Madawa ya kuulia wadudu katika mikondo yanazidi kuwa wasiwasi wa kimataifa, lakini kuna taarifa kidogo juu ya mkusanyiko salama wa mifumo ikolojia ya majini.Katika jaribio la siku 30 la mesocosmic, wanyama wenye uti wa mgongo wa majini wa benthiki walikabiliwa na dawa ya kawaida ya kuua wadudu ya fipronil na aina nne za bidhaa za uharibifu.Mchanganyiko wa fipronil ulisababisha mabadiliko katika kuibuka na kuteleza kwa trophic.Mkusanyiko wa ufanisi (EC50) ambapo fipronil na sulfidi, sulfone na bidhaa za uharibifu wa desulfinyl husababisha majibu ya 50% imetengenezwa.Kodi za ushuru sio nyeti kwa fipronil.Mkusanyiko wa hatari wa 5% ya spishi zilizoathiriwa kutoka kwa maadili 15 ya mesocosmic EC50 hutumika kubadilisha mkusanyiko wa kiwanja wa fipronil kwenye sampuli ya shamba kuwa jumla ya vitengo vya sumu (∑TUFipronils).Katika 16% ya mitiririko iliyotokana na tafiti tano za kikanda, wastani wa ∑TUFipronil ulizidi 1 (kuashiria sumu).Viashiria vya wanyama wasio na uti wa mgongo wa spishi zilizo hatarini vinahusiana vibaya na TUTUipronil katika maeneo manne kati ya matano ya sampuli.Tathmini hii ya hatari ya kiikolojia inaonyesha kwamba viwango vya chini vya misombo ya fipronil vitapunguza jumuiya za mikondo katika maeneo mengi ya Marekani.
Ingawa uzalishaji wa kemikali za sintetiki umeongezeka sana katika miongo ya hivi karibuni, athari za kemikali hizi kwenye mifumo ikolojia isiyolengwa haijaeleweka kikamilifu (1).Katika maji ya juu ya ardhi ambapo 90% ya ardhi ya kilimo duniani inapotea, hakuna data juu ya viuatilifu vya kilimo, lakini ambapo kuna data, wakati wa viuatilifu kuzidi vizingiti vya udhibiti ni nusu (2).Uchambuzi wa meta wa viuatilifu vya kilimo katika maji ya uso wa maji nchini Marekani uligundua kuwa katika 70% ya maeneo ya sampuli, angalau dawa moja ilizidi kiwango cha udhibiti (3).Hata hivyo, uchanganuzi huu wa meta (2, 3) unazingatia tu maji ya uso yaliyoathiriwa na matumizi ya ardhi ya kilimo, na ni muhtasari wa tafiti tofauti.Dawa za kuulia wadudu, haswa wadudu, pia zipo katika viwango vya juu katika mifereji ya maji ya mazingira ya mijini (4).Ni nadra kufanya tathmini ya kina ya viuatilifu katika maji ya juu ya ardhi yanayotolewa kutoka kwa kilimo na mandhari ya mijini;kwa hivyo, haijulikani ikiwa dawa za kuulia wadudu zina tishio kubwa kwa rasilimali za maji ya juu ya ardhi na uadilifu wao wa kiikolojia.
Benzopyrazoles na neonicotinoids zilichangia theluthi moja ya soko la kimataifa la dawa mnamo 2010 (5).Katika maji ya juu ya ardhi nchini Marekani, fipronil na bidhaa zake za uharibifu (phenylpyrazoles) ni misombo ya kawaida ya dawa, na viwango vyake kwa kawaida huzidi viwango vya majini (6-8).Ingawa neonicotinoids imevutia umakini kwa sababu ya athari zao kwa nyuki na ndege na kuenea kwao (9), fipronil ni sumu zaidi kwa samaki na ndege (10), wakati misombo mingine ya Hatari ya phenylpyrazoles ina athari za kuulia wadudu (5).Fipronil ni dawa ya kimfumo inayotumika kudhibiti wadudu katika mazingira ya mijini na kilimo.Tangu fipronil iingie katika soko la dunia mwaka 1993, matumizi ya fipronil nchini Marekani, Japan na Uingereza imeongezeka sana (5).Nchini Marekani, fipronil hutumiwa kudhibiti mchwa na mchwa, na hutumiwa katika mazao ikiwa ni pamoja na mahindi (pamoja na matibabu ya mbegu), viazi na bustani (11, 12).Matumizi ya kilimo ya fipronil nchini Marekani yalifikia kilele mwaka wa 2002 (13).Ingawa hakuna data ya kitaifa ya matumizi ya mijini inayopatikana, matumizi ya mijini huko California yalifikia kilele mnamo 2006 na 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, ilifikiwa tarehe 2 Desemba 2019).Ingawa viwango vya juu vya fipronil (6.41μg/L) hupatikana katika mitiririko katika baadhi ya maeneo ya kilimo yenye viwango vya juu vya matumizi (14), ikilinganishwa na mikondo ya kilimo, mikondo ya mijini nchini Marekani kwa ujumla hugunduliwa zaidi na viwango vya juu vya juu, vyema kwa tukio la dhoruba ni kuhusishwa na mtihani (6, 7, 14-17).
Fipronil huingia kwenye mfumo wa ikolojia wa majini wa kukimbia au leaches kutoka kwa udongo kwenye mkondo (7, 14, 18).Fipronil ina tetemeko la chini (sheria ya Henry mara kwa mara 2.31×10-4 Pa m3 mol-1), umumunyifu wa chini hadi wastani wa maji (3.78 mg/l ifikapo 20°C), na haidrophobicity ya wastani (logi Kow ni 3.9 hadi 4.1) uhamaji katika udongo ni mdogo sana (logi Koc ni 2.6 hadi 3.1) (12, 19), na inaonyesha uvumilivu wa chini hadi wa kati katika mazingira (20).Finazepril inaharibiwa na upigaji picha, uoksidishaji, hidrolisisi na kupunguzwa kwa pH, na kutengeneza bidhaa kuu nne za uharibifu: dessulfoxyphenapril (wala sulfoxide), phenaprenip sulfone (sulfone), Filofenamide (amide) na filofenib sulfidi (sulfidi).Bidhaa za uharibifu wa Fipronil huwa na utulivu zaidi na wa kudumu kuliko kiwanja cha mzazi (21, 22).
Sumu ya fipronil na uharibifu wake kuwa spishi zisizolengwa (kama vile wanyama wasio na uti wa mgongo wa majini) zimerekodiwa vizuri (14, 15).Fipronil ni kiwanja cha neurotoxic ambacho huingilia kati upitishaji wa ioni ya kloridi kupitia mkondo wa kloridi unaodhibitiwa na asidi ya gamma-aminobutyric katika wadudu, na kusababisha ukolezi wa kutosha kusababisha msisimko na kifo kupita kiasi (20).Fipronil ni sumu kwa kuchagua, kwa hivyo ina mshikamano mkubwa wa kipokezi kwa wadudu kuliko mamalia (23).Shughuli ya wadudu ya bidhaa za uharibifu wa fipronil ni tofauti.Sumu ya sulfone na sulfidi kwa wanyama wasio na uti wa mgongo wa maji safi ni sawa au zaidi kuliko ile ya kiwanja cha wazazi.Desulfinyl ina sumu ya wastani lakini ina sumu kidogo kuliko kiwanja cha mzazi.Kiasi kisicho na sumu (23, 24).Uwezekano wa wanyama wasio na uti wa mgongo wa majini kwa uharibifu wa fipronil na fipronil hutofautiana sana ndani na kati ya taxa (15), na katika hali zingine hata huzidi agizo la ukubwa (25).Hatimaye, kuna ushahidi kwamba phenylpyrazoles ni sumu zaidi kwa mfumo wa ikolojia kuliko ilivyofikiriwa hapo awali (3).
Vigezo vya kibayolojia vya majini kulingana na upimaji wa sumu ya maabara vinaweza kudharau hatari ya idadi ya watu wa shamba (26-28).Viwango vya majini kwa kawaida huwekwa kwa kupima sumu ya maabara ya aina moja kwa kutumia spishi moja au kadhaa za wanyama wasio na uti wa mgongo wa majini (kwa mfano, Diptera: Chironomidae: Chironomus na Crustacea: Daphnia magna na Hyalella azteca).Viumbe hivi vya majaribio kwa ujumla ni rahisi kulima kuliko viumbe wengine wenye uti wa mgongo wa benthiki (kwa mfano, phe jenasi::), na katika baadhi ya matukio ni nyeti sana kwa vichafuzi.Kwa mfano, D. Magna ni nyeti sana kwa metali nyingi kuliko wadudu fulani, wakati A. zteca ni nyeti sana kwa dawa ya pyrethroid ya bifenthrin kuliko usikivu wake kwa minyoo (29, 30).Kizuizi kingine cha alama zilizopo ni ncha zinazotumika katika hesabu.Vigezo vikali vinatokana na vifo (au vilivyowekwa kwa crustaceans), ilhali viwango sugu kwa kawaida hutegemea sehemu ndogo za mwisho (kama vile ukuaji na uzazi) (ikiwa zipo).Hata hivyo, kuna athari ndogo ndogo zilizoenea, kama vile ukuaji, kuibuka, kupooza, na kucheleweshwa kwa maendeleo, ambayo inaweza kuathiri mafanikio ya taxa na mienendo ya jamii.Kwa hivyo, ingawa kigezo hutoa usuli wa umuhimu wa kibayolojia wa athari, umuhimu wa kiikolojia kama kizingiti cha sumu hauna uhakika.
Ili kuelewa vyema athari za misombo ya fipronil kwenye mifumo ikolojia ya majini ya benthic (wanyama wasio na uti wa mgongo na mwani), jumuiya za asili za benthic zililetwa kwenye maabara na kuathiriwa na viwango vya mkusanyiko wakati wa mtiririko wa siku 30 wa Fipronil au mojawapo ya majaribio manne ya uharibifu wa fipronil.Lengo la utafiti ni kutoa mkusanyiko wa athari wa spishi mahususi wa 50 (thamani ya EC50) kwa kila kiwanja cha fipronil kinachowakilisha taxa pana ya jumuiya ya mto, na kubainisha athari za uchafuzi kwenye muundo na utendaji wa jumuiya [yaani, ukolezi wa hatari] 5 % Ya spishi zilizoathiriwa (HC5) na athari zisizo za moja kwa moja kama vile kuibuka kwa mabadiliko na mienendo ya trophic].Kisha kizingiti (thamani maalum ya HC5) iliyopatikana kutoka kwa jaribio la mesoscopic ilitumika kwa uwanja uliokusanywa na Utafiti wa Jiolojia wa Marekani (USGS) kutoka mikoa mitano ya Marekani (Kaskazini-mashariki, Kusini-mashariki, Midwest, Kaskazini-magharibi mwa Pasifiki, na California ya Kati. Data ya Ukanda wa Pwani) kama sehemu ya tathmini ya ubora wa mkondo wa kikanda wa USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Kwa kadiri tunavyojua, hii ni tathmini ya kwanza ya hatari ya ikolojia.Inachunguza kwa kina athari za misombo ya fipronil kwenye viumbe hai katika mazingira yanayodhibitiwa, na kisha kutumia matokeo haya kwa tathmini za uga wa mizani ya bara.
Jaribio la siku 30 la mesocosmic lilifanyika katika Maabara ya Majini ya USGS (AXL) huko Fort Collins, Colorado, Marekani kuanzia Oktoba 18 hadi Novemba 17, 2017, kwa siku 1 ya ufugaji wa nyumbani na siku 30 za majaribio.Njia hiyo imeelezewa hapo awali (29, 31) na kuelezewa kwa kina katika nyenzo za ziada.Mpangilio wa nafasi ya meso una mtiririko wa mzunguko wa 36 katika mtiririko wa kazi nne (matangi ya maji yanayozunguka).Kila mkondo ulio hai una kifaa cha kupozea ili kuweka halijoto ya maji na huangaziwa na mzunguko wa mwanga wa giza wa 16:8.Mtiririko wa kiwango cha meso ni chuma cha pua, ambacho kinafaa kwa hydrophobicity ya fipronil (logi Kow = 4.0) na inafaa kwa vimumunyisho vya kusafisha kikaboni (Mchoro S1).Maji yaliyotumika kwa majaribio ya kiwango cha meso yalikusanywa kutoka kwa Mto Cache La Poudre (vyanzo vya juu vya mto ikijumuisha Hifadhi ya Kitaifa ya Rocky Mountain, Msitu wa Kitaifa na Mgawanyiko wa Bara) na kuhifadhiwa katika matangi manne ya kuhifadhia polyethilini ya AXL.Tathmini za awali za sampuli za mchanga na maji zilizokusanywa kutoka kwenye tovuti hazikupata dawa yoyote ya wadudu (29).
Muundo wa majaribio ya kiwango cha wastani una mitiririko 30 ya kuchakata na mitiririko 6 ya udhibiti.Mkondo wa matibabu hupokea maji yaliyotibiwa, ambayo kila moja ina viwango vya mara kwa mara vya fipronil ambavyo havijarudiwa: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amide (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), kikundi cha desulfurization. [Wakala wa Ulinzi wa Mazingira wa Marekani (EPA) Maktaba ya Viua wadudu, CAS 205650-65-3], sulfone (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) na sulfidi (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); usafi wote ≥ 97.8%. Kulingana na viwango vya majibu vilivyochapishwa (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Kwa kufuta kiwanja cha fipronil katika methanoli ( Thermo Fisher Scientific, kiwango cha uidhinishaji cha Jumuiya ya Kemikali ya Marekani), na kuyeyusha. na maji yaliyotolewa kwa kiasi kinachohitajika ili kuandaa suluhisho la hisa iliyokolea Kwa sababu kiasi cha methanoli katika kipimo ni tofauti, ni muhimu kuongeza methanoli kwa mikondo yote ya matibabu kama inahitajika. 0.05 ml/L) kwenye vijito.Mwonekano wa kati wa vijito vingine vitatu vya udhibiti vilipokea maji ya mto bila methanoli, vinginevyo vilichukuliwa kama vijito vingine vyote.
Siku ya 8, siku ya 16 na siku ya 26, joto, thamani ya pH, conductivity ya umeme na uharibifu wa fipronil na fipronil zilipimwa katika utando wa mtiririko.Ili kufuatilia uharibifu wa kiwanja cha fipronil wakati wa jaribio la vyombo vya habari, fipronil (wazazi) ilitumiwa kutibu mucosa ya matumbo ya kioevu kwa siku nyingine tatu [siku 5, 12 na 21 (n = 6)] kwa joto, pH , Sampuli ya uboreshaji, fipronil na uharibifu wa fipronil.Sampuli za uchanganuzi wa viuatilifu zilikusanywa kwa kuchuja mililita 10 za maji yanayotiririka kwenye chupa ya glasi ya kaharabu yenye ujazo wa ml 20 kupitia chujio cha sindano ya Whatman 0.7-μm GF/F chenye sindano kubwa ya kipenyo.Sampuli hizo ziligandishwa mara moja na kutumwa kwa Maabara ya Kitaifa ya Ubora wa Maji ya USGS (NWQL) huko Lakewood, Colorado, Marekani kwa uchunguzi.Kwa kutumia mbinu iliyoboreshwa ya mbinu iliyochapishwa hapo awali, Fipronil na bidhaa 4 za uharibifu katika sampuli za maji ziliamuliwa na sindano ya maji ya moja kwa moja (DAI) kioevu chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS / MS; Agilent 6495).Kiwango cha ugunduzi wa chombo (IDL) kinakadiriwa kuwa kiwango cha chini zaidi cha urekebishaji ambacho kinakidhi kiwango cha utambulishaji wa ubora;IDL ya fipronil ni 0.005 μg/L, na IDL ya fipronil nyingine nne ni 0.001 μg/L.Nyenzo ya ziada hutoa maelezo kamili ya mbinu zinazotumiwa kupima misombo ya fipronil, ikiwa ni pamoja na udhibiti wa ubora na taratibu za uhakikisho (kwa mfano, kurejesha sampuli, spikes, ukaguzi wa watu wengine, na nafasi zilizoachwa wazi).
Mwishoni mwa majaribio ya siku 30 ya Mesocosmic, kuhesabu na kutambua wanyama wazima na wasio na uti wa mgongo wa mabuu kulikamilishwa (mwisho kuu wa ukusanyaji wa data).Watu wazima wanaojitokeza hukusanywa kutoka kwa wavu kila siku na kugandishwa kwenye bomba safi la 15 ml la Falcon centrifuge.Mwishoni mwa jaribio (siku ya 30), yaliyomo kwenye utando katika kila mkondo yalisuguliwa ili kuondoa wanyama wowote wasio na uti wa mgongo, na kuchujwa (250 μm) na kuhifadhiwa katika 80% ya ethanoli.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) imekamilisha utambuzi wa kijadi wa mabuu na wanyama wazima wasio na uti wa mgongo hadi kiwango cha chini kabisa cha taxonomic iwezekanavyo, kwa kawaida spishi.Siku ya 9, 19 na 29, klorofili a ilipimwa kwa utatu katika utando wa machoskopu wa kila mkondo.Data zote za kemikali na kibayolojia kama sehemu ya majaribio ya mesoscopic hutolewa katika toleo la data linaloandamana (35).
Tafiti za kiikolojia zilifanywa katika vijito vidogo (wading) katika maeneo makuu matano ya Marekani, na viuatilifu vilifuatiliwa katika kipindi cha fahirisi kilichopita.Kwa kifupi, kwa kuzingatia matumizi ya ardhi ya kilimo na mijini (36-40), maeneo 77 hadi 100 yalichaguliwa katika kila mkoa (maeneo 444 kwa jumla).Wakati wa spring na majira ya joto ya mwaka mmoja (2013-2017), sampuli za maji zinakusanywa mara moja kwa wiki katika kila mkoa kwa wiki 4 hadi 12.Wakati maalum hutegemea eneo na kiwango cha maendeleo.Hata hivyo, vituo 11 katika eneo la kaskazini mashariki viko karibu katika eneo la maji.Hakuna maendeleo, isipokuwa kwamba sampuli moja tu ilikusanywa.Kwa kuwa vipindi vya ufuatiliaji wa viuatilifu katika tafiti za kikanda ni tofauti, kwa kulinganisha, ni sampuli nne tu za mwisho zilizokusanywa katika kila tovuti ndizo zinazozingatiwa hapa.Inachukuliwa kuwa sampuli moja iliyokusanywa katika tovuti ambayo haijaendelezwa ya Kaskazini-mashariki (n = 11) inaweza kuwakilisha kipindi cha sampuli cha wiki 4.Njia hii inaongoza kwa idadi sawa ya uchunguzi juu ya viuatilifu (isipokuwa kwa maeneo 11 ya Kaskazini-mashariki) na muda sawa wa uchunguzi;inaaminika kuwa wiki 4 ni za kutosha kwa mfiduo wa muda mrefu kwa biota, lakini ni fupi vya kutosha kwamba jumuiya ya ikolojia haifai Inapaswa kupona kutokana na mawasiliano haya.
Katika kesi ya mtiririko wa kutosha, sampuli ya maji inakusanywa kwa njia ya kasi ya mara kwa mara na ongezeko la upana wa mara kwa mara (41).Wakati mtiririko hautoshi kutumia njia hii, unaweza kukusanya sampuli kwa ushirikiano wa kina wa sampuli au kunyakua kutoka katikati ya mvuto wa mtiririko.Tumia bomba la sindano na kichungi cha diski (0.7μm) kukusanya 10 ml ya sampuli iliyochujwa (42).Kupitia DAI LC-MS/MS/MS/MS, sampuli za maji zilichambuliwa katika NWQL kwa ajili ya viuatilifu 225 na bidhaa za uharibifu wa viua wadudu, ikiwa ni pamoja na fipronil na bidhaa 7 za uharibifu (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfides, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol, desthimide, fipronil na fipronil).)Viwango vya kawaida vya chini vya kuripoti kwa tafiti za nyanjani ni: fipronil, desmethylthio fluorobenzonitrile, fipronil sulfide, fipronil sulfone, na deschlorofipronil 0.004 μg/L;dessulfinyl fluorfenamide na Mkusanyiko wa fipronil amide ni 0.009 μg/lita;mkusanyiko wa fipronil sulfonate ni 0.096 μg/lita.
Jamii za wanyama wasio na uti wa mgongo huchukuliwa sampuli mwishoni mwa kila utafiti wa eneo (majira ya masika/majira ya joto), kwa kawaida kwa wakati mmoja na tukio la mwisho la sampuli ya viuatilifu.Baada ya msimu wa ukuaji na matumizi makubwa ya dawa za kuulia wadudu, muda wa sampuli unapaswa kuendana na hali ya mtiririko wa chini, na ufanane na wakati ambapo jamii ya wanyama wasio na uti wa mgongo wa mto hukomaa na iko katika hatua ya maisha ya mabuu.Kwa kutumia sampuli ya Surber yenye matundu 500μm au wavu wa fremu ya D, sampuli za jamii ya wanyama wasio na uti wa mgongo zilikamilishwa katika tovuti 437 kati ya 444.Njia ya sampuli imeelezewa kwa undani katika nyenzo za ziada.Kwenye NWQL, wanyama wote wasio na uti wa mgongo kawaida hutambuliwa na kuorodheshwa katika kiwango cha jenasi au spishi.Data zote za kemikali na kibayolojia zilizokusanywa katika uwanja huu na kutumika katika muswada huu zinaweza kupatikana katika kutolewa data kuandamana (35).
Kwa misombo mitano ya fipronil iliyotumiwa katika majaribio ya mesoscopic, mkusanyiko wa wanyama wasio na uti wa mgongo wa mabuu uliopunguzwa kwa 20% au 50% ulihesabiwa kulingana na udhibiti (yaani EC20 na EC50).Data [x = mkusanyiko wa fipronil uliopimwa kwa muda (angalia nyenzo za ziada kwa maelezo), y = wingi wa mabuu au vipimo vingine] ziliwekwa kwenye kifurushi kilichopanuliwa cha R(43) kwa kutumia mbinu ya urejeleaji wa logarithmic ya vigezo vitatu" drc".Mviringo huo unatoshea spishi zote (mabuu) kwa wingi wa kutosha na hukutana na vipimo vingine vya riba (kwa mfano, utajiri wa taxa, wingi wa ndege aina zote, na wingi wa jumla) ili kuelewa zaidi athari ya jamii.Mgawo wa Nash-Sutcliff (45) hutumika kutathmini uwiano wa kielelezo, ambapo kifaa duni kinaweza kupokea thamani hasi zisizo na kikomo, na thamani ya mkao kamili ni 1.
Ili kuchunguza athari za misombo ya fipronil juu ya kuibuka kwa wadudu katika jaribio, data ilitathminiwa kwa njia mbili.Kwanza, kwa kutoa mwonekano wa wastani wa mtiririko wa meso kutoka kwa mwonekano wa kila mtiririko wa meso wa matibabu, matukio ya kila siku ya wadudu kutoka kwa kila mtiririko wa meso (jumla ya idadi ya watu wote) ilirekebishwa kwa udhibiti.Panga maadili haya dhidi ya wakati ili kuelewa kupotoka kwa mpatanishi wa maji ya matibabu kutoka kwa mpatanishi wa maji ya kudhibiti katika jaribio la siku 30.Pili, hesabu asilimia ya utukiaji wa kila mesofili, ambayo inafafanuliwa kama uwiano wa jumla ya idadi ya mesophyli katika mtiririko fulani hadi wastani wa idadi ya mabuu na watu wazima katika kikundi cha udhibiti, na inafaa kwa urejeshaji wa logarithmic wa parameta tatu. .Wadudu wote wa kuota waliokusanywa walikuwa kutoka kwa familia ndogo mbili za familia ya Chironomidae, kwa hivyo uchambuzi wa pamoja ulifanyika.
Mabadiliko katika muundo wa jumuiya, kama vile upotevu wa taxa, hatimaye yanaweza kutegemea athari za moja kwa moja na zisizo za moja kwa moja za sumu, na inaweza kusababisha mabadiliko katika utendaji wa jamii (kwa mfano, trophic cascade).Ili kujaribu mteremko wa trophic, mtandao rahisi wa sababu ulitathminiwa kwa kutumia mbinu ya uchanganuzi wa njia (R kifurushi “piecewiseSEM”) (46).Kwa majaribio ya macho, inadhaniwa kuwa fipronil, desulfinyl, sulfidi na sulfone (haijajaribiwa amide) katika maji ili kupunguza biomass ya scraper, kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwa ongezeko la biomass ya chlorophyll a (47).Mkusanyiko wa kiwanja ni kigezo cha kitabiri, na kikwarua na klorofili kibaimasi ndio vigeu vya majibu.Takwimu za Fisher C hutumika kutathmini ulinganifu wa modeli, ili thamani ya P <0.05 iashirie muundo mzuri wa kufaa (46).
Ili kuunda wakala wa ulinzi wa kizingiti cha jamii ya mazingira kwa hatari, kila kiwanja kimepata 95% ya spishi zilizoathiriwa (HC5) usambazaji wa unyeti wa spishi sugu (SSD) na ulinzi wa ukolezi wa hatari.Seti tatu za data za SSD zilitolewa: (i) seti ya data ya meso pekee, (ii) seti ya data iliyo na data yote ya meso na data iliyokusanywa kutoka kwa hoja ya hifadhidata ya EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, iliyofikiwa kwenye Tarehe 14 Machi 2019), muda wa utafiti ni siku 4 au zaidi, na (iii) seti ya data iliyo na data yote ya mesoscopic na data ya ECOTOX, ambayo data ya ECOTOX (kufichua papo hapo) ikigawanywa kwa uwiano wa papo hapo na Uwiano wa sugu D. magna ( 19.39) kueleza tofauti ya muda wa kukaribia aliyeambukizwa na kukadiria thamani sugu ya EC50 (12).Madhumuni yetu ya kuzalisha miundo mingi ya SSD ni (i) kukuza thamani za HC5 kwa kulinganisha na data ya uga (kwa SSD pekee kwa midia), na (ii) kutathmini kuwa data ya midia inakubalika zaidi kuliko mashirika ya udhibiti ili kujumuishwa katika ufugaji wa samaki. uthabiti wa vigezo vya maisha na uwekaji sanifu wa rasilimali za data, na kwa hivyo uwezekano wa kutumia tafiti za mesoskopu kwa mchakato wa marekebisho.
SSD ilitengenezwa kwa kila seti ya data kwa kutumia kifurushi cha R “ssdtools” (48).Tumia bootstrap (n = 10,000) kukadiria wastani wa HC5 na muda wa kutegemewa (CI) kutoka kwa SSD.Majibu arobaini na tisa ya taxa (yote ambayo yametambuliwa kama jenasi au spishi) yaliyotengenezwa kupitia utafiti huu yameunganishwa na majibu 32 ya ushuru yaliyokusanywa kutoka kwa tafiti sita zilizochapishwa katika hifadhidata ya ECOTOX, kwa jumla ya majibu 81 ya Taxon yanaweza kutumika kwa ukuzaji wa SSD. .Kwa kuwa hakuna data iliyopatikana katika hifadhidata ya ECOTOX ya amidi, hakuna SSD iliyotengenezwa kwa amide na jibu moja tu la EC50 lilipatikana kutoka kwa utafiti wa sasa.Ingawa thamani ya EC50 ya kikundi kimoja tu cha sulfidi ilipatikana katika hifadhidata ya ECOTOX, mwanafunzi aliyehitimu sasa ana maadili 12 ya EC50.Kwa hiyo, SSD za vikundi vya sulfynyl zimetengenezwa.
Maadili mahususi ya HC5 ya misombo ya fipronil iliyopatikana kutoka kwa seti ya data ya SSD ya Mesocosmos pekee iliunganishwa na data ya shamba ili kutathmini mfiduo na uwezekano wa sumu ya misombo ya fipronil katika mikondo 444 kutoka mikoa mitano nchini Marekani.Katika dirisha la sampuli la wiki 4 zilizopita, kila mkusanyiko wa misombo ya fipronil iliyogunduliwa (viwango visivyotambuliwa ni sifuri) hugawanywa na HC5 husika, na uwiano wa kiwanja wa kila sampuli hufupishwa ili kupata Jumla ya sumu ya kitengo cha fipronil (ΣTUFipronils), ambapo ΣTUFipronils> 1 inamaanisha sumu.
Kwa kulinganisha mkusanyiko wa hatari wa 50% ya spishi zilizoathiriwa (HC50) na thamani ya EC50 ya utajiri wa taxa inayotokana na jaribio la utando wa kati, SSD iliyopatikana kutoka kwa data ya utando wa kati ilitathminiwa ili kuonyesha unyeti wa jumuiya pana zaidi ya ikolojia kwa fipronil. shahada..Kupitia ulinganisho huu, uthabiti kati ya mbinu ya SSD (ikijumuisha zile tu taxa zilizo na uhusiano wa kukabiliana na kipimo) na mbinu ya EC50 (pamoja na taxa zote za kipekee zinazozingatiwa katika nafasi ya kati) kwa kutumia mbinu ya EC50 ya kupima utajiri wa taxa inaweza kutathminiwa Ngono.Uhusiano wa majibu ya kipimo.
Kiashirio cha hatari ya viuatilifu (SPEARpesticides) kilikokotolewa ili kuchunguza uhusiano kati ya hali ya afya ya jamii zisizo na uti wa mgongo na ΣTUFipronil katika vijito 437 vya kukusanya wanyama wasio na uti wa mgongo.Kipimo cha dawa za kuua wadudu SPEAR hubadilisha muundo wa wanyama wasio na uti wa mgongo kuwa kipimo cha wingi kwa taksonomia ya kibiolojia yenye sifa za kisaikolojia na ikolojia, na hivyo kutoa usikivu kwa viuatilifu.Kiashiria cha dawa za kuua wadudu SPEAR si nyeti kwa viumbe vya asili (49, 50), ingawa utendaji wake utaathiriwa na uharibifu mkubwa wa makazi (51).Data ya wingi inayokusanywa kwenye tovuti kwa kila taxon inaratibiwa na thamani kuu ya ushuru inayohusiana na programu ya ASTERICS ili kutathmini ubora wa ikolojia ya mto (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home html).Kisha ingiza data kwenye programu ya Onyesha (http://systemecology.eu/indicate/) (toleo la 18.05).Katika programu hii, hifadhidata ya sifa za Ulaya na hifadhidata yenye usikivu wa kisaikolojia kwa viuatilifu hutumika kubadilisha data ya kila tovuti kuwa kiashirio cha SPEAR.Kila moja ya tafiti tano za kikanda zilitumia Muundo wa Jumla wa Ziada (GAM) ["mgcv" katika kifurushi cha R(52)) kuchunguza uhusiano kati ya kipimo cha dawa za kuua wadudu SPEAR na ubadilishaji wa ΣTUFipronils [logi10(X + 1)] Huhusishwa.Kwa maelezo zaidi kuhusu vipimo vya SPEAR na kwa uchanganuzi wa data, tafadhali angalia Nyenzo za Ziada.
Kielezo cha ubora wa maji kinalingana katika kila mtiririko wa mesoskopu na kipindi chote cha majaribio ya macho.Wastani wa halijoto, pH na upitishaji hewa ulikuwa 13.1°C (±0.27°C), 7.8 (±0.12) na 54.1 (±2.1) μS/cm (35), mtawalia.Kipimo cha kaboni hai iliyoyeyushwa katika maji safi ya mto ni 3.1 mg/L.Katika mwonekano wa macho wa mto ambapo kinasa sauti cha MiniDOT kinawekwa, oksijeni iliyoyeyushwa iko karibu na kueneza (wastani> 8.0 mg/L), ikionyesha kwamba mkondo umesambazwa kikamilifu.
Udhibiti wa ubora na data ya uhakikisho wa ubora kwenye fipronil hutolewa katika toleo la data linaloandamana (35).Kwa kifupi, viwango vya urejeshaji wa miiba ya matrix ya maabara na sampuli za machoskopu kwa kawaida huwa ndani ya safu zinazokubalika (uokoaji wa 70% hadi 130%), viwango vya IDL vinathibitisha mbinu ya upimaji, na nafasi zilizoachwa wazi za maabara na zana kwa kawaida ni safi Kuna isipokuwa chache sana isipokuwa. jumla hizi zilizojadiliwa katika nyenzo za ziada..
Kwa sababu ya muundo wa mfumo, mkusanyiko uliopimwa wa fipronil kawaida huwa chini kuliko thamani inayolengwa (Kielelezo S2) (kwa sababu inachukua siku 4 hadi 10 kufikia hali thabiti chini ya hali bora) (30).Ikilinganishwa na misombo mingine ya fipronil, mkusanyiko wa desulfinyl na amide hubadilika kidogo baada ya muda, na tofauti ya ukolezi ndani ya matibabu ni ndogo kuliko tofauti kati ya matibabu isipokuwa kwa matibabu ya chini ya sulfone na sulfidi.Kiwango cha wastani cha mkusanyiko kilichopimwa kwa muda kwa kila kikundi cha matibabu ni kama ifuatavyo: Fipronil, IDL hadi 9.07μg/L;Desulfinyl, IDL hadi 2.15μg/L;Amide, IDL hadi 4.17μg/L;Sulfidi, IDL Hadi 0.57μg/lita;na sulfone, IDL ni 1.13μg/lita (35).Katika baadhi ya mito, misombo ya fipronil isiyo na lengo iligunduliwa, yaani, misombo ambayo haikuingizwa kwenye matibabu maalum, lakini ilijulikana kuwa bidhaa za uharibifu wa kiwanja cha matibabu.Utando wa mesoscopic unaotibiwa na kiwanja cha fipronil huwa na idadi kubwa zaidi ya bidhaa za uharibifu zisizolengwa zilizogunduliwa (zisipotumika kama kiwanja cha usindikaji, ni sulfini, amide, sulfidi na sulfone);hii inaweza kuwa kutokana na mchakato wa uzalishaji Uchafu wa mchanganyiko na/au michakato ya uharibifu ambayo hutokea wakati wa uhifadhi wa suluhisho la hisa na (au) katika jaribio la mesoscopic badala ya matokeo ya uchafuzi mtambuka.Hakuna mwelekeo wa ukolezi wa uharibifu ulizingatiwa katika matibabu ya fipronil.Misombo ya uharibifu isiyolengwa hugunduliwa kwa kawaida katika mwili na mkusanyiko wa juu wa matibabu, lakini mkusanyiko ni chini ya mkusanyiko wa misombo hii isiyolengwa (tazama sehemu inayofuata kwa mkusanyiko).Kwa hiyo, kwa kuwa misombo ya uharibifu usio na lengo kwa kawaida haipatikani katika matibabu ya chini ya fipronil, na kwa sababu mkusanyiko unaotambuliwa ni wa chini kuliko mkusanyiko wa athari katika matibabu ya juu, inahitimishwa kuwa misombo hii isiyo ya lengo ina athari ndogo kwenye uchambuzi.
Katika majaribio ya vyombo vya habari, benthic macroinvertebrates walikuwa nyeti kwa fipronil, desulfinyl, sulfone, na sulfidi [Jedwali S1;data asili ya wingi imetolewa katika toleo la data linaloandamana (35)].Fipronil amide ni ya inzi Rhithrogena sp pekee.Sumu (inayoua), EC50 yake ni 2.05μg/L [±10.8(SE)].Mikondo ya kujibu kipimo ya taxa 15 za kipekee zilitolewa.Taksi hizi zilionyesha vifo ndani ya safu ya mkusanyiko iliyojaribiwa (Jedwali S1), na taxa iliyolengwa (kama vile nzi) (Mchoro S3) na taxa tajiri (Kielelezo 1) Msururu wa majibu ya kipimo ulitolewa.Mkusanyiko (EC50) wa fipronil, desulfinyl, sulfone na sulfidi kwenye taxa ya kipekee ya taxa nyeti zaidi kutoka 0.005-0.364, 0.002-0.252, 0.002-0.061 na 0.005-0.043μg/L, mtawalia.Rhithrogena sp.Na Sweltsa sp.;Kielelezo S4) ni cha chini kuliko taxa inayovumiliwa zaidi (kama vile Micropsectra / Tanytarsus na Lepidostoma sp.) (Jedwali S1).Kulingana na wastani wa EC50 wa kila kiwanja katika Jedwali S1, salfoni na sulfidi ndizo misombo yenye ufanisi zaidi, wakati wanyama wasio na uti wa mgongo kwa ujumla ni nyeti sana kwa desulfinyl (bila kujumuisha amides).Vipimo vya hali ya jumla ya ikolojia, kama vile utajiri wa taxa, wingi wa wingi, jumla ya pentaploidi na nzi wote wa mawe, ikiwa ni pamoja na taxa na wingi wa baadhi ya taxa, hizi ni nadra sana katika meso na haziwezi kuhesabiwa Chora kiwiko tofauti cha majibu ya kipimo.Kwa hivyo, viashiria hivi vya kiikolojia ni pamoja na majibu ya ushuru ambayo hayajajumuishwa kwenye SSD.
Utajiri wa Taxa (buu) yenye utendakazi wa ngazi tatu wa (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfone, na (D) ukolezi wa sulfidi.Kila sehemu ya data inawakilisha mabuu kutoka kwa mkondo mmoja mwishoni mwa jaribio la meso la siku 30.Utajiri wa ushuru ni hesabu ya ushuru wa kipekee katika kila mkondo.Thamani ya mkusanyiko ni wastani uliopimwa wakati wa mkusanyiko unaozingatiwa wa kila mkondo uliopimwa mwishoni mwa jaribio la siku 30.Fipronil amide (haijaonyeshwa) haina uhusiano na taxa tajiri.Tafadhali kumbuka kuwa mhimili wa x uko kwenye mizani ya logarithmic.EC20 na EC50 na SE zimeripotiwa katika Jedwali S1.
Katika mkusanyiko wa juu zaidi wa misombo yote mitano ya fipronil, kiwango cha kuibuka kwa Uetridae kilipungua.Asilimia ya kuota (EC50) ya sulfidi, sulfone, fipronil, amide na desulfinyl ilionekana kupungua kwa 50% katika viwango vya 0.03, 0.06, 0.11, 0.78 na 0.97μg/L mtawalia (Mchoro 2 na Mchoro S5).Katika majaribio mengi ya siku 30, matibabu yote ya fipronil, desulfinyl, sulfone na sulfidi yalichelewa, isipokuwa kwa baadhi ya matibabu ya chini ya mkusanyiko (Mchoro 2), na kuonekana kwao kulizuiwa.Katika matibabu ya amide, maji taka yaliyokusanywa wakati wa majaribio yote yalikuwa ya juu kuliko yale ya udhibiti, na mkusanyiko wa 0.286μg/lita.Mkusanyiko wa juu zaidi (4.164μg/lita) wakati wa jaribio zima ulizuia maji taka, na kiwango cha maji taka cha matibabu ya kati kilikuwa sawa na kikundi cha udhibiti.(takwimu 2).
Kutokeza kwa wingi ni wastani wa wastani wa kila siku kuibuka kwa kila matibabu minus (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfone, (D) salfidi na (E) amide katika mkondo wa udhibiti Wastani wa wastani wa kila siku wa kuibuka kwa membrane.Isipokuwa kwa udhibiti (n = 6), n = 1. Thamani ya mkusanyiko ni wastani wa uzito wa wakati wa mkusanyiko unaozingatiwa katika kila mtiririko.
Kiwango cha mwitikio wa kipimo kinaonyesha kuwa, pamoja na hasara za kijitabia, mabadiliko ya kimuundo katika ngazi ya jamii.Hasa, ndani ya safu ya mkusanyiko wa majaribio, wingi wa may (Kielelezo S3) na wingi wa taxa (Mchoro 1) ulionyesha uhusiano mkubwa wa mwitikio wa kipimo na fipronil, desulfinyl, sulfone na sulfidi.Kwa hivyo, tuligundua jinsi mabadiliko haya ya kimuundo yanavyosababisha mabadiliko katika utendaji wa jamii kwa kujaribu viwango vya lishe.Mfiduo wa wanyama wasio na uti wa mgongo wa majini kwa fipronil, desulfinyl, sulfidi na sulfone kuna athari mbaya ya moja kwa moja kwenye biomasi ya chakavu (Mchoro 3).Ili kudhibiti athari mbaya ya fipronil kwenye majani ya mpapuro, mpapuro pia aliathiri vibaya biomasi ya klorofili (Mchoro 3).Matokeo ya mgawo huu hasi wa njia ni ongezeko la jumla la klorofili a kadiri mkusanyiko wa fipronil na vichafuzi unavyoongezeka.Mifano hizi za njia zilizopatanishwa kikamilifu zinaonyesha kuwa kuongezeka kwa uharibifu wa fipronil au fipronil husababisha kuongezeka kwa uwiano wa klorofili a (Mchoro 3).Inachukuliwa mapema kuwa athari ya moja kwa moja kati ya fipronil au ukolezi wa uharibifu na klorofili kwenye majani ni sifuri, kwa sababu misombo ya fipronil ni dawa ya kuua wadudu na ina sumu ya chini ya moja kwa moja kwa mwani (kwa mfano, mkusanyiko wa msingi wa EPA usio na mishipa ni 100μg / L. fipronil, kikundi cha disulfoxide, sulfone na sulfidi; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risk/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Matokeo yote (mifano halali) inasaidia hili hypothesis.
Fipronil inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa biomass (athari ya moja kwa moja) ya malisho (kundi la scraper ni mabuu), lakini haina athari ya moja kwa moja kwenye biomass ya klorofili a.Hata hivyo, athari kubwa isiyo ya moja kwa moja ya fipronil ni kuongeza majani ya klorofili a kutokana na kupungua kwa malisho.Mshale unaonyesha mgawo wa njia sanifu, na alama ya minus (-) inaonyesha mwelekeo wa ushirika.* Inaonyesha kiwango cha umuhimu.
SSD tatu (safu ya kati pekee, safu ya kati pamoja na data ya ECOTOX, na safu ya kati pamoja na data ya ECOTOX iliyosahihishwa kwa tofauti za muda wa kuambukizwa) ilitoa thamani tofauti za HC5 (Jedwali S3), lakini matokeo yalikuwa ndani ya safu ya SE.Katika sehemu iliyosalia ya utafiti huu, tutaangazia data ya SSD iliyo na ulimwengu wa meso pekee na thamani inayohusiana ya HC5.Kwa maelezo kamili zaidi ya tathmini hizi tatu za SSD, tafadhali rejelea nyenzo za ziada (Jedwali S2 hadi S5 na Takwimu S6 na S7).Usambazaji wa data unaofaa zaidi (alama ya chini kabisa ya kiwango cha habari cha Akaike) kati ya misombo minne ya fipronil (Mchoro 4) inayotumiwa pekee katika ramani ya meso-imara ya SSD ni log-gumbel ya fipronil na sulfone, na weibull ya sulfidi Na γ iliyotiwa salfa ( Jedwali S3).Thamani za HC5 zilizopatikana kwa kila kiwanja zimeripotiwa katika Mchoro 4 kwa ulimwengu wa meso pekee, na katika Jedwali S3 maadili ya HC5 kutoka seti zote tatu za data za SSD zimeripotiwa.Thamani za HC50 za fipronil, sulfidi, sulfone na vikundi vya desulfinyl [22.1 ± 8.78 ng/L (95% CI, 11.4 hadi 46.2), 16.9±3.38 ng/L (95% CI, 11.2 hadi 28.0± 8), 2.66 ng/L (95% CI, 5.44 hadi 15.8) na 83.4±32.9 ng/L (95% CI, 36.4 hadi 163)] Michanganyiko hii ni ya chini sana kuliko utajiri wa EC50 taxa (jumla ya idadi ya kipekee ya taxa) (Jedwali S1 ; maelezo katika jedwali la nyenzo za ziada ni maikrogramu kwa lita).
Katika jaribio la kiwango cha meso, linapofunuliwa na (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfidi kwa siku 30, unyeti wa spishi unaelezewa Ni thamani ya EC50 ya taxon.Mstari wa mstari wa bluu unawakilisha 95% CI.Mstari wa mstari mlalo unawakilisha HC5.Thamani ya HC5 (ng/L) ya kila kiwanja ni kama ifuatavyo: Fipronil, 4.56 ng/L (95% CI, 2.59 hadi 10.2);Sulfidi, 3.52 ng / L (1.36 hadi 9.20);Sulfone, 2.86 ng/ Lita (1.93 hadi 5.29);na sulfinyl, 3.55 ng / lita (0.35 hadi 28.4).Tafadhali kumbuka kuwa mhimili wa x uko kwenye mizani ya logarithmic.
Katika tafiti tano za kikanda, Fipronil (wazazi) iligunduliwa katika 22% ya pointi 444 za sampuli za uga (Jedwali 1).Masafa ya kugundua florfenib, sulfone na amide ni sawa (18% hadi 22% ya sampuli), frequency ya kugundua sulfidi na desulfinyl ni ya chini (11% hadi 13%), wakati bidhaa za uharibifu zilizobaki ziko juu sana.Wachache (1% au chini) au hawajawahi kutambuliwa (Jedwali 1)..Fipronil hugunduliwa mara kwa mara kusini-mashariki (52% ya tovuti) na mara chache zaidi kaskazini-magharibi (9% ya tovuti), ambayo huangazia utofauti wa matumizi ya benzopyrazole na uwezekano wa kuathiriwa na mkondo kote nchini.Waharibifu kwa kawaida huonyesha mifumo inayofanana ya eneo, yenye masafa ya juu zaidi ya ugunduzi kusini-mashariki na ya chini kabisa kaskazini-magharibi au pwani ya California.Mkusanyiko uliopimwa wa fipronil ulikuwa wa juu zaidi, ikifuatiwa na kiwanja cha mzazi fipronil (asilimia 90 ya 10.8 na 6.3 ng/L, mtawalia) (Jedwali 1) (35).Mkusanyiko wa juu wa fipronil (61.4 ng/L), disulfinyl (10.6 ng/L) na salfidi (8.0 ng/L) iliamuliwa kusini-mashariki (katika wiki nne zilizopita za sampuli).Mkusanyiko wa juu wa sulfone uliamuliwa magharibi.(15.7 ng/L), amide (42.7 ng/L), dessulfinyl flupirnamide (14 ng/L) na fipronil sulfonate (8.1 ng/L) (35).Florfenide sulfone ilikuwa kiwanja pekee ambacho kilizingatiwa kuzidi HC5 (Jedwali 1).Wastani wa ΣTUFipronils kati ya maeneo mbalimbali hutofautiana sana (Jedwali 1).Wastani wa kitaifa wa ΣTUFipronils ni 0.62 (maeneo yote, maeneo yote), na tovuti 71 (16%) zina ΣTUFipronils> 1, ikionyesha kuwa inaweza kuwa sumu kwa wanyama wenye uti wa mgongo wa benthiki.Katika maeneo manne kati ya matano yaliyofanyiwa utafiti (isipokuwa Magharibi ya Kati), kuna uhusiano mkubwa kati ya dawa za kuulia wadudu za SPEAR na ΣTUFipronil, na R2 iliyorekebishwa kuanzia 0.07 kando ya pwani ya California hadi 0.34 kusini-mashariki (Mchoro 5).
*Viunga vinavyotumika katika majaribio ya macho.†ΣTUFipronils, wastani wa jumla ya vitengo vya sumu [ilizingatiwa ukolezi wa misombo minne ya fipronil/hatari ya kila kiwanja kutoka asilimia ya tano ya spishi zilizoambukizwa na SSD (Mchoro 4)] Kwa sampuli za kila wiki za fipronil, 4 za mwisho wiki za sampuli za viuatilifu zilizokusanywa katika kila eneo zilikokotolewa.‡Idadi ya maeneo ambapo dawa hupimwa.§Asilimia ya 90 inategemea kiwango cha juu zaidi cha mkusanyiko kilichozingatiwa kwenye tovuti wakati wa wiki 4 zilizopita za sampuli za dawa.na asilimia ya sampuli zilizojaribiwa.¶ Tumia 95% CI ya thamani ya HC5 (Mchoro 4 na Jedwali S3, meso pekee) kukokotoa CI.Dechloroflupinib imechambuliwa katika mikoa yote na haijawahi kupatikana.ND, haijatambuliwa.
Kitengo cha sumu cha Fipronil ni kipimo cha ukolezi wa fipronil kilichogawanywa na thamani ya kiwanja mahususi ya HC5, ambayo hubainishwa na SSD iliyopatikana kutokana na jaribio la vyombo vya habari (ona Mchoro 4).Mstari mweusi, muundo wa nyongeza wa jumla (GAM).Laini nyekundu ya mstari ina CI ya 95% ya GAM.ΣTUFipronils inabadilishwa kuwa log10 (ΣTUFipronils+1).
Madhara mabaya ya fipronil kwa viumbe vya majini visivyolengwa yameandikwa vizuri (15, 21, 24, 25, 32, 33), lakini huu ni utafiti wa kwanza ambao ni nyeti katika mazingira ya maabara yaliyodhibitiwa.Jamii za taxa ziliwekwa wazi kwa misombo ya fipronil, na matokeo yalitolewa kwa kiwango cha bara.Matokeo ya majaribio ya siku 30 ya mesocosmic yanaweza kutoa vikundi 15 vya wadudu wa majini (Jedwali S1) na mkusanyiko usioripotiwa katika maandiko, kati ya ambayo wadudu wa maji katika hifadhidata ya sumu hawajawakilishwa (53, 54).Mikondo ya kukabiliana na dozi mahususi kwa kodi (kama vile EC50) inaonekana katika mabadiliko ya kiwango cha jumuiya (kama vile utajiri wa taxa na yanaweza kusababisha upotevu wa wingi) na mabadiliko ya utendaji kazi (kama vile mabadiliko ya lishe na mabadiliko ya mwonekano).Athari ya ulimwengu wa mesoscopic ilitolewa kwenye uwanja.Katika maeneo manne kati ya matano ya utafiti nchini Marekani, ukolezi wa fipronil uliopimwa shambani ulihusishwa na kupungua kwa mfumo ikolojia wa majini katika maji yanayotiririka.
Thamani ya HC5 ya 95% ya spishi katika jaribio la utando wa kati ina athari ya kinga, ikionyesha kuwa jamii za wanyama wasio na uti wa mgongo wa majini ni nyeti zaidi kwa misombo ya fipronil kuliko ilivyoeleweka hapo awali.Thamani ya HC5 iliyopatikana (florfenib, 4.56 ng/lita; desulfoxirane, 3.55 ng/lita; sulfone, 2.86 ng/lita; sulfidi, 3.52 ng/lita) ni mara kadhaa (florfenib) hadi mara tatu Zaidi ya mpangilio wa ukubwa (desulfinyl). ) chini ya benchmark ya sasa ya EPA ya muda mrefu ya invertebrate [fipronil, 11 ng/lita;desulfinyl, 10,310 ng / lita;sulfone, 37 ng / lita;na sulfidi, kwa 110 ng/lita (8)].Majaribio ya Mesoscopic yalibainisha makundi mengi ambayo ni nyeti kwa fipronil badala ya yale yaliyoonyeshwa na kipimo cha muda mrefu cha wanyama wasio na uti wa EPA (vikundi 4 ambavyo ni nyeti zaidi kwa fipronil, jozi 13 za desulfinyl, jozi 11 za sulfone na jozi 13) unyeti wa sulfidi) (Mchoro 4 na meza) S1).Hii inaonyesha kuwa vigezo haviwezi kulinda spishi kadhaa ambazo pia huzingatiwa katika ulimwengu wa kati, ambazo pia zimeenea katika mifumo ikolojia ya majini.Tofauti kati ya matokeo yetu na kiwango cha sasa cha kupima ni kutokana na ukosefu wa data ya mtihani wa sumu ya fipronil inayotumika kwa aina mbalimbali za wadudu wa majini, hasa wakati muda wa kukaribia unazidi siku 4 na fipronil kuharibika.Wakati wa majaribio ya mesocosmic ya siku 30, wadudu wengi katika jamii ya wasio na uti wa mgongo walikuwa nyeti zaidi kwa fipronil kuliko viumbe vya kawaida vya majaribio Azteki (crustacean), hata baada ya kusahihisha Azteki The EC50 ya Teike inafanya kuwa sawa baada ya mabadiliko ya papo hapo.(Kwa kawaida saa 96) hadi muda wa mfiduo sugu (Mchoro S7).Makubaliano bora yalifikiwa kati ya jaribio la utando wa kati na utafiti ulioripotiwa katika ECOTOX kwa kutumia kiumbe cha kawaida cha majaribio Chironomus dilutus (mdudu).Haishangazi kwamba wadudu wa majini ni nyeti hasa kwa dawa.Bila kurekebisha muda wa kukaribia aliyeambukizwa, jaribio la kiwango cha meso na data ya kina ya hifadhidata ya ECOTOX ilionyesha kuwa taxa nyingi zilizingatiwa kuwa nyeti zaidi kwa misombo ya fipronil kuliko Clostridia iliyochanganywa (Mchoro S6).Hata hivyo, kwa kurekebisha muda wa mfiduo, Dilution Clostridia ni kiumbe nyeti zaidi kwa fipronil (mzazi) na sulfidi, ingawa haisikii sulfone (Mchoro S7).Matokeo haya yanaonyesha umuhimu wa kujumuisha aina nyingi za viumbe vya majini (ikiwa ni pamoja na wadudu wengi) ili kuzalisha viwango halisi vya viuatilifu vinavyoweza kulinda viumbe vya majini.
Mbinu ya SSD inaweza kulinda taxa adimu au isiyojali ambayo EC50 haiwezi kubainishwa, kama vile Cinygmula sp., Isoperla fulva na Brachycentrus americanus.Thamani za EC50 za wingi wa taxa na zinaweza kuruka kwa wingi zinazoonyesha mabadiliko katika muundo wa jamii zinalingana na maadili ya HC50 ya SSD ya fipronil, sulfone na sulfidi.Itifaki inaunga mkono wazo lifuatalo: Mbinu ya SSD inayotumiwa kupata vizingiti inaweza kulinda jumuiya nzima, ikiwa ni pamoja na taxa adimu au isiyojali katika jumuiya.Kiwango cha juu cha viumbe vya majini kilichobainishwa kutoka kwa SSD kulingana na taxa chache tu au taxa isiyojali huenda kisitoshe kwa kiasi kikubwa kulinda mifumo ikolojia ya majini.Hii ndio kesi ya desulfinyl (Kielelezo S6B).Kwa sababu ya ukosefu wa data katika hifadhidata ya ECOTOX, ukolezi wa msingi wa wanyama wasio na uti wa mgongo wa EPA ni 10,310 ng/L, ambayo ni amri nne za ukubwa wa juu kuliko 3.55 ng/L ya HC5.Matokeo ya seti tofauti za majibu ya taxon zinazotolewa katika majaribio ya macho.Ukosefu wa data ya sumu ni tatizo hasa kwa misombo inayoweza kuharibika (Mchoro S6), ambayo inaweza kueleza kwa nini vigezo vya kibayolojia vya majini vya sulfone na sulfidi ni karibu mara 15 hadi 30 nyeti kuliko thamani ya SSD HC5 kulingana na Ulimwengu wa China.Faida ya njia ya utando wa kati ni kwamba maadili mengi ya EC50 yanaweza kuamuliwa katika jaribio moja, ambayo inatosha kuunda SSD kamili (kwa mfano, desulfinyl; Kielelezo 4B na Takwimu S6B na S7B), na kuwa na athari kubwa. juu ya ushuru wa asili wa mfumo ikolojia unaolindwa Majibu mengi.
Majaribio ya Mesoscopic yanaonyesha kuwa fipronil na bidhaa zake za uharibifu zinaweza kuwa na athari mbaya za wazi na zisizo za moja kwa moja kwenye utendaji wa jamii.Katika jaribio la mesoscopic, misombo yote mitano ya fipronil ilionekana kuathiri kuibuka kwa wadudu.Matokeo ya kulinganisha kati ya viwango vya juu na vya chini zaidi (kuzuia na kusisimua kwa mtu binafsi kuibuka au mabadiliko katika muda wa kuibuka) ni sawa na matokeo yaliyoripotiwa hapo awali ya majaribio ya meso kwa kutumia bifenthrin ya kuua wadudu (29).Kuibuka kwa watu wazima hutoa kazi muhimu za kiikolojia na inaweza kubadilishwa na uchafuzi wa mazingira kama vile fipronil (55, 56).Kuibuka kwa wakati mmoja sio muhimu tu kwa uzazi wa wadudu na kuendelea kwa idadi ya watu, lakini pia kwa usambazaji wa wadudu waliokomaa, ambao wanaweza kutumika kama chakula cha wanyama wa majini na nchi kavu (56).Kuzuia kuota kwa miche kunaweza kuathiri vibaya ubadilishanaji wa chakula kati ya mifumo ikolojia ya majini na mifumo ikolojia ya kando ya mto, na kueneza athari za uchafuzi wa maji kwenye mifumo ikolojia ya nchi kavu (55, 56).Kupungua kwa wingi wa scrapers (wadudu wanaokula mwani) iliyozingatiwa katika jaribio la kiwango cha meso ilisababisha kupungua kwa matumizi ya mwani, ambayo ilisababisha ongezeko la klorofili a (Mchoro 3).Mtiririko huu wa trophic hubadilisha mtiririko wa kaboni na nitrojeni katika mtandao wa chakula kioevu, sawa na utafiti uliotathmini athari za pyrethroid bifenthrin kwenye jamii za benthic (29).Kwa hivyo, phenylpyrazoles, kama vile fipronil na bidhaa zake za uharibifu, pyrethroids, na labda aina zingine za dawa za kuua wadudu, zinaweza kukuza kwa njia isiyo ya moja kwa moja kuongezeka kwa majani ya mwani na kuvuruga kwa kaboni na nitrojeni katika vijito vidogo.Athari zingine zinaweza kuenea hadi kwa uharibifu wa mizunguko ya kaboni na nitrojeni kati ya mifumo ikolojia ya majini na nchi kavu.
Taarifa iliyopatikana kutoka kwa jaribio la utando wa kati ilituruhusu kutathmini umuhimu wa kiikolojia wa viwango vya kiwanja cha fipronil kilichopimwa katika tafiti kubwa za nyanjani zilizofanywa katika maeneo matano ya Marekani.Katika vijito 444 vidogo, 17% ya mkusanyiko wa wastani wa misombo moja au zaidi ya fipronil (wastani wa zaidi ya wiki 4) ilizidi thamani ya HC5 iliyopatikana kutoka kwa jaribio la vyombo vya habari.Tumia SSD kutoka kwa jaribio la kipimo cha meso ili kubadilisha mkusanyiko wa kiwanja cha fipronil kuwa faharasa inayohusiana na sumu, yaani, jumla ya vitengo vya sumu (ΣTUFipronils).Thamani ya 1 inaonyesha sumu au mfiduo unaoongezeka wa kiwanja cha fipronil unazidi ulinzi unaojulikana Aina zenye thamani ya 95%.Uhusiano muhimu kati ya ΣTUFipronil katika maeneo manne kati ya matano na kiashirio cha SPEAR cha dawa za kuua wadudu cha afya ya jamii ya wanyama wasio na uti wa mgongo unaonyesha kuwa fipronil inaweza kuathiri vibaya jamii za wanyama wasio na uti wa mgongo katika mito katika maeneo mengi ya Marekani.Matokeo haya yanaunga mkono dhana ya Wolfram et al.(3) Hatari ya viua wadudu vya phenpyrazole kwenye maji ya juu ya ardhi nchini Marekani haijulikani kikamilifu kwa sababu athari kwa wadudu wa majini hutokea chini ya kizingiti cha sasa cha udhibiti.
Mikondo mingi iliyo na maudhui ya fipronil juu ya kiwango cha sumu iko katika eneo la kusini-mashariki lenye miji mingi (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Tathmini ya awali ya eneo hilo haikuhitimisha tu kwamba fipronil ndio mkazo kuu unaoathiri muundo wa jamii ya wanyama wasio na uti wa mgongo kwenye kijito, lakini pia kwamba oksijeni iliyoyeyushwa kidogo, kuongezeka kwa virutubishi, mabadiliko ya mtiririko, uharibifu wa makazi, na dawa zingine za wadudu na jamii inayochafua mazingira ni muhimu. chanzo cha mafadhaiko (57).Mchanganyiko huu wa mafadhaiko unaendana na "syndrome ya mto wa mijini", ambayo ni uharibifu wa mazingira ya mto unaozingatiwa kwa kawaida kuhusiana na matumizi ya ardhi ya mijini (58, 59).Dalili za matumizi ya ardhi mijini katika eneo la Kusini-mashariki zinaongezeka na zinatarajiwa kuongezeka kadiri idadi ya watu katika eneo hilo inavyoongezeka.Athari za maendeleo ya miji ya siku za usoni na dawa za kuua wadudu kwenye mtiririko wa maji mijini zinatarajiwa kuongezeka (4).Ikiwa ukuaji wa miji na utumiaji wa fipronil utaendelea kukua, matumizi ya dawa hii katika miji yanaweza kuathiri zaidi jamii za mkondo.Ingawa uchanganuzi wa meta unahitimisha kuwa utumiaji wa viuatilifu vya kilimo unatishia mifumo ya mkondo ya kimataifa (2, 60), tunadhania kuwa tathmini hizi zinakadiria athari ya jumla ya viuatilifu duniani kwa kutojumuisha matumizi ya mijini.
Matatizo mbalimbali, ikiwa ni pamoja na dawa za kuua wadudu, yanaweza kuathiri jamii za wanyama wenye uti wa mgongo mkubwa katika maeneo yaliyoendelea ya maji (mijini, kilimo na matumizi ya ardhi mchanganyiko) na yanaweza kuhusiana na matumizi ya ardhi (58, 59, 61).Ingawa utafiti huu ulitumia kiashirio cha Viuatilifu vya SPEAR na sifa za sumu ya fipronil ya viumbe vya majini ili kupunguza athari za mambo ya kutatanisha, utendaji wa kiashirio cha Viuatilifu SPEAR unaweza kuathiriwa na uharibifu wa makazi, na fipronil inaweza kulinganishwa na Viuatilifu vingine vinavyohusiana (4, 17, 51, 57).Hata hivyo, modeli ya mkazo nyingi iliyotengenezwa kwa kutumia vipimo vya shamba kutoka kwa tafiti mbili za kwanza za kikanda (Magharibi ya Kati na Kusini-mashariki) ilionyesha kuwa dawa za kuulia wadudu ni mkazo muhimu wa juu wa mito kwa hali ya jamii ya wanyama wenye uti wa mgongo mkubwa katika mito inayotiririka.Katika miundo hii, vigezo muhimu vya maelezo ni pamoja na dawa za kuulia wadudu (hasa bifenthrin), virutubishi na sifa za makazi katika mikondo mingi ya kilimo huko Midwest, na dawa za wadudu (hasa fipronil) katika miji mingi ya kusini mashariki.Mabadiliko ya oksijeni, virutubisho na mtiririko (61, 62).Kwa hivyo, ingawa tafiti za kikanda zinajaribu kushughulikia athari za visisitiza visivyo vya dawa kwenye viashiria vya majibu na kurekebisha viashiria vya ubashiri ili kuelezea athari za fipronil, matokeo ya utafiti huu yanaunga mkono maoni ya fipronil.) Inapaswa kuchukuliwa kuwa mojawapo ya vyanzo vyenye ushawishi mkubwa zaidi vya shinikizo katika mito ya Marekani, hasa katika kusini mashariki mwa Marekani.
Kutokea kwa uharibifu wa viuatilifu katika mazingira ni mara chache sana kurekodiwa, lakini tishio kwa viumbe vya majini linaweza kuwa na madhara zaidi kuliko mwili wa wazazi.Kwa upande wa fipronil, tafiti za nyanjani na majaribio ya kiwango kidogo yameonyesha kuwa bidhaa za uharibifu ni za kawaida kama mwili wa wazazi katika vijito vilivyochukuliwa na zina sumu sawa au ya juu zaidi (Jedwali 1).Katika jaribio la utando wa kati, sulfone ya fluorobenzonitrile ilikuwa sumu zaidi ya bidhaa za uharibifu wa dawa zilizochunguzwa, na ilikuwa na sumu zaidi kuliko kiwanja cha wazazi, na pia iligunduliwa kwa mzunguko sawa na wa kiwanja cha wazazi.Iwapo tu dawa za kuulia wadudu zitapimwa, matukio ya sumu yanaweza yasigunduliwe, na ukosefu wa kiasi wa taarifa za sumu wakati wa uharibifu wa viuatilifu humaanisha kwamba matukio na matokeo yake yanaweza kupuuzwa.Kwa mfano, kutokana na ukosefu wa taarifa kuhusu sumu ya bidhaa zinazoharibika, tathmini ya kina ya viuatilifu katika mikondo ya Uswisi ilifanywa, ikiwa ni pamoja na bidhaa 134 za uharibifu wa viuatilifu, na kiwanja mama pekee ndicho kilizingatiwa kama kiwanja kikuu katika tathmini yake ya hatari ya kiikolojia.
Matokeo ya tathmini hii ya hatari ya kiikolojia yanaonyesha kuwa misombo ya fipronil ina athari mbaya kwa afya ya mto, kwa hivyo inaweza kudhaniwa kuwa athari mbaya zinaweza kuzingatiwa mahali popote ambapo misombo ya fipronil inazidi kiwango cha HC5.Matokeo ya majaribio ya mesoscopic hayategemei eneo, ikionyesha kuwa mkusanyiko wa fipronil na bidhaa zake za uharibifu katika taxa nyingi za mkondo ni chini sana kuliko ilivyorekodiwa hapo awali.Tunaamini kuwa ugunduzi huu unaweza kupanuliwa hadi kwa protobiota katika mitiririko safi popote.Matokeo ya majaribio ya kiwango cha meso yalitumika kwa masomo makubwa ya uga (mikondo midogo 444 inayojumuisha matumizi ya mijini, kilimo, na ardhi mchanganyiko katika mikoa mitano mikuu nchini Marekani), na ilibainika kuwa mkusanyiko wa vijito vingi. ambapo fipronil iligunduliwa inatarajiwa kuwa sumu inayotokana inapendekeza kwamba matokeo haya yanaweza kuenea hadi katika nchi nyingine ambapo fipronil inatumiwa.Kulingana na ripoti, idadi ya watu wanaotumia Fipronil inaongezeka nchini Japan, Uingereza na Marekani (7).Fipronil inapatikana karibu kila bara, ikijumuisha Australia, Amerika Kusini na Afrika (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Matokeo ya tafiti za meso-to-field zilizowasilishwa hapa zinaonyesha kuwa matumizi ya fipronil yanaweza kuwa na umuhimu wa kiikolojia kwa kiwango cha kimataifa.
Kwa nyenzo za ziada za makala haya, tafadhali angalia http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Hili ni nakala ya ufikiaji wazi inayosambazwa chini ya masharti ya Leseni ya Creative Commons Attribution-Non-Commercial, ambayo inaruhusu matumizi, usambazaji na uzazi katika njia yoyote, mradi tu matumizi ya mwisho si ya faida ya kibiashara na msingi ni kwamba kazi ya awali ni sahihi.Rejea.
Kumbuka: Tunakuomba tu utoe anwani yako ya barua pepe ili mtu unayempendekeza kwenye ukurasa ajue kwamba unataka aione barua pepe hiyo na kwamba si barua taka.Hatutachukua anwani zozote za barua pepe.
Swali hili linatumika kupima kama wewe ni mgeni na kuzuia uwasilishaji otomatiki wa barua taka.
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
Uchunguzi umeonyesha kuwa viuatilifu vya kawaida ambavyo hugunduliwa mara kwa mara katika mikondo ya Amerika ni sumu zaidi kuliko ilivyofikiriwa hapo awali.
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
Uchunguzi umeonyesha kuwa viuatilifu vya kawaida ambavyo hugunduliwa mara kwa mara katika mikondo ya Amerika ni sumu zaidi kuliko ilivyofikiriwa hapo awali.
©2021 Chama cha Marekani cha Kuendeleza Sayansi.Haki zote zimehifadhiwa.AAAS ni mshirika wa HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef na COUNTER.SayansiMaendeleo ISSN 2375-2548.