Pesticidi u potocima sve više postaju globalna briga, ali postoji malo informacija o sigurnoj koncentraciji vodenih ekosistema.U 30-dnevnom mezokosmičkom eksperimentu, domaći bentoski vodeni beskičmenjaci bili su izloženi uobičajenom insekticidu fipronilu i četiri vrste proizvoda razgradnje.Jedinjenje fipronila izazvalo je promjene u emergenciji i trofičkoj kaskadi.Razvijena je efektivna koncentracija (EC50) pri kojoj fipronil i njegovi proizvodi razgradnje sulfida, sulfona i desulfinila izazivaju 50% odgovora.Taksani nisu osjetljivi na fipronil.Koncentracija opasnosti od 5% zahvaćene vrste iz 15 mezokosmičkih EC50 vrijednosti se koristi za pretvaranje koncentracije jedinjenja fipronila u terenskom uzorku u zbir toksičnih jedinica (∑TUFipronils).U 16% tokova uzetih iz pet regionalnih studija, prosjek ∑TUFipronila je premašio 1 (što ukazuje na toksičnost).Indikatori beskičmenjaka rizičnih vrsta imaju negativnu korelaciju sa TUTUipronilom u četiri od pet područja uzorkovanja.Ova procjena ekološkog rizika pokazuje da će niske koncentracije jedinjenja fipronila smanjiti potočne zajednice u mnogim dijelovima Sjedinjenih Država.
Iako je proizvodnja sintetičkih hemikalija uveliko porasla posljednjih decenija, utjecaj ovih hemikalija na neciljane ekosisteme nije u potpunosti shvaćen (1).U površinskim vodama gdje je izgubljeno 90% globalnog poljoprivrednog zemljišta, nema podataka o poljoprivrednim pesticidima, ali tamo gdje postoje podaci, vrijeme da pesticidi pređu regulatorne pragove je upola (2).Meta-analiza poljoprivrednih pesticida u površinskim vodama u Sjedinjenim Državama pokazala je da je na 70% lokacija za uzorkovanje barem jedan pesticid premašio regulatorni prag (3).Međutim, ove meta-analize (2, 3) se fokusiraju samo na površinske vode na koje utiče korištenje poljoprivrednog zemljišta i predstavljaju sažetak diskretnih studija.Pesticidi, posebno insekticidi, takođe postoje u visokim koncentracijama u drenaži gradskog pejzaža (4).Rijetko je provesti sveobuhvatnu procjenu pesticida u površinskim vodama koje se ispuštaju iz poljoprivrede i urbanih pejzaža;stoga nije poznato da li pesticidi predstavljaju veliku prijetnju resursima površinskih voda i njihovom ekološkom integritetu.
Benzopirazoli i neonikotinoidi su činili jednu trećinu globalnog tržišta pesticida u 2010. (5).U površinskim vodama u Sjedinjenim Državama, fipronil i proizvodi njegove razgradnje (fenilpirazoli) su najčešća jedinjenja pesticida, a njihove koncentracije obično premašuju vodene standarde (6-8).Iako su neonikotinoidi privukli pažnju zbog svog djelovanja na pčele i ptice i njihove rasprostranjenosti (9), fipronil je toksičniji za ribe i ptice (10), dok druga jedinjenja iz klase fenilpirazola imaju herbicidno djelovanje (5).Fipronil je sistemski insekticid koji se koristi za suzbijanje štetočina u urbanim i poljoprivrednim sredinama.Otkako je fipronil ušao na svjetsko tržište 1993. godine, upotreba fipronila u Sjedinjenim Državama, Japanu i Ujedinjenom Kraljevstvu se značajno povećala (5).U Sjedinjenim Državama, fipronil se koristi za kontrolu mrava i termita, a koristi se u usjevima uključujući kukuruz (uključujući tretman sjemena), krompir i voćnjake (11, 12).Poljoprivredna upotreba fipronila u Sjedinjenim Državama dostigla je vrhunac 2002. (13).Iako nisu dostupni podaci o nacionalnoj urbanoj upotrebi, urbana upotreba u Kaliforniji dostigla je vrhunac 2006. i 2015. (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, pristupljeno 2. decembra 2019.).Iako se visoke koncentracije fipronila (6,41 μg/L) nalaze u tokovima u nekim poljoprivrednim područjima s visokim stopama primjene (14), u poređenju sa poljoprivrednim tokovima, urbani tokovi u Sjedinjenim Državama općenito imaju više detekcije i veće visoke koncentracije, pozitivne za pojava oluja je povezana sa testom (6, 7, 14-17).
Fipronil ulazi u vodeni ekosistem oticanja ili ispire iz tla u potok (7, 14, 18).Fipronil ima nisku isparljivost (Henryjeva zakonska konstanta 2,31×10-4 Pa m3 mol-1), nisku do umjerenu rastvorljivost u vodi (3,78 mg/l na 20°C) i umjerenu hidrofobnost (log Kow je 3,9 do 4,1)). pokretljivost u tlu je vrlo mala (log Koc je 2,6 do 3,1) (12, 19), a pokazuje nisku do srednju postojanost u okolini (20).Finazepril se razgrađuje fotolizom, oksidacijom, hidrolizom i redukcijom ovisnom o pH, formirajući četiri glavna proizvoda razgradnje: dessulfoksifenapril (niti sulfoksid), fenaprenip sulfon (sulfon), filofenamid (amid) i filofenib sulfid (sulfid).Proizvodi razgradnje fipronila imaju tendenciju da budu stabilniji i izdržljiviji od matičnog jedinjenja (21, 22).
Toksičnost fipronila i njegova degradacija u neciljne vrste (kao što su vodeni beskičmenjaci) je dobro dokumentovana (14, 15).Fipronil je neurotoksično jedinjenje koje ometa prolaz hloridnih jona kroz hloridni kanal reguliran gama-aminobutirnom kiselinom kod insekata, što rezultira dovoljnom koncentracijom da izazove pretjerano uzbuđenje i smrt (20).Fipronil je selektivno toksičan, tako da ima veći afinitet vezivanja za receptore za insekte nego za sisare (23).Insekticidna aktivnost produkata razgradnje fipronila je različita.Toksičnost sulfona i sulfida za slatkovodne beskičmenjake je slična ili veća od one kod matičnog jedinjenja.Desulfinil ima umjerenu toksičnost, ali je manje toksičan od matičnog spoja.Relativno netoksičan (23, 24).Osjetljivost vodenih beskičmenjaka na razgradnju fipronila i fipronila uvelike varira unutar i između taksona (15), au nekim slučajevima čak prelazi red veličine (25).Konačno, postoje dokazi da su fenilpirazoli toksičniji za ekosistem nego što se ranije mislilo (3).
Vodena biološka mjerila zasnovana na laboratorijskom testiranju toksičnosti mogu potcijeniti rizik od poljskih populacija (26-28).Vodeni standardi se obično utvrđuju laboratorijskim ispitivanjem toksičnosti za jednu vrstu koristeći jednu ili više vrsta vodenih beskičmenjaka (na primjer, Diptera: Chironomidae: Chironomus i Crustacea: Daphnia magna i Hyalella azteca).Ove test organizme je općenito lakše uzgajati nego druge bentoske makrobeskičmenjake (na primjer, rod phe::), a u nekim slučajevima su manje osjetljivi na zagađivače.Na primjer, D. Magna je manje osjetljiva na mnoge metale od određenih insekata, dok je A. zteca manje osjetljiva na piretroidni insekticid bifentrin od osjetljivosti na crve (29, 30).Još jedno ograničenje postojećih benčmarka su krajnje tačke koje se koriste u proračunima.Akutna mjerila se temelje na mortalitetu (ili fiksna za rakove), dok se kronična mjerila obično temelje na subletalnim krajnjim tačkama (kao što su rast i reprodukcija) (ako ih ima).Međutim, postoje široko rasprostranjeni subletalni efekti, kao što su rast, nicanje, paraliza i kašnjenje u razvoju, koji mogu utjecati na uspjeh taksona i dinamiku zajednice.Kao rezultat toga, iako referentna vrijednost pruža pozadinu za biološku važnost efekta, ekološka relevantnost kao prag toksičnosti je neizvjesna.
Kako bi se bolje razumjeli efekti jedinjenja fipronila na bentoske vodene ekosisteme (beskičmenjake i alge), prirodne bentoske zajednice su dovedene u laboratoriju i izložene gradijentima koncentracije tokom 30-dnevnog protoka Fipronila ili jednog od četiri eksperimenta degradacije fipronila.Cilj istraživanja je proizvesti specifičnu koncentraciju od 50% efekta (EC50 vrijednost) za svako jedinjenje fipronila koje predstavlja široku svojtu riječne zajednice, te odrediti utjecaj zagađivača na strukturu i funkciju zajednice [tj. koncentracija opasnosti] 5 % pogođenih vrsta (HC5) i indirektni efekti kao što su izmijenjena pojava i trofička dinamika].Zatim je prag (vrijednost HC5 specifična za jedinjenje) dobiven iz mezoskopskog eksperimenta primijenjen na polje koje je prikupio Geološki zavod Sjedinjenih Država (USGS) iz pet regija Sjedinjenih Država (sjeveroistočni, jugoistočni, srednji zapad, sjeverozapadni Pacifik i centralna Kalifornija Podaci o obalnoj zoni) kao dio procjene kvaliteta regionalnog toka USGS-a (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Koliko znamo, ovo je prva procjena ekološkog rizika.Sveobuhvatno istražuje efekte jedinjenja fipronila na bentoske organizme u kontrolisanom mezo-okruženju, a zatim primenjuje ove rezultate na procene terena na kontinentalnom nivou.
30-dnevni mezokosmički eksperiment sproveden je u USGS Aquatic Laboratory (AXL) u Fort Collinsu, Kolorado, SAD od 18. oktobra do 17. novembra 2017. godine, tokom 1 dana pripitomljavanja i 30 dana eksperimentisanja.Metoda je prethodno opisana (29, 31) i detaljno opisana u dodatnom materijalu.Postavka mezoprostora sadrži 36 cirkulirajućih tokova u četiri aktivna toka (cink vode za cirkulaciju).Svaki živi tok opremljen je hladnjakom za održavanje temperature vode i osvijetljen je ciklusom svjetlo-tamni 16:8.Protok mezo-nivoa je nerđajući čelik, koji je pogodan za hidrofobnost fipronila (log Kow = 4,0) i pogodan za organske rastvarače za čišćenje (slika S1).Voda korištena za eksperiment na mezo-razmjeru sakupljena je iz rijeke Cache La Poudre (uzvodni izvori uključujući Nacionalni park Rocky Mountain, National Forest i Continental Divide) i pohranjena u AXL-ova četiri polietilenska rezervoara za skladištenje.Prethodne procjene uzoraka sedimenta i vode prikupljenih sa lokacije nisu otkrile nikakve pesticide (29).
Dizajn eksperimenta na mezo-skali sastoji se od 30 tokova obrade i 6 kontrolnih tokova.Struja za tretman prima pročišćenu vodu, od kojih svaka sadrži neponovljene konstantne koncentracije jedinjenja fipronila: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amid (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grupa za odsumporavanje [Biblioteka pesticida Agencije za zaštitu životne sredine SAD, CAS 205650-65-3], sulfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) i sulfid (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6 sve čistoće); 97,8% prema objavljenim vrijednostima odgovora (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33) Otapanjem jedinjenja fipronila u metanolu (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society) i razrijediti. s dejoniziranom vodom do potrebne zapremine za pripremu koncentrovane matične otopine Budući da je količina metanola u dozi različita, potrebno je dodati metanol u sve tokove tretmana po potrebi, kako bi se osigurala ista koncentracija metanola (. 0,05 ml/L) u potocima Srednji pogled na ostala tri kontrolna toka primao je riječnu vodu bez metanola, inače su tretirani kao i svi ostali tokovi.
Osmog, 16. i 26. dana mjerene su temperatura, pH vrijednost, električna provodljivost i razgradnja fipronila i fipronila u protočnoj membrani.Da bi se pratila degradacija matičnog jedinjenja fipronila tokom testa medija, fipronil (roditelji) je korišćen za tretiranje tečne crevne sluznice još tri dana [5., 12. i 21. dan (n = 6)] za temperaturu, pH, Uzorkovanje provodljivosti, fipronila i degradacije fipronila.Uzorci za analizu pesticida su sakupljeni filtriranjem 10 ml tekuće vode u bočicu od jantarnog stakla od 20 ml kroz Whatman 0,7-μm GF/F filter šprica opremljen sa iglom velikog prečnika.Uzorci su odmah zamrznuti i poslati u Nacionalnu laboratoriju za kvalitet vode USGS (NWQL) u Lakewoodu, Colorado, SAD na analizu.Koristeći poboljšanu metodu prethodno objavljene metode, Fipronil i 4 produkta razgradnje u uzorcima vode su određeni tečnom hromatografijom i tandemskom masenom spektrometrijom (LC-MS / MS; Agilent 6495) direktnom vodenom injekcijom (DAI).Nivo detekcije instrumenta (IDL) se procjenjuje kao minimalni standard kalibracije koji zadovoljava standard kvalitativne identifikacije;IDL fipronila je 0,005 μg/L, a IDL ostala četiri fipronila je 0,001 μg/L.Dodatni materijal pruža potpun opis metoda koje se koriste za mjerenje jedinjenja fipronila, uključujući postupke kontrole kvaliteta i osiguranja (na primjer, vraćanje uzorka, šiljci, inspekcije treće strane i slijepe probe).
Na kraju 30-dnevnog mezokosmičkog eksperimenta završeno je popisivanje i identifikacija odraslih beskičmenjaka i larvi (glavna krajnja tačka prikupljanja podataka).Odrasle jedinke koje se pojavljuju se sakupljaju iz mreže svaki dan i zamrzavaju u čistoj Falcon centrifugalnoj epruveti od 15 ml.Na kraju eksperimenta (30. dan), sadržaj membrane u svakoj struji je očišćen da se uklone svi beskičmenjaci, te prosijan (250 μm) i pohranjen u 80% etanolu.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) je završio taksonomsku identifikaciju larvi i odraslih beskičmenjaka na najniži mogući taksonomski nivo, obično vrsta.Dana 9, 19 i 29, hlorofil a je mjeren u tri primjerka u mezoskopskoj membrani svakog toka.Svi hemijski i biološki podaci kao dio mezoskopskog eksperimenta dati su u popratnom izdanju podataka (35).
Ekološka istraživanja su sprovedena u malim (motajućim) potocima u pet glavnih područja Sjedinjenih Država, a pesticidi su praćeni tokom prethodnog indeksnog perioda.Ukratko, na osnovu korištenja poljoprivrednog i urbanog zemljišta (36-40), odabrano je 77 do 100 lokacija u svakoj regiji (ukupno 444 lokacije).Tokom proljeća i ljeta jedne godine (2013-2017), uzorci vode se prikupljaju jednom sedmično u svakoj regiji tokom 4 do 12 sedmica.Konkretno vrijeme zavisi od regije i intenziteta razvoja.Međutim, 11 stanica u sjeveroistočnom regionu su skoro u razvodnici.Nema razvoja, osim što je sakupljen samo jedan uzorak.Budući da su periodi praćenja pesticida u regionalnim studijama različiti, radi poređenja, ovdje se razmatraju samo posljednja četiri uzorka prikupljena na svakoj lokaciji.Pretpostavlja se da jedan uzorak prikupljen na nerazvijenom sjeveroistočnom lokalitetu (n = 11) može predstavljati period uzorkovanja od 4 sedmice.Ova metoda dovodi do istog broja posmatranja pesticida (osim 11 lokacija na sjeveroistoku) i istog trajanja posmatranja;Smatra se da je 4 sedmice dovoljno dugo za dugotrajnu izloženost bioti, ali dovoljno kratko da se ekološka zajednica ne bi trebala oporaviti od ovih kontakata.
U slučaju dovoljnog protoka, uzorak vode se prikuplja pomoću konstantne brzine i konstantne širine (41).Kada protok nije dovoljan za korištenje ove metode, uzorke možete prikupiti dubokom integracijom uzoraka ili hvatanjem iz centra gravitacije toka.Koristite špric velikog prečnika i disk filter (0,7 μm) da sakupite 10 ml filtriranog uzorka (42).Putem DAI LC-MS/MS/MS/MS, uzorci vode su analizirani na NWQL na 225 pesticida i produkata razgradnje pesticida, uključujući fipronil i 7 proizvoda razgradnje (dessulfinil fipronil, fipronil) Sulfide, fipronil sulfon, deshlorofipronil, destiolamid, fipronil, fipronil i fipronil).).Tipični minimalni nivoi prijavljivanja za terenske studije su: fipronil, desmetiltio fluorobenzonitril, fipronil sulfid, fipronil sulfon i deshlorofipronil 0,004 μg/L;dessulfinil fluorfenamid i Koncentracija fipronil amida je 0,009 μg/litar;koncentracija fipronil sulfonata je 0,096 μg/litar.
Zajednice beskičmenjaka se uzorkuju na kraju svake studije područja (proljeće/ljeto), obično u isto vrijeme kada i posljednji događaj uzorkovanja pesticida.Nakon sezone rasta i intenzivne upotrebe pesticida, vrijeme uzorkovanja treba da bude u skladu sa uslovima niskog protoka i treba da se poklapa sa vremenom kada zajednica riječnih beskičmenjaka sazrijeva i uglavnom je u fazi života larve.Koristeći Surber uzorkivač s mrežom od 500 μm ili D-frame mrežom, uzorkovanje zajednice beskičmenjaka je završeno na 437 od 444 lokacije.Metoda uzorkovanja je detaljno opisana u dodatnom materijalu.Na NWQL, svi beskičmenjaci su obično identifikovani i navedeni na nivou roda ili vrste.Svi hemijski i biološki podaci prikupljeni u ovoj oblasti i korišćeni u ovom rukopisu mogu se naći u pratećem saopštenju (35).
Za pet jedinjenja fipronila korišćenih u mezoskopskom eksperimentu, izračunata je koncentracija beskičmenjaka larve smanjena za 20% ili 50% u odnosu na kontrolu (tj. EC20 i EC50).Podaci [x = vremenski ponderirana koncentracija fipronila (pogledajte dodatni materijal za detalje), y = brojnost ličinki ili druge metrike] su ugrađeni u R(43) prošireni paket korištenjem troparametarske logaritamske regresijske metode “drc”.Krivulja odgovara svim vrstama (larvama) sa dovoljnom brojnošću i zadovoljava druge metrike od interesa (na primjer, bogatstvo taksona, ukupna brojnost majmuna i ukupna brojnost) kako bi se dalje razumio učinak zajednice.Nash-Sutcliff koeficijent (45) se koristi za procjenu uklapanja modela, pri čemu loše uklapanje modela može dobiti beskonačne negativne vrijednosti, a vrijednost savršenog uklapanja je 1.
Da bi se istražili efekti fipronila na pojavu insekata u eksperimentu, podaci su procijenjeni na dva načina.Prvo, oduzimanjem prosječnog izgleda mezo kontrolnog toka od izgleda svakog mezo toka tretmana, kumulativna dnevna pojava insekata iz svakog mezo toka (ukupan broj svih jedinki) je normalizirana na kontrolu.Nacrtajte ove vrijednosti u odnosu na vrijeme kako biste razumjeli odstupanje medijatora tečnosti za tretman od medijatora kontrolne tečnosti u eksperimentu od 30 dana.Drugo, izračunajte ukupan procenat pojavljivanja svakog protočnog mezofila, koji je definisan kao omjer ukupnog broja mezofila u datom toku prema prosječnom broju larvi i odraslih jedinki u kontrolnoj grupi, i pogodan je za troparametarsku logaritamsku regresiju .Svi prikupljeni insekti klijači bili su iz dvije potfamilije iz porodice Chironomidae, pa je izvršena kombinovana analiza.
Promjene u strukturi zajednice, kao što je gubitak taksona, mogu u konačnici ovisiti o direktnim i indirektnim efektima toksičnih supstanci i mogu dovesti do promjena u funkciji zajednice (na primjer, trofička kaskada).Da bi se testirala trofička kaskada, procijenjena je jednostavna kauzalna mreža korištenjem metode analize puta (R paket „piecewiseSEM”) (46).Za mezoskopske eksperimente pretpostavlja se da fipronil, desulfinil, sulfid i sulfon (nije testiran amid) u vodi za smanjenje biomase strugača indirektno dovode do povećanja biomase hlorofila a (47).Koncentracija jedinjenja je prediktorska varijabla, a strugač i biomasa hlorofila su varijable odgovora.Fisherova C statistika se koristi za procjenu uklapanja modela, tako da P vrijednost <0,05 ukazuje na dobro uklapanje modela (46).
Kako bi se razvilo sredstvo za zaštitu eko zajednice zasnovano na riziku, svako jedinjenje je dobilo 95% zahvaćene vrste (HC5), distribuciju osjetljivosti hroničnih vrsta (SSD) i zaštitu koncentracije opasnosti.Generirana su tri SSD skupa podataka: (i) samo mezo skup podataka, (ii) skup podataka koji sadrži sve mezo podatke i podatke prikupljene iz upita baze podataka EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, pristupljeno na 14. marta 2019.), trajanje studije je 4 dana ili duže, i (iii) skup podataka koji sadrži sve mezoskopske podatke i ECOTOX podatke, u kojima ECOTOX podaci (akutna izloženost) podijeljeni sa akutnim prema omjeru kronične D. magna ( 19.39) kako bi se objasnila razlika u trajanju izlaganja i aproksimirala hronična EC50 vrijednost (12).Naša svrha generiranja više SSD modela je da (i) razvijemo HC5 vrijednosti za usporedbu s terenskim podacima (samo za SSD-ove za medije) i (ii) procijenimo da su medijski podaci više prihvaćeni od regulatornih agencija za uključivanje u akvakulturu. robusnost životnih mjerila i standardno postavljanje resursa podataka, a samim tim i izvodljivost korištenja mezoskopskih studija za proces prilagođavanja.
SSD je razvijen za svaki skup podataka koristeći R paket “ssdtools” (48).Koristite bootstrap (n = 10.000) za procjenu HC5 prosjeka i intervala pouzdanosti (CI) sa SSD-a.Četrdeset i devet odgovora taksona (svi taksoni koji su identificirani kao rod ili vrste) razvijenih kroz ovo istraživanje kombinirani su s 32 odgovora taksona sakupljenih iz šest objavljenih studija u bazi podataka ECOTOX, za ukupno 81 odgovor taksona koji se može koristiti za razvoj SSD-a .Budući da nisu pronađeni podaci u bazi podataka o amidima ECOTOX, nije razvijen SSD za amide i dobiven je samo jedan EC50 odgovor iz trenutne studije.Iako je EC50 vrijednost samo jedne sulfidne grupe pronađena u bazi podataka ECOTOX, trenutni diplomirani student ima 12 EC50 vrijednosti.Stoga su razvijeni SSD-ovi za sulfinilne grupe.
Specifične vrijednosti HC5 spojeva fipronila dobivene samo iz skupa podataka SSD Mesocosmosa kombinirane su s terenskim podacima kako bi se procijenila izloženost i potencijalna toksičnost jedinjenja fipronila u 444 toka iz pet regija u Sjedinjenim Državama.U posljednjem prozoru uzorkovanja od 4 sedmice, svaka otkrivena koncentracija jedinjenja fipronila (neotkrivene koncentracije su nula) podijeljena je sa odgovarajućim HC5, a omjer jedinjenja svakog uzorka se zbraja kako bi se dobila jedinica ukupne toksičnosti fipronila (ΣTUFipronils), gdje je ΣTUFipronils> 1 znači toksičnost.
Uspoređujući koncentraciju opasnosti od 50% zahvaćenih vrsta (HC50) sa EC50 vrijednošću bogatstva svojti koja je izvedena iz eksperimenta sa srednjom membranom, SSD dobiven iz podataka o srednjim membranama procijenjen je da odražava osjetljivost šire ekološke zajednice na fipronil stepen..Kroz ovo poređenje, konzistentnost između SSD metode (uključujući samo one svojte s odnosom doza-odgovor) i EC50 metode (uključujući sve jedinstvene taksone uočene u srednjem prostoru) pomoću EC50 metode mjerenja bogatstva svojti može se ocijeniti Spol.Odnos doze odgovora.
Indikator rizične vrste pesticida (SPEARpesticides) izračunat je kako bi se istražio odnos između zdravstvenog statusa zajednica beskičmenjaka i ΣTUFipronila u 437 tokova koji sakupljaju beskičmenjake.SPEARpesticides metrika pretvara sastav beskičmenjaka u metriku obilja za biološku taksonomiju sa fiziološkim i ekološkim karakteristikama, čime se daje osjetljivost na pesticide.Indikator SPEARpesticidi nije osjetljiv na prirodne kovarijate (49, 50), iako će na njegov učinak utjecati ozbiljna degradacija staništa (51).Podaci o brojnosti prikupljeni na licu mjesta za svaki takson usklađeni su s ključnom vrijednošću taksona u vezi sa softverom ASTERICS za procjenu ekološkog kvaliteta rijeke (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home html).Zatim uvezite podatke u softver Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (verzija 18.05).U ovom softveru, evropska baza podataka o osobinama i baza podataka sa fiziološkom osjetljivošću na pesticide se koriste za pretvaranje podataka svake lokacije u SPEARpesticide indikator.Svaka od pet regionalnih studija koristila je General Additive Model (GAM) ["mgcv" paket u R(52)) kako bi istražila odnos između SPEARpesticide metrike i ΣTUFipronils [log10(X + 1) konverzije] Associated.Za detaljnije informacije o SPEARpesticides metrikama i za analizu podataka, pogledajte Dodatni materijali.
Indeks kvaliteta vode je konzistentan u svakom mezoskopskom toku i cijelom mezoskopskom eksperimentalnom periodu.Prosječna temperatura, pH i provodljivost bili su 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) i 54,1 (±2,1) μS/cm (35), respektivno.Izmjereni otopljeni organski ugljik u čistoj riječnoj vodi iznosi 3,1 mg/L.U mezo-prikazu rijeke gdje je postavljen MiniDOT snimač, rastvoreni kiseonik je blizu zasićenja (prosek > 8,0 mg/L), što ukazuje da je tok u potpunosti cirkulisao.
Podaci o kontroli i osiguranju kvaliteta fipronila dati su u propratnom izdanju podataka (35).Ukratko, stope oporavka laboratorijskih matričnih šiljaka i mezoskopskih uzoraka obično su unutar prihvatljivih raspona (oporavak od 70% do 130%), IDL standardi potvrđuju kvantitativnu metodu, a praznine laboratorija i instrumenata su obično čisti. Postoji vrlo malo izuzetaka osim ove generalizacije razmatrane u dodatnom materijalu..
Zbog dizajna sistema, izmjerena koncentracija fipronila je obično niža od ciljne vrijednosti (slika S2) (jer je potrebno 4 do 10 dana da se postigne stabilno stanje u idealnim uslovima) (30).U poređenju sa drugim jedinjenjima fipronila, koncentracija desulfinila i amida se malo menja tokom vremena, a varijabilnost koncentracije unutar tretmana je manja od razlike između tretmana osim tretmana niskom koncentracijom sulfona i sulfida.Vremenski ponderisani prosječni izmjereni raspon koncentracija za svaku tretiranu grupu je sljedeći: Fipronil, IDL do 9,07 μg/L;Desulfinil, IDL do 2,15 μg/L;Amid, IDL do 4,17 μg/L;Sulfid, IDL Do 0,57 μg/litar;i sulfon, IDL je 1,13 μg/litar (35).U nekim tokovima otkrivena su neciljana jedinjenja fipronila, to jest, jedinjenja koja nisu dodana u poseban tretman, ali je poznato da su produkti razgradnje jedinjenja za tretman.Mezoskopske membrane tretirane matičnim jedinjenjem fipronilom imaju najveći broj otkrivenih neciljanih proizvoda razgradnje (kada se ne koriste kao jedinjenje za obradu, to su sulfinil, amid, sulfid i sulfon);ovo može biti zbog proizvodnog procesa Nečistoće jedinjenja i/ili procesi degradacije koji se javljaju tokom skladištenja osnovnog rastvora i (ili) u mezoskopskom eksperimentu, a ne rezultat unakrsne kontaminacije.Kod tretmana fipronilom nije uočen trend koncentracije razgradnje.Jedinjenja koja nisu ciljna degradacija se najčešće otkrivaju u tijelu s najvećom koncentracijom tretmana, ali je koncentracija manja od koncentracije ovih neciljanih spojeva (pogledajte sljedeći odjeljak za koncentraciju).Stoga, budući da se jedinjenja koja nisu ciljna degradacija obično ne detektuju u najnižem tretmanu fipronilom, i budući da je detektovana koncentracija niža od koncentracije efekta u najvišem tretmanu, zaključuje se da ova neciljana jedinjenja imaju minimalan uticaj na analizu.
U eksperimentima sa medijima, bentoski makrobeskičmenjaci su bili osjetljivi na fipronil, desulfinil, sulfon i sulfid [Tablica S1;izvorni podaci o obilju su dati u pratećoj verziji podataka (35)].Fipronil amid je samo za muvu Rhithrogena sp.Toksičan (fatalno), njegov EC50 je 2,05 μg/L [±10,8 (SE)].Generirane su krive doza-odgovor za 15 jedinstvenih taksona.Ove taksone su pokazale mortalitet unutar testiranog raspona koncentracija (Tablica S1), te ciljane grupisane taksone (kao što su muhe) (Slika S3) i bogate taksone (Slika 1). Generirana je krivulja odgovora na dozu.Koncentracija (EC50) fipronila, desulfinila, sulfona i sulfida na jedinstvenim taksonima najosjetljivijih taksona kreće se u rasponu od 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 i 0,005-0,043μg/L, respektivno.Rhithrogena sp.i Sweltsa sp.;Slika S4) niže su od taksona koji se tolerišu (kao što su Micropsectra / Tanytarsus i Lepidostoma sp.) (Tabela S1).Prema prosječnom EC50 svakog jedinjenja u Tabeli S1, sulfoni i sulfidi su najefikasnija jedinjenja, dok su beskičmenjaci općenito najmanje osjetljivi na desulfinil (isključujući amide).metrike ukupnog ekološkog statusa, kao što su bogatstvo svojti, ukupna brojnost, ukupni pentaploid i ukupna kamena muva, uključujući taksone i brojnost nekih svojti, vrlo su rijetke u mezo i ne mogu se izračunati. Nacrtajte zasebnu krivulju odgovora na dozu.Stoga ovi ekološki indikatori uključuju odgovore taksona koji nisu uključeni u SSD.
Bogatstvo taksona (larva) sa tri nivoa logističke funkcije (A) fipronila, (B) desulfinila, (C) sulfona i (D) koncentracije sulfida.Svaka tačka podataka predstavlja larve iz jednog toka na kraju 30-dnevnog mezo eksperimenta.Bogatstvo taksona je broj jedinstvenih svojti u svakom toku.Vrijednost koncentracije je vremenski ponderirani prosjek uočene koncentracije svake struje izmjerene na kraju 30-dnevnog eksperimenta.Fipronil amid (nije prikazan) nema veze sa bogatim taksonima.Imajte na umu da je x-osa na logaritamskoj skali.EC20 i EC50 sa SE prikazani su u Tabeli S1.
Na najvišoj koncentraciji od svih pet jedinjenja fipronila, stopa nicanja Uetridae je opala.Procenat klijanja (EC50) sulfida, sulfona, fipronila, amida i desulfinila je uočeno da se smanjuje za 50% pri koncentracijama od 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 i 0,97 μg/L respektivno (Slika 2 i Slika S5).U većini 30-dnevnih eksperimenata, svi tretmani fipronilom, desulfinilom, sulfonom i sulfidom su odgođeni, osim nekih tretmana s niskom koncentracijom (slika 2), i njihova pojava je bila inhibirana.U tretmanu amidom, akumulirani efluent tokom cijelog eksperimenta bio je veći od kontrolnog, sa koncentracijom od 0,286 μg/l.Najviša koncentracija (4,164 μg/litar) tokom cijelog eksperimenta inhibirala je efluent, a brzina efluenta međutretmana bila je slična onoj u kontrolnoj grupi.(slika 2).
Kumulativna emergenca je prosječna dnevna prosječna nicanje svakog tretmana minus (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon, (D) sulfid i (E) amid u kontrolnoj struji. Prosječna dnevna prosječna nicanje membrane.Osim za kontrolu (n = 6), n = 1. Vrijednost koncentracije je vremenski ponderirani prosjek uočene koncentracije u svakom protoku.
Kriva doza-odgovor pokazuje da, pored taksonomskih gubitaka, dolazi do strukturnih promjena na nivou zajednice.Konkretno, unutar raspona testiranih koncentracija, brojnost maja (Slika S3) i brojnost taksona (Slika 1) pokazala je značajnu vezu doza-odgovor s fipronilom, desulfinilom, sulfonom i sulfidom.Stoga smo istražili kako ove strukturne promjene dovode do promjena u funkciji zajednice testiranjem nutritivne kaskade.Izloženost vodenih beskičmenjaka fipronilu, desulfinilu, sulfidu i sulfonu ima direktan negativan utjecaj na biomasu strugača (slika 3).U cilju kontrole negativnog uticaja fipronila na biomasu strugača, strugač je negativno uticao i na biomasu hlorofila a (slika 3).Rezultat ovih negativnih koeficijenata puta je neto povećanje hlorofila a kako se povećava koncentracija fipronila i degradanta.Ovi potpuno posredovani modeli puteva pokazuju da povećana degradacija fipronila ili fipronila dovodi do povećanja udjela hlorofila a (Slika 3).Pretpostavlja se unaprijed da je direktan učinak između fipronila ili koncentracije razgradnje i biomase klorofila a jednak nuli, jer su spojevi fipronila pesticidi i imaju nisku direktnu toksičnost za alge (na primjer, EPA akutna nevaskularna početna koncentracija biljke je 100 μg/L fipronil, disulfoksidna grupa, sulfon i sulfid https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), svi rezultati (važeći modeli) to podržavaju; hipoteza.
Fipronil može značajno smanjiti biomasu (direktan efekat) ispaše (grupa strugača su larve), ali nema direktan uticaj na biomasu hlorofila a.Međutim, snažan indirektni efekat fipronila je povećanje biomase hlorofila a kao odgovor na manje ispaše.Strelica označava standardizirani koeficijent putanje, a znak minus (-) označava smjer povezivanja.* Označava stepen važnosti.
Tri SSD-a (samo srednji sloj, srednji sloj plus ECOTOX podaci i srednji sloj plus ECOTOX podaci ispravljeni za razlike u trajanju izlaganja) dala su nominalno različite vrijednosti HC5 (Tabela S3), ali su rezultati bili unutar SE raspona.U ostatku ove studije fokusirat ćemo se na SSD podataka sa samo mezo univerzumom i srodnom vrijednošću HC5.Za potpuniji opis ova tri SSD evaluacije, molimo pogledajte dodatne materijale (tabele S2 do S5 i slike S6 i S7).Najprikladnija distribucija podataka (najniži standard informacija Akaike) od četiri jedinjenja fipronila (Slika 4) koja se koriste samo u mezo-čvrsti SSD mapi je log-gumbel fipronila i sulfona, i weibull sulfida I desulfuriziranog γ ( Tabela S3).Vrijednosti HC5 dobivene za svako jedinjenje prikazane su na slici 4 samo za mezo univerzum, au Tabeli S3 prikazane su vrijednosti HC5 iz sva tri SSD skupa podataka.Vrijednosti HC50 fipronilnih, sulfidnih, sulfonskih i desulfinilnih grupa [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 do 46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 do 24,0), 8 80±. 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 do 15,8) i 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 do 163)] Ova jedinjenja su značajno niža od bogatstva EC50 taksona (ukupan broj jedinstvenih svojti) (Tabela S1 napomene u tabeli sa dodatnim materijalom su mikrogrami po litri).
U eksperimentu mezo-skale, kada je izložen (A) fipronilu, (B) dessulfinil fipronilu, (C) fipronil sulfonu, (D) fipronil sulfidu tokom 30 dana, opisana je osjetljivost vrste To je EC50 vrijednost taksona.Plava isprekidana linija predstavlja 95% CI.Horizontalna isprekidana linija predstavlja HC5.Vrijednost HC5 (ng/L) svakog jedinjenja je sljedeća: Fipronil, 4,56 ng/L (95% CI, 2,59 do 10,2);Sulfid, 3,52 ng/L (1,36 do 9,20);Sulfon, 2,86 ng/L (1,93 do 5,29);i sulfinil, 3,55 ng/litar (0,35 do 28,4).Imajte na umu da je x-osa na logaritamskoj skali.
U pet regionalnih studija, Fipronil (roditelji) je otkriven u 22% od 444 terenska mesta uzorkovanja (Tabela 1).Učestalost detekcije florfeniba, sulfona i amida je slična (18% do 22% uzorka), učestalost detekcije sulfida i desulfinila je niža (11% do 13%), dok su preostali produkti razgradnje vrlo visoki.Malo (1% ili manje) ili nikad otkriveno (tabela 1)..Fipronil se najčešće otkriva na jugoistoku (52% lokacija), a najmanje na sjeverozapadu (9% lokacija), što naglašava varijabilnost upotrebe benzopirazola i potencijalnu ranjivost tokova širom zemlje.Degradanti obično pokazuju slične regionalne obrasce, s najvećom učestalošću detekcije na jugoistoku, a najnižom u sjeverozapadnoj ili obalnoj Kaliforniji.Izmjerena koncentracija fipronila bila je najveća, a zatim je slijedilo matično jedinjenje fipronil (90% postotaka od 10,8 i 6,3 ng/L, respektivno) (Tabela 1) (35).Najveća koncentracija fipronila (61,4 ng/L), disulfinila (10,6 ng/L) i sulfida (8,0 ng/L) utvrđena je na jugoistoku (u posljednje četiri sedmice uzorka).Najveća koncentracija sulfona utvrđena je na zapadu.(15,7 ng/L), amid (42,7 ng/L), dessulfinil flupirnamid (14 ng/L) i fipronil sulfonat (8,1 ng/L) (35).Florfenid sulfon je jedino jedinjenje za koje je uočeno da premašuje HC5 (Tabela 1).Prosječni ΣTUFipronili između različitih regija uvelike variraju (Tabela 1).Državni prosjek ΣTUFipronila je 0,62 (sve lokacije, svi regioni), a 71 lokacija (16%) ima ΣTUFipronils> 1, što ukazuje da može biti toksičan za bentoske makrobeskičmenjake.U četiri od pet proučavanih regiona (osim srednjeg zapada), postoji značajna veza između SPEARpesticida i ΣTUFipronila, sa prilagođenim R2 u rasponu od 0,07 duž obale Kalifornije do 0,34 na jugoistoku (Slika 5).
*Jedinjenja korištena u mezoskopskim eksperimentima.†ΣTUFipronili, medijana zbira jedinica toksina [uočena terenska koncentracija četiri jedinjenja fipronila/koncentracija opasnosti svakog jedinjenja iz petog percentila SSD-inficiranih vrsta (Slika 4)] Za nedjeljne uzorke fipronila, zadnja 4 izračunate su sedmice uzoraka pesticida prikupljenih na svakoj lokaciji.‡Broj lokacija na kojima se mjere pesticidi.§90. percentil se zasniva na maksimalnoj koncentraciji uočenoj na licu mesta tokom poslednje 4 nedelje uzorkovanja pesticida.sa procentom testiranih uzoraka.¶ Koristite 95% CI vrijednosti HC5 (slika 4 i tabela S3, samo meso) za izračunavanje CI.Dekloroflupinib je analiziran u svim regijama i nikada nije pronađen.ND, nije otkriveno.
Toksična jedinica za fipronil je izmjerena koncentracija fipronila podijeljena sa vrijednošću HC5 specifičnom za jedinjenje, koja je određena SSD-om dobivenim iz eksperimenta sa medijima (vidi sliku 4).Crna linija, generalizirani aditivni model (GAM).Crvena isprekidana linija ima CI od 95% za GAM.ΣTUFipronils se pretvara u log10 (ΣTUFipronils+1).
Štetni efekti fipronila na neciljane vodene vrste su dobro dokumentovani (15, 21, 24, 25, 32, 33), ali ovo je prva studija u kojoj je on osjetljiv u kontroliranom laboratorijskom okruženju.Zajednice svojti bile su izložene jedinjenjima fipronila, a rezultati su ekstrapolirani na kontinentalnoj skali.Rezultati 30-dnevnog mezokosmičkog eksperimenta mogu proizvesti 15 diskretnih grupa vodenih insekata (Tablica S1) sa neprijavljenom koncentracijom u literaturi, među kojima su vodeni insekti u bazi podataka o toksičnosti nedovoljno zastupljeni (53, 54).Krivulje doze-odgovora specifične za taksone (kao što je EC50) odražavaju se u promjenama na nivou zajednice (kao što je bogatstvo taksona i gubitak brojnosti leta) i funkcionalnim promjenama (kao što su nutritivne kaskade i promjene u izgledu).Efekat mezoskopskog univerzuma je ekstrapoliran na polje.U četiri od pet istraživačkih područja u Sjedinjenim Državama, na terenu izmjerena koncentracija fipronila bila je u korelaciji sa opadanjem vodenog ekosistema u tekućoj vodi.
Vrijednost HC5 od 95% vrsta u eksperimentu sa srednjom membranom ima zaštitni učinak, što ukazuje da su ukupne vodene zajednice beskičmenjaka osjetljivije na jedinjenja fipronila nego što se ranije razumjelo.Dobijena vrijednost HC5 (florfenib, 4,56 ng/litar; desulfoksiran, 3,55 ng/litar; sulfon, 2,86 ng/litar; sulfid, 3,52 ng/litar) je nekoliko puta (florfenib) do tri puta više od reda veličine (desulfinil ) ispod trenutne EPA referentne vrijednosti za hronične beskičmenjake [fipronil, 11 ng/litar;desulfinil, 10,310 ng/litar;sulfon, 37 ng/litar;i sulfid, za 110 ng/litar (8)].Mezoskopski eksperimenti identificirali su mnoge grupe koje su osjetljive na fipronil umjesto onih koje je indicirala EPA kronična beskičmenjaka (4 grupe koje su osjetljivije na fipronil, 13 pari desulfinila, 11 pari sulfona i 13 parova) osjetljivost na sulfid) (Slika 4 i tabela) S1).To pokazuje da mjerila ne mogu zaštititi nekoliko vrsta koje se također primjećuju u srednjem svijetu, a koje su također rasprostranjene u vodenim ekosistemima.Razlika između naših rezultata i trenutne referentne vrijednosti je uglavnom zbog nedostatka podataka testova toksičnosti fipronila koji se mogu primijeniti na niz taksona vodenih insekata, posebno kada vrijeme izlaganja prelazi 4 dana i fipronil se razgrađuje.Tokom 30-dnevnog mezokosmičkog eksperimenta, većina insekata u zajednici beskičmenjaka bila je osjetljivija na fipronil od običnog testnog organizma Asteka (rakova), čak i nakon ispravljanja Asteka. EC50 iz Teike ga čini istim nakon akutne transformacije.(obično 96 sati) do vremena hronične izloženosti (Slika S7).Postignut je bolji konsenzus između eksperimenta sa srednjom membranom i studije objavljene u ECOTOX-u koristeći standardni test organizam Chironomus dilutus (insekt).Nije iznenađujuće da su vodeni insekti posebno osjetljivi na pesticide.Bez prilagođavanja vremena izlaganja, eksperiment na mezo-skali i sveobuhvatni podaci ECOTOX baze podataka pokazali su da je za mnoge taksone uočeno da su osjetljivije na jedinjenja fipronila od razrijeđenog klostridija (slika S6).Međutim, podešavanjem vremena izlaganja, Dilution Clostridium je najosjetljiviji organizam na fipronil (matični) i sulfid, iako nije osjetljiv na sulfon (slika S7).Ovi rezultati ilustruju važnost uključivanja više vrsta vodenih organizama (uključujući više insekata) za proizvodnju stvarnih koncentracija pesticida koji mogu zaštititi vodene organizme.
SSD metoda može zaštititi rijetke ili neosjetljive taksone čiji se EC50 ne može odrediti, kao što je Cinygmula sp., Isoperla fulva i Brachycentrus americanus.EC50 vrijednosti obilja svojti i brojnosti mogu letjeti koje odražavaju promjene u sastavu zajednice su u skladu sa HC50 vrijednostima SSD-a fipronila, sulfona i sulfida.Protokol podržava sljedeću ideju: SSD metoda koja se koristi za izvođenje pragova može zaštititi cijelu zajednicu, uključujući rijetke ili neosjetljive svojte u zajednici.Prag vodenih organizama određen iz SSD-a na osnovu samo nekoliko svojti ili neosjetljivih taksona može biti u velikoj mjeri nedovoljan u zaštiti vodenih ekosistema.Ovo je slučaj za desulfinil (slika S6B).Zbog nedostatka podataka u bazi podataka ECOTOX, EPA kronična osnovna koncentracija beskičmenjaka je 10,310 ng/L, što je četiri reda veličine više od 3,55 ng/L HC5.Rezultati različitih skupova odgovora taksona proizvedeni u mezoskopskim eksperimentima.Nedostatak podataka o toksičnosti posebno je problematičan za razgradiva jedinjenja (slika S6), što može objasniti zašto su postojeće vodene biološke mjere za sulfone i sulfide oko 15 do 30 puta manje osjetljive od vrijednosti SSD HC5 zasnovane na China Universe.Prednost metode srednje membrane je u tome što se višestruke vrijednosti EC50 mogu odrediti u jednom eksperimentu, što je dovoljno da se formira kompletan SSD (na primjer, desulfinil; slika 4B i slike S6B i S7B), i ima značajan utjecaj o prirodnim taksonima zaštićenog ekosistema Mnogi odgovori.
Mezoskopski eksperimenti pokazuju da fipronil i njegovi produkti razgradnje mogu imati očigledne subletalne i indirektne štetne efekte na funkciju zajednice.U mezoskopskom eksperimentu, činilo se da svih pet jedinjenja fipronila utiče na pojavu insekata.Rezultati poređenja između najveće i najniže koncentracije (inhibicija i stimulacija individualnog nicanja ili promjena vremena nicanja) u skladu su s prethodno objavljenim rezultatima mezo eksperimenata sa insekticidom bifentrinom (29).Pojava odraslih jedinki obezbeđuje važne ekološke funkcije i može biti izmenjena zagađivačima kao što je fipronil (55, 56).Istovremena pojava nije samo kritična za reprodukciju insekata i perzistentnost populacije, već i za opskrbu zrelih insekata, koji se mogu koristiti kao hrana za vodene i kopnene životinje (56).Sprečavanje nicanja klijanaca može negativno uticati na razmjenu hrane između vodenih ekosistema i priobalnih ekosistema, te proširiti djelovanje vodenih zagađivača na kopnene ekosisteme (55, 56).Smanjenje brojnosti strugača (insekata koji jedu alge) uočeno u eksperimentu na mezo-razmjeri rezultiralo je smanjenjem potrošnje algi, što je rezultiralo povećanjem klorofila a (Slika 3).Ova trofička kaskada mijenja protok ugljika i dušika u mreži tečne hrane, slično studiji koja je procjenjivala efekte piretroid bifentrina na bentoske zajednice (29).Stoga, fenilpirazoli, kao što su fipronil i proizvodi njegove razgradnje, piretroidi i možda druge vrste insekticida, mogu indirektno potaknuti povećanje biomase algi i poremećaj ugljika i dušika u malim tokovima.Drugi uticaji mogu se proširiti na uništavanje ciklusa ugljika i dušika između vodenih i kopnenih ekosistema.
Informacije dobijene iz testa srednje membrane omogućile su nam da procijenimo ekološku važnost koncentracija jedinjenja fipronila izmjerenih u velikim terenskim studijama sprovedenim u pet regija Sjedinjenih Država.U 444 mala toka, 17% prosječne koncentracije jednog ili više jedinjenja fipronila (prosjek u toku 4 sedmice) premašilo je vrijednost HC5 dobijenu iz testa medija.Koristite SSD iz eksperimenta na mezo-skali da pretvorite izmjerenu koncentraciju jedinjenja fipronila u indeks vezan za toksičnost, odnosno zbir jedinica toksičnosti (ΣTUFipronils).Vrijednost 1 ukazuje na toksičnost ili kumulativna izloženost jedinjenja fipronila premašuje poznatu vrstu zaštite od 95%.Značajan odnos između ΣTUFipronila u četiri od pet regija i SPEARpesticides indikatora zdravlja zajednice beskičmenjaka ukazuje na to da fipronil može negativno utjecati na zajednice bentoskih beskičmenjaka u rijekama u više regija Sjedinjenih Država.Ovi rezultati podržavaju hipotezu Wolfram et al.(3) Rizik od fenpirazolnih insekticida za površinske vode u Sjedinjenim Državama nije u potpunosti shvaćen jer se utjecaj na vodene insekte javlja ispod trenutnog regulatornog praga.
Većina tokova sa sadržajem fipronila iznad toksičnog nivoa nalazi se u relativno urbanizovanom jugoistočnom regionu (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Prethodna procjena područja ne samo da je zaključila da je fipronil glavni stresor koji utječe na strukturu zajednice beskičmenjaka u potoku, već i da je nizak otopljeni kisik, povećani nutrijenti, promjene protoka, degradacija staništa i drugi pesticidi i kategorija zagađivača važna izvor stresa (57).Ova mješavina stresora je u skladu sa „sindromom urbane rijeke“, što je degradacija riječnih ekosistema koja se uobičajeno opaža u odnosu na korištenje urbanog zemljišta (58, 59).Znakovi korištenja urbanog zemljišta u jugoistočnoj regiji rastu i očekuje se da će se povećati kako stanovništvo regije raste.Očekuje se da će se uticaj budućeg urbanog razvoja i pesticida na gradsko otjecanje povećati (4).Ako urbanizacija i upotreba fipronila nastave rasti, upotreba ovog pesticida u gradovima može sve više utjecati na zajednice potoka.Iako meta-analiza zaključuje da upotreba poljoprivrednih pesticida ugrožava ekosisteme globalnog toka (2, 60), pretpostavljamo da ove procjene potcjenjuju ukupni globalni uticaj pesticida isključujući urbanu upotrebu.
Različiti stresori, uključujući pesticide, mogu utjecati na zajednice makrobeskičmenjaka u razvijenim slivovima (urbano, poljoprivredno i mješovito zemljište) i mogu biti povezani s korištenjem zemljišta (58, 59, 61).Iako je ova studija koristila SPEARpesticide indikator i karakteristike toksičnosti fipronila specifične za vodene organizme kako bi se smanjio utjecaj zbunjujućih faktora, na učinak SPEARpesticida indikatora može utjecati degradacija staništa, a fipronil se može usporediti s drugim pesticidima (4, 17, 51, 57).Međutim, model višestrukog stresa razvijen korištenjem terenskih mjerenja iz prve dvije regionalne studije (srednjezapadne i jugoistočne) pokazao je da su pesticidi važan uzvodni stresor za uslove zajednice makrobeskičmenjaka u rijekama močvarnim.U ovim modelima, važne varijable objašnjenja uključuju pesticide (posebno bifentrin), hranljive materije i karakteristike staništa u većini poljoprivrednih tokova na Srednjem zapadu, i pesticide (posebno fipronil) u većini gradova na jugoistoku.Promjene u kisiku, hranjivim tvarima i protoku (61, 62).Stoga, iako regionalne studije pokušavaju da se pozabave uticajem nepesticidnih stresora na indikatore odgovora i prilagode prediktivne indikatore kako bi opisali uticaj fipronila, terenski rezultati ovog istraživanja podržavaju stav fipronila.) Trebalo bi se smatrati jednim od najutjecajnijih izvora pritiska u američkim rijekama, posebno na jugoistoku Sjedinjenih Država.
Pojava razgradnje pesticida u okolišu rijetko se dokumentuje, ali prijetnja za vodene organizme može biti štetnija od roditeljskog tijela.U slučaju fipronila, terenske studije i eksperimenti na mezo-razmjeru pokazali su da su proizvodi razgradnje česti kao i matično tijelo u uzorkovanim tokovima i da imaju istu ili veću toksičnost (Tabela 1).U eksperimentu sa srednjom membranom, fluorobenzonitril sulfon je bio najtoksičniji od proučavanih produkata razgradnje pesticida, bio je toksičniji od matičnog jedinjenja, a takođe je detektovan na učestalosti sličnoj onoj kod matičnog jedinjenja.Ako se mjere samo izvorni pesticidi, potencijalni događaji toksičnosti se možda neće primijetiti, a relativni nedostatak informacija o toksičnosti tokom razgradnje pesticida znači da se njihova pojava i posljedice mogu zanemariti.Na primjer, zbog nedostatka informacija o toksičnosti proizvoda razgradnje, izvršena je sveobuhvatna procjena pesticida u švicarskim tokovima, uključujući 134 proizvoda razgradnje pesticida, a samo je matično jedinjenje uzeto u obzir kao matično jedinjenje u njegovoj ekotoksikološkoj procjeni rizika.
Rezultati ove procjene ekološkog rizika ukazuju na to da jedinjenja fipronila imaju štetne efekte na zdravlje rijeka, tako da se može razumno zaključiti da se štetni efekti mogu uočiti bilo gdje gdje jedinjenja fipronila prelaze nivo HC5.Rezultati mezoskopskih eksperimenata su nezavisni od lokacije, što ukazuje da je koncentracija fipronila i njegovih proizvoda razgradnje u mnogim taksonima toka mnogo niža nego što je prethodno zabilježeno.Vjerujemo da će se ovo otkriće vjerovatno proširiti na protobiotu u netaknutim potocima bilo gdje.Rezultati eksperimenta na mezo-razmjeri primijenjeni su na velike terenske studije (444 mala potoka sastavljena od urbanih, poljoprivrednih i mješovitih zemljišta u pet glavnih regija u Sjedinjenim Državama) i utvrđeno je da koncentracija mnogih potoka Očekuje se da će biti otkriven fipronil. Rezultirajuća toksičnost sugerira da se ovi rezultati mogu proširiti na druge zemlje u kojima se fipronil koristi.Prema izvještajima, broj ljudi koji koriste Fipronil raste u Japanu, Velikoj Britaniji i SAD-u (7).Fipronil je prisutan na gotovo svim kontinentima, uključujući Australiju, Južnu Ameriku i Afriku (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Rezultati mezo-poljskih studija prikazanih ovdje ukazuju da upotreba fipronila može imati ekološki značaj na globalnom nivou.
Za dodatne materijale za ovaj članak pogledajte http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Ovo je članak otvorenog pristupa koji se distribuira pod uslovima Creative Commons Attribution-Non-Commercial Licence, koji dozvoljava upotrebu, distribuciju i reprodukciju u bilo kojem mediju, sve dok konačna upotreba nije za komercijalnu dobit i premisa je da originalni rad je ispravan.Referenca.
Napomena: Od vas tražimo samo da navedete svoju adresu e-pošte kako bi osoba koju preporučite na stranici znala da želite da vidi e-poštu i da nije neželjena pošta.Nećemo uhvatiti nijednu adresu e-pošte.
Ovo pitanje se koristi za testiranje da li ste posjetitelj i sprječavanje automatskog slanja neželjene pošte.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler ( Barbara J. Maler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Studije su pokazale da su uobičajeni pesticidi koji se često otkrivaju u američkim potocima toksičniji nego što se mislilo.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler ( Barbara J. Maler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Studije su pokazale da su uobičajeni pesticidi koji se često otkrivaju u američkim potocima toksičniji nego što se mislilo.
©2021 Američko udruženje za unapređenje nauke.sva prava zadržana.AAAS je partner HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef i COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.