECOTOX a amidelor, nu a fost dezvoltat niciun SSD pentru amide și a fost obținut un singur răspuns EC50 din studiul curent.Deși valoarea EC50 a unui singur grup de sulfuri a fost găsită în baza de date ECOTOX, actualul absolvent are 12 valori EC50.Prin urmare, au fost dezvoltate SSD-uri pentru grupările sulfinil.
Valorile specifice HC5 ale compușilor de fipronil obținute din setul de date SSD al Mesocosmos numai au fost combinate cu datele de teren pentru a evalua expunerea și toxicitatea potențială a compușilor de fipronil în 444 de fluxuri din cinci regiuni din Statele Unite.În ultima fereastră de eșantionare de 4 săptămâni, fiecare concentrație de compuși de fipronil detectată (concentrațiile nedetectate sunt zero) este împărțită la HC5 respectiv, iar raportul de compuși al fiecărei probe este însumat pentru a obține Unitatea de toxicitate totală a fipronilului (ΣTUFipronils), unde ΣTUFipronils> 1 înseamnă toxicitate.
Prin compararea concentrației de pericol a 50% din speciile afectate (HC50) cu valoarea EC50 a bogăției taxonilor derivate din experimentul cu membrană medie, SSD-ul obținut din datele despre membrană medie a fost evaluat pentru a reflecta sensibilitatea comunității ecologice mai largi la fipronil. grad..Prin această comparație, se poate evalua consistența dintre metoda SSD (inclusiv numai acei taxoni cu o relație doză-răspuns) și metoda EC50 (inclusiv toți taxonii unici observați în spațiul mijlociu) folosind metoda EC50 de măsurare a bogăției taxonilor Sex.Relația doză răspuns.
Un indicator al speciilor cu risc de pesticide (SPEARpesticide) a fost calculat pentru a investiga relația dintre starea de sănătate a comunităților de nevertebrate și ΣTUFipronil în 437 de fluxuri colectoare de nevertebrate.Metrica SPEARpesticide convertește compoziția nevertebratelor într-o măsurătoare a abundenței pentru taxonomia biologică cu caracteristici fiziologice și ecologice, conferind astfel sensibilitate la pesticide.Indicatorul SPEARpesticide nu este sensibil la covariatele naturale (49, 50), deși performanța sa va fi afectată de degradarea severă a habitatului (51).Datele de abundență colectate la fața locului pentru fiecare taxon sunt coordonate cu valoarea cheie a taxonului legată de software-ul ASTERICS pentru a evalua calitatea ecologică a râului (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Apoi importați datele în software-ul Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (versiunea 18.05).În acest software, baza de date europeană de trăsături și baza de date cu sensibilitate fiziologică la pesticide sunt utilizate pentru a converti datele fiecărui sit în indicator SPEARpesticide.Fiecare dintre cele cinci studii regionale a folosit modelul aditiv general (GAM) [pachetul „mgcv” din R(52)) pentru a explora relația dintre metrica SPEARpesticide și ΣTUFipronils [conversie log10(X + 1)] Asociat.Pentru informații mai detaliate despre valorile SPEARpesticidelor și pentru analiza datelor, vă rugăm să consultați Materialele suplimentare.
Indicele de calitate a apei este consecvent în fiecare debit mezoscopic și întreaga perioadă de experiment mezoscopică.Temperatura medie, pH-ul și conductibilitatea au fost de 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) și respectiv 54,1 (±2,1) μS/cm (35).Carbonul organic dizolvat măsurat în apa curată a râului este de 3,1 mg/L.În mezo-vizualizarea râului în care este instalat înregistratorul MiniDOT, oxigenul dizolvat este aproape de saturație (medie > 8,0 mg/L), ceea ce indică faptul că fluxul este complet circulat.
Datele privind controlul calității și asigurarea calității privind fipronilul sunt furnizate în comunicatul de date însoțitor (35).Pe scurt, ratele de recuperare a vârfurilor matricei de laborator și a probelor mezoscopice sunt de obicei în intervale acceptabile (recuperări de la 70% la 130%), standardele IDL confirmă metoda cantitativă, iar blancurile de laborator și instrumente sunt de obicei curate. Există foarte puține excepții, altele decât aceste generalizări discutate în materialul suplimentar..
Datorită proiectării sistemului, concentrația măsurată de fipronil este de obicei mai mică decât valoarea țintă (Figura S2) (deoarece este nevoie de 4 până la 10 zile pentru a ajunge la o stare de echilibru în condiții ideale) (30).În comparație cu alți compuși ai fipronilului, concentrația de desulfinil și amidă se modifică puțin în timp, iar variabilitatea concentrației în cadrul tratamentului este mai mică decât diferența dintre tratamente, cu excepția tratamentului cu concentrație scăzută de sulfonă și sulfură.Intervalul de concentrație medie ponderată în timp măsurată pentru fiecare grup de tratament este după cum urmează: Fipronil, IDL până la 9,07μg/L;Desulfinil, IDL până la 2,15 μg/L;Amida, IDL la 4,17μg/L;sulfură, IDL până la 0,57μg/litru;și sulfonă, IDL este de 1,13 μg/litru (35).În unele fluxuri, au fost detectați compuși de fipronil nețintă, adică compuși care nu au fost adăugați într-un tratament specific, dar erau cunoscuți a fi produși de degradare ai compusului de tratament.Membranele mezoscopice tratate cu compusul de bază fipronil au cel mai mare număr de produse de degradare non-țintă detectate (când nu sunt utilizate ca compus de procesare, acestea sunt sulfinil, amidă, sulfură și sulfonă);acestea se pot datora procesului de producție Impurităților compuse și/sau proceselor de degradare care apar în timpul depozitării soluției stoc și (sau) în experimentul mezoscopic, mai degrabă decât rezultatul contaminării încrucișate.Nu a fost observată nicio tendință de concentrație de degradare în tratamentul cu fipronil.Compușii de degradare non-țintă sunt cel mai frecvent detectați în organismul cu cea mai mare concentrație de tratament, dar concentrația este mai mică decât concentrația acestor compuși nețintă (a se vedea secțiunea următoare pentru concentrație).Prin urmare, deoarece compușii de degradare nețintă nu sunt de obicei detectați în tratamentul cu fipronil cel mai scăzut și deoarece concentrația detectată este mai mică decât concentrația de efect în cel mai mare tratament, se ajunge la concluzia că acești compuși nețintă au un impact minim asupra analizei.
În experimentele cu medii, macronevertebratele bentonice au fost sensibile la fipronil, desulfinil, sulfonă și sulfură [Tabelul S1;datele originale despre abundență sunt furnizate în versiunea de date însoțitoare (35)].Fipronil amida este numai pentru musca Rhithrogena sp.Toxic (fatal), EC50 este de 2,05μg/L [±10,8(SE)].Au fost generate curbele doză-răspuns a 15 taxoni unici.Acești taxoni au prezentat mortalitate în intervalul de concentrație testat (Tabelul S1) și taxonii grupați vizați (cum ar fi muștele) (Figura S3) și taxonii bogati (Figura 1). A fost generată o curbă de răspuns la doză.Concentrația (EC50) de fipronil, desulfinil, sulfonă și sulfură pe taxonii unici ai celor mai sensibili taxoni variază între 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 și, respectiv, 0,005-0,043μg/L.Rhithrogena sp.Și Sweltsa sp.;Figura S4) sunt mai mici decât taxonii mai tolerați (cum ar fi Micropsectra / Tanytarsus și Lepidostoma sp.) (Tabelul S1).Conform EC50 medie a fiecărui compus din Tabelul S1, sulfonele și sulfurile sunt cei mai eficienți compuși, în timp ce nevertebratele sunt în general cele mai puțin sensibile la desulfinil (excluzând amidele).Măsuri ale stării ecologice generale, cum ar fi bogăția taxonilor, abundența totală, pentaploide totală și musca totală a pietrei, inclusiv taxoni și abundența unor taxoni, acestea sunt foarte rare în mezo și nu pot fi calculate Desenați o curbă separată de răspuns la doză.Prin urmare, acești indicatori ecologici includ răspunsuri taxonilor care nu sunt incluse în SSD.
Bogăția taxelor (larve) cu o funcție logistică pe trei niveluri de (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfonă și (D) concentrație de sulfură.Fiecare punct de date reprezintă larve dintr-un singur flux la sfârșitul experimentului mezo de 30 de zile.Bogăția taxoanelor este numărul de taxoni unici din fiecare flux.Valoarea concentrației este media ponderată în timp a concentrației observate a fiecărui flux măsurată la sfârșitul experimentului de 30 de zile.Fipronil amida (nu este prezentată) nu are nicio relație cu taxonii bogați.Vă rugăm să rețineți că axa x este pe o scară logaritmică.EC20 și EC50 cu SE sunt raportate în Tabelul S1.
La cea mai mare concentrație dintre toți cei cinci compuși de fipronil, rata de apariție a Uetridae a scăzut.S-a observat că procentul de germinare (EC50) sulfură, sulfonă, fipronil, amidă și desulfinil scade cu 50% la concentrațiile de 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 și, respectiv, 0,97 μg/L (Figura 2 și Figura S5).În majoritatea experimentelor de 30 de zile, toate tratamentele cu fipronil, desulfinil, sulfonă și sulfură au fost întârziate, cu excepția unor tratamente cu concentrație scăzută (Figura 2), iar aspectul lor a fost inhibat.În tratamentul cu amidă, efluentul acumulat pe parcursul întregului experiment a fost mai mare decât cel al martorului, cu o concentrație de 0,286μg/litru.Cea mai mare concentrație (4,164μg/litru) pe parcursul întregului experiment a inhibat efluentul, iar rata de efluent a tratamentului intermediar a fost similară cu cea a grupului martor.(figura 2).
Emergența cumulativă este emergența medie zilnică medie a fiecărui tratament minus (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfonă, (D) sulfură și (E) amidă în fluxul de control. Emergența medie zilnică medie a membranei.Cu excepția controlului (n = 6), n = 1. Valoarea concentrației este media ponderată în timp a concentrației observate în fiecare flux.
Curba doză-răspuns arată că, pe lângă pierderile taxonomice, există modificări structurale la nivel de comunitate.Mai exact, în intervalul de concentrație de testare, abundența maiului (Figura S3) și abundența taxonilor (Figura 1) au arătat relații semnificative doză-răspuns cu fipronil, desulfinil, sulfonă și sulfură.Prin urmare, am explorat modul în care aceste schimbări structurale duc la schimbări în funcția comunității prin testarea cascadei nutriționale.Expunerea nevertebratelor acvatice la fipronil, desulfinil, sulfură și sulfonă are un impact negativ direct asupra biomasei racletei (Figura 3).Pentru a controla impactul negativ al fipronilului asupra biomasei racletei, racleta a afectat negativ și biomasa clorofilă a (Figura 3).Rezultatul acestor coeficienți negativi de cale este o creștere netă a clorofilei a pe măsură ce crește concentrația de fipronil și degradanți.Aceste modele de căi mediate complet indică faptul că degradarea crescută a fipronilului sau fipronilului duce la o creștere a proporției de clorofilă a (Figura 3).Se presupune în prealabil că efectul direct între fipronil sau concentrația de degradare și biomasa clorofilei a este zero, deoarece compușii fipronilului sunt pesticide și au toxicitate directă scăzută pentru alge (de exemplu, concentrația de bază acută a plantelor nevasculare EPA este de 100μg/L). fipronil, grup disulfoxid, sulfonă și sulfură; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Toate rezultatele (modele valide) susțin acest lucru ipoteză.
Fipronilul poate reduce semnificativ biomasa (efectul direct) de pășunat (grupul de raclere este larve), dar nu are un efect direct asupra biomasei clorofilei a.Cu toate acestea, efectul indirect puternic al fipronilului este de a crește biomasa clorofilei a ca răspuns la pășunatul mai puțin.Săgeata indică coeficientul de cale standardizat, iar semnul minus (-) indică direcția de asociere.* Indică gradul de importanță.
Cele trei SSD-uri (numai stratul mijlociu, stratul mijlociu plus date ECOTOX și stratul mijlociu plus date ECOTOX corectate pentru diferențele de durată a expunerii) au produs valori HC5 nominal diferite (Tabelul S3), dar rezultatele au fost în intervalul SE.În restul acestui studiu, ne vom concentra pe SSD-ul de date cu doar universul meso și valoarea HC5 aferentă.Pentru o descriere mai completă a acestor trei evaluări SSD, vă rugăm să consultați materialele suplimentare (Tabelele S2 până la S5 și Figurile S6 și S7).Distribuția de date cea mai potrivită (cel mai scăzut scor standard de informații Akaike) a celor patru compuși de fipronil (Figura 4) utilizați numai în harta SSD mezo-solidă este log-gumbel de fipronil și sulfonă și weibull de sulfură și γ desulfurat ( Tabelul S3).Valorile HC5 obținute pentru fiecare compus sunt raportate în Figura 4 numai pentru universul mezo, iar în Tabelul S3 sunt raportate valorile HC5 din toate cele trei seturi de date SSD.Valorile HC50 ale grupărilor fipronil, sulfură, sulfonă și desulfinil [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 la 46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 la 24,0), 8 80± 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 la 15,8) și 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 la 163)] Acești compuși sunt semnificativ mai mici decât bogăția de taxoni EC50 (numărul total de taxoni unici) (Tabelul S1 ; notele din tabelul de materiale suplimentare sunt micrograme pe litru).
În experimentul la scară mezo, atunci când este expus la (A) fipronil, (B) desulfinil fipronil, (C) fipronil sulfonă, (D) fipronil sulfură timp de 30 de zile, este descrisă sensibilitatea speciei. Este valoarea EC50 a taxonului.Linia albastră punctată reprezintă 95% CI.Linia punctată orizontală reprezintă HC5.Valoarea HC5 (ng/L) a fiecărui compus este după cum urmează: Fipronil, 4,56 ng/L (95% CI, 2,59 la 10,2);Sulfura, 3,52 ng/L (1,36 până la 9,20);sulfonă, 2,86 ng/litru (1,93 până la 5,29);şi sulfinil, 3,55 ng/litru (0,35 până la 28,4).Vă rugăm să rețineți că axa x este pe o scară logaritmică.
În cele cinci studii regionale, Fipronil (părinți) a fost detectat în 22% din cele 444 de puncte de prelevare pe teren (Tabelul 1).Frecvența de detecție a florfenibului, sulfonei și amidei este similară (18% până la 22% din probă), frecvența de detecție a sulfurei și desulfinilului este mai mică (11% până la 13%), în timp ce restul produșilor de degradare sunt foarte mari.Puține (1% sau mai puțin) sau niciodată detectate (Tabelul 1)..Fipronilul este detectat cel mai frecvent în sud-est (52% din situri) și mai puțin frecvent în nord-vest (9% din situri), ceea ce evidențiază variabilitatea utilizării benzopirazolului și potențiala vulnerabilitate a fluxului de apă în toată țara.Degradanții prezintă de obicei modele regionale similare, cu cea mai mare frecvență de detecție în sud-est și cea mai scăzută în nord-vest sau coasta Californiei.Concentrația măsurată de fipronil a fost cea mai mare, urmată de compusul de bază fipronil (procent de 90% de 10,8 și, respectiv, 6,3 ng/L) (Tabelul 1) (35).Cea mai mare concentrație de fipronil (61,4 ng/L), disulfinil (10,6 ng/L) și sulfură (8,0 ng/L) a fost determinată în sud-est (în ultimele patru săptămâni ale probei).Cea mai mare concentrație de sulfonă a fost determinată în vest.(15,7 ng/L), amidă (42,7 ng/L), desulfinil flupirnamidă (14 ng/L) și fipronil sulfonat (8,1 ng/L) (35).Florfenid sulfonă a fost singurul compus despre care sa observat că depășește HC5 (Tabelul 1).Media ΣTUFipronilelor între diferitele regiuni variază foarte mult (Tabelul 1).Media națională de ΣTUFipronils este de 0,62 (toate locațiile, toate regiunile), iar 71 de locuri (16%) au ΣTUFipronils> 1, ceea ce indică faptul că poate fi toxic pentru macronevertebratele bentonice.În patru dintre cele cinci regiuni studiate (cu excepția Vestului Mijlociu), există o relație semnificativă între pesticidele SPEAR și ΣTUFipronil, cu R2 ajustat variind de la 0,07 de-a lungul coastei Californiei până la 0,34 în sud-est (Figura 5).
*Compuși utilizați în experimentele mezoscopice.†ΣTUFipronils, mediana sumei unităților de toxine [concentrația de câmp observată a patru compuși de fipronil/concentrația de pericol a fiecărui compus din percentila a cincea a speciilor infectate cu SSD (Figura 4)] Pentru probele săptămânale de fipronil, ultimele 4 au fost calculate săptămâni de probe de pesticide colectate la fiecare loc.‡Numărul de locații în care sunt măsurate pesticidele.§Percentila 90 se bazează pe concentrația maximă observată la fața locului în ultimele 4 săptămâni de prelevare a pesticidelor.cu procentul de probe testate.¶ Utilizați IC 95% din valoarea HC5 (Figura 4 și Tabelul S3, numai mezo) pentru a calcula IC.Dechloroflupinib a fost analizat în toate regiunile și nu a fost niciodată găsit.ND, nedetectat.
Unitatea toxică de Fipronil este concentrația măsurată de fipronil împărțită la valoarea HC5 specifică compusului, care este determinată de SSD-ul obținut din experimentul cu medii (vezi Figura 4).Linie neagră, model aditiv generalizat (GAM).Linia roșie întreruptă are un CI de 95% pentru GAM.ΣTUFipronils este convertit în log10 (ΣTUFipronils+1).
Efectele adverse ale fipronilului asupra speciilor acvatice nețintă au fost bine documentate (15, 21, 24, 25, 32, 33), dar acesta este primul studiu în care este sensibil într-un mediu de laborator controlat.Comunitățile taxonilor au fost expuse la compuși de fipronil, iar rezultatele au fost extrapolate la scară continentală.Rezultatele experimentului mezocosmic de 30 de zile pot produce 15 grupuri de insecte acvatice discrete (Tabelul S1) cu concentrație neraportată în literatură, printre care insectele acvatice din baza de date de toxicitate sunt subreprezentate (53, 54).Curbele doză-răspuns specifice taxonomiei (cum ar fi EC50) se reflectă în schimbări la nivel de comunitate (cum ar fi bogăția taxonilor și pierderea abundenței pot zbură) și modificări funcționale (cum ar fi cascadele nutriționale și modificările aspectului).Efectul universului mezoscopic a fost extrapolat la câmp.În patru din cele cinci domenii de cercetare din Statele Unite, concentrația de fipronil măsurată pe teren a fost corelată cu declinul ecosistemului acvatic din apa curgătoare.
Valoarea HC5 a 95% din speciile din experimentul cu membrană medie are un efect protector, indicând faptul că comunitățile de nevertebrate acvatice în general sunt mai sensibile la compușii fipronil decât se înțelegea anterior.Valoarea HC5 obţinută (florfenib, 4,56 ng/litru; desulfoxiran, 3,55 ng/litru; sulfonă, 2,86 ng/litru; sulfură, 3,52 ng/litru) este de câteva ori (florfenib) până la trei ori Mai mult de un ordin de mărime (desulfinil). ) sub nivelul actual de referință EPA pentru nevertebrate cronice [fipronil, 11 ng/litru;desulfinil, 10.310 ng/litru;sulfonă, 37 ng/litru;și sulfură, pentru 110 ng/litru (8)].Experimentele mezoscopice au identificat multe grupuri care sunt sensibile la fipronil în loc de cele indicate de EPA pentru nevertebrate cronice de referință (4 grupuri care sunt mai sensibile la fipronil, 13 perechi de desulfinil, 11 perechi de sulfonă și 13 perechi) Sensibilitate la sulfuri) (Figura 4 și tabel) S1).Acest lucru arată că reperele nu pot proteja mai multe specii care sunt observate și în lumea de mijloc, care sunt, de asemenea, răspândite în ecosistemele acvatice.Diferența dintre rezultatele noastre și punctul de referință actual se datorează în principal lipsei de date de testare a toxicității fipronilului aplicabile unei game de taxoni de insecte acvatice, în special atunci când timpul de expunere depășește 4 zile și fipronilul se degradează.În timpul experimentului mezocosmic de 30 de zile, majoritatea insectelor din comunitatea de nevertebrate au fost mai sensibile la fipronil decât organismul obișnuit de testare Aztec (crustacee), chiar și după corectarea aztecului. EC50 de Teike face același lucru după transformarea acută.(De obicei, 96 de ore) până la timpul de expunere cronică (Figura S7).S-a ajuns la un consens mai bun între experimentul cu membrană medie și studiul raportat în ECOTOX folosind organismul de testare standard Chironomus dilutus (o insectă).Nu este surprinzător faptul că insectele acvatice sunt deosebit de sensibile la pesticide.Fără a ajusta timpul de expunere, experimentul la scară mezo și datele cuprinzătoare ale bazei de date ECOTOX au arătat că s-a observat că mulți taxoni sunt mai sensibili la compușii fipronil decât Clostridium diluat (Figura S6).Cu toate acestea, prin ajustarea timpului de expunere, Dilution Clostridium este cel mai sensibil organism la fipronil (părinte) și sulfură, deși nu este sensibil la sulfonă (Figura S7).Aceste rezultate ilustrează importanța includerii mai multor tipuri de organisme acvatice (inclusiv insecte multiple) pentru a produce concentrații reale de pesticide care pot proteja organismele acvatice.
Metoda SSD poate proteja taxonii rari sau insensibili al căror EC50 nu poate fi determinat, cum ar fi Cinygmala sp., Isoperla fulva și Brachycentrus americanus.Valorile EC50 ale abundenței taxonilor și abundența poate zbura care reflectă modificări în compoziția comunității sunt în concordanță cu valorile HC50 ale SSD-ului fipronil, sulfonă și sulfură.Protocolul sprijină următoarea idee: metoda SSD utilizată pentru a determina praguri poate proteja întreaga comunitate, inclusiv taxoni rari sau insensibili din comunitate.Pragul de organisme acvatice determinat din SSD pe baza doar a câțiva taxoni sau taxoni insensibili poate fi foarte insuficient în protejarea ecosistemelor acvatice.Acesta este cazul desulfinilului (Figura S6B).Din cauza lipsei de date din baza de date ECOTOX, concentrația inițială a nevertebratelor cronice EPA este de 10.310 ng/L, ceea ce este cu patru ordine de mărime mai mare decât 3,55 ng/L de HC5.Rezultatele diferitelor seturi de răspuns de taxon produse în experimente mezoscopice.Lipsa datelor de toxicitate este deosebit de problematică pentru compușii degradabili (Figura S6), ceea ce poate explica de ce reperele biologice acvatice existente pentru sulfonă și sulfură sunt de aproximativ 15 până la 30 de ori mai puțin sensibile decât valoarea SSD HC5 bazată pe China Universe.Avantajul metodei membranei medii este că pot fi determinate mai multe valori EC50 într-un singur experiment, ceea ce este suficient pentru a forma un SSD complet (de exemplu, desulfinil; Figura 4B și Figurile S6B și S7B) și au un impact semnificativ. asupra taxonilor naturali ai ecosistemului protejat Multe răspunsuri.
Experimentele mezoscopice arată că fipronilul și produsele sale de degradare pot avea efecte negative subletale și indirecte evidente asupra funcției comunității.În experimentul mezoscopic, toți cei cinci compuși de fipronil au părut să afecteze apariția insectelor.Rezultatele comparației dintre cele mai mari și cele mai scăzute concentrații (inhibarea și stimularea apariției individuale sau modificări ale timpului de răsărire) sunt în concordanță cu rezultatele raportate anterior ale experimentelor mezo folosind insecticidul bifentrin (29).Apariția adulților asigură funcții ecologice importante și poate fi alterată de poluanți precum fipronil (55, 56).Apariția simultană nu este esențială doar pentru reproducerea insectelor și persistența populației, ci și pentru aprovizionarea cu insecte mature, care pot fi folosite ca hrană pentru animalele acvatice și terestre (56).Prevenirea apariției răsadurilor poate afecta negativ schimbul de alimente între ecosistemele acvatice și ecosistemele riverane și poate răspândi efectele poluanților acvatici în ecosistemele terestre (55, 56).Scăderea abundenței răzuitoarelor (insecte care mănâncă alge) observată în experimentul la scară mezo a dus la o scădere a consumului de alge, ceea ce a dus la o creștere a clorofilei a (Figura 3).Această cascadă trofică modifică fluxurile de carbon și azot în rețeaua trofică lichidă, similar unui studiu care a evaluat efectele bifentrinei piretroide asupra comunităților bentonice (29).Prin urmare, fenilpirazolii, cum ar fi fipronilul și produșii săi de degradare, piretroizii și, probabil, alte tipuri de insecticide, pot promova indirect creșterea biomasei algelor și perturbarea carbonului și azotului în fluxurile mici.Alte impacturi se pot extinde la distrugerea ciclurilor carbonului și azotului dintre ecosistemele acvatice și terestre.
Informațiile obținute în urma testului cu membrană medie ne-au permis să evaluăm relevanța ecologică a concentrațiilor de compus fipronil măsurate în studii de teren la scară largă efectuate în cinci regiuni ale Statelor Unite.În 444 de fluxuri mici, 17% din concentrația medie a unuia sau mai multor compuși de fipronil (medie pe 4 săptămâni) a depășit valoarea HC5 obținută în urma testului cu medii.Utilizați SSD din experimentul la scară mezo pentru a converti concentrația măsurată a compusului fipronil într-un indice legat de toxicitate, adică suma unităților de toxicitate (ΣTUFipronils).Valoarea 1 indică toxicitate sau expunerea cumulativă la compusul fipronil depășește protecția cunoscută Specii în valoare de 95%.Relația semnificativă dintre ΣTUFipronil din patru din cele cinci regiuni și indicatorul SPEARpesticides al sănătății comunității de nevertebrate indică faptul că fipronil poate afecta negativ comunitățile de nevertebrate bentonice din râurile din mai multe regiuni ale Statelor Unite.Aceste rezultate susțin ipoteza lui Wolfram și colab.(3) Riscul insecticidelor fenpirazol în apele de suprafață din Statele Unite nu este pe deplin înțeles deoarece impactul asupra insectelor acvatice are loc sub pragul de reglementare actual.
Majoritatea fluxurilor cu conținut de fipronil peste nivelul toxic sunt situate în regiunea de sud-est relativ urbanizată (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Evaluarea anterioară a zonei nu numai că a concluzionat că fipronilul este principalul factor de stres care afectează structura comunității de nevertebrate din pârâu, dar și că oxigenul dizolvat scăzut, nutrienții crescuti, modificările debitului, degradarea habitatului și alte pesticide și categoria poluanților este o categorie importantă. sursă de stres (57).Acest amestec de factori de stres este în concordanță cu „sindromul râului urban”, care este degradarea ecosistemelor fluviale observată în mod obișnuit în legătură cu utilizarea terenurilor urbane (58, 59).Semnele de utilizare a terenurilor urbane din regiunea de sud-est sunt în creștere și se așteaptă să crească pe măsură ce populația regiunii crește.Impactul dezvoltării urbane viitoare și al pesticidelor asupra scurgerii urbane este de așteptat să crească (4).Dacă urbanizarea și utilizarea fipronilului continuă să crească, utilizarea acestui pesticid în orașe poate afecta din ce în ce mai mult comunitățile de apă.Deși meta-analiza concluzionează că utilizarea pesticidelor agricole amenință ecosistemele fluviale globale (2, 60), presupunem că aceste evaluări subestimează impactul global global al pesticidelor prin excluderea utilizărilor urbane.
Diferiți factori de stres, inclusiv pesticidele, pot afecta comunitățile de macronevertebrate din bazinele hidrografice dezvoltate (utilizarea terenurilor urbane, agricole și mixte) și pot fi legate de utilizarea terenurilor (58, 59, 61).Deși acest studiu a folosit indicatorul SPEARpesticide și caracteristicile de toxicitate specifice organismului acvatic al fipronilului pentru a minimiza impactul factorilor de confuzie, performanța indicatorului SPEARpesticide poate fi afectată de degradarea habitatului, iar fipronilul poate fi comparat cu alte pesticide legate (4, 17, 51, 57).Cu toate acestea, un model de stres multiplu dezvoltat folosind măsurătorile pe teren din primele două studii regionale (Midwest și Sud-Est) a arătat că pesticidele sunt un factor de stres important în amonte pentru condițiile comunității de macronevertebrate din râurile care vad.În aceste modele, variabile explicative importante includ pesticide (în special bifenthrin), nutrienți și caracteristicile habitatului în majoritatea fluxurilor agricole din Vestul Mijlociu și pesticidele (în special fipronil) în majoritatea orașelor din sud-est.Modificări ale oxigenului, nutrienților și fluxului (61, 62).Prin urmare, deși studiile regionale încearcă să abordeze impactul factorilor de stres non-pesticide asupra indicatorilor de răspuns și să ajusteze indicatorii predictivi pentru a descrie impactul fipronilului, rezultatele pe teren ale acestui studiu susțin punctul de vedere al fipronilului.) Ar trebui să fie considerată una dintre cele mai influente surse de presiune în râurile americane, în special în sud-estul Statelor Unite.
Apariția degradării pesticidelor în mediu este rar documentată, dar amenințarea pentru organismele acvatice poate fi mai dăunătoare decât organismul părinte.În cazul fipronilului, studiile de teren și experimentele la scară mezo au arătat că produsele de degradare sunt la fel de comune ca corpul părinte în fluxurile prelevate și au o toxicitate identică sau mai mare (Tabelul 1).În experimentul cu membrană medie, fluorobenzonitril sulfonă a fost cel mai toxic dintre produsele de degradare a pesticidelor studiate și a fost mai toxică decât compusul de bază și, de asemenea, a fost detectată la o frecvență similară cu cea a compusului de bază.Dacă sunt măsurate doar pesticidele părinte, evenimentele potențiale de toxicitate pot să nu fie observate, iar lipsa relativă de informații despre toxicitate în timpul degradării pesticidelor înseamnă că apariția și consecințele acestora pot fi ignorate.De exemplu, din cauza lipsei de informații cu privire la toxicitatea produselor de degradare, a fost efectuată o evaluare cuprinzătoare a pesticidelor din fluxurile elvețiene, incluzând 134 de produse de degradare a pesticidelor, și numai compusul de bază a fost considerat compus de bază în evaluarea sa de risc ecotoxicologic.
Rezultatele acestei evaluări a riscului ecologic indică faptul că compușii de fipronil au efecte adverse asupra sănătății râului, astfel încât se poate deduce în mod rezonabil că efectele adverse pot fi observate oriunde unde compușii de fipronil depășesc nivelul HC5.Rezultatele experimentelor mezoscopice sunt independente de locație, ceea ce indică faptul că concentrația de fipronil și produșii săi de degradare în mulți taxoni de flux este mult mai mică decât cea înregistrată anterior.Credem că această descoperire este probabil extinsă la protobiota din fluxurile curate de oriunde.Rezultatele experimentului la scară mezo au fost aplicate la studii de teren pe scară largă (444 de pâraie mici compuse din utilizări mixte urbane, agricole și terenuri în cinci regiuni majore din Statele Unite) și s-a constatat că concentrarea multor fluxuri unde a fost detectat fipronilul este de așteptat să fie. Toxicitatea rezultată sugerează că aceste rezultate se pot extinde și în alte țări în care se utilizează fipronil.Potrivit rapoartelor, numărul de persoane care utilizează Fipronil este în creștere în Japonia, Marea Britanie și SUA (7).Fipronil este prezent pe aproape fiecare continent, inclusiv Australia, America de Sud și Africa (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Rezultatele studiilor mezo-to-field prezentate aici indică faptul că utilizarea fipronilului poate avea o semnificație ecologică la scară globală.
Pentru materiale suplimentare pentru acest articol, vă rugăm să consultați http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Acesta este un articol cu ​​acces deschis distribuit în condițiile Licenței Creative Commons Atribuire-Necomerciale, care permite utilizarea, distribuirea și reproducerea pe orice suport, atâta timp cât utilizarea finală nu este în scop comercial și premisa este că lucrarea originală este corectă.Referinţă.
Notă: Vă cerem doar să furnizați adresa dvs. de e-mail, astfel încât persoana pe care o recomandați paginii să știe că doriți ca ea să vadă e-mailul și că nu este spam.Nu vom captura nicio adresă de e-mail.
Această întrebare este folosită pentru a testa dacă sunteți un vizitator și pentru a preveni trimiterea automată de 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
Studiile au arătat că pesticidele comune care sunt detectate frecvent în fluxurile americane sunt mai toxice decât se credea anterior.
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
Studiile au arătat că pesticidele comune care sunt detectate frecvent în fluxurile americane sunt mai toxice decât se credea anterior.
©2021 Asociația Americană pentru Avansarea Științei.toate drepturile rezervate.AAAS este partener al HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef și COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.