Els pesticides als rierols s'estan convertint cada cop més en una preocupació mundial, però hi ha poca informació sobre la concentració segura dels ecosistemes aquàtics.En un experiment mesocòsmic de 30 dies, els invertebrats aquàtics bentònics nadius van ser exposats a l'insecticida comú fipronil i a quatre tipus de productes de degradació.El compost de fipronil va provocar canvis en l'aparició i la cascada tròfica.S'ha desenvolupat la concentració efectiva (EC50) a la qual el fipronil i els seus productes de degradació de sulfur, sulfona i desulfinil provoquen una resposta del 50%.Els taxans no són sensibles al fipronil.La concentració de perill del 5% de les espècies afectades a partir de 15 valors mesocòsmics EC50 s'utilitza per convertir la concentració composta de fipronil a la mostra de camp en la suma d'unitats tòxiques (∑TUFipronils).En el 16% dels corrents extrets de cinc estudis regionals, la mitjana de ∑TUFipronil va superar 1 (indicant toxicitat).Els indicadors d'invertebrats d'espècies en risc estan correlacionats negativament amb TUTUipronil en quatre de les cinc àrees de mostreig.Aquesta avaluació del risc ecològic mostra que les baixes concentracions de compostos de fipronil reduiran les comunitats de corrents a moltes parts dels Estats Units.
Tot i que la producció de productes químics sintètics ha augmentat molt en les últimes dècades, l'impacte d'aquests productes químics en ecosistemes no objectiu no s'ha entès del tot (1).A les aigües superficials on es perd el 90% de les terres de conreu mundial, no hi ha dades sobre pesticides agrícoles, però on hi ha dades, el temps perquè els pesticides superin els llindars reguladors és la meitat (2).Una metaanàlisi de pesticides agrícoles en aigües superficials als Estats Units va trobar que en el 70% dels llocs de mostreig, almenys un plaguicida va superar el llindar regulador (3).Tanmateix, aquestes metaanàlisis (2, 3) només se centren en les aigües superficials afectades per l'ús del sòl agrícola i són un resum d'estudis discrets.Els pesticides, especialment els insecticides, també existeixen en concentracions elevades en el drenatge del paisatge urbà (4).És rar dur a terme una avaluació exhaustiva dels plaguicides a les aigües superficials abocades de l'agricultura i dels paisatges urbans;per tant, no se sap si els pesticides representen una amenaça a gran escala per als recursos hídrics superficials i la seva integritat ecològica.
Els benzopirazols i els neonicotinoides van representar un terç del mercat mundial de pesticides el 2010 (5).A les aigües superficials dels Estats Units, el fipronil i els seus productes de degradació (fenilpirazols) són els compostos plaguicides més comuns, i les seves concentracions solen superar els estàndards aquàtics (6-8).Tot i que els neonicotinoides han cridat l'atenció pels seus efectes sobre les abelles i els ocells i la seva prevalença (9), el fipronil és més tòxic per als peixos i les aus (10), mentre que altres compostos de la classe dels fenilpirazols tenen efectes herbicides (5).El Fipronil és un insecticida sistèmic utilitzat per controlar plagues en entorns urbans i agrícoles.Des que el fipronil va entrar al mercat mundial el 1993, l'ús de fipronil als Estats Units, el Japó i el Regne Unit ha augmentat molt (5).Als Estats Units, el fipronil s'utilitza per controlar formigues i tèrmits, i s'utilitza en cultius com el blat de moro (inclòs el tractament de llavors), les patates i els horts (11, 12).L'ús agrícola del fipronil als Estats Units va assolir el màxim el 2002 (13).Tot i que no hi ha dades d'ús urbà nacionals disponibles, l'ús urbà a Califòrnia va assolir el màxim el 2006 i el 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, consultat el 2 de desembre de 2019).Tot i que es troben altes concentracions de fipronil (6,41 μg/L) als rierols d'algunes zones agrícoles amb altes taxes d'aplicació (14), en comparació amb els rierols agrícoles, els rierols urbans dels Estats Units generalment tenen més detecció i concentracions elevades, positives per al l'aparició de tempestes s'associen a la prova (6, 7, 14-17).
El fibronil entra a l'ecosistema aquàtic d'escorrentia o lixiviació del sòl al rierol (7, 14, 18).El fibronil té una volatilitat baixa (constant de la llei d'Henry 2,31 × 10-4 Pa m3 mol-1), una solubilitat en aigua baixa a moderada (3,78 mg/l a 20 °C) i una hidrofobicitat moderada (log Kow és de 3,9 a 4,1)), el la mobilitat al sòl és molt petita (log Koc és de 2,6 a 3,1) (12, 19) i presenta una persistència baixa a mitjana en el medi (20).Finazepril es degrada per fotòlisi, oxidació, hidròlisi i reducció depenent del pH, formant quatre productes de degradació principals: desulfoxifenapril (ni sulfòxid), fenaprenip sulfona (sulfona), filofenamida (amida) i sulfur de filofenib (sulfur).Els productes de degradació del fibronil solen ser més estables i duradors que el compost original (21, 22).
La toxicitat del fipronil i la seva degradació en espècies no objectiu (com els invertebrats aquàtics) ha estat ben documentada (14, 15).El fipronil és un compost neurotòxic que interfereix amb el pas dels ions clorur a través del canal de clorur regulat per l'àcid gamma-aminobutíric dels insectes, donant lloc a una concentració suficient per provocar una excitació excessiva i la mort (20).El fibronil és selectivament tòxic, de manera que té una afinitat d'unió al receptor més gran per als insectes que els mamífers (23).L'activitat insecticida dels productes de degradació del fipronil és diferent.La toxicitat de la sulfona i el sulfur per als invertebrats d'aigua dolça és similar o superior a la del compost original.El desulfinil té una toxicitat moderada però és menys tòxic que el compost original.Relativament no tòxic (23, 24).La susceptibilitat dels invertebrats aquàtics a la degradació del fipronil i el fipronil varia molt dins i entre els tàxons (15), i en alguns casos fins i tot supera un ordre de magnitud (25).Finalment, hi ha proves que els fenilpirazols són més tòxics per a l'ecosistema del que es pensava (3).
Els punts de referència biològics aquàtics basats en proves de toxicitat de laboratori poden subestimar el risc de les poblacions de camp (26-28).Els estàndards aquàtics solen establir-se mitjançant proves de toxicitat de laboratori d'una sola espècie utilitzant una o diverses espècies d'invertebrats aquàtics (per exemple, Diptera: Chironomidae: Chironomus i Crustacea: Daphnia magna i Hyalella azteca).Aquests organismes de prova són generalment més fàcils de conrear que altres macroinvertebrats bentònics (per exemple, gènere phe::), i en alguns casos són menys sensibles als contaminants.Per exemple, D. Magna és menys sensible a molts metalls que certs insectes, mentre que A. zteca és menys sensible a l'insecticida piretroide bifentrina que la seva sensibilitat als cucs (29, 30).Una altra limitació dels punts de referència existents són els punts finals utilitzats en els càlculs.Els punts de referència aguts es basen en la mortalitat (o fixes per als crustacis), mentre que els punts de referència crònics solen basar-se en punts finals subletals (com el creixement i la reproducció) (si n'hi ha).Tanmateix, hi ha efectes subletals generalitzats, com ara el creixement, l'aparició, la paràlisi i el retard del desenvolupament, que poden afectar l'èxit dels tàxons i la dinàmica de la comunitat.Com a resultat, tot i que el punt de referència proporciona un rerefons de la importància biològica de l'efecte, la rellevància ecològica com a llindar de toxicitat és incerta.
Per tal d'entendre millor els efectes dels compostos de fipronil sobre els ecosistemes aquàtics bentònics (invertebrats i algues), les comunitats bentòniques naturals es van portar al laboratori i es van exposar a gradients de concentració durant el flux de 30 dies de Fipronil o un dels quatre experiments de degradació de fipronil.L'objectiu de la investigació és produir una concentració d'efecte del 50% específica de l'espècie (valor EC50) per a cada compost de fipronil que representi un ampli tàxon d'una comunitat fluvial i determinar l'impacte dels contaminants en l'estructura i funció de la comunitat [és a dir, la concentració de perill] 5. % d'espècies afectades (HC5) i efectes indirectes com l'emergència alterada i la dinàmica tròfica].A continuació, el llindar (valor HC5 específic del compost) obtingut de l'experiment mesoscòpic es va aplicar al camp recollit pel Servei Geològic dels Estats Units (USGS) de cinc regions dels Estats Units (nord-est, sud-est, mig oest, nord-oest del Pacífic i centre de Califòrnia). Dades de la zona costanera) com a part de l'avaluació de la qualitat del flux regional de l'USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Pel que sabem, aquesta és la primera avaluació del risc ecològic.Investiga de manera exhaustiva els efectes dels compostos de fipronil sobre organismes bentònics en un mesoambient controlat i després aplica aquests resultats a avaluacions de camp a escala continental.
L'experiment mesocòsmic de 30 dies es va dur a terme al USGS Aquatic Laboratory (AXL) a Fort Collins, Colorado, EUA del 18 d'octubre al 17 de novembre de 2017, durant 1 dia de domesticació i 30 dies d'experimentació.El mètode s'ha descrit prèviament (29, 31) i s'ha detallat en el material complementari.La configuració d'espai meso conté 36 fluxos circulants en els quatre fluxos actius (dipòsits d'aigua circulant).Cada corrent viu està equipat amb un refrigerador per mantenir la temperatura de l'aigua i s'il·lumina amb un cicle llum-foscor de 16:8.El flux de nivell meso és d'acer inoxidable, adequat per a la hidrofobicitat del fipronil (log Kow = 4,0) i adequat per a dissolvents de neteja orgànics (figura S1).L'aigua utilitzada per a l'experiment a mesoescala es va recollir del riu Cache La Poudre (fonts aigües amunt com ara el Parc Nacional de les Muntanyes Rocalloses, el Bosc Nacional i la Divisió Continental) i es va emmagatzemar als quatre dipòsits d'emmagatzematge de polietilè d'AXL.Les avaluacions prèvies de mostres de sediments i aigua recollides del lloc no van trobar cap pesticida (29).
El disseny de l'experiment a mesoescala consta de 30 fluxos de processament i 6 fluxos de control.El corrent de tractament rep aigua tractada, cadascuna de les quals conté concentracions constants no replicades de compostos de fipronil: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amida (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grup de desulfuració [Biblioteca de pesticides de l'Agència de Protecció del Medi dels EUA (EPA), CAS 205650-65-3], sulfona (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) i sulfur (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6 de tota puresa ≥). 97,8% segons els valors de resposta publicats (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33) Dissolint el compost de fipronil en metanol (nivell de certificació de Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society). amb aigua desionitzada al volum necessari per preparar una solució concentrada Com que la quantitat de metanol en una dosi és diferent, és necessari afegir metanol a tots els corrents de tractament, per garantir la mateixa concentració de metanol (. 0,05 ml/L) als rierols La vista del mig dels altres tres rierols de control va rebre aigua del riu sense metanol, en cas contrari es van tractar com tots els altres rierols.
El 8è dia, el 16è i el 26è dia, es van mesurar la temperatura, el valor del pH, la conductivitat elèctrica i la degradació de fipronil i fipronil a la membrana de flux.Per fer un seguiment de la degradació del compost principal fipronil durant la prova del medi, es va utilitzar fipronil (pares) per tractar la mucosa intestinal fluida durant tres dies més [dies 5, 12 i 21 (n = 6)] per temperatura, pH, Mostra de conductivitat, fipronil i degradació de fipronil.Les mostres d'anàlisi de pesticides es van recollir filtrant 10 ml d'aigua corrent en un vial de vidre ambre de 20 ml a través d'un filtre de xeringa Whatman de 0,7 μm GF/F equipat amb una agulla de gran diàmetre.Les mostres es van congelar immediatament i es van enviar al USGS National Water Quality Laboratory (NWQL) a Lakewood, Colorado, EUA per analitzar-les.Mitjançant un mètode millorat del mètode publicat anteriorment, es van determinar Fipronil i 4 productes de degradació en mostres d'aigua mitjançant cromatografia líquida d'injecció aquosa directa (DAI) i espectrometria de masses en tàndem (LC-MS / MS; Agilent 6495).S'estima que el nivell de detecció d'instruments (IDL) és l'estàndard de calibratge mínim que compleix l'estàndard d'identificació qualitativa;l'IDL del fipronil és de 0,005 μg/L i l'IDL dels altres quatre fipronil és de 0,001 μg/L.El material suplementari proporciona una descripció completa dels mètodes utilitzats per mesurar els compostos de fipronil, inclosos els procediments de control i garantia de qualitat (per exemple, recuperació de mostres, pics, inspeccions de tercers i espais en blanc).
Al final de l'experiment mesocòsmic de 30 dies, es va completar l'enumeració i la identificació d'invertebrats adults i larvaris (el punt final de recollida de dades principal).Els adults emergents es recullen de la xarxa cada dia i es congelen en un tub de centrífuga Falcon net de 15 ml.Al final de l'experiment (dia 30), el contingut de la membrana de cada corrent es va fregar per eliminar qualsevol invertebrat, es va tamisar (250 μm) i es va emmagatzemar en etanol al 80%.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) ha completat la identificació taxonòmica de larves i invertebrats adults al nivell taxonòmic més baix possible, normalment espècies.Els dies 9, 19 i 29 es va mesurar la clorofil·la a per triplicat a la membrana mesoscòpica de cada corrent.Totes les dades químiques i biològiques com a part de l'experiment mesoscòpic es proporcionen a la publicació de dades adjunta (35).
Les enquestes ecològiques es van dur a terme en petits rierols (vadeig) a cinc zones principals dels Estats Units i es van controlar els pesticides durant el període d'índex anterior.En resum, en funció de l'ús del sòl agrícola i urbà (36-40), es van seleccionar entre 77 i 100 ubicacions a cada regió (444 ubicacions en total).Durant la primavera i l'estiu d'un any (2013-2017), es recullen mostres d'aigua un cop per setmana a cada regió durant 4 a 12 setmanes.El temps específic depèn de la regió i la intensitat del desenvolupament.No obstant això, les 11 estacions de la regió nord-est estan gairebé a la conca.Cap desenvolupament, tret que només es va recollir una mostra.Atès que els períodes de seguiment dels plaguicides en estudis regionals són diferents, per comparació, aquí només es consideren les quatre últimes mostres recollides a cada lloc.Se suposa que una sola mostra recollida al lloc nord-est no desenvolupat (n = 11) pot representar el període de mostreig de 4 setmanes.Aquest mètode condueix al mateix nombre d'observacions sobre pesticides (exceptuant les 11 localitzacions del nord-est) i la mateixa durada d'observació;es creu que 4 setmanes és prou llarga per a una exposició a llarg termini a la biota, però prou curta perquè la comunitat ecològica no s'hauria de recuperar d'aquests contactes.
En el cas d'un cabal suficient, la mostra d'aigua es recull mitjançant increments de velocitat i amplada constants (41).Quan el flux no és suficient per utilitzar aquest mètode, podeu recollir mostres mitjançant una integració profunda de mostres o agafant-les des del centre de gravetat del flux.Utilitzeu una xeringa de gran calibre i un filtre de disc (0,7 μm) per recollir 10 ml de mostra filtrada (42).Mitjançant DAI LC-MS/MS/MS/MS, es van analitzar mostres d'aigua a NWQL per a 225 pesticides i productes de degradació de pesticides, inclosos el fipronil i 7 productes de degradació (desulfinyl fipronil, fipronil) Sulfurs, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol fipronil, amida, fipronil i fipronil).).Els nivells mínims de notificació típics per als estudis de camp són: fipronil, desmetiltio fluorobenzonitril, sulfur de fipronil, sulfona de fipronil i deschlorofipronil 0,004 μg/L;desulfinil fluorfenamida i La concentració de fipronil amida és de 0,009 μg/litre;la concentració de fipronil sulfonat és de 0,096 μg/litre.
Les comunitats d'invertebrats es mostren al final de cada estudi d'àrea (primavera/estiu), normalment al mateix temps que l'últim esdeveniment de mostreig de pesticides.Després de la temporada de creixement i l'ús intens de pesticides, el temps de mostreig ha de ser coherent amb les condicions de baix cabal i ha de coincidir amb el moment en què la comunitat d'invertebrats fluvials madura i es troba principalment en l'etapa de vida larvari.Utilitzant un mostreig Surber amb una malla de 500 μm o una xarxa de marc D, es va completar el mostreig de la comunitat d'invertebrats en 437 de 444 llocs.El mètode de mostreig es descriu detalladament al material complementari.A NWQL, tots els invertebrats s'identifiquen i s'enumeren normalment a nivell de gènere o espècie.Totes les dades químiques i biològiques recollides en aquest camp i utilitzades en aquest manuscrit es poden trobar a la publicació de dades adjunta (35).
Per als cinc compostos de fipronil utilitzats en l'experiment mesoscòpic, es va calcular la concentració d'invertebrats larvaris reduïda en un 20% o 50% en relació amb el control (és a dir, EC20 i EC50).Les dades [x = concentració de fipronil ponderada en el temps (vegeu el material suplementari per a més detalls), y = abundància de larves o altres mètriques] es van ajustar al paquet estès R (43) mitjançant un mètode de regressió logarítmica de tres paràmetres "drc".La corba s'adapta a totes les espècies (larves) amb una abundància suficient i compleix altres mètriques d'interès (per exemple, la riquesa de tàxons, l'abundància total de la mosca i l'abundància total) per entendre millor l'efecte de la comunitat.El coeficient de Nash-Sutcliff (45) s'utilitza per avaluar l'ajust del model, on un ajustament pobre del model pot rebre infinits valors negatius i el valor d'un ajustament perfecte és 1.
Per explorar els efectes dels compostos de fipronil sobre l'aparició d'insectes a l'experiment, les dades es van avaluar de dues maneres.En primer lloc, restant l'aparició mitjana del meso de flux de control de l'aparició de cada meso de flux de tractament, es va normalitzar l'aparició diària acumulada d'insectes de cada meso de flux (el nombre total de tots els individus) al control.Traceu aquests valors contra el temps per entendre la desviació del mediador del fluid de tractament del mediador del fluid de control en l'experiment de 30 dies.En segon lloc, calculeu el percentatge d'ocurrència total de cada mesòfil·la de flux, que es defineix com la relació entre el nombre total de mesòfil·les en un flux determinat i el nombre mitjà de larves i adults del grup control, i és adequat per a una regressió logarítmica de tres paràmetres. .Tots els insectes de germinació recollits eren de dues subfamílies de la família Chironomidae, per la qual cosa es va realitzar una anàlisi combinada.
Els canvis en l'estructura de la comunitat, com ara la pèrdua de tàxons, poden dependre en última instància dels efectes directes i indirectes de les substàncies tòxiques i poden provocar canvis en la funció de la comunitat (per exemple, la cascada tròfica).Per provar la cascada tròfica, es va avaluar una xarxa causal senzilla mitjançant el mètode d'anàlisi del camí (paquet R "piecewiseSEM") (46).Per als experiments mesoscòpics, se suposa que el fipronil, el desulfinil, el sulfur i la sulfona (amida no provada) a l'aigua per reduir la biomassa del rascador condueixen indirectament a un augment de la biomassa de clorofil·la a (47).La concentració de compostos és la variable predictiva, i la biomassa de raspador i clorofil·la a són les variables de resposta.L'estadística C de Fisher s'utilitza per avaluar l'ajust del model, de manera que un valor P <0, 05 indica un bon ajust del model (46).
Per tal de desenvolupar un agent de protecció del llindar ecocomunitat basat en el risc, cada compost ha obtingut el 95% de la distribució de la sensibilitat a les espècies cròniques (SSD) de les espècies afectades (HC5) i la protecció de la concentració del perill.Es van generar tres conjunts de dades SSD: (i) només un conjunt de dades meso, (ii) un conjunt de dades que conté totes les dades meso i les dades recollides a partir de la consulta de la base de dades EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, accedit a 14 de març de 2019), la durada de l'estudi és de 4 dies o més, i (iii) un conjunt de dades que conté totes les dades mesoscòpiques i dades ECOTOX, en què les dades ECOTOX (exposició aguda) dividides per aguda i La proporció de D. magna crònica ( 19.39) per explicar la diferència en la durada de l'exposició i aproximar el valor de CE50 crònic (12).El nostre propòsit de generar múltiples models SSD és (i) desenvolupar valors HC5 per comparar-los amb dades de camp (només per a SSD per a mitjans) i (ii) avaluar que les dades dels mitjans són més acceptades que les agències reguladores per incloure'ls a l'aqüicultura. robustesa dels punts de referència de la vida i la configuració estàndard dels recursos de dades, i per tant la factibilitat d'utilitzar estudis mesoscòpics per al procés d'ajust.
SSD es va desenvolupar per a cada conjunt de dades mitjançant el paquet R "ssdtools" (48).Utilitzeu el bootstrap (n = 10.000) per estimar la mitjana HC5 i l'interval de confiança (CI) de l'SSD.Quaranta-nou respostes de tàxons (tots els tàxons que s'han identificat com a gènere o espècie) desenvolupats a través d'aquesta investigació es combinen amb 32 respostes de tàxons recopilades a partir de sis estudis publicats a la base de dades ECOTOX, per a un total de 81 respostes de tàxons que es poden utilitzar per al desenvolupament de SSD .Com que no es van trobar dades a la base de dades d'amides ECOTOX, no es va desenvolupar cap SSD per a amides i només es va obtenir una resposta EC50 de l'estudi actual.Tot i que el valor EC50 d'un sol grup de sulfurs es va trobar a la base de dades ECOTOX, l'estudiant de postgrau actual té 12 valors EC50.Per tant, s'han desenvolupat SSD per a grups sulfinil.
Els valors específics d'HC5 dels compostos de fipronil obtinguts del conjunt de dades SSD de Mesocosmos només es van combinar amb dades de camp per avaluar l'exposició i la toxicitat potencial dels compostos de fipronil en 444 corrents de cinc regions dels Estats Units.En l'última finestra de mostreig de 4 setmanes, cada concentració de compostos de fipronil detectada (les concentracions no detectades són zero) es divideix pel seu respectiu HC5, i la proporció de compostos de cada mostra es suma per obtenir La unitat de toxicitat total de fipronil (ΣTUFipronils), on ΣTUFipronils> 1 significa toxicitat.
En comparar la concentració de perill del 50% de les espècies afectades (HC50) amb el valor EC50 de la riquesa de tàxons derivat de l'experiment de membrana mitjana, es va avaluar la SSD obtinguda a partir de les dades de la membrana mitjana per reflectir la sensibilitat de la comunitat ecològica més àmplia al fipronil. grau..Mitjançant aquesta comparació, es pot avaluar la coherència entre el mètode SSD (incloent només aquells tàxons amb una relació dosi-resposta) i el mètode EC50 (inclosos tots els tàxons únics observats a l'espai mitjà) mitjançant el mètode EC50 per mesurar la riquesa de tàxons. Sexe.Relació dosi resposta.
Es va calcular un indicador d'espècies de risc de pesticides (SPEARpesticides) per investigar la relació entre l'estat de salut de les comunitats d'invertebrats i ΣTUFipronil en 437 rierols de recollida d'invertebrats.La mètrica SPEARpesticides converteix la composició dels invertebrats en una mètrica d'abundància per a una taxonomia biològica amb característiques fisiològiques i ecològiques, donant així sensibilitat als pesticides.L'indicador SPEARpesticides no és sensible a les covariables naturals (49, 50), encara que el seu rendiment es veurà afectat per la degradació severa de l'hàbitat (51).Les dades d'abundància recollides in situ per a cada tàxon es coordinen amb el valor clau del tàxon relacionat amb el programari ASTERICS per avaluar la qualitat ecològica del riu (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).A continuació, importeu les dades al programari Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (versió 18.05).En aquest programari, s'utilitzen la base de dades europea de trets i la base de dades amb sensibilitat fisiològica als pesticides per convertir les dades de cada lloc en indicador SPEARpesticides.Cadascun dels cinc estudis regionals va utilitzar el Model Additiu General (GAM) [paquet "mgcv" a R(52)) per explorar la relació entre la mètrica SPEARpesticides i ΣTUFipronils [conversió log10(X + 1)] Associat.Per obtenir informació més detallada sobre les mètriques de pesticides SPEAR i per a l'anàlisi de dades, consulteu els Materials suplementaris.
L'índex de qualitat de l'aigua és coherent en cada mesoscòpic de flux i durant tot el període experimental mesoscòpic.La temperatura mitjana, el pH i la conductivitat van ser de 13,1 °C (±0,27 °C), 7,8 (±0,12) i 54,1 (±2,1) μS/cm (35), respectivament.El carboni orgànic dissolt mesurat a l'aigua neta del riu és de 3,1 mg/L.A la meso-vista del riu on es desplega el gravador MiniDOT, l'oxigen dissolt està a prop de la saturació (mitjana> 8,0 mg/L), cosa que indica que el corrent circula completament.
Les dades de control de qualitat i garantia de qualitat del fipronil es proporcionen a la publicació de dades adjunta (35).En resum, les taxes de recuperació de pics de matriu de laboratori i mostres mesoscòpiques solen estar dins d'intervals acceptables (recuperacions del 70% al 130%), els estàndards IDL confirmen el mètode quantitatiu i els blancs de laboratori i instruments solen estar nets. Hi ha molt poques excepcions a part aquestes generalitzacions comentades en el material complementari..
A causa del disseny del sistema, la concentració mesurada de fipronil sol ser inferior al valor objectiu (figura S2) (perquè triguen entre 4 i 10 dies a assolir un estat estacionari en condicions ideals) (30).En comparació amb altres compostos de fipronil, la concentració de desulfinil i amida canvia poc amb el temps, i la variabilitat de la concentració dins del tractament és menor que la diferència entre tractaments excepte pel tractament de baixa concentració de sulfona i sulfur.El rang de concentració mesurat mitjà ponderat en el temps per a cada grup de tractament és el següent: Fipronil, IDL a 9,07 μg/L;Desulfinil, IDL a 2,15 μg/L;Amida, IDL a 4,17 μg/L;Sulfur, IDL fins a 0,57 μg/litre;i la sulfona, l'IDL és d'1,13 μg/litre (35).En alguns corrents, es van detectar compostos de fipronil no objectiu, és a dir, compostos que no es van incorporar a un tractament específic, però que es coneixia que eren productes de degradació del compost de tractament.Les membranes mesoscòpiques tractades amb el compost matriu fipronil presenten el major nombre de productes de degradació no objectiu detectats (quan no s'utilitzen com a compost de processament, són sulfinil, amida, sulfur i sulfona);aquests poden ser deguts al procés de producció Impureses compostes i/o processos de degradació que es produeixen durant l'emmagatzematge de la solució d'emmagatzematge i (o) en l'experiment mesoscòpic en lloc del resultat de la contaminació creuada.No es va observar cap tendència de concentració de degradació en el tractament amb fipronil.Els compostos de degradació no objectiu es detecten amb més freqüència al cos amb la concentració de tractament més alta, però la concentració és menor que la concentració d'aquests compostos no objectiu (vegeu la secció següent per a la concentració).Per tant, com que els compostos de degradació no objectiu normalment no es detecten en el tractament de fipronil més baix, i com que la concentració detectada és inferior a la concentració d'efecte en el tractament més alt, es conclou que aquests compostos no objectiu tenen un impacte mínim en l'anàlisi.
En experiments amb mitjans, els macroinvertebrats bentònics eren sensibles al fipronil, desulfinil, sulfona i sulfur [Taula S1;Les dades d'abundància originals es proporcionen a la versió de dades adjunta (35)].La fibronil amida és només per a la mosca Rhithrogena sp.Tòxic (fatal), la seva EC50 és de 2,05μg/L [±10,8(SE)].Es van generar corbes dosi-resposta de 15 tàxons únics.Aquests tàxons van mostrar mortalitat dins del rang de concentració provat (taula S1) i tàxons agrupats dirigits (com ara mosques) (figura S3) i tàxons rics (figura 1). Es va generar una corba de resposta a la dosi.La concentració (EC50) de fipronil, desulfinil, sulfona i sulfur en els tàxons únics dels tàxons més sensibles oscil·la entre 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 i 0,005-0,043μg/L, respectivament.Rhithrogena sp.I Sweltsa sp.;Figura S4) són inferiors als tàxons més tolerats (com Micropsectra / Tanytarsus i Lepidostoma sp.) (Taula S1).Segons l'EC50 mitjana de cada compost de la taula S1, les sulfones i els sulfurs són els compostos més efectius, mentre que els invertebrats són generalment els menys sensibles al desulfinil (excloent les amides).Mètriques de l'estat ecològic general, com ara la riquesa de tàxons, l'abundància total, el pentaploide total i la mosca de pedra total, inclosos els tàxons i l'abundància d'alguns tàxons, són molt rares en meso i no es poden calcular Dibuixeu una corba de resposta a la dosi separada.Per tant, aquests indicadors ecològics inclouen respostes de taxons no incloses a la SSD.
Riquesa de taxons (larva) amb una funció logística de tres nivells de (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfona i (D) concentració de sulfur.Cada punt de dades representa les larves d'un sol corrent al final de l'experiment meso de 30 dies.La riquesa de tàxons és el recompte de tàxons únics a cada corrent.El valor de la concentració és la mitjana ponderada en el temps de la concentració observada de cada corrent mesurada al final de l'experiment de 30 dies.La fibronil amida (no mostrada) no té cap relació amb els tàxons rics.Tingueu en compte que l'eix x està en una escala logarítmica.EC20 i EC50 amb SE es mostren a la taula S1.
A la concentració més alta dels cinc compostos de fipronil, la taxa d'aparició d'Uetridae va disminuir.Es va observar que el percentatge de germinació (EC50) de sulfur, sulfona, fipronil, amida i desulfinil disminuïa un 50% a les concentracions de 0, 03, 0, 06, 0, 11, 0, 78 i 0, 97 μg/L respectivament (figura 2 i figura S5).En la majoria dels experiments de 30 dies, tots els tractaments de fipronil, desulfinil, sulfona i sulfur es van retardar, excepte alguns tractaments de baixa concentració (figura 2), i el seu aspecte es va inhibir.En el tractament amb amida, l'efluent acumulat durant tot l'experiment va ser superior al del control, amb una concentració de 0,286 μg/litre.La concentració més alta (4,164 μg/litre) durant tot l'experiment va inhibir l'efluent i la taxa d'efluent del tractament intermedi va ser similar a la del grup control.(figura 2).
L'emergència acumulada és l'emergència mitjana diària mitjana de cada tractament menys (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfona, (D) sulfur i (E) amida al corrent de control L'emergència mitjana diària mitjana de la membrana.Excepte el control (n = 6), n = 1. El valor de la concentració és la mitjana ponderada en el temps de la concentració observada a cada flux.
La corba dosi-resposta mostra que, a més de les pèrdues taxonòmices, es produeixen canvis estructurals a nivell comunitari.Concretament, dins del rang de concentració de prova, l'abundància de maig (figura S3) i l'abundància de tàxons (figura 1) van mostrar relacions dosi-resposta significatives amb fipronil, desulfinil, sulfona i sulfur.Per tant, vam explorar com aquests canvis estructurals provoquen canvis en la funció de la comunitat provant la cascada nutricional.L'exposició dels invertebrats aquàtics a fipronil, desulfinil, sulfur i sulfona té un impacte negatiu directe sobre la biomassa del rascador (Figura 3).Per tal de controlar l'impacte negatiu del fipronil sobre la biomassa del rascador, el rascador també va afectar negativament la biomassa de clorofil·la a (figura 3).El resultat d'aquests coeficients de camí negatius és un augment net de la clorofil·la a a mesura que augmenta la concentració de fipronil i degradants.Aquests models de via totalment mediats indiquen que l'augment de la degradació de fipronil o fipronil condueix a un augment de la proporció de clorofil·la a (figura 3).S'assumeix per endavant que l'efecte directe entre el fipronil o la concentració de degradació i la biomassa de clorofil·la a és nul, perquè els compostos de fipronil són pesticides i tenen una baixa toxicitat directa per a les algues (per exemple, la concentració bàsica de planta no vascular aguda de l'EPA és de 100 μg/L). fipronil, grup disulfoxide, sulfona i sulfur https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Tots els resultats (models vàlids) ho donen suport; hipòtesi.
El fibronil pot reduir significativament la biomassa (efecte directe) del pasturatge (el grup rascador són les larves), però no té cap efecte directe sobre la biomassa de clorofil·la a.Tanmateix, el fort efecte indirecte del fipronil és augmentar la biomassa de clorofil·la a en resposta a menys pasturatge.La fletxa indica el coeficient de camí estandarditzat i el signe menys (-) indica la direcció d'associació.* Indica el grau d'importància.
Els tres SSD (només la capa mitjana, la capa mitjana més dades ECOTOX i la capa mitjana més les dades ECOTOX corregides per diferències en la durada de l'exposició) van produir valors HC5 nominalment diferents (taula S3), però els resultats estaven dins del rang SE.A la resta d'aquest estudi, ens centrarem en el SSD de dades amb només l'univers meso i el valor HC5 relacionat.Per obtenir una descripció més completa d'aquestes tres avaluacions SSD, consulteu els materials suplementaris (taules S2 a S5 i figures S6 i S7).La distribució de dades més adequada (puntuació estàndard d'informació d'Akaike més baixa) dels quatre compostos de fipronil (figura 4) utilitzats només al mapa SSD meso-sòlid és el log-gumbel de fipronil i sulfona, i el weibull de sulfur i γ desulfurat ( Taula S3).Els valors d'HC5 obtinguts per a cada compost es mostren a la figura 4 només per a l'univers meso, i a la taula S3 es presenten els valors d'HC5 dels tres conjunts de dades SSD.Els valors HC50 dels grups fipronil, sulfur, sulfona i desulfinil [22,1 ± 8,78 ng/L (IC 95%, 11,4 a 46,2), 16,9 ± 3,38 ng/L (IC 95%, 11,2 a 24,0), 8 80 ± 24,0 2,66 ng/L (IC 95%, 5,44 a 15,8) i 83,4±32,9 ng/L (IC 95%, 36,4 a 163)] Aquests compostos són significativament inferiors a la riquesa de tàxons EC50 (nombre total de tàxons únics) (Taula S1 ; les notes de la taula de material suplementari són micrograms per litre).
En l'experiment a mesoescala, quan s'exposa a (A) fipronil, (B) desulfinil fipronil, (C) fipronil sulfona, (D) sulfur de fipronil durant 30 dies, es descriu la sensibilitat de l'espècie. És el valor EC50 del tàxon.La línia discontínua blava representa un IC del 95%.La línia horitzontal discontínua representa HC5.El valor d'HC5 (ng/L) de cada compost és el següent: Fipronil, 4,56 ng/L (IC del 95%, 2,59 a 10,2);Sulfur, 3,52 ng/L (1,36 a 9,20);Sulfona, 2,86 ng/ Litre (1,93 a 5,29);i sulfinil, 3,55 ng/litre (0,35 a 28,4).Tingueu en compte que l'eix x està en una escala logarítmica.
En els cinc estudis regionals, el Fipronil (pares) es va detectar en el 22% dels 444 punts de mostreig de camp (taula 1).La freqüència de detecció de florfenib, sulfona i amida és similar (18% a 22% de la mostra), la freqüència de detecció de sulfur i desulfinil és menor (11% a 13%), mentre que la resta de productes de degradació són molt elevats.Pocs (1% o menys) o mai detectats (taula 1)..El fipronil es detecta amb més freqüència al sud-est (52% dels llocs) i amb menys freqüència al nord-oest (9% dels llocs), cosa que posa de manifest la variabilitat de l'ús de benzopirazol i la vulnerabilitat potencial dels corrents a tot el país.Els degradants solen mostrar patrons regionals similars, amb la freqüència de detecció més alta al sud-est i la més baixa al nord-oest oa la costa de Califòrnia.La concentració mesurada de fipronil va ser la més alta, seguida del compost progenitor fipronil (percentatge del 90% de 10,8 i 6,3 ng/L, respectivament) (Taula 1) (35).La concentració més alta de fipronil (61,4 ng/L), disulfinil (10,6 ng/L) i sulfur (8,0 ng/L) es va determinar al sud-est (en les últimes quatre setmanes de la mostra).La concentració més alta de sulfona es va determinar a l'oest.(15,7 ng/L), amida (42,7 ng/L), desulfinil flupirnamida (14 ng/L) i sulfonat de fipronil (8,1 ng/L) (35).La florfenida sulfona va ser l'únic compost que es va observar que superava l'HC5 (taula 1).La mitjana de ΣTUFipronils entre les diferents regions varien molt (taula 1).La mitjana nacional de ΣTUFipronils és de 0,62 (totes les ubicacions, totes les regions) i 71 llocs (16%) tenen ΣTUFipronils> 1, cosa que indica que pot ser tòxic per als macroinvertebrats bentònics.En quatre de les cinc regions estudiades (excepte el Mitjà Oest), hi ha una relació significativa entre els pesticides SPEAR i ΣTUFipronil, amb un R2 ajustat que va des de 0,07 al llarg de la costa de Califòrnia fins a 0,34 al sud-est (figura 5).
*Compostos utilitzats en experiments mesoscòpics.†ΣTUFipronils, la mediana de la suma d'unitats de toxines [concentració de camp observada de quatre compostos de fipronil/concentració de perill de cada compost del cinquè percentil de les espècies infectades amb SSD (Figura 4)] Per a les mostres setmanals de fipronil, els últims 4 es van calcular setmanes de mostres de pesticides recollides a cada lloc.‡El nombre de llocs on es mesuren els pesticides.§El percentil 90 es basa en la concentració màxima observada al lloc durant les últimes 4 setmanes de mostreig de pesticides.amb el percentatge de mostres provades.¶ Utilitzeu l'IC del 95% del valor HC5 (figura 4 i taula S3, només meso) per calcular l'IC.El decloroflupinib s'ha analitzat a totes les regions i mai s'ha trobat.ND, no detectat.
La unitat tòxica de Fipronil és la concentració mesurada de fipronil dividida pel valor HC5 específic del compost, que es determina mitjançant la SSD obtinguda de l'experiment amb mitjans (vegeu la figura 4).Línia negra, model additiu generalitzat (GAM).La línia discontínua vermella té un IC del 95% per a GAM.ΣTUFipronils es converteix en log10 (ΣTUFipronils+1).
Els efectes adversos del fipronil sobre espècies aquàtiques no objectiu estan ben documentats (15, 21, 24, 25, 32, 33), però aquest és el primer estudi en què és sensible en un entorn de laboratori controlat.Les comunitats dels tàxons es van exposar a compostos de fipronil i els resultats es van extrapolar a escala continental.Els resultats de l'experiment mesocòsmic de 30 dies poden produir 15 grups d'insectes aquàtics discrets (taula S1) amb concentracions no informades a la literatura, entre els quals els insectes aquàtics de la base de dades de toxicitat estan subrepresentats (53, 54).Les corbes dosi-resposta específiques de tàxons (com ara EC50) es reflecteixen en canvis a nivell de comunitat (com la riquesa de tàxons i la pèrdua d'abundància de volar) i canvis funcionals (com les cascades nutricionals i els canvis d'aparença).L'efecte de l'univers mesoscòpic es va extrapolar al camp.En quatre de les cinc àrees d'investigació dels Estats Units, la concentració de fipronil mesurada al camp es va correlacionar amb la disminució de l'ecosistema aquàtic a l'aigua fluïble.
El valor HC5 del 95% de les espècies de l'experiment de membrana mitjana té un efecte protector, cosa que indica que les comunitats generals d'invertebrats aquàtics són més sensibles als compostos de fipronil del que s'havia entès anteriorment.El valor d'HC5 obtingut (florfenib, 4,56 ng/litre; desulfoxirà, 3,55 ng/litre; sulfona, 2,86 ng/litre; sulfur, 3,52 ng/litre) és de diverses vegades (florfenib) a tres vegades Més d'un ordre de magnitud (desulfinil). ) per sota del punt de referència actual d'invertebrats crònics de l'EPA [fipronil, 11 ng/litre;desulfinil, 10.310 ng/litre;sulfona, 37 ng/litre;i sulfur, per 110 ng/litre (8)].Els experiments mesoscòpics van identificar molts grups que són sensibles al fipronil en lloc dels indicats pel punt de referència d'invertebrats crònics de l'EPA (4 grups més sensibles al fipronil, 13 parells de desulfinil, 11 parells de sulfona i 13 parells) Sensibilitat als sulfurs) (Figura 4 i taula) S1).Això demostra que els punts de referència no poden protegir diverses espècies que també s'observen al món mitjà, que també estan molt esteses als ecosistemes aquàtics.La diferència entre els nostres resultats i el punt de referència actual es deu principalment a la manca de dades de proves de toxicitat del fipronil aplicables a una sèrie de tàxons d'insectes aquàtics, especialment quan el temps d'exposició supera els 4 dies i el fipronil es degrada.Durant l'experiment mesocòsmic de 30 dies, la majoria dels insectes de la comunitat d'invertebrats eren més sensibles al fipronil que l'organisme de prova comú asteca (crustaci), fins i tot després de corregir l'asteca L'EC50 de Teike fa que sigui el mateix després de la transformació aguda.(Normalment 96 hores) al temps d'exposició crònica (figura S7).Es va aconseguir un millor consens entre l'experiment de membrana mitjana i l'estudi reportat a ECOTOX utilitzant l'organisme de prova estàndard Chironomus dilutus (un insecte).No és estrany que els insectes aquàtics siguin especialment sensibles als pesticides.Sense ajustar el temps d'exposició, l'experiment a mesoescala i les dades exhaustives de la base de dades ECOTOX van demostrar que es va observar que molts tàxons eren més sensibles als compostos de fipronil que el Clostridium diluït (figura S6).Tanmateix, ajustant el temps d'exposició, Dilution Clostridium és l'organisme més sensible al fipronil (parent) i al sulfur, tot i que no és sensible a la sulfona (Figura S7).Aquests resultats il·lustren la importància d'incloure diversos tipus d'organismes aquàtics (inclosos diversos insectes) per produir concentracions reals de pesticides que puguin protegir els organismes aquàtics.
El mètode SSD pot protegir tàxons rars o insensibles l'EC50 dels quals no es pot determinar, com ara Cinygmala sp., Isoperla fulva i Brachycentrus americanus.Els valors de l'EC50 de l'abundància de tàxons i l'abundància de la mosca que reflecteixen els canvis en la composició de la comunitat són coherents amb els valors HC50 de la SSD de fipronil, sulfona i sulfur.El protocol admet la idea següent: el mètode SSD utilitzat per derivar els llindars pot protegir tota la comunitat, inclosos els tàxons rars o insensibles a la comunitat.El llindar d'organismes aquàtics determinat a partir de SSD basats només en uns pocs tàxons o tàxons insensibles pot ser molt insuficient per protegir els ecosistemes aquàtics.Aquest és el cas del desulfinil (figura S6B).A causa de la manca de dades a la base de dades ECOTOX, la concentració inicial d'invertebrats crònics de l'EPA és de 10.310 ng/L, que és quatre ordres de magnitud superior als 3,55 ng/L d'HC5.Els resultats de diferents conjunts de resposta de tàxons produïts en experiments mesoscòpics.La manca de dades de toxicitat és particularment problemàtica per als compostos degradables (figura S6), cosa que pot explicar per què els punts de referència biològics aquàtics existents per a la sulfona i el sulfur són unes 15 a 30 vegades menys sensibles que el valor SSD HC5 basat en l'univers de la Xina.L'avantatge del mètode de membrana mitjana és que es poden determinar múltiples valors EC50 en un sol experiment, que és suficient per formar un SSD complet (per exemple, desulfinil; figura 4B i figures S6B i S7B), i tenir un impacte significatiu. sobre els tàxons naturals de l'ecosistema protegit Moltes respostes.
Els experiments mesoscòpics mostren que el fipronil i els seus productes de degradació poden tenir efectes adversos subletals i indirectes evidents sobre la funció de la comunitat.A l'experiment mesoscòpic, els cinc compostos de fipronil semblaven afectar l'aparició d'insectes.Els resultats de la comparació entre les concentracions més altes i les més baixes (inhibició i estimulació de l'emergència individual o canvis en el temps d'emergència) són coherents amb els resultats reportats anteriorment d'experiments de meso utilitzant l'insecticida bifentrina (29).L'aparició d'adults proporciona funcions ecològiques importants i pot ser alterada per contaminants com el fipronil (55, 56).L'emergència simultània no només és fonamental per a la reproducció dels insectes i la persistència de la població, sinó també per al subministrament d'insectes madurs, que es poden utilitzar com a aliment per als animals aquàtics i terrestres (56).La prevenció de l'aparició de plàntules pot afectar negativament l'intercanvi d'aliments entre els ecosistemes aquàtics i els ecosistemes riberencs, i propagar els efectes dels contaminants aquàtics als ecosistemes terrestres (55, 56).La disminució de l'abundància de raspadors (insectes que mengen algues) observada a l'experiment a mesoescala va donar lloc a una disminució del consum d'algues, que va provocar un augment de la clorofil·la a (figura 3).Aquesta cascada tròfica canvia els fluxos de carboni i nitrogen a la xarxa tròfica líquida, de manera similar a un estudi que va avaluar els efectes de la bifentrina piretroide sobre les comunitats bentòniques (29).Per tant, els fenilpirazols, com ara el fipronil i els seus productes de degradació, els piretroides i potser altres tipus d'insecticides, poden promoure indirectament l'augment de la biomassa d'algues i la pertorbació del carboni i el nitrogen en petits rierols.Altres impactes poden estendre's a la destrucció dels cicles del carboni i del nitrogen entre els ecosistemes aquàtics i terrestres.
La informació obtinguda de la prova de membrana mitjana ens va permetre avaluar la rellevància ecològica de les concentracions de compost de fipronil mesurades en estudis de camp a gran escala realitzats a cinc regions dels Estats Units.En 444 rierols petits, el 17% de la concentració mitjana d'un o més compostos de fipronil (mitjana durant 4 setmanes) va superar el valor d'HC5 obtingut de la prova del medi.Utilitzeu el SSD de l'experiment a mesoescala per convertir la concentració mesurada del compost de fipronil en un índex relacionat amb la toxicitat, és a dir, la suma d'unitats de toxicitat (ΣTUFipronils).El valor d'1 indica toxicitat o l'exposició acumulada del compost de fipronil supera la protecció coneguda Espècies per valor del 95%.La relació significativa entre ΣTUFipronil a quatre de les cinc regions i l'indicador SPEARpesticides de la salut de la comunitat d'invertebrats indica que el fipronil pot afectar negativament les comunitats d'invertebrats bentònics als rius de diverses regions dels Estats Units.Aquests resultats donen suport a la hipòtesi de Wolfram et al.(3) El risc dels insecticides fenpirazol a les aigües superficials dels Estats Units no s'entén completament perquè l'impacte sobre els insectes aquàtics es produeix per sota del llindar regulador actual.
La majoria dels corrents amb contingut de fipronil per sobre del nivell tòxic es troben a la regió del sud-est relativament urbanitzada (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).L'avaluació anterior de l'àrea no només va concloure que el fipronil és el principal factor d'estrès que afecta l'estructura de la comunitat d'invertebrats a la riera, sinó també que el baix nivell d'oxigen dissolt, l'augment de nutrients, els canvis de flux, la degradació de l'hàbitat i altres plaguicides i la categoria de contaminants és important. font d'estrès (57).Aquesta barreja d'estressors és coherent amb la "síndrome del riu urbà", que és la degradació dels ecosistemes fluvials que s'observa habitualment en relació amb l'ús del sòl urbà (58, 59).Els senyals d'ús del sòl urbà a la regió del sud-est estan creixent i s'espera que augmentin a mesura que creixi la població de la regió.S'espera que l'impacte del futur desenvolupament urbà i dels pesticides sobre l'escorrentia urbana augmenti (4).Si la urbanització i l'ús de fipronil segueixen creixent, l'ús d'aquest pesticida a les ciutats pot afectar cada cop més les comunitats de rierols.Tot i que la metaanàlisi conclou que l'ús de pesticides agrícoles amenaça els ecosistemes fluvials globals (2, 60), suposem que aquestes avaluacions subestimen l'impacte global global dels pesticides en excloure els usos urbans.
Diversos factors d'estrès, inclosos els pesticides, poden afectar les comunitats de macroinvertebrats a les conques hidrogràfiques desenvolupades (ús del sòl urbà, agrícola i mixt) i poden estar relacionats amb l'ús del sòl (58, 59, 61).Tot i que aquest estudi va utilitzar l'indicador de pesticides SPEAR i les característiques de toxicitat específiques de l'organisme aquàtic per minimitzar l'impacte dels factors de confusió, el rendiment de l'indicador de pesticides SPEAR pot veure's afectat per la degradació de l'hàbitat i el fipronil es pot comparar amb altres pesticides relacionats (4, 17, 51, 57).No obstant això, un model d'estressor múltiple desenvolupat mitjançant mesures de camp dels dos primers estudis regionals (Migwest i Sud-est) va demostrar que els pesticides són un important factor d'estrès aigües amunt per a les condicions de la comunitat de macroinvertebrats als rius que vadegen.En aquests models, les variables explicatives importants inclouen els pesticides (especialment la bifentrina), els nutrients i les característiques de l'hàbitat a la majoria de rieres agrícoles del mig oest i els pesticides (especialment el fipronil) a la majoria de ciutats del sud-est.Canvis d'oxigen, nutrients i flux (61, 62).Per tant, tot i que els estudis regionals intenten abordar l'impacte dels factors estressants no plaguicides en els indicadors de resposta i ajustar els indicadors predictius per descriure l'impacte del fipronil, els resultats de camp d'aquesta enquesta donen suport al punt de vista del fipronil.) S'ha de considerar una de les fonts de pressió més influents als rius americans, especialment al sud-est dels Estats Units.
L'ocurrència de degradació de pesticides al medi ambient rarament es documenta, però l'amenaça per als organismes aquàtics pot ser més perjudicial que el cos progenitor.En el cas del fipronil, els estudis de camp i els experiments a mesoescala han demostrat que els productes de degradació són tan comuns com el cos progenitor en els corrents mostrejats i tenen la mateixa toxicitat o superior (taula 1).En l'experiment de membrana mitjana, la sulfona de fluorobenzonitril va ser el més tòxic dels productes de degradació dels pesticides estudiats, i era més tòxic que el compost original, i també es va detectar amb una freqüència similar a la del compost original.Si només es mesuren els plaguicides progenitors, és possible que no es notin els esdeveniments potencials de toxicitat, i la manca relativa d'informació de toxicitat durant la degradació dels pesticides significa que es poden ignorar la seva aparició i les seves conseqüències.Per exemple, a causa de la manca d'informació sobre la toxicitat dels productes de degradació, es va dur a terme una avaluació exhaustiva dels plaguicides als rierols suïssos, que inclou 134 productes de degradació de plaguicides, i només el compost original es va considerar com a compost original en la seva avaluació del risc ecotoxicològic.
Els resultats d'aquesta avaluació del risc ecològic indiquen que els compostos de fipronil tenen efectes adversos sobre la salut dels rius, de manera que es pot inferir raonablement que es poden observar efectes adversos a qualsevol lloc on els compostos de fipronil superin el nivell d'HC5.Els resultats dels experiments mesoscòpics són independents de la ubicació, cosa que indica que la concentració de fipronil i els seus productes de degradació en molts tàxons de corrent és molt inferior a la registrada anteriorment.Creiem que és probable que aquest descobriment s'estengui a la protobiota en corrents verges a qualsevol lloc.Els resultats de l'experiment a mesoescala es van aplicar a estudis de camp a gran escala (444 petits rierols composts per usos urbans, agrícoles i mixtos de terres a cinc regions principals dels Estats Units), i es va trobar que la concentració de molts rierols on s'espera que sigui el fipronil La toxicitat resultant suggereix que aquests resultats poden estendre's a altres països on s'utilitza fipronil.Segons els informes, el nombre de persones que fan servir Fipronil està augmentant al Japó, el Regne Unit i els Estats Units (7).Fipronil està present a gairebé tots els continents, inclosos Austràlia, Amèrica del Sud i Àfrica (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Els resultats dels estudis de meso a camp que es presenten aquí indiquen que l'ús de fipronil pot tenir una importància ecològica a escala global.
Per obtenir materials addicionals per a aquest article, consulteu http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Es tracta d'un article d'accés obert distribuït sota els termes de la Llicència Reconeixement-No Comercial de Creative Commons, que permet l'ús, la distribució i la reproducció en qualsevol mitjà, sempre que l'ús final no sigui per a un benefici comercial i la premissa sigui que el l'obra original és correcta.Referència.
Nota: només us demanem que proporcioneu la vostra adreça de correu electrònic perquè la persona que recomaneu a la pàgina sàpiga que voleu que vegi el correu electrònic i que no és correu brossa.No capturarem cap adreça de correu electrònic.
Aquesta pregunta s'utilitza per comprovar si sou un visitant i evitar l'enviament automàtic de correu brossa.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler ( Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Els estudis han demostrat que els pesticides comuns que es detecten amb freqüència als rierols americans són més tòxics del que es pensava.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Metre, Barbara Mahler ( Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Els estudis han demostrat que els pesticides comuns que es detecten amb freqüència als rierols americans són més tòxics del que es pensava.
©2021 Associació Americana per a l'Avenç de la Ciència.tots els drets reservats.AAAS és soci de HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef i COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.