Oqimlardagi pestitsidlar tobora global tashvishga aylanmoqda, ammo suv ekotizimlarining xavfsiz kontsentratsiyasi haqida kam ma'lumot mavjud.30 kunlik mezokosmik tajribada mahalliy bentik suv umurtqasizlari keng tarqalgan insektitsid fipronil va to'rt xil degradatsiya mahsulotlariga duchor bo'lishdi.Fipronil birikmasi paydo bo'lish va trofik kaskadda o'zgarishlarga olib keldi.Fipronil va uning sulfid, sulfon va desulfinil parchalanish mahsulotlarining 50% ta'sirga olib keladigan samarali konsentratsiyasi (EC50) ishlab chiqilgan.Taksanlar fipronilga sezgir emas.EC50 ning 15 mezokosmik qiymatidan zararlangan turlarning 5% xavfli kontsentratsiyasi dala namunasidagi fipronil birikma kontsentratsiyasini zaharli birliklar yig'indisiga (∑TUFipronils) aylantirish uchun ishlatiladi.Beshta mintaqaviy tadqiqotlardan olingan oqimlarning 16 foizida o'rtacha ∑TUFipronil 1 dan oshdi (toksiklikni ko'rsatadi).Xavfli turlarning umurtqasiz ko'rsatkichlari beshta namuna olish zonasining to'rttasida TUTUipronil bilan salbiy bog'liqdir.Ushbu ekologik xavfni baholash shuni ko'rsatadiki, fipronil birikmalarining past konsentratsiyasi Qo'shma Shtatlarning ko'p qismlarida oqim jamoalarini kamaytiradi.
So'nggi o'n yilliklarda sintetik kimyoviy moddalar ishlab chiqarish sezilarli darajada oshgan bo'lsa-da, bu kimyoviy moddalarning maqsadli bo'lmagan ekotizimlarga ta'siri to'liq tushunilmagan (1).Global qishloq xo'jaligi erlarining 90% yo'qolgan er usti suvlarida qishloq xo'jaligi pestitsidlari haqida ma'lumot yo'q, ammo ma'lumotlar mavjud bo'lgan joylarda pestitsidlarning me'yoriy chegaralardan oshib ketishi vaqti yarmini tashkil qiladi (2).Qo'shma Shtatlardagi yer usti suvlaridagi qishloq xo'jaligi pestitsidlarining meta-tahlili shuni ko'rsatdiki, namuna olish joylarining 70 foizida kamida bitta pestitsid me'yoriy chegaradan oshib ketgan (3).Biroq, bu meta-tahlillar (2, 3) faqat qishloq xo'jaligi erlaridan foydalanish ta'sir ko'rsatadigan er usti suvlariga qaratilgan va diskret tadqiqotlarning xulosasidir.Pestitsidlar, ayniqsa insektitsidlar, shuningdek, shahar landshaft drenajlarida yuqori konsentratsiyalarda mavjud (4).Qishloq xo'jaligi va shahar landshaftlaridan oqizilgan er usti suvlarida pestitsidlarni kompleks baholashni o'tkazish kamdan-kam uchraydi;shuning uchun pestitsidlar yer usti suv resurslari va ularning ekologik yaxlitligiga katta miqyosda xavf tug'diradimi yoki yo'qligi ma'lum emas.
Benzopirazollar va neonikotinoidlar 2010 yilda global pestitsidlar bozorining uchdan bir qismini tashkil etdi (5).Qo'shma Shtatlardagi er usti suvlarida fipronil va uning parchalanish mahsulotlari (fenilpirazollar) eng keng tarqalgan pestitsid birikmalari bo'lib, ularning konsentratsiyasi odatda suv standartlaridan oshadi (6-8).Neonikotinoidlar asalarilar va qushlarga ta'siri va ularning tarqalishi (9) tufayli e'tiborni tortgan bo'lsa-da, fipronil baliq va qushlar uchun ko'proq zaharli (10), boshqa fenilpirazollar sinfi birikmalari esa gerbitsid ta'sirga ega (5).Fipronil - bu shahar va qishloq xo'jaligida zararkunandalarga qarshi kurashish uchun ishlatiladigan tizimli insektitsid.Fipronil 1993 yilda jahon bozoriga kirganidan beri AQSH, Yaponiya va Buyuk Britaniyada fipronildan foydalanish ancha oshdi (5).Qo'shma Shtatlarda fipronil chumolilar va termitlarni nazorat qilish uchun ishlatiladi va ekinlarda, shu jumladan makkajo'xori (urug'lik bilan ishlov berish), kartoshka va bog'larda qo'llaniladi (11, 12).Qo'shma Shtatlarda fipronildan qishloq xo'jaligida foydalanish 2002 yilda eng yuqori cho'qqiga chiqdi (13).Shahardan foydalanish boʻyicha milliy maʼlumotlar mavjud boʻlmasa-da, Kaliforniyada shahardan foydalanish 2006 va 2015-yillarda eng yuqori choʻqqisiga chiqdi (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, 2019-yil 2-dekabrda foydalanilgan).Fipronilning yuqori kontsentratsiyasi (6,41 mkg/L) baʼzi qishloq xoʻjaligi hududlarida qoʻllash darajasi yuqori boʻlgan oqimlarda (14) topilgan boʻlsa-da, qishloq xoʻjaligi oqimlari bilan solishtirganda, Amerika Qoʻshma Shtatlaridagi shahar oqimlari odatda koʻproq aniqlanadi va yuqori konsentratsiyaga ega, bu esa fipronil uchun ijobiydir. bo'ronlarning paydo bo'lishi sinov bilan bog'liq (6, 7, 14-17).
Fipronil oqimning suv ekotizimiga kiradi yoki tuproqdan oqimga tushadi (7, 14, 18).Fipronil past uchuvchanlikka ega (Genri qonuni konstantasi 2,31×10-4 Pa m3 mol-1), past va o'rtacha suvda eruvchanligi (20°C da 3,78 mg/l) va o'rtacha hidrofobiklik (log Kow 3,9 dan 4,1 gacha) tuproqdagi harakatchanlik juda kichik (log Koc 2,6 dan 3,1 gacha) (12, 19) va u atrof-muhitda pastdan o'rtagacha chidamlilikni ko'rsatadi (20).Finazepril fotoliz, oksidlanish, pH ga bog'liq gidroliz va qaytarilish yo'li bilan parchalanib, to'rtta asosiy parchalanish mahsulotini hosil qiladi: dessulfoksifenapril (yoki sulfoksid), fenaprenip sulfon (sulfon), filofenamid (amid) va filofenib sulfid (sulfid).Fipronil degradatsiyasi mahsulotlari odatda asosiy birikmaga qaraganda ancha barqaror va bardoshlidir (21, 22).
Fipronilning toksikligi va maqsadsiz turlarga (masalan, suvda yashovchi umurtqasizlar) parchalanishi yaxshi hujjatlashtirilgan (14, 15).Fipronil neyrotoksik birikma bo'lib, hasharotlarda gamma-aminobutirik kislota tomonidan tartibga solinadigan xlorid kanali orqali xlorid ionlarining o'tishiga to'sqinlik qiladi, bu ortiqcha hayajon va o'limga olib keladigan etarli konsentratsiyaga olib keladi (20).Fipronil selektiv ravishda zaharli hisoblanadi, shuning uchun u sut emizuvchilarga qaraganda hasharotlar uchun retseptorlarni bog'lash qobiliyatiga ega (23).Fipronil degradatsiyasi mahsulotlarining insektitsid faolligi har xil.Sulfon va sulfidning chuchuk suv umurtqasizlari uchun zaharliligi asosiy birikmaga o'xshash yoki undan yuqori.Desulfinil o'rtacha toksiklikka ega, ammo asosiy birikmaga qaraganda kamroq toksikdir.Nisbatan toksik bo'lmagan (23, 24).Suvdagi umurtqasiz hayvonlarning fipronil va fipronil degradatsiyasiga sezuvchanligi taksonlar ichida va ular orasida katta farq qiladi (15) va ba'zi hollarda hatto kattalik tartibidan ham oshadi (25).Nihoyat, fenilpirazollar ekotizim uchun oldindan o'ylangandan ko'ra ko'proq zaharli ekanligi haqida dalillar mavjud (3).
Laboratoriya toksikligini tekshirishga asoslangan suv biologik mezonlari dala populyatsiyalari xavfini kam baholay oladi (26-28).Suv standartlari odatda bir yoki bir nechta suvda yashovchi umurtqasiz hayvonlar turlarini (masalan, Diptera: Chironomidae: Chironomus va Qisqichbaqasimonlar: Daphnia magna va Hyalella azteca) ishlatib, bir turdagi laboratoriya toksikligini tekshirish orqali o'rnatiladi.Bu sinov organizmlar, odatda, boshqa bentik makroumurtqasizlarga (masalan, phe genus::) qaraganda oson o'stiriladi va ba'zi hollarda ifloslantiruvchi moddalarga nisbatan kam sezgir.Masalan, D. Magna baʼzi hasharotlarga qaraganda koʻp metallarga, A. zteka esa qurtlarga nisbatan sezgir boʻlgan bifenthrin piretroid insektitsidiga nisbatan kam sezgir (29, 30).Mavjud ko'rsatkichlarning yana bir cheklovi hisob-kitoblarda ishlatiladigan oxirgi nuqtalardir.O'tkir mezonlar o'lim darajasiga (yoki qisqichbaqasimonlar uchun qat'iy) asoslanadi, surunkali ko'rsatkichlar esa odatda subletal yakuniy nuqtalarga (masalan, o'sish va ko'payish) (agar mavjud bo'lsa) asoslanadi.Shu bilan birga, o'sish, paydo bo'lish, falaj va rivojlanish kechikishi kabi keng tarqalgan subletal ta'sirlar mavjud bo'lib, ular taksonlarning muvaffaqiyati va jamoa dinamikasiga ta'sir qilishi mumkin.Natijada, etalon ta'sirning biologik ahamiyati uchun asos bo'lsa-da, toksiklik chegarasi sifatida ekologik ahamiyati noaniq.
Fipronil birikmalarining bentik suv ekotizimlariga (umurtqasizlar va suv o'tlari) ta'sirini yaxshiroq tushunish uchun tabiiy bentik jamoalar laboratoriyaga keltirildi va 30 kunlik Fipronil oqimi yoki to'rtta fipronil degradatsiyasi tajribalaridan biri davomida kontsentratsiya gradientlariga ta'sir qildi.Tadqiqot maqsadi daryolar jamoasining keng taksonini ifodalovchi har bir fipronil birikmasi uchun turga xos 50% taʼsir konsentratsiyasini (EC50 qiymati) ishlab chiqarish va ifloslantiruvchi moddalarning jamoa tuzilishi va funksiyasiga taʼsirini aniqlashdan iborat [yaʼni, xavf konsentratsiyasi] 5 Ta'sir qilingan turlarning % (HC5) va o'zgargan paydo bo'lish va trofik dinamika kabi bilvosita ta'sirlar].Keyin mezoskopik tajribadan olingan chegara (birlashmaga xos HC5 qiymati) Qo'shma Shtatlarning beshta hududidan (shimoli-sharqiy, janubi-sharqiy, o'rta-g'arbiy, shimoli-g'arbiy Tinch okeani va Markaziy Kaliforniyadan) Amerika Qo'shma Shtatlari Geologik xizmati (USGS) tomonidan to'plangan maydonga qo'llanildi. Sohil zonasi) ma'lumotlari) USGS mintaqaviy oqim sifatini baholashning bir qismi sifatida (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Bizga ma'lumki, bu birinchi ekologik xavfni baholashdir.U fipronil birikmalarining boshqariladigan mezo-muhitdagi bentik organizmlarga ta'sirini har tomonlama o'rganadi va keyin bu natijalarni kontinental miqyosdagi dala baholashlarida qo'llaydi.
30 kunlik mezokosmik eksperiment 2017-yilning 18-oktabrdan 17-noyabriga qadar AQShning Kolorado shtati, Fort Kollinz shahridagi USGS Aquatic Laboratory (AXL) da 1 kunlik xonakilashtirish va 30 kunlik tajriba uchun o‘tkazildi.Usul ilgari tasvirlangan (29, 31) va qo'shimcha materialda batafsil tavsiflangan.Mezo kosmik sozlamalari to'rtta faol oqimda (aylanma suv idishlari) 36 ta aylanma oqimni o'z ichiga oladi.Har bir tirik oqim suv haroratini ushlab turish uchun sovutgich bilan jihozlangan va 16:8 yorug'lik-qorong'i tsikl bilan yoritilgan.Mezo-darajali oqim zanglamaydigan po'latdir, u fipronilning hidrofobikligiga (log Kow = 4.0) mos keladi va organik tozalash erituvchilari uchun mos keladi (S1-rasm).Mezo-miqyosdagi eksperiment uchun foydalanilgan suv Kesh-La-Pudre daryosidan (yuqori oqim manbalari, shu jumladan Rokki tog' milliy bog'i, Milliy o'rmon va kontinental bo'linish) to'plangan va AXL to'rtta polietilen saqlash idishida saqlangan.Saytdan olingan cho'kindi va suv namunalarini oldingi baholashda pestitsidlar topilmadi (29).
Mezo-miqyosdagi tajriba dizayni 30 ta ishlov berish oqimi va 6 ta nazorat oqimidan iborat.Tozalash oqimi tozalangan suvni oladi, ularning har biri fipronil birikmalarining takrorlanmagan doimiy konsentratsiyasini o'z ichiga oladi: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amid (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), oltingugurtni yo'qotish guruhi [AQSh atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi (EPA) pestitsidlar kutubxonasi, CAS 205650-65-3], sulfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) va sulfid (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6) barchasi; 97,8%. Nashr etilgan javob qiymatlariga ko'ra (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33). Fipronil birikmasini metanolda eritib (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society sertifikati darajasi) va suyultiriladi. konsentrlangan eritma tayyorlash uchun kerakli hajmgacha deionizatsiyalangan suv bilan.Metanolning dozasi har xil bo‘lgani uchun barcha tozalash oqimlariga kerak bo‘lganda metanol qo‘shish kerak.Uchta nazoratda bir xil metanol konsentratsiyasini ta’minlash ( 0,05 ml/L) oqimlarda.Boshqa uchta nazorat oqimining o'rta ko'rinishi daryo suvini metanolsiz qabul qildi, aks holda ular boshqa barcha oqimlar kabi ishlov berilgan.
8, 16 va 26 kunlarda oqim membranasida harorat, pH qiymati, elektr o'tkazuvchanligi va fipronil va fipronilning degradatsiyasi o'lchandi.Media testi paytida fipronilning asosiy birikmasining degradatsiyasini kuzatish uchun fipronil (ota-onalar) suyuqlik ichak shilliq qavatini yana uch kun davomida (5, 12 va 21 kunlar (n = 6)) harorat, pH uchun davolash uchun ishlatilgan. O'tkazuvchanlik, fipronil va fipronil degradatsiyasi namunalarini olish.Pestitsidlarni tahlil qilish namunalari katta diametrli igna bilan jihozlangan Whatman 0,7 mkm GF/F shprits filtri orqali 10 ml oqayotgan suvni 20 ml sarg'ish shisha flakonga filtrlash orqali yig'ildi.Namunalar zudlik bilan muzlatilgan va tahlil qilish uchun AQShning Kolorado shtatidagi Lakewood shahridagi USGS Milliy Suv sifati laboratoriyasiga (NWQL) yuborilgan.Ilgari chop etilgan usulning takomillashtirilgan usulidan foydalangan holda, suv namunalarida Fipronil va 4 parchalanish mahsuloti to'g'ridan-to'g'ri suvli in'ektsiya (DAI) suyuq xromatografiya-tandem massa spektrometriyasi (LC-MS / MS; Agilent 6495) bilan aniqlandi.Asbobni aniqlash darajasi (IDL) sifat identifikatsiya standartiga javob beradigan minimal kalibrlash standarti sifatida baholanadi;fipronilning IDL qiymati 0,005 mkg/l, qolgan to‘rtta fipronilning IDL qiymati esa 0,001 mkg/l ni tashkil qiladi.Qo'shimcha material fipronil birikmalarini o'lchash uchun qo'llaniladigan usullarning to'liq tavsifini beradi, jumladan sifat nazorati va kafolatlash protseduralari (masalan, namunalarni qayta tiklash, tikanlar, uchinchi tomon tekshiruvlari va blankalar).
30 kunlik Mezokosmik eksperiment oxirida kattalar va lichinkalar umurtqasiz hayvonlarni sanab o'tish va identifikatsiya qilish yakunlandi (asosiy ma'lumotlarni yig'ishning yakuniy nuqtasi).Yangi paydo bo'lgan kattalar har kuni to'rdan yig'iladi va toza 15 ml Falcon santrifüj naychasida muzlatiladi.Tajriba oxirida (30-kun) har bir oqimdagi membrananing tarkibi umurtqasiz hayvonlarni olib tashlash uchun tozalandi va elakdan o'tkazildi (250 mkm) va 80% etanolda saqlangan.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) lichinkalar va kattalar umurtqasiz hayvonlarning taksonomik identifikatsiyasini mumkin bo'lgan eng past taksonomik darajaga, odatda turlarga qadar yakunladi.9, 19 va 29-kunlarda xlorofill a har bir oqimning mezoskopik membranasida uch marta o'lchandi.Mezoskopik tajribaning bir qismi sifatida barcha kimyoviy va biologik ma'lumotlar ilova qilingan ma'lumotlar nashrida keltirilgan (35).
Ekologik tadqiqotlar Qo'shma Shtatlarning beshta asosiy hududida kichik (suvli) oqimlarda o'tkazildi va oldingi indeks davrida pestitsidlar kuzatildi.Xulosa qilib aytganda, qishloq xo‘jaligi va shahar yerlaridan foydalanish (36-40) asosida har bir hududda 77 tadan 100 tagacha joy tanlab olindi (jami 444 ta joy).Bir yilning bahor va yoz fasllarida (2013-2017) har bir hududda haftada bir marta 4 haftadan 12 haftagacha suv namunalari olinadi.Muayyan vaqt mintaqaga va rivojlanish intensivligiga bog'liq.Biroq, shimoli-sharqiy mintaqadagi 11 ta stantsiya deyarli suv havzasida.Hech qanday rivojlanish yo'q, faqat bitta namuna to'plangan.Mintaqaviy tadqiqotlarda pestitsidlarni monitoring qilish muddatlari har xil bo'lganligi sababli, taqqoslash uchun bu erda har bir ob'ektda to'plangan oxirgi to'rtta namuna ko'rib chiqiladi.Rivojlanmagan shimoliy-sharqiy uchastkada (n = 11) to'plangan bitta namuna 4 haftalik namuna olish davrini ifodalashi mumkin deb taxmin qilinadi.Bu usul pestitsidlar bo'yicha bir xil miqdordagi kuzatuvlarga olib keladi (shimoli-sharqiy 11 ta joydan tashqari) va bir xil kuzatish davomiyligi;4 hafta biotaga uzoq muddatli ta'sir qilish uchun etarlicha uzoq, ammo ekologik hamjamiyat bu aloqalardan tuzalmasligi uchun etarlicha qisqa.
Etarli oqim bo'lsa, suv namunasi doimiy tezlik va doimiy kenglik o'sishi (41) yordamida olinadi.Ushbu usuldan foydalanish uchun oqim etarli bo'lmaganda, siz namunalarni chuqur integratsiya qilish yoki oqimning og'irlik markazidan tortib olish orqali namunalarni to'plashingiz mumkin.10 ml filtrlangan namunani yig'ish uchun katta teshikli shprits va diskli filtrdan (0,7 mkm) foydalaning (42).DAI LC-MS/MS/MS/MS orqali suv namunalari NWQL da 225 pestitsidlar va pestitsidlarning parchalanish mahsulotlari, shu jumladan fipronil va 7 ta parchalanish mahsulotlari (dessulfinil fipronil, fipronil) sulfidlar, fipronil sulfon, deschlorofipronil, desthiol, desthiol uchun tahlil qilindi. fipronil va fipronil).).Dala tadqiqotlari uchun odatiy minimal hisobot darajalari: fipronil, desmetiltioftorbenzonitril, fipronil sulfid, fipronil sulfon va dexlorofipronil 0,004 mkg/L;dessulfinil fluorfenamid va fipronil amidning konsentratsiyasi 0,009 mkg/litr;fipronil sulfonatning kontsentratsiyasi 0,096 mkg / litrni tashkil qiladi.
Umurtqasiz hayvonlar jamoalari har bir hududni o'rganish oxirida (bahor/yoz) namuna olinadi, odatda pestitsidlardan oxirgi namuna olish hodisasi bilan bir vaqtda.O'sish davri va pestitsidlardan ko'p foydalanishdan so'ng, namuna olish vaqti past oqim sharoitlariga mos kelishi kerak va daryo umurtqasizlari jamoasining etukligi va asosan lichinkalar hayoti bosqichida bo'lgan vaqtga to'g'ri kelishi kerak.500 mkm toʻrli yoki D-ramka tarmogʻiga ega Surber namuna oluvchi yordamida umurtqasizlar jamoasidan namuna olish 444 ta joydan 437 tasida yakunlandi.Namuna olish usuli qo'shimcha materialda batafsil tavsiflangan.NWQL da barcha umurtqasizlar odatda identifikatsiya qilinadi va jins yoki tur darajasida ro'yxatga olinadi.Ushbu sohada to'plangan va ushbu qo'lyozmada foydalanilgan barcha kimyoviy va biologik ma'lumotlarni ilova qilingan ma'lumotlar nashrida topish mumkin (35).
Mezoskopik tajribada ishlatiladigan beshta fipronil birikmasi uchun lichinkali umurtqasiz hayvonlarning konsentratsiyasi nazoratga nisbatan 20% yoki 50% ga kamaygan (ya'ni EC20 va EC50) hisoblab chiqilgan.Ma'lumotlar [x = vaqt bo'yicha o'lchangan fipronil kontsentratsiyasi (batafsil ma'lumot uchun qo'shimcha materialga qarang), y = lichinkalar ko'pligi yoki boshqa ko'rsatkichlar] R(43) kengaytirilgan paketiga uch parametrli logarifmik regressiya usuli "drc" yordamida o'rnatildi.Egri chiziq barcha turlarga (lichinkalar) etarlicha ko'pligi bilan mos keladi va jamiyat ta'sirini yanada tushunish uchun qiziqishning boshqa ko'rsatkichlariga (masalan, taksonlarning boyligi, may pashshalarining umumiy ko'pligi va umumiy ko'pligi) javob beradi.Modelning mosligini baholash uchun Nash-Sutcliff koeffitsienti (45) qo'llaniladi, bunda yomon model cheksiz manfiy qiymatlarni olishi mumkin va mukammal moslik qiymati 1 ga teng.
Tajribada hasharotlarning paydo bo'lishiga fipronil birikmalarining ta'sirini o'rganish uchun ma'lumotlar ikki usulda baholandi.Birinchidan, har bir davolash oqimi mezosining ko'rinishidan nazorat oqimi mezosining o'rtacha ko'rinishini ayirish orqali har bir oqim mezosidan hasharotlarning kunlik yig'indisi (barcha shaxslarning umumiy soni) nazoratga normallashtirildi.30 kunlik tajribada davolash suyuqligi vositachisining nazorat suyuqlik vositachisidan og'ishini tushunish uchun ushbu qiymatlarni vaqtga qarshi chizing.Ikkinchidan, ma'lum oqimdagi mezofillalarning umumiy sonining nazorat guruhidagi lichinkalar va kattalarning o'rtacha soniga nisbati sifatida aniqlanadigan va uch parametrli logarifmik regressiya uchun mos keladigan har bir oqim mezofilining umumiy paydo bo'lish foizini hisoblang. .To'plangan barcha urug'lantiruvchi hasharotlar Chironomidae oilasining ikkita kichik oilasidan edi, shuning uchun birlashtirilgan tahlil o'tkazildi.
Jamiyat tuzilishidagi oʻzgarishlar, masalan, taksonlarning yoʻqolishi, pirovardida zaharli moddalarning bevosita va bilvosita taʼsiriga bogʻliq boʻlishi va jamoa funksiyasining oʻzgarishiga olib kelishi mumkin (masalan, trofik kaskad).Trofik kaskadni sinab ko'rish uchun oddiy nedensel tarmoq yo'lni tahlil qilish usuli (R paketi "parcha-bo'lak SEM") yordamida baholandi (46).Mezoskopik tajribalar uchun suvda fipronil, desulfinil, sulfid va sulfon (sinovdan o'tmagan amid) qirg'ichning biomassasini kamaytirish uchun bilvosita xlorofill a biomassasining oshishiga olib keladi deb taxmin qilinadi (47).Murakkab kontsentratsiyasi bashorat qiluvchi o'zgaruvchidir, qirg'ich va xlorofill biomassa esa javob o'zgaruvchilari hisoblanadi.Fisherning C statistikasi modelning mosligini baholash uchun ishlatiladi, shuning uchun P qiymati <0,05 yaxshi model mosligini ko'rsatadi (46).
Xavfga asoslangan eko-jamiyat chegarasini himoya qilish agentini ishlab chiqish uchun har bir birikma ta'sirlangan turlarning 95% (HC5) surunkali turlarga sezgirlik taqsimoti (SSD) va xavf kontsentratsiyasidan himoyalangan.Uchta SSD ma'lumotlar to'plami yaratildi: (i) faqat mezo ma'lumotlar to'plami, (ii) barcha mezo ma'lumotlarini va EPA ECOTOX ma'lumotlar bazasi so'rovidan (https://cfpub.epa.gov/ecotox) to'plangan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan ma'lumotlar to'plami, kirish vaqti 2019-yil 14-mart), oʻrganish muddati 4 kun yoki undan koʻproqni tashkil etadi va (iii) barcha mezoskopik maʼlumotlar va ECOTOX maʼlumotlarini oʻz ichiga olgan maʼlumotlar toʻplami, bunda ECOTOX maʼlumotlari (oʻtkir taʼsir) oʻtkir va surunkali D. magna nisbatiga boʻlinadi. 19.39) ta'sir qilish davomiyligidagi farqni tushuntirish va surunkali EC50 qiymatini taxmin qilish (12).Bir nechta SSD modellarini yaratishdan maqsadimiz (i) dala ma'lumotlari bilan taqqoslash uchun HC5 qiymatlarini ishlab chiqish (faqat ommaviy axborot vositalari uchun SSD'lar uchun) va (ii) media ma'lumotlarining akvakulturaga qo'shilishi uchun tartibga soluvchi idoralarga qaraganda kengroq qabul qilinishini baholash. hayot mezonlarining mustahkamligi va ma'lumotlar resurslarining standart sozlamalari va shuning uchun sozlash jarayoni uchun mezoskopik tadqiqotlardan foydalanishning amaliyligi.
SSD "ssdtools" R paketidan foydalangan holda har bir ma'lumot to'plami uchun ishlab chiqilgan (48).SSD dan HC5 o'rtacha va ishonch oralig'ini (CI) baholash uchun yuklash chizig'idan (n = 10,000) foydalaning.Ushbu tadqiqot natijasida ishlab chiqilgan qirq to'qqizta takson javobi (jins yoki tur sifatida aniqlangan barcha taksonlar) ECOTOX ma'lumotlar bazasida nashr etilgan oltita tadqiqotdan olingan 32 ta takson javoblari bilan birlashtirilgan, jami 81 ta takson javobi SSDni ishlab chiqish uchun ishlatilishi mumkin. .Amidlarning ECOTOX ma'lumotlar bazasida hech qanday ma'lumot topilmaganligi sababli, amidlar uchun SSD ishlab chiqilmagan va joriy tadqiqotdan faqat bitta EC50 javobi olingan.ECOTOX ma'lumotlar bazasida faqat bitta sulfid guruhining EC50 qiymati topilgan bo'lsa-da, hozirgi aspirant 12 EC50 qiymatiga ega.Shuning uchun sulfinil guruhlari uchun SSD-lar ishlab chiqilgan.
Faqat Mesocosmosning SSD ma'lumotlar to'plamidan olingan fipronil birikmalarining o'ziga xos HC5 qiymatlari Amerika Qo'shma Shtatlarining besh mintaqasidan 444 ta oqimdagi fipronil birikmalarining ta'siri va potentsial toksikligini baholash uchun dala ma'lumotlari bilan birlashtirildi.Oxirgi 4 haftalik namuna olish oynasida aniqlangan fipronil birikmalarining har bir konsentratsiyasi (aniqlanmagan konsentratsiyalar nolga teng) tegishli HC5 ga bo‘linadi va har bir namunaning birikma nisbati yig‘ilib, fipronilning umumiy toksiklik birligi (STUFipronils) olinadi. STUFipronils> 1 toksiklikni bildiradi.
Ta'sir qilingan turlarning 50% (HC50) xavfli kontsentratsiyasini o'rta membrana tajribasidan olingan takson boyligining EC50 qiymati bilan taqqoslash orqali o'rta membrana ma'lumotlaridan olingan SSD kengroq ekologik jamiyatning fipronilga nisbatan sezgirligini aks ettirish uchun baholandi. daraja..Ushbu taqqoslash orqali SSD usuli (shu jumladan, faqat doza-javob munosabatlariga ega bo'lgan taksonlar) va takson boyligini o'lchashning EC50 usulidan foydalangan holda EC50 usuli (shu jumladan, o'rta bo'shliqda kuzatilgan barcha noyob taksonlar) o'rtasidagi muvofiqlikni Jinsiy baholash mumkin.Doza reaktsiyasi munosabati.
Pestitsidlar xavfi turlari (SPEARpestitsidlar) ko'rsatkichi umurtqasizlar jamoasining sog'lig'i holati va STUFipronil o'rtasidagi bog'liqlikni o'rganish uchun hisoblab chiqilgan 437 umurtqasizlar yig'uvchi oqimlar.SPEARpestitsidlar ko'rsatkichi umurtqasiz hayvonlar tarkibini fiziologik va ekologik xususiyatlarga ega biologik taksonomiya uchun mo'l-ko'l ko'rsatkichga aylantiradi va shu bilan pestitsidlarga sezgirlikni oshiradi.SPEARpestitsidlar indikatori tabiiy kovariatlarga sezgir emas (49, 50), garchi uning ishlashiga yashash muhitining jiddiy degradatsiyasi ta'sir qiladi (51).Har bir takson uchun joyida to'plangan mo'l-ko'l ma'lumotlar daryoning ekologik sifatini baholash uchun ASTERICS dasturiy ta'minoti bilan bog'liq taksonning asosiy qiymati bilan muvofiqlashtiriladi (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Keyin ma'lumotlarni Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) dasturiga import qiling (versiya 18.05).Ushbu dasturiy ta'minotda har bir sayt ma'lumotlarini SPEARpestitsidlar indikatoriga aylantirish uchun Evropa xususiyatlar ma'lumotlar bazasi va pestitsidlarga fiziologik sezgirlik ma'lumotlar bazasidan foydalaniladi.Beshta mintaqaviy tadqiqotlarning har biri SPEARpestitsidlar metrikasi va STUFipronils [log10(X + 1) konversiyasi] Associated o'rtasidagi munosabatni o'rganish uchun Umumiy qo'shimchalar modeli (GAM) [R(52) da "mgcv" to'plami)dan foydalangan.SPEARpestitsid ko'rsatkichlari haqida batafsil ma'lumot olish va ma'lumotlarni tahlil qilish uchun Qo'shimcha materiallarga qarang.
Suv sifati indeksi har bir oqim mezoskopik va butun mezoskopik tajriba davrida mos keladi.O'rtacha harorat, pH va o'tkazuvchanlik mos ravishda 13,1 ° C (± 0,27 ° C), 7,8 (± 0,12) va 54,1 (± 2,1) mkS / sm (35) ni tashkil etdi.Toza daryo suvida o‘lchangan erigan organik uglerod 3,1 mg/l ni tashkil qiladi.MiniDOT yozuvchisi o'rnatilgan daryoning mezo-ko'rinishida erigan kislorod to'yinganlik darajasiga yaqin (o'rtacha > 8,0 mg/L), bu oqimning to'liq aylanayotganligini ko'rsatadi.
Fipronil bo'yicha sifat nazorati va sifat kafolati ma'lumotlari ilova qilingan ma'lumotlar nashrida keltirilgan (35).Muxtasar qilib aytganda, laboratoriya matritsalari va mezoskopik namunalarning tiklanish tezligi odatda qabul qilinadigan diapazonlarda (qayta tiklash 70% dan 130% gacha), IDL standartlari miqdoriy usulni tasdiqlaydi va laboratoriya va asboblar blankalari odatda toza. Bundan tashqari, juda kam istisnolar mavjud bu umumlashtirishlar qo'shimcha materialda muhokama qilinadi..
Tizim dizayni tufayli fipronilning o'lchangan kontsentratsiyasi odatda maqsadli qiymatdan past bo'ladi (S2-rasm) (chunki ideal sharoitda barqaror holatga erishish uchun 4 dan 10 kungacha vaqt ketadi) (30).Boshqa fipronil birikmalari bilan solishtirganda, desulfinil va amidning kontsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan ozgina o'zgaradi va davolash ichidagi kontsentratsiyaning o'zgaruvchanligi sulfon va sulfidning past konsentratsiyasi bilan ishlov berishdan tashqari, davolanish orasidagi farqdan kichikroqdir.Har bir davolash guruhi uchun vaqt bo'yicha o'rtacha o'lchangan konsentratsiya diapazoni quyidagicha: Fipronil, IDL dan 9,07 mkg/L gacha;Desulfinil, IDL dan 2,15 mkg/l gacha;Amid, IDL dan 4,17 mkg / L gacha;Sulfid, IDL dan 0,57 mkg / litrgacha;va sulfon, IDL 1,13 mkg / litr (35).Ba'zi oqimlarda maqsadli bo'lmagan fipronil birikmalari aniqlandi, ya'ni ma'lum bir davolashga qo'shilmagan, ammo tozalash birikmasining parchalanish mahsulotlari ekanligi ma'lum bo'lgan birikmalar.Asosiy birikma fipronil bilan ishlov berilgan mezoskopik membranalar aniqlangan maqsadli bo'lmagan buzilish mahsulotlarining eng ko'p soniga ega (qayta ishlash birikmasi sifatida foydalanilmaganda ular sulfinil, amid, sulfid va sulfondir);bular ishlab chiqarish jarayoni bilan bog'liq bo'lishi mumkin, o'zaro ifloslanish natijasi emas, balki zaxira eritmasini saqlash va (yoki) mezoskopik tajribada sodir bo'ladigan aralashma aralashmalari va / yoki buzilish jarayonlari.Fipronil bilan davolashda degradatsiya kontsentratsiyasi tendentsiyasi kuzatilmadi.Maqsadli bo'lmagan buzilish birikmalari eng yuqori davolash konsentratsiyasiga ega bo'lgan tanada eng ko'p aniqlanadi, ammo konsentratsiya bu maqsadli bo'lmagan birikmalarning kontsentratsiyasidan kamroq (kontsentratsiya uchun keyingi bo'limga qarang).Shuning uchun, maqsadli bo'lmagan buzilish birikmalari odatda eng past fipronil bilan ishlov berishda aniqlanmasligi va aniqlangan konsentratsiya eng yuqori davolashdagi ta'sir konsentratsiyasidan past bo'lganligi sababli, bu maqsadli bo'lmagan birikmalar tahlilga minimal ta'sir qiladi degan xulosaga keldi.
Media tajribalarida bentik makroumurtqasizlar fipronil, desulfinil, sulfon va sulfidga sezgir edi [S1-jadval;Asl mo'l-ko'llik ma'lumotlari ilova qilingan ma'lumotlar versiyasida (35) keltirilgan].Fipronil amid faqat pashsha Rhithrogena sp uchun.Toksik (o'limga olib keladigan), uning EC50 ko'rsatkichi 2,05 mkg/L [±10,8(SE)].15 ta noyob taksonning doza-javob egri chiziqlari yaratildi.Ushbu taksonlar sinovdan o'tgan konsentratsiya oralig'ida o'limni ko'rsatdi (S1-jadval) va maqsadli klasterli taksonlar (masalan, chivinlar) (S3-rasm) va boy taksonlar (1-rasm) Dozaga javob egri chizig'i hosil bo'ldi.Eng sezgir taksonlarning noyob taksonlarida fipronil, desulfinil, sulfon va sulfidning kontsentratsiyasi (EC50) mos ravishda 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 va 0,005-0,043 mkg/L ni tashkil qiladi.Rhithrogena sp.Va Sweltsa sp.;S4-rasm) ko'proq bardoshli taksonlardan pastroq (masalan, Micropsectra / Tanytarsus va Lepidostoma sp.) (S1-jadval).S1-jadvaldagi har bir birikmaning o'rtacha EC50 ga ko'ra, sulfonlar va sulfidlar eng samarali birikmalardir, umurtqasizlar esa, odatda, desulfinilga (amidlardan tashqari) eng kam sezgir.Umumiy ekologik holat ko'rsatkichlari, masalan, taksonlarning boyligi, umumiy ko'pligi, jami pentaploid va umumiy tosh chivinlari, shu jumladan taksonlar va ba'zi taksonlarning ko'pligi, ular mezoda juda kam uchraydi va ularni hisoblash mumkin emas. Alohida dozaga javob egri chizig'ini chizing.Shuning uchun bu ekologik ko'rsatkichlar SSDga kiritilmagan takson javoblarini o'z ichiga oladi.
(A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon va (D) sulfid konsentratsiyasining uch darajali logistik funktsiyasi bilan takson boyligi (lichinka).Har bir ma'lumot nuqtasi 30 kunlik mezo tajriba oxirida bitta oqimdan lichinkalarni ifodalaydi.Takson boyligi - har bir oqimdagi noyob taksonlar soni.Konsentratsiya qiymati - 30 kunlik tajriba oxirida o'lchangan har bir oqimning kuzatilgan kontsentratsiyasining vaqt bo'yicha o'rtacha qiymati.Fipronil amid (ko'rsatilmagan) boy taksonlar bilan aloqasi yo'q.X o'qi logarifmik shkalada ekanligini unutmang.SE bilan EC20 va EC50 S1-jadvalda keltirilgan.
Barcha beshta fipronil birikmalarining eng yuqori konsentratsiyasida Uetridae paydo bo'lish tezligi pasaydi.Sulfid, sulfon, fipronil, amid va desulfinilning urugʻlanish foizi (EC50) mos ravishda 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 va 0,97 mkg/L konsentratsiyalarda 50% ga kamayishi kuzatildi (2-rasm va S5-rasm).30 kunlik tajribalarning ko'pchiligida fipronil, desulfinil, sulfon va sulfidning barcha muolajalari kechiktirildi, ba'zi bir past konsentratsiyali muolajalar bundan mustasno (2-rasm) va ularning ko'rinishi inhibe qilindi.Amid bilan ishlov berishda butun tajriba davomida to'plangan oqava suv nazoratdan yuqori bo'lib, konsentratsiyasi 0,286 mkg / litrni tashkil etdi.Butun tajriba davomida eng yuqori konsentratsiya (4,164 mkg / litr) oqava suvni inhibe qildi va oraliq tozalashning oqava suv tezligi nazorat guruhidagiga o'xshash edi.(2-rasm).
Kümülatif paydo bo'lish - nazorat oqimidagi har bir davolash minus (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon, (D) sulfid va (E) amidning o'rtacha kunlik o'rtacha chiqishi membrananing o'rtacha kunlik o'rtacha chiqishi.Nazoratdan tashqari (n = 6), n = 1. Konsentratsiya qiymati har bir oqimda kuzatilgan kontsentratsiyaning vaqt bo'yicha o'rtacha qiymati hisoblanadi.
Doza-javob egri chizig'i taksonomik yo'qotishlarga qo'shimcha ravishda, jamoa darajasidagi tarkibiy o'zgarishlarni ko'rsatadi.Xususan, sinov kontsentratsiyasi oralig'ida mayning ko'pligi (S3-rasm) va taksonlarning ko'pligi (1-rasm) fipronil, desulfinil, sulfon va sulfid bilan sezilarli doza-javob munosabatlarini ko'rsatdi.Shu sababli, biz ushbu tarkibiy o'zgarishlarning ozuqaviy kaskadini sinab ko'rish orqali jamiyat funktsiyasidagi o'zgarishlarga qanday olib kelishini o'rganib chiqdik.Suvda yashovchi umurtqasiz hayvonlarning fipronil, desulfinil, sulfid va sulfonga ta'siri qirg'ichning biomassasiga bevosita salbiy ta'sir qiladi (3-rasm).Fipronilning qirg'ichning biomassasiga salbiy ta'sirini nazorat qilish uchun qirg'ich ham xlorofil a biomassasiga salbiy ta'sir ko'rsatdi (3-rasm).Ushbu manfiy yo'l koeffitsientlarining natijasi fipronil va degradantlarning kontsentratsiyasi ortishi bilan xlorofill a ning aniq ko'payishi hisoblanadi.Ushbu to'liq vositachilik yo'li modellari fipronil yoki fipronilning ortib borayotgan degradatsiyasi xlorofill a ulushining oshishiga olib kelishini ko'rsatadi (3-rasm).Fipronil yoki degradatsiya konsentratsiyasi va biomassaning xlorofill o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri ta'sir nolga teng deb taxmin qilinadi, chunki fipronil birikmalari pestitsidlar bo'lib, suv o'tlari uchun to'g'ridan-to'g'ri toksikligi past (masalan, EPK o'tkir qon tomir bo'lmagan o'simliklarning bazaviy konsentratsiyasi 100 mkg / L ni tashkil qiladi. fipronil, disulfoksid guruhi, sulfon va sulfid; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Barcha natijalar (to'g'ri modellar) buni qo'llab-quvvatlaydi gipoteza.
Fipronil o'tlashning biomassasini (to'g'ridan-to'g'ri ta'sirini) sezilarli darajada kamaytirishi mumkin (skreper guruhi lichinkalar), ammo xlorofill a biomassasiga bevosita ta'sir qilmaydi.Biroq, fipronilning kuchli bilvosita ta'siri kamroq o'tlatishga javoban xlorofill a biomassasini oshirishdan iborat.O'q standartlashtirilgan yo'l koeffitsientini ko'rsatadi va minus belgisi (-) assotsiatsiya yo'nalishini ko'rsatadi.* Muhimlik darajasini bildiradi.
Uchta SSD (faqat o'rta qatlam, o'rta qatlam va ECOTOX ma'lumotlari va o'rta qatlam va ECOTOX ma'lumotlari ta'sir qilish davomiyligidagi farqlar uchun tuzatilgan) nominal ravishda har xil HC5 qiymatlarini ishlab chiqardi (jadval S3), ammo natijalar SE oralig'ida edi.Ushbu tadqiqotning qolgan qismida biz faqat mezo koinot va tegishli HC5 qiymatiga ega SSD ma'lumotlariga e'tibor qaratamiz.Ushbu uchta SSD baholashining to'liqroq tavsifi uchun qo'shimcha materiallarga murojaat qiling (S2-S5-jadvallar va S6 va S7-rasmlar).Faqat mezo-qattiq SSD xaritasida ishlatiladigan to'rtta fipronil birikmasidan (4-rasm) eng mos keladigan ma'lumotlar taqsimoti (Akaike ma'lumotlarining eng past standarti) fipronil va sulfonning log-gumbeli va sulfid va oltingugurtsizlangan g ( Jadval S3).Har bir birikma uchun olingan HC5 qiymatlari faqat mezokoinot uchun 4-rasmda keltirilgan va S3-jadvalda barcha uchta SSD ma'lumotlar to'plamidan HC5 qiymatlari keltirilgan.Fipronil, sulfid, sulfon va desulfinil guruhlarining HC50 qiymatlari [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 dan 46,2 gacha), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 dan 24,0 gacha), 8 80 ± 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 dan 15,8 gacha) va 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 dan 163 gacha)] Bu birikmalar EC50 takson boyligidan (noyob taksonlarning umumiy soni) sezilarli darajada past (jadval S1) ; qo'shimcha materiallar jadvalidagi eslatmalar litr uchun mikrogramlar).
Mezo-miqyosdagi tajribada 30 kun davomida (A) fipronil, (B) dessulfinil fipronil, (C) fipronil sulfon, (D) fipronil sulfid taʼsirida turning sezuvchanligi tavsiflanadi. Bu taksonning EC50 qiymati.Moviy chiziqli chiziq 95% CI ni bildiradi.Gorizontal chiziqli chiziq HC5 ni ifodalaydi.Har bir birikmaning HC5 qiymati (ng/L) quyidagicha: Fipronil, 4,56 ng/L (95% CI, 2,59 dan 10,2 gacha);Sulfid, 3,52 ng/L (1,36 dan 9,20 gacha);Sulfon, 2,86 ng/litr (1,93 dan 5,29 gacha);va sulfinil, 3,55 ng/litr (0,35 dan 28,4 gacha).X o'qi logarifmik shkalada ekanligini unutmang.
Beshta mintaqaviy tadqiqotlarda Fipronil (ota-onalar) 444 dala namuna olish punktlarining 22 foizida aniqlangan (1-jadval).Florfenib, sulfon va amidni aniqlash chastotasi o'xshash (namunaning 18% dan 22% gacha), sulfid va desulfinilni aniqlash chastotasi pastroq (11% dan 13% gacha), qolgan parchalanish mahsulotlari juda yuqori.Kam (1% yoki undan kam) yoki hech qachon aniqlanmagan (1-jadval)..Fipronil ko'pincha janubi-sharqda (52% saytlar) va kamroq tez-tez shimoli-g'arbda (saytlarning 9%) aniqlanadi, bu butun mamlakat bo'ylab benzopirazoldan foydalanishning o'zgaruvchanligini va potentsial oqim zaifligini ta'kidlaydi.Degradantlar odatda shunga o'xshash mintaqaviy naqshlarni ko'rsatadi, eng yuqori aniqlash chastotasi janubi-sharqda va eng pasti shimoli-g'arbiy yoki Kaliforniya qirg'oqlarida.Fipronilning o'lchangan kontsentratsiyasi eng yuqori bo'ldi, undan keyin asosiy birikma fipronil (mos ravishda 90% 10,8 va 6,3 ng/L) (1-jadval) (35).Fipronil (61,4 ng / L), disulfinil (10,6 ng / L) va sulfid (8,0 ng / L) ning eng yuqori kontsentratsiyasi janubi-sharqda (namunaning oxirgi to'rt haftasida) aniqlangan.Sulfonning eng yuqori kontsentratsiyasi g'arbda aniqlangan.(15,7 ng/L), amid (42,7 ng/L), dessulfinil flupirnamid (14 ng/l) va fipronil sulfonat (8,1 ng/l) (35).Florfenid sulfon HC5 dan oshib ketgan yagona birikma edi (1-jadval).Turli mintaqalar orasidagi o'rtacha STUFipronillar juda farq qiladi (1-jadval).STUFipronilsning milliy oʻrtacha koʻrsatkichi 0,62 (barcha joylarda, barcha hududlar) va 71 ta joyda (16%) STUFipronils > 1 ga ega, bu uning bentik makroumurtqasizlar uchun toksik boʻlishi mumkinligini koʻrsatadi.O'rganilgan beshta mintaqadan to'rttasida (O'rta G'arbdan tashqari) SPEARpestisidlari va STUFipronil o'rtasida sezilarli aloqalar mavjud bo'lib, sozlangan R2 Kaliforniya qirg'oqlari bo'ylab 0,07 dan janubi-sharqda 0,34 gacha (5-rasm).
*Mezoskopik tajribalarda ishlatiladigan birikmalar.†STUFipronils, toksin birliklari yig‘indisining medianasi [to‘rtta fipronil birikmasining kuzatilgan maydon konsentratsiyasi/SSD bilan zararlangan turlarning beshinchi foizli qismidan har bir birikmaning xavfli kontsentratsiyasi (4-rasm)] Fipronilning haftalik namunalari uchun oxirgi 4 ta har bir ob'ektda to'plangan pestitsid namunalari haftalik hisoblab chiqilgan.‡Pestitsidlar oʻlchanadigan joylar soni.§90-protsentil pestitsid namunalarini olishning oxirgi 4 haftasi davomida saytda kuzatilgan maksimal konsentratsiyaga asoslanadi.sinovdan o'tgan namunalar ulushi bilan.¶ CI ni hisoblash uchun HC5 qiymatining 95% CI dan foydalaning (4-rasm va S3-jadval, faqat mezo).Dexloroflupinib barcha hududlarda tahlil qilingan va hech qachon topilmagan.ND, aniqlanmadi.
Fipronilning zaharli birligi o'lchangan fipronil kontsentratsiyasining birikmaga xos HC5 qiymatiga bo'lingan bo'lib, u media tajribasidan olingan SSD tomonidan aniqlanadi (4-rasmga qarang).Qora chiziq, umumlashtirilgan qo'shimcha model (GAM).Qizil chiziqli chiziq GAM uchun 95% CI ga ega.STUFipronils log10 ga aylanadi (STUFipronils+1).
Fipronilning maqsadli bo'lmagan suv turlariga salbiy ta'siri yaxshi hujjatlashtirilgan (15, 21, 24, 25, 32, 33), ammo bu nazorat ostida laboratoriya muhitida sezgir bo'lgan birinchi tadqiqotdir.Taksonlarning jamoalari fipronil birikmalariga duchor bo'lgan va natijalar kontinental miqyosda ekstrapolyatsiya qilingan.30 kunlik mezokosmik eksperiment natijalari adabiyotda qayd etilmagan kontsentratsiyaga ega 15 ta diskret suv hasharotlari guruhini (jadval S1) hosil qilishi mumkin, ular orasida zaharlilik ma'lumotlar bazasida suv hasharotlari kam ifodalangan (53, 54).Soliqlarga xos dozaga javob egri chiziqlari (masalan, EC50) jamoa darajasidagi o'zgarishlarda (masalan, taksonlarning boyligi va ko'p miqdorda yo'qolishi mumkin) va funktsional o'zgarishlarda (oziqlanish kaskadlari va tashqi ko'rinishdagi o'zgarishlar kabi) aks etadi.Mezoskopik koinotning ta'siri maydonga ekstrapolyatsiya qilingan.Qo'shma Shtatlardagi beshta tadqiqot yo'nalishidan to'rttasida dalada o'lchangan fipronil kontsentratsiyasi suv ekotizimining oqadigan suvdagi pasayishi bilan bog'liq edi.
O'rta membrana tajribasidagi HC5 turlarining 95% qiymati himoya ta'siriga ega bo'lib, umumiy suvda yashovchi umurtqasizlar jamoalari ilgari tushunilganidan ko'ra fipronil birikmalariga nisbatan sezgirroq ekanligini ko'rsatadi.Olingan HC5 qiymati (florfenib, 4,56 ng/litr; desulfoksiran, 3,55 ng/litr; sulfon, 2,86 ng/litr; sulfid, 3,52 ng/litr) kattalik tartibidan (desulfinil) bir necha baravar (florfenib) uch baravar ko'pdir. ) hozirgi EPK surunkali umurtqasizlar benchmarkidan pastda [fipronil, 11 ng/litr;desulfinil, 10,310 ng/litr;sulfon, 37 ng / litr;va sulfid, 110 ng/litr uchun (8)].Mezoskopik tajribalar EPA surunkali umurtqasizlar benchmarkida ko'rsatilganlar o'rniga fipronilga sezgir bo'lgan ko'plab guruhlarni aniqladi (fipronilga ko'proq sezgir bo'lgan 4 guruh, 13 juft desulfinil, 11 juft sulfon va 13 juft) Sulfid sezgirligi) (4-rasm va 4-rasm). jadval) S1).Bu shuni ko'rsatadiki, benchmarklar o'rta dunyoda ham kuzatiladigan, suv ekotizimlarida ham keng tarqalgan bir nechta turlarni himoya qila olmaydi.Bizning natijalarimiz va joriy etalon o'rtasidagi farq, asosan, bir qator suv hasharotlari taksoniga tegishli fipronilning toksikligi bo'yicha test ma'lumotlarining yo'qligi bilan bog'liq, ayniqsa ta'sir qilish muddati 4 kundan oshsa va fipronil parchalanadi.30 kunlik mezokosmik eksperiment davomida umurtqasizlar jamoasidagi ko'pchilik hasharotlar Aztek (qisqichbaqasimon) ga qaraganda fipronilga nisbatan sezgirroq bo'lgan, hatto Aztekni tuzatgandan keyin ham Teike EC50 o'tkir transformatsiyadan keyin ham xuddi shunday qiladi.(Odatda 96 soat) surunkali ta'sir qilish vaqtigacha (S7-rasm).O'rta membrana tajribasi va standart sinov organizmi Chironomus dilutus (hasharot) yordamida ECOTOX da xabar qilingan tadqiqot o'rtasida yaxshiroq konsensusga erishildi.Suv hasharotlari pestitsidlarga ayniqsa sezgir bo'lishi ajablanarli emas.Ta'sir qilish vaqtini moslashtirmasdan, mezo-miqyosdagi eksperiment va ECOTOX ma'lumotlar bazasining keng qamrovli ma'lumotlari shuni ko'rsatdiki, ko'plab taksonlar suyultirilgan Clostridiumga qaraganda fipronil birikmalariga ko'proq sezgir bo'lgan (S6-rasm).Biroq, ta'sir qilish vaqtini sozlash orqali, Clostridium seyreltilmasi sulfonga sezgir bo'lmasa ham, fipronil (ota-ona) va sulfidga eng sezgir organizmdir (S7-rasm).Ushbu natijalar suvda yashovchi organizmlarni himoya qila oladigan pestitsidlarning haqiqiy konsentratsiyasini ishlab chiqarish uchun suv organizmlarining bir nechta turlarini (shu jumladan bir nechta hasharotlarni) kiritish muhimligini ko'rsatadi.
SSD usuli EC50 ni aniqlash mumkin bo'lmagan noyob yoki sezgir bo'lmagan taksonlarni himoya qilishi mumkin, masalan, Cynygmula sp., Isoperla fulva va Brachycentrus americanus.Taksonlar ko'pligining EC50 qiymatlari va ko'p uchishi mumkin bo'lgan jamiyat tarkibidagi o'zgarishlarni aks ettiruvchi SSD fipronil, sulfon va sulfidning HC50 qiymatlariga mos keladi.Protokol quyidagi fikrni qo'llab-quvvatlaydi: Eshiklarni olish uchun ishlatiladigan SSD usuli butun jamoani, shu jumladan jamiyatdagi noyob yoki sezgir bo'lmagan taksonlarni himoya qilishi mumkin.Faqat bir nechta taksonlar yoki sezgir bo'lmagan taksonlar asosida SSDlardan aniqlangan suv organizmlari chegarasi suv ekotizimlarini himoya qilishda juda etarli bo'lmasligi mumkin.Bu desulfinilga tegishli (S6B-rasm).ECOTOX ma'lumotlar bazasida ma'lumotlar yo'qligi sababli, EPA surunkali umurtqasizlar asosiy kontsentratsiyasi 10,310 ng / L ni tashkil qiladi, bu HC5 ning 3,55 ng / L dan to'rt daraja yuqori.Mezoskopik tajribalarda ishlab chiqarilgan turli takson javob to'plamlarining natijalari.Toksiklik ma'lumotlarining etishmasligi, ayniqsa parchalanadigan birikmalar uchun muammoli (S6-rasm), bu nima uchun sulfon va sulfid uchun mavjud suv biologik mezonlari Xitoy olamiga asoslangan SSD HC5 qiymatidan taxminan 15-30 baravar kam sezgir ekanligini tushuntirishi mumkin.O'rta membrana usulining afzalligi shundaki, bir nechta EC50 qiymatlari bitta tajribada aniqlanishi mumkin, bu to'liq SSD hosil qilish uchun etarli (masalan, desulfinil; 4B-rasm va S6B va S7B-rasmlar) va sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Himoyalangan ekotizimning tabiiy taksonlari bo'yicha Ko'p javoblar.
Mezoskopik tajribalar shuni ko'rsatadiki, fipronil va uning parchalanish mahsulotlari jamiyat faoliyatiga aniq subletal va bilvosita salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.Mezoskopik tajribada barcha beshta fipronil birikmasi hasharotlarning paydo bo'lishiga ta'sir ko'rsatdi.Eng yuqori va eng past kontsentratsiyalar o'rtasidagi taqqoslash natijalari (individual paydo bo'lishni inhibe qilish va rag'batlantirish yoki paydo bo'lish vaqtidagi o'zgarishlar) bifenthrin insektitsidi (29) yordamida ilgari e'lon qilingan mezo tajribalarining natijalariga mos keladi.Katta yoshdagilarning paydo bo'lishi muhim ekologik funktsiyalarni ta'minlaydi va fipronil kabi ifloslantiruvchi moddalar tomonidan o'zgarishi mumkin (55, 56).Bir vaqtning o'zida paydo bo'lishi nafaqat hasharotlarning ko'payishi va populyatsiyasining barqarorligi, balki suv va quruqlik hayvonlari uchun oziq-ovqat sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan etuk hasharotlar bilan ta'minlash uchun ham juda muhimdir (56).Ko'chatlar paydo bo'lishining oldini olish suv ekotizimlari va qirg'oq ekotizimlari o'rtasidagi oziq-ovqat almashinuviga salbiy ta'sir ko'rsatishi va suv ifloslantiruvchilarining ta'sirini quruqlik ekotizimlariga tarqalishi mumkin (55, 56).Mezo-miqyosdagi tajribada kuzatilgan qirg'ichlar (suv o'tlari bilan oziqlanadigan hasharotlar) ko'pligining kamayishi suv o'tlari iste'molining kamayishiga olib keldi, bu esa xlorofil a ko'payishiga olib keldi (3-rasm).Ushbu trofik kaskad suyuq oziq-ovqat tarmog'idagi uglerod va azot oqimlarini o'zgartiradi, xuddi piretroid bifentrinning bentik jamoalarga ta'sirini baholagan tadqiqotga o'xshaydi (29).Shu sababli, fenilpirazollar, masalan, fipronil va uning parchalanish mahsulotlari, piretroidlar va boshqa turdagi insektitsidlar bilvosita alg biomassasining ko'payishiga va kichik oqimlarda uglerod va azotning buzilishiga yordam berishi mumkin.Boshqa ta'sirlar suv va quruqlik ekotizimlari o'rtasidagi uglerod va azot aylanishining buzilishiga olib kelishi mumkin.
O'rta membrana sinovidan olingan ma'lumotlar bizga Qo'shma Shtatlarning beshta hududida o'tkazilgan keng ko'lamli dala tadqiqotlarida o'lchangan fipronil birikma kontsentratsiyasining ekologik ahamiyatini baholashga imkon berdi.444 ta kichik oqimda bir yoki bir nechta fipronil birikmalarining o'rtacha kontsentratsiyasining 17% (o'rtacha 4 hafta davomida) media testidan olingan HC5 qiymatidan oshib ketdi.O'lchangan fipronil birikma kontsentratsiyasini toksiklik bilan bog'liq indeksga, ya'ni toksiklik birliklari yig'indisiga (STUFipronils) aylantirish uchun mezo-miqyosdagi tajribadagi SSD-dan foydalaning.1 qiymati toksiklikni ko'rsatadi yoki fipronil birikmasining umumiy ta'siri ma'lum himoya turlaridan 95% ga oshadi.Beshta mintaqadan to'rttasida STUFipronil va umurtqasizlar jamoasining sog'lig'ining SPEARpestitsidlari ko'rsatkichi o'rtasidagi muhim munosabatlar fipronil Qo'shma Shtatlarning ko'plab mintaqalaridagi daryolardagi bentik umurtqasizlar jamoalariga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkinligini ko'rsatadi.Ushbu natijalar Wolfram va boshqalarning gipotezasini qo'llab-quvvatlaydi.(3) Qo'shma Shtatlardagi fenpirazol insektitsidlarining er usti suvlari uchun xavfi to'liq tushunilmagan, chunki suv hasharotlariga ta'sir joriy tartibga solish chegarasidan past bo'ladi.
Fipronil miqdori zaharli darajadan yuqori bo'lgan ko'pchilik oqimlar nisbatan urbanizatsiyalashgan janubi-sharqiy mintaqada joylashgan (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Hududning oldingi bahosi nafaqat fipronil daryodagi umurtqasizlar jamoasi tuzilishiga ta'sir qiluvchi asosiy stress omili, balki erigan kislorodning pastligi, ozuqa moddalarining ko'payishi, oqimning o'zgarishi, yashash joylarining degradatsiyasi va boshqa pestitsidlar va ifloslantiruvchi moddalar toifasi muhim ahamiyatga ega degan xulosaga keldi. stress manbai (57).Stress omillarining bu aralashmasi “shahar daryosi sindromi” bilan mos keladi, ya’ni daryo ekotizimlarining degradatsiyasi odatda shahar yerlaridan foydalanish bilan bog‘liq (58, 59).Janubi-sharqiy mintaqada shahar yerlaridan foydalanish belgilari o'sib bormoqda va mintaqa aholisining o'sishi bilan ko'payishi kutilmoqda.Kelajakda shahar rivojlanishi va pestitsidlarning shahar oqimiga ta'siri kuchayishi kutilmoqda (4).Urbanizatsiya va fipronildan foydalanish o'sishda davom etsa, shaharlarda ushbu pestitsiddan foydalanish oqim jamoalariga tobora ko'proq ta'sir qilishi mumkin.Meta-tahlil qishloq xo'jaligi pestitsidlaridan foydalanish global oqim ekotizimlariga tahdid soladi degan xulosaga kelgan bo'lsa-da (2, 60), biz bu baholashlar pestitsidlarning umumiy global ta'sirini shaharlarda foydalanishni hisobga olmaganda kam baholaydi deb taxmin qilamiz.
Turli xil stress omillari, shu jumladan pestitsidlar rivojlangan suv havzalarida (shahar, qishloq xo'jaligi va aralash er foydalanish) makroumurtqasizlar jamoalariga ta'sir qilishi mumkin va erdan foydalanish bilan bog'liq bo'lishi mumkin (58, 59, 61).Ushbu tadqiqotda SPEARpestitsidlar indikatori va suvda yashovchi organizmga xos fipronilning zaharlilik ko'rsatkichlari chalkashuvchi omillar ta'sirini minimallashtirish uchun ishlatilgan bo'lsa-da, SPEARpestitsidlar indikatorining ishlashiga yashash muhitining buzilishi ta'sir qilishi mumkin va fipronilni boshqa pestitsidlar bilan solishtirish mumkin (4, 17, 51, 57).Biroq, dastlabki ikkita mintaqaviy tadqiqotlar (O'rta G'arbiy va Janubi-Sharqiy) dala o'lchovlari yordamida ishlab chiqilgan ko'p stressli model pestitsidlar daryolar bo'yida makroumurtqasizlar jamiyati sharoitlari uchun muhim yuqori oqim stress omili ekanligini ko'rsatdi.Ushbu modellarda muhim tushuntirish o'zgaruvchilari orasida pestitsidlar (ayniqsa, bifenthrin), O'rta G'arbdagi ko'pgina qishloq xo'jaligi oqimlarida ozuqa moddalari va yashash joylarining xususiyatlari va janubi-sharqdagi aksariyat shaharlarda pestitsidlar (ayniqsa fipronil) kiradi.Kislorod, ozuqa moddalari va oqimdagi o'zgarishlar (61, 62).Shu sababli, mintaqaviy tadqiqotlar pestitsid bo'lmagan stressorlarning javob ko'rsatkichlariga ta'sirini ko'rib chiqishga va fipronilning ta'sirini tavsiflash uchun bashoratli ko'rsatkichlarni moslashtirishga harakat qilsa-da, bu so'rovning maydon natijalari fipronil nuqtai nazarini qo'llab-quvvatlaydi.) Amerika daryolarida, ayniqsa AQShning janubi-sharqiy qismida bosimning eng ta'sirli manbalaridan biri hisoblanishi kerak.
Atrof muhitda pestitsidlarning parchalanishi kamdan-kam hollarda hujjatlashtiriladi, ammo suvda yashovchi organizmlar uchun tahdid ota-onadan ko'ra ko'proq zararli bo'lishi mumkin.Fipronil holatida, dala tadqiqotlari va mezo-miqyosdagi tajribalar shuni ko'rsatdiki, degradatsiya mahsulotlari namunali oqimlarda ota-ona kabi keng tarqalgan va bir xil yoki undan yuqori toksiklikka ega (1-jadval).O'rta membrana tajribasida ftorbenzonitril sulfon o'rganilgan pestitsidlarning parchalanish mahsulotlarining eng toksiki bo'lib, u asosiy birikmaga qaraganda zaharliroq edi va shuningdek, asosiy birikmaga o'xshash chastotada aniqlandi.Agar faqat asosiy pestitsidlar o'lchansa, potentsial toksiklik hodisalari sezilmasligi mumkin va pestitsidlarning parchalanishi paytida toksiklik ma'lumotlarining nisbiy etishmasligi ularning paydo bo'lishi va oqibatlarini e'tiborsiz qoldirishni anglatadi.Misol uchun, degradatsiya mahsulotlarining zaharliligi to'g'risida ma'lumot yo'qligi sababli, Shveytsariya oqimlaridagi pestitsidlarni kompleks baholash, shu jumladan 134 pestitsid degradatsiyasi mahsuloti o'tkazildi va ekotoksikologik xavfni baholashda faqat asosiy birikma asosiy birikma sifatida ko'rib chiqildi.
Ushbu ekologik xavfni baholash natijalari shuni ko'rsatadiki, fipronil birikmalari daryolar sog'lig'iga salbiy ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun fipronil birikmalari HC5 darajasidan oshib ketgan har qanday joyda salbiy ta'sirlar kuzatilishi mumkinligi haqida oqilona xulosa chiqarish mumkin.Mezoskopik tajribalar natijalari joylashuvga bog'liq emas, bu ko'plab oqim taksonlarida fipronil va uning parchalanish mahsulotlari kontsentratsiyasi ilgari qayd etilganidan ancha past ekanligini ko'rsatadi.Bizning fikrimizcha, bu kashfiyot har qanday joyda toza oqimlardagi protobiotaga kengaytirilishi mumkin.Mezo-miqyosdagi eksperiment natijalari keng ko'lamli dala tadqiqotlarida qo'llanildi (AQShning beshta asosiy mintaqalarida shahar, qishloq xo'jaligi va er aralash foydalanishdan iborat 444 ta kichik oqim) va ko'plab oqimlarning kontsentratsiyasi aniqlandi. fipronil aniqlangan joyda bo'lishi kutilmoqda Olingan toksiklik bu natijalar fipronil qo'llaniladigan boshqa mamlakatlarga ham tarqalishi mumkinligini ko'rsatadi.Ma'lumotlarga ko'ra, Yaponiya, Buyuk Britaniya va AQShda Fipronildan foydalanadigan odamlar soni ortib bormoqda (7).Fipronil deyarli barcha qit'alarda, jumladan Avstraliya, Janubiy Amerika va Afrikada mavjud (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Bu erda taqdim etilgan mezo-to-dala tadqiqotlari natijalari shuni ko'rsatadiki, fipronildan foydalanish global miqyosda ekologik ahamiyatga ega bo'lishi mumkin.
Ushbu maqola uchun qo'shimcha materiallar uchun http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1 ga qarang.
Bu Creative Commons Attribution-Notijorat Litsenziyasi shartlariga muvofiq tarqatilgan ochiq kirish maqolasi boʻlib, u har qanday vositada foydalanish, tarqatish va koʻpaytirish imkonini beradi, agar yakuniy foydalanish tijorat maqsadlarida boʻlmasa va asosiy maqsad: original ish to'g'ri.Malumot.
Eslatma: Biz sizdan faqat elektron pochta manzilingizni ko'rsatishingizni so'raymiz, shunda siz sahifaga tavsiya qilgan odam siz u xatni ko'rishni xohlayotganingizni va bu spam emasligini bilishi uchun.Biz hech qanday elektron pochta manzilini ushlamaymiz.
Bu savol sizning tashrif buyuruvchi ekanligingizni tekshirish va avtomatik spam yuborishning oldini olish uchun ishlatiladi.
Janet L. Miller, Travis S. Shmidt, Piter C. Van Metre, Barbara Mahler (Barbara J. Mahler, Mark V. Sandstrom, Liza X. Nouell, Daren M. Karlayl, Patrik V. Moran).
Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Amerika oqimlarida tez-tez topiladigan umumiy pestitsidlar ilgari o'ylanganidan ko'ra zaharliroqdir.
Janet L. Miller, Travis S. Shmidt, Piter C. Van Metre, Barbara Mahler (Barbara J. Mahler, Mark V. Sandstrom, Liza X. Nouell, Daren M. Karlayl, Patrik V. Moran).
Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Amerika oqimlarida tez-tez topiladigan umumiy pestitsidlar ilgari o'ylanganidan ko'ra zaharliroqdir.
©2021 Amerika fan taraqqiyoti assotsiatsiyasi.Barcha huquqlar himoyalangan.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef va COUNTER hamkori hisoblanadi.Science Advances ISSN 2375-2548.