Pestiziden yn streamen wurde hieltyd mear in wrâldwide soarch, mar der is net folle ynformaasje oer de feilige konsintraasje fan akwatyske ekosystemen.Yn in 30-dagen mesokosmysk eksperimint waarden de lânseigen benthyske akwatyske ynvertebraten bleatsteld oan it gewoane ynsektizid fipronil en fjouwer soarten degradaasjeprodukten.De fipronil-ferbining feroarsake feroaringen yn 'e opkomst en trofyske kaskade.De effektive konsintraasje (EC50) wêrby't fipronil en syn sulfide, sulfone en desulfinyl degradaasjeprodukten in 50% reaksje feroarsaakje, is ûntwikkele.Taxanen binne net gefoelich foar fipronil.De gefaarkonsintraasje fan 5% fan 'e troffen soarten út 15 mesokosmyske EC50-wearden wurdt brûkt om de gearstalde konsintraasje fan fipronil yn it fjildmonster te konvertearjen yn 'e som fan giftige ienheden (∑TUFipronils).Yn 16% fan streamen lutsen út fiif regionale stúdzjes, de gemiddelde ∑TUFipronil grutter 1 (oanjout toxicity).Invertebrate-yndikatoaren fan soarten yn risiko binne negatyf korrelearre mei TUTUipronil yn fjouwer fan 'e fiif samplinggebieten.Dizze ekologyske risiko-beoardieling lit sjen dat lege konsintraasjes fan fipronil-ferbiningen streammienskippen yn in protte dielen fan 'e Feriene Steaten sille ferminderje.
Hoewol de produksje fan syntetyske gemikaliën yn 'e lêste desennia sterk tanommen is, is de ynfloed fan dizze gemikaliën op net-doelekosystemen net folslein begrepen (1).Yn oerflaktewetter dêr't 90% fan wrâldwide lânbougrûn ferlern giet, binne der gjin gegevens oer agraryske bestridingsmiddels, mar wêr't gegevens binne, is de tiid foar bestridingsmiddels om de regeljouwingsdrompels te boppe de helte (2).In meta-analyze fan agraryske bestridingsmiddels yn oerflaktewetters yn 'e Feriene Steaten fûn dat yn 70% fan samplinglokaasjes op syn minst ien bestridingsmiddel de regeljouwingsdrompel oersloech (3).Dizze meta-analyzes (2, 3) rjochtsje lykwols allinich op oerflaktewetter beynfloede troch lânbougrûngebrûk, en binne in gearfetting fan diskrete stúdzjes.Pestiziden, benammen ynsektiziden, besteane ek yn hege konsintraasjes yn ôfwettering fan stedske lânskip (4).It is seldsum om in wiidweidige beoardieling út te fieren fan bestridingsmiddels yn oerflaktewetter dat út de lânbou en stedske lânskippen ôffierd wurdt;dêrom is it net bekend oft bestridingsmiddels in grutskalige bedriging foarmje foar oerflaktewetterboarnen en har ekologyske yntegriteit.
Benzopyrazoles en neonicotinoïden makken yn 2010 in tredde fan 'e wrâldwide pestisidemerk foar (5).Yn oerflaktewetters yn 'e Feriene Steaten binne fipronil en syn ôfbraakprodukten (phenylpyrazoles) de meast foarkommende pestizidferbiningen, en har konsintraasjes binne meastentiids heger as de akwatyske noarmen (6-8).Hoewol't neonicotinoïden oandacht hawwe lutsen troch har effekten op bijen en fûgels en har prevalens (9), is fipronil toxiker foar fisken en fûgels (10), wylst oare phenylpyrazoles Klasse-ferbiningen herbizide effekten hawwe (5).Fipronil is in systemysk ynsektizid dat brûkt wurdt om pleagen te kontrolearjen yn stedske en agraryske omjouwings.Sûnt fipronil yn 1993 op 'e wrâldmerk kaam, is it gebrûk fan fipronil yn' e Feriene Steaten, Japan en it Feriene Keninkryk sterk tanommen (5).Yn 'e Feriene Steaten wurdt fipronil brûkt om mieren en termiten te kontrolearjen, en wurdt brûkt yn gewaaksen ynklusyf mais (ynklusyf siedbehanneling), ierappels en hôf (11, 12).Agrarysk gebrûk fan fipronil yn 'e Feriene Steaten berikte in hichtepunt yn 2002 (13).Hoewol gjin gegevens oer nasjonaal stedsgebrûk beskikber binne, berikte it stedsgebrûk yn Kalifornje in peak yn 2006 en 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, tagong op 2 desimber 2019).Hoewol hege konsintraasjes fan fipronil (6.41μg / L) wurde fûn yn streamen yn guon agraryske gebieten mei hege tapassingsraten (14), yn ferliking mei lânboustreamen, hawwe stedske streamen yn 'e Feriene Steaten oer it generaal mear deteksje en hegere hege konsintraasjes, posityf foar de foarkommen fan stoarmen wurde ferbûn mei de test (6, 7, 14-17).
Fipronil komt yn it akwatyske ekosysteem fan ôfrin of leaches út 'e boaiem yn' e stream (7, 14, 18).Fipronil hat lege volatiliteit (Henry's wet konstante 2,31 × 10-4 Pa m3 mol-1), lege oant matige wetteroplosberheid (3,78 mg / l by 20 ° C), en matige hydrofobisiteit (log Kow is 3,9 oant 4,1)), de mobiliteit yn 'e boaiem is tige lyts (log Koc is 2,6 oan 3,1) (12, 19), en it eksposearret leech-oant medium persistinsje yn' e omjouwing (20).Finazepril wurdt degradearre troch fotolysis, oksidaasje, pH-ôfhinklike hydrolyse en reduksje, en foarmje fjouwer wichtichste degradaasjeprodukten: dessulfoxyphenapril (noch sulfoxide), phenaprenip sulfone (sulfone), Filofenamide (amide) en filofenib sulfide (sulfide).Fipronil-degradaasjeprodukten meie stabyl en duorsumer wêze as de memmeferbining (21, 22).
De toxiciteit fan fipronil en har degradaasje yn net-doelsoarten (lykas akwatyske ynvertebraten) is goed dokumintearre (14, 15).Fipronil is in neurotoxyske ferbining dy't ynterfereart mei chloride-ion-passaazje troch it chloridekanaal regele troch gamma-aminobutyric acid yn ynsekten, wat resulteart yn genôch konsintraasje om oermjittige opwining en dea te feroarsaakjen (20).Fipronil is selektyf toskysk, dus it hat in gruttere receptor-binende affiniteit foar ynsekten dan sûchdieren (23).De ynsecticide aktiviteit fan fipronil-degradaasjeprodukten is oars.De toxicity fan sulfone en sulfide oan swietwetter invertebraten is fergelykber of heger as dy fan 'e âlder ferbining.Desulfinyl hat matige toxisiteit, mar is minder toskysk as de âldere ferbining.Relatyf net-giftig (23, 24).De gefoelichheid fan ynvertebraten yn wetter foar fipronil- en fipronil-degradaasje ferskilt sterk binnen en tusken taksa (15), en yn guon gefallen sels grutter as in folchoarder fan grutte (25).Uteinlik is d'r bewiis dat phenylpyrazolen mear toskysk binne foar it ekosysteem as earder tocht (3).
Aquatyske biologyske benchmarks basearre op laboratoariumtoxisiteitstests kinne it risiko fan fjildpopulaasjes (26-28) ûnderskatte.Aquatic noarmen wurde meastal fêststeld troch ien-soarten laboratoarium toxicity testen mei help fan ien of mear wetter invertebrate soarten (bygelyks Diptera: Chironomidae: Chironomus en Crustacea: Daphnia magna en Hyalella azteca).Dizze testorganismen binne oer it generaal makliker te kultivearjen as oare bentyske makroinvertebraten (bygelyks phe genus ::), en binne yn guon gefallen minder gefoelich foar fersmoarging.Bygelyks, D. Magna is minder gefoelich foar in protte metalen as bepaalde ynsekten, wylst A. zteca is minder gefoelich foar de pyrethroid ynsektizid bifenthrin as syn gefoelichheid foar wjirms (29, 30).In oare beheining fan besteande benchmarks binne de einpunten brûkt yn 'e berekkeningen.Akute benchmarks binne basearre op mortaliteit (of fêst foar kreeften), wylst chronike benchmarks meastentiids basearre binne op subletale einpunten (lykas groei en reproduksje) (as der binne).D'r binne lykwols wiidferspraat subletale effekten, lykas groei, ûntstean, ferlamming en ûntjouwingsfertraging, dy't ynfloed kinne op it sukses fan taxa en mienskipsdynamyk.As gefolch, hoewol de benchmark in eftergrûn jout foar it biologyske belang fan it effekt, is de ekologyske relevânsje as drompel foar toxiciteit ûnwis.
Om better begripe de effekten fan fipronil ferbiningen op benthyske akwatyske ekosystemen (invertebraten en algen), natuerlike benthic mienskippen waarden brocht yn it laboratoarium en bleatsteld oan konsintraasje gradients tidens de 30-dagen stream Fipronil of ien fan de fjouwer fipronil degradaasje eksperiminten.It ûndersyksdoel is om in soarte-spesifike effektkonsintraasje fan 50% (EC50-wearde) te produsearjen foar elke fipronil-ferbining dy't in brede taksa fan in riviermienskip fertsjintwurdiget, en om de ynfloed fan fersmoargingsstoffen op mienskipstruktuer en funksje te bepalen [dat wol sizze, gefaarkonsintraasje] 5 % fan troffen soarten (HC5) en yndirekte effekten lykas feroare opkomst en trofyske dynamyk].Dêrnei waard de drompel (ferbiningsspesifike HC5-wearde) krigen fan it mesoskopyske eksperimint tapast op it fjild sammele troch de United States Geological Survey (USGS) út fiif regio's fan 'e Feriene Steaten (Noardeast, Súdeast, Midwest, Noardwest-Stille Oseaan, en Sintraal Kalifornje) Coastal Zone) Data) as ûnderdiel fan 'e USGS regionale stream kwaliteit beoardieling (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Foar safier't wy witte, is dit de earste ekologyske risiko-beoardieling.It ûndersiket wiidweidich de effekten fan fipronil-ferbiningen op benthyske organismen yn in kontroleare meso-omjouwing, en tapast dan dizze resultaten op kontinintale skaal fjildbeoardielingen.
It mesokosmyske eksperimint fan 30 dagen waard útfierd yn it USGS Aquatic Laboratory (AXL) yn Fort Collins, Colorado, USA fan 18 oktober oant 17 novimber 2017, foar 1 dei fan domestikaasje en 30 dagen fan eksperimintearjen.De metoade is earder beskreaun (29, 31) en detaillearre yn it oanfoljende materiaal.De meso-romte-ynstelling befettet 36 sirkulearjende streamingen yn 'e fjouwer aktive streamingen (sirkulearjende wettertanks).Elke libbene stream is foarsjoen fan in koeler om de wettertemperatuer te hâlden en wurdt ferljochte mei in 16:8 ljocht-tsjustere syklus.De stream fan meso-nivo is roestfrij stiel, dat is geskikt foar de hydrofobisiteit fan fipronil (log Kow = 4.0) en geskikt foar organyske reinigingsmiddels (figuer S1).It wetter dat brûkt waard foar it meso-skaal eksperimint waard sammele út 'e rivier de Cache La Poudre (streamboarnen ynklusyf Rocky Mountain National Park, National Forest en Continental Divide) en opslein yn AXL's fjouwer polyetyleen opslachtanks.Eardere beoardielingen fan sedimint- en wettermonsters sammele fan it plak fûn gjin pestiziden (29).
It meso-skaal eksperimintûntwerp bestiet út 30 ferwurkingsstreamen en 6 kontrôlestreamen.De behannelingstream ûntfangt behannele wetter, elk fan dat befettet unreplikearre konstante konsintraasjes fan fipronil-ferbiningen: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amide (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), desulfurisaasjegroep [US Environmental Protection Agency (EPA) Pesticide Library, CAS 205650-65-3], sulfone (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) en sulfide (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6 alle suverens ≥). 97,8%. mei deionisearre wetter nei it fereaske folume om in konsintrearre stockoplossing te meitsjen Om't de hoemannichte methanol yn in doasis oars is, is it nedich om methanol ta te foegjen oan alle behannelingstreamen as nedich, om deselde methanolkonsintraasje te garandearjen. 0,05 ml / L) yn 'e streamen.
Op de 8e dei, de 16e dei en de 26e dei waarden de temperatuer, pH-wearde, elektryske konduktiviteit en de degradaasje fan fipronil en fipronil yn it streammembraan metten.Om de degradaasje fan 'e âlderferbining fipronil by de mediatest te folgjen, waard fipronil (âlders) brûkt om de floeiende darmmucosa foar noch trije dagen [dagen 5, 12 en 21 (n = 6)] te behanneljen foar temperatuer, pH , Sampling fan konduktiviteit, fipronil en fipronil-degradaasje.De pestizidanalysemonsters waarden sammele troch 10 ml streamend wetter te filterjen yn in 20 ml amber glêzen vial troch in Whatman 0.7-μm GF / F syringefilter foarsjoen fan in needel mei grutte diameter.De samples waarden fuortendaliks beferzen en stjoerd nei it USGS National Water Quality Laboratory (NWQL) yn Lakewood, Colorado, USA foar analyse.Mei help fan in ferbettere metoade fan 'e earder publisearre metoade, Fipronil en 4-degradaasjeprodukten yn wettermonsters waarden bepaald troch direkte wetterige ynjeksje (DAI) floeistofchromatografy-tandem massaspektrometrie (LC-MS / MS; Agilent 6495).It ynstrumintdeteksjenivo (IDL) wurdt rûsd as de minimale kalibraasjestandert dy't foldocht oan 'e kwalitative identifikaasjestandert;de IDL fan fipronil is 0,005 μg/L, en de IDL fan de oare fjouwer fipronil is 0,001 μg/L.It oanfoljende materiaal leveret in folsleine beskriuwing fan 'e metoaden dy't brûkt wurde om fipronil-ferbiningen te mjitten, ynklusyf kwaliteitskontrôle en -fersekeringprosedueres (bygelyks monsterherstel, spikes, ynspeksjes fan tredden, en blanks).
Oan 'e ein fan' e 30-dagen Mesokosmyske eksperimint waard de enumeraasje en identifikaasje fan folwoeksen en larvale ynvertebraten foltôge (it haadpunt fan datasammeling).De opkommende folwoeksenen wurde alle dagen út it net sammele en beferzen yn in skjinne 15 ml Falcon-sintrifugebuis.Oan 'e ein fan it eksperimint (dei 30) waard de ynhâld fan' e membraan yn elke stream skrobe om alle ynvertebraten te ferwiderjen, en sied (250 μm) en opslein yn 80% ethanol.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) hat de taksonomyske identifikaasje fan larven en folwoeksen ynvertebraten foltôge oant it leechste taksonomyske nivo mooglik, meast soarten.Op dagen 9, 19 en 29 waard chlorofyl a yn triplikaat mjitten yn it mesoskopyske membraan fan elke stream.Alle gemyske en biologyske gegevens as ûnderdiel fan it mesoskopysk eksperimint wurde levere yn 'e byhearrende gegevensferzje (35).
Ekologyske ûndersiken waarden útfierd yn lytse (waad) streamen yn fiif grutte gebieten fan 'e Feriene Steaten, en pestiziden waarden kontrolearre yn' e foarige yndeksperioade.Koartsein, op grûn fan lânbou- en stedsgebrûk (36-40) waarden yn elke regio 77 oant 100 lokaasjes selektearre (yn totaal 444 lokaasjes).Yn 'e maitiid en simmer fan ien jier (2013-2017) wurde yn elke regio foar 4 oant 12 wiken ien kear yn 'e wike wettermonsters sammele.De spesifike tiid hinget ôf fan 'e regio en ûntwikkelingsintensiteit.De 11 stasjons yn de noardeastlike regio steane lykwols hast yn de wetterskieding.Gjin ûntwikkeling, útsein dat mar ien stekproef waard sammele.Om't de monitoaringsperioaden foar bestridingsmiddels yn regionale stúdzjes ferskillend binne, wurde foar fergeliking allinich de lêste fjouwer samples sammele op elke side hjir beskôge.Der wurdt fan útgien dat in inkele stekproef sammele op de net ûntwikkele Noardeast site (n = 11) kin fertsjintwurdigje de 4-wiken sampling perioade.Dizze metoade liedt ta itselde oantal observaasjes op bestridingsmiddels (útsein de 11 lokaasjes yn it noardeasten) en deselde doer fan observaasje;it wurdt leaud dat 4 wiken is lang genôch foar lange-termyn bleatstelling oan de biota, mar koart genôch dat de ekologyske mienskip net Moatte herstellen fan dizze kontakten.
Yn it gefal fan genôch trochstreaming wurdt it wettermonster sammele troch middel fan konstante snelheid en konstante breedte-ynkommens (41).As de stream net genôch is om dizze metoade te brûken, kinne jo samples sammelje troch djippe yntegraasje fan samples of te pakken fan it swiertepunt fan 'e stream.Brûk in spuit mei grutte boarring en skiiffilter (0.7μm) om 10 ml fan filtere monster (42) te sammeljen.Troch DAI LC-MS/MS/MS/MS waarden wettermonsters by NWQL analysearre foar 225 pestiziden en pestiziddegradaasjeprodukten, ynklusyf fipronil en 7 degradaasjeprodukten (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfides, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol fipron, fipronil en fipronil).).Typyske minimum rapportaazjenivo's foar fjildstúdzjes binne: fipronil, desmethylthio fluorobenzonitril, fipronil sulfide, fipronil sulfone, en deschlorofipronil 0,004 μg / L;dessulfinyl fluorfenamide en De konsintraasje fan fipronil amide is 0,009 μg / liter;de konsintraasje fan fipronil sulfonate is 0,096 μg / liter.
De invertebrate mienskippen wurde sampled oan 'e ein fan elke gebiet stúdzje (maitiid / simmer), meastal tagelyk as de lêste pestizid sampling evenemint.Nei it groeiseizoen en it swiere gebrûk fan bestridingsmiddels moat de samplingtiid yn oerienstimming wêze mei de lege trochstreamingsbetingsten, en moat gearfalle mei de tiid wêryn't de rivier ynvertebraten-mienskip rypt en benammen yn 'e larvale libbensstadium is.Mei in Surber-sampler mei in 500μm mesh of in D-frame-net, waard sampling fan invertebrate mienskip foltôge yn 437 fan 444 siden.De samplingmetoade wurdt yn detail beskreaun yn it oanfoljende materiaal.Op NWQL wurde alle ynvertebraten meastentiids identifisearre en neamd op it genus- of soartenivo.Alle gemyske en biologyske gegevens sammele op dit fjild en brûkt yn dit manuskript kinne fûn wurde yn 'e byhearrende dataferzje (35).
Foar de fiif fipronil-ferbiningen dy't brûkt waarden yn it mesoskopysk eksperimint, waard de konsintraasje fan 'e larvale ynvertebraten fermindere troch 20% of 50% berekkene relatyf oan 'e kontrôle (dus EC20 en EC50).De gegevens [x = tiidgewogen fipronil-konsintraasje (sjoch oanfoljend materiaal foar details), y = larvale oerfloed of oare metriken] waarden oanpast oan it R (43) útwreide pakket mei in trije-parameter logaritmyske regressionmetoade "drc".De kromme past by alle soarten (larven) mei genôch oerfloed en foldocht oan oare metriken fan belang (bygelyks taksa rykdom, totale mayfly oerfloed, en totale oerfloed) om fierder te begripen it mienskip effekt.De Nash-Sutcliff-koëffisjint (45) wurdt brûkt om de modelfit te evaluearjen, wêrby't in minne modelfit ûneinige negative wearden kin ûntfange, en de wearde fan in perfekte fit is 1.
Om de effekten fan fipronil-ferbiningen te ûndersykjen op it ûntstean fan ynsekten yn it eksperimint, waarden de gegevens op twa manieren evaluearre.Earst, troch subtracting it gemiddelde uterlik fan de kontrôle flow meso út it uterlik fan elke behanneling flow meso, de kumulative deistige foarkommen fan ynsekten út elke flow meso (it totale oantal fan alle yndividuen) waard normalisearre nei de kontrôle.Plot dizze wearden tsjin 'e tiid om de ôfwiking fan' e behannelingfluidmediator te begripen fan 'e kontrôlefluidmediator yn it 30-dagen eksperimint.Twads, berekkenje it totale foarkommen persintaazje fan elke flow mesophyll, dat wurdt definiearre as de ferhâlding fan it totale oantal mesophylls yn in opjûne stream nei it gemiddelde oantal larven en folwoeksenen yn 'e kontrôle groep, en is geskikt foar trije-parameter logaritmyske regression .Alle sammele kiemingsynsekten wiene út twa subfamyljes fan 'e famylje Chironomidae, sadat in kombineare analyze waard útfierd.
Feroarings yn de mienskip struktuer, lykas it ferlies fan taxa, kin úteinlik ôfhingje fan de direkte en yndirekte effekten fan giftige stoffen, en kin liede ta feroarings yn mienskip funksje (Bygelyks, trophic cascade).Om de trofyske kaskade te testen, waard in ienfâldich kausaal netwurk evaluearre mei de metoade foar paadanalyse (R-pakket "piecewiseSEM") (46).Foar mesoskopyske eksperiminten wurdt oannommen dat fipronil, desulfinyl, sulfide en sulfone (net hifke amide) yn it wetter om de biomassa fan de skraper te ferleegjen, yndirekt liede ta in tanimming fan de biomassa fan chlorofyl a (47).De gearstalde konsintraasje is de foarsizzerfariabele, en de skraper en chlorofyl in biomassa binne de antwurdfariabelen.Fisher's C-statistyk wurdt brûkt om modelfit te evaluearjen, sadat in P-wearde <0.05 in goede modelfit oanjout (46).
Om in risiko-basearre beskermingsmiddel foar eko-mienskipsdrompels te ûntwikkeljen, hat elke ferbining 95% fan 'e troffen soarten (HC5) chronike soartsensitiviteitsferdieling (SSD) en beskerming fan gefaarkonsintraasje krigen.Trije SSD-gegevenssets waarden oanmakke: (i) allinich meso-gegevensset, (ii) in gegevensset mei alle meso-gegevens en gegevens sammele út EPA ECOTOX-databasefraach (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, tagong op 14 maart 2019), is de stúdzjetiid 4 dagen of langer, en (iii) in gegevensset dy't alle mesoskopyske gegevens en ECOTOX-gegevens befettet, wêryn ECOTOX-gegevens (akute eksposysje) dield troch akute nei De ferhâlding fan chronike D. magna ( 19.39) om it ferskil yn eksposysjeduur te ferklearjen en de chronike EC50-wearde te benaderjen (12).Us doel fan it generearjen fan meardere SSD-modellen is om (i) HC5-wearden te ûntwikkeljen foar fergeliking mei fjildgegevens (allinich foar SSD's foar media), en (ii) beoardielje dat mediagegevens mear aksepteare binne dan regeljouwingsynstânsjes foar opname yn akwakultuer. robuustheid fan libbensbenchmarks en standertynstelling fan gegevensboarnen, en dêrom de praktykberens fan it brûken fan mesoskopyske stúdzjes foar it oanpassingsproses.
SSD waard ûntwikkele foar elke gegevensset mei it R-pakket "ssdtools" (48).Brûk de bootstrap (n = 10,000) om it HC5-gemiddelde en betrouwensinterval (CI) fan 'e SSD te skatten.Njoggenenfjirtich taksa-antwurden (allegear taksa dy't binne identifisearre as genus as soarte) ûntwikkele troch dit ûndersyk wurde kombinearre mei 32 taksa-antwurden gearstald út seis publisearre stúdzjes yn 'e ECOTOX-database, foar in totaal fan 81 Taxon-antwurd kin brûkt wurde foar SSD-ûntwikkeling .Sûnt gjin gegevens waarden fûn yn 'e ECOTOX-database fan amiden, waard gjin SSD ûntwikkele foar amiden en mar ien EC50-antwurd waard krigen fan' e hjoeddeistige stúdzje.Hoewol de EC50-wearde fan mar ien sulfidegroep waard fûn yn 'e ECOTOX-database, hat de hjoeddeistige ôfstudearre studint 12 EC50-wearden.Dêrom binne SSD's foar sulfinylgroepen ûntwikkele.
De spesifike HC5-wearden fan fipronil-ferbiningen krigen fan 'e SSD-gegevensset fan Mesocosmos allinich waarden kombinearre mei fjildgegevens om de eksposysje en potensjele toxiciteit fan fipronil-ferbiningen te beoardieljen yn 444 streamen út fiif regio's yn' e Feriene Steaten.Yn it lêste 4-wiken samplingfinster wurdt elke konsintraasje fan fipronil-ferbiningen ûntdutsen (net ûntdutsen konsintraasjes binne nul) dield troch har respektivelike HC5, en de gearstallingferhâlding fan elke stekproef wurdt gearfette om te krijen De totale toxiciteit-ienheid fan fipronil (ΣTUFipronils), wêrby't ΣTUFipronils> 1 betsjut toxicity.
Troch de gefaarkonsintraasje fan 50% fan 'e troffen soarten (HC50) te fergelykjen mei de EC50-wearde fan taksa rykdom ôflaat fan it medium membraan eksperimint, waard de SSD krigen fan' e medium membraangegevens evaluearre om de gefoelichheid fan 'e bredere ekologyske mienskip foar fipronil te reflektearjen. graad..Troch dizze fergeliking kin de konsistinsje tusken de SSD-metoade (ynklusyf allinich dy taksa mei in doasis-antwurd-relaasje) en de EC50-metoade (ynklusyf alle unike taxa beoardiele yn 'e middenromte) mei de EC50-metoade foar it mjitten fan taxa-rykdom kinne wurde evaluearre Seks.Dosis antwurd relaasje.
In yndikator foar pestizidrisiko-soarten (SPEARpesticides) waard berekkene om de relaasje te ûndersiikjen tusken de sûnensstatus fan ynvertebratemienskippen en ΣTUFipronil yn 437 ynvertebraten sammeljen streamen.De SPEARpesticides-metrik konvertearret de gearstalling fan ynvertebraten yn in oerfloedsmetriek foar biologyske taksonomy mei fysiologyske en ekologyske skaaimerken, en jout dêrmei gefoelichheid foar pestiziden.De SPEAR-pesticide-yndikator is net gefoelich foar natuerlike kovariaten (49, 50), hoewol syn prestaasjes wurde beynfloede troch swiere habitatdegradaasje (51).De oerfloedgegevens sammele op it plak foar elke takson wurde koördinearre mei de kaaiwearde fan 'e takson yn ferbân mei de ASTERICS-software om de ekologyske kwaliteit fan' e rivier te beoardieljen (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Ymportearje dan de gegevens yn Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) software (ferzje 18.05).Yn dizze software wurde de Jeropeeske karakterendatabank en de databank mei fysiologyske gefoelichheid foar pestiziden brûkt om de gegevens fan elke side te konvertearjen yn SPEARpesticides-yndikator.Elk fan 'e fiif regionale stúdzjes brûkte it Algemiene Additive Model (GAM) ["mgcv" pakket yn R (52)) om de relaasje te ferkennen tusken de SPEARpesticides metryske en ΣTUFipronils [log10 (X + 1) konverzje] Associated.Sjoch asjebleaft de oanfoljende materialen foar mear detaillearre ynformaasje oer SPEARpesticide-metriken en foar gegevensanalyse.
De wetterkwaliteit yndeks is konsekwint yn elke flow mesoscopic en de hiele mesoscopic eksperimint perioade.De gemiddelde temperatuer, pH en konduktiviteit wiene respektivelik 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) en 54,1 (±2,1) μS/cm (35).De metten oploste organyske koalstof yn skjin rivierwetter is 3,1 mg/L.Yn 'e meso-werjefte fan' e rivier wêr't de MiniDOT-recorder wurdt ynset, is de oploste soerstof tichtby sêding (gemiddeld> 8.0 mg / L), wat oanjout dat de stream folslein sirkulearre is.
Kwaliteitskontrôle en kwaliteitssoarchgegevens oer fipronil wurde levere yn 'e byhearrende gegevensferzje (35).Koartsein, de hersteltiid fan laboratoarium matrix spikes en mesoscopic samples binne meastal binnen akseptabel berik (herstel fan 70% oant 130%), IDL noarmen befêstigje de kwantitative metoade, en laboratoarium en ynstrumint blanks binne meastal skjin D'r binne heul pear útsûnderingen oars as dizze generalisaasjes besprutsen yn it oanfoljend materiaal..
Troch systeemûntwerp is de mjitten konsintraasje fan fipronil normaal leger dan de doelwearde (figuer S2) (om't it 4 oant 10 dagen duorret om in steady state te berikken ûnder ideale omstannichheden) (30).Yn ferliking mei oare fipronil-ferbiningen feroaret de konsintraasje fan desulfinyl en amide net folle yn 'e rin fan' e tiid, en de fariabiliteit fan 'e konsintraasje binnen de behanneling is lytser as it ferskil tusken behannelingen, útsein foar de behanneling mei lege konsintraasje fan sulfone en sulfide.De tiid-gewogen gemiddelde mjitten konsintraasje berik foar elke behanneling groep is as folget: Fipronil, IDL to 9.07μg / L;Desulfinyl, IDL oant 2.15μg/L;Amide, IDL oant 4.17μg/L;Sulfide, IDL To 0.57μg/liter;en sulfone, IDL is 1.13μg/liter (35).Yn guon streamen waarden non-target fipronil-ferbiningen ûntdutsen, dat is ferbiningen dy't net yn in spesifike behanneling wiene spiked, mar wiene bekend as degradaasjeprodukten fan 'e behannelingsferbining.De mesoskopyske membranen dy't behannele binne mei de memmeferbining fipronil hawwe it heechste oantal net-doeldegradaasjeprodukten ûntdutsen (as net brûkt wurde as ferwurkingsferbining, binne se sulfinyl, amide, sulfide en sulfon);dizze kinne wêze fanwege it produksjeproses Gearstalling ûnreinheden en / of ôfbraakprosessen dy't foarkomme by de opslach fan 'e stockoplossing en (of) yn' e mesoskopyske eksperimint ynstee fan it resultaat fan krúskontaminaasje.Gjin trend fan degradaasje konsintraasje waard waarnommen yn fipronil behanneling.Non-target degradaasje ferbiningen wurde meast ûntdutsen yn it lichem mei de heechste behanneling konsintraasje, mar de konsintraasje is minder as de konsintraasje fan dizze non-target ferbiningen (sjoch de folgjende paragraaf foar de konsintraasje).Dêrom, om't net-doel-degradaasje-ferbiningen normaal net wurde ûntdutsen yn 'e leechste fipronil-behanneling, en om't de ûntdutsen konsintraasje leger is as de effektkonsintraasje yn' e heechste behanneling, wurdt konkludearre dat dizze non-target-ferbiningen minimale ynfloed hawwe op 'e analyse.
Yn media eksperiminten wiene benthyske makroinvertebraten gefoelich foar fipronil, desulfinyl, sulfone en sulfide [Tabel S1;orizjinele oerfloedgegevens wurde levere yn byhearrende gegevensferzje (35)].Fipronilamide is allinnich foar de fly Rhithrogena sp.Giftich (fataal), syn EC50 is 2.05μg/L [± 10.8(SE)].Dosis-antwurdkurven fan 15 unike taksa waarden generearre.Dizze taksa lieten mortaliteit sjen binnen it hifke konsintraasjeberik (tabel S1), en rjochte klustere taksa (lykas miggen) (figuer S3) en rike taksa (figuer 1) In dosis-antwurdkromme waard generearre.De konsintraasje (EC50) fan fipronil, desulfinyl, sulfone en sulfide op 'e unike taksa fan 'e meast gefoelige taksa berik fan respektivelik 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 en 0,005-0,043 μg/L, respektivelik.Rhithrogena sp.en Sweltsa sp.;Figure S4) binne leger as de mear tolerearre taksa (lykas Micropsectra / Tanytarsus en Lepidostoma sp.) (Tabel S1).Neffens de gemiddelde EC50 fan elke ferbining yn Tabel S1 binne sulfones en sulfiden de meast effektive ferbiningen, wylst ynvertebraten oer it algemien it minst gefoelich binne foar desulfinyl (útsein amiden).Metriken fan 'e algemiene ekologyske status, lykas taksa rykdom, totale oerfloed, totale pentaploid en totale stien fly, ynklusyf taksa en de oerfloed fan guon taksa, dizze binne hiel seldsum yn meso en kin net berekkene Draw in aparte doasis antwurd kromme.Dêrom omfetsje dizze ekologyske yndikatoaren taksonantwurden dy't net opnommen binne yn 'e SSD.
Taxa rykdom (larve) mei in trije-nivo logistyske funksje fan (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfone, en (D) sulfide konsintraasje.Elk gegevenspunt fertsjintwurdiget larven fan in inkele stream oan 'e ein fan it 30-dagen meso-eksperimint.Taksonrykheid is it oantal unike taksa yn elke stream.De konsintraasjewearde is it tiidgewogen gemiddelde fan 'e waarnommen konsintraasje fan elke stream mjitten oan' e ein fan 'e 30-dagen eksperimint.Fipronilamide (net werjûn) hat gjin relaasje mei rike taksa.Tink derom dat de x-as op in logaritmyske skaal is.EC20 en EC50 mei SE wurde rapportearre yn Tabel S1.
By de heechste konsintraasje fan alle fiif fipronil-ferbiningen naam it ûntstean fan Uetridae ôf.It persintaazje kieming (EC50) fan sulfide, sulfone, fipronil, amide en desulfinyl waard waarnommen om te ferminderjen troch 50% by de konsintraasjes fan respektivelik 0.03, 0.06, 0.11, 0.78 en 0.97μg / L (figuer 2 en figuer S5).Yn 'e measte fan' e 30-dagen eksperiminten waarden alle behannelingen fan fipronil, desulfinyl, sulfone en sulfide fertrage, útsein guon behannelingen mei lege konsintraasje (figuer 2), en har uterlik waard ynhibeare.Yn 'e amide-behanneling wie de opboude effluent yn' e hiele eksperimint heger as dy fan 'e kontrôle, mei in konsintraasje fan 0.286μg / liter.De heechste konsintraasje (4.164μg / liter) yn 'e hiele eksperimint ynhibearre de effluent, en de effluentrate fan' e tuskenbehanneling wie fergelykber mei dy fan 'e kontrôtgroep.(figuer 2).
Kumulatyf ûntstean is it gemiddelde deistige gemiddelde ûntstean fan elke behanneling minus (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfone, (D) sulfide en (E) amide yn 'e kontrôlestream.Utsein kontrôle (n = 6), n = 1. De konsintraasjewearde is it tiidgewogen gemiddelde fan 'e waarnommen konsintraasje yn elke stream.
De doasis-antwurdkromme lit sjen dat, neist taksonomyske ferliezen, strukturele feroarings op mienskipsnivo.Spesifyk, binnen it testkonsintraasjeberik, toande de oerfloed fan mei (figuer S3) en taksa-oerfloed (figuer 1) signifikante dosis-antwurdferhâldingen mei fipronil, desulfinyl, sulfone, en sulfide.Dêrom hawwe wy ûndersocht hoe't dizze strukturele feroarings liede ta feroaringen yn 'e mienskipsfunksje troch de fiedingskaskade te testen.Blootstelling fan akwatyske ynvertebraten oan fipronil, desulfinyl, sulfide en sulfone hat in direkte negative ynfloed op de biomassa fan 'e skraper (figuer 3).Om de negative ynfloed fan fipronil op 'e biomassa fan 'e skraper te kontrolearjen, hat de skraper ek de chlorofyl a biomassa negatyf beynfloede (figuer 3).It resultaat fan dizze negative paadkoëffisjinten is in netto ferheging fan chlorofyl a as de konsintraasje fan fipronil en degradanten ferheget.Dizze folslein bemiddele paadmodellen jouwe oan dat ferhege degradaasje fan fipronil of fipronil liedt ta in ferheging fan it oanpart fan chlorofyl a (figuer 3).Der wurdt fan tefoaren oannommen dat it direkte effekt tusken fipronil of degradaasjekonsintraasje en chlorofyl in biomassa nul is, om't fipronil-ferbiningen pestiziden binne en lege direkte toxiciteit hawwe foar algen (bygelyks de EPA-akute net-fakulêre plantbasiskonsintraasje is 100μg / L fipronil, disulfoxide groep, sulfone en sulfide https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Alle resultaten (jildich modellen) stypje dit; hypoteze.
Fipronil kin de biomassa (direkte effekt) fan greiden signifikant ferminderje (skrapergroep is larven), mar hat gjin direkte effekt op de biomassa fan chlorofyl a.It sterke yndirekte effekt fan fipronil is lykwols it fergrutsjen fan de biomassa fan chlorofyl a yn reaksje op minder greiden.De pylk jout de standerdisearre paadkoëffisjint oan, en it minteken (-) jout de rjochting fan feriening oan.* Jout de graad fan belang oan.
De trije SSD's (allinich middelste laach, middenlaach plus ECOTOX-gegevens, en middenlaach plus ECOTOX-gegevens korrizjearre foar ferskillen yn eksposysjeduur) produsearren nominaal ferskillende HC5-wearden (tabel S3), mar de resultaten wiene binnen it SE-berik.Yn 'e rest fan dizze stúdzje sille wy rjochtsje op' e gegevens SSD mei allinich it meso-universum en de relatearre HC5-wearde.Foar in mear folsleine beskriuwing fan dizze trije SSD-evaluaasjes, ferwize asjebleaft nei de oanfoljende materialen (Tabellen S2 oant S5 en figueren S6 en S7).De bêste passende gegevensferdieling (leechste Akaike-ynformaasjestandertskoare) fan 'e fjouwer fipronil-ferbiningen (figuer 4) allinich brûkt yn' e meso-solide SSD-kaart is de log-gumbel fan fipronil en sulfone, en de weibull fan sulfide En desulfurisearre γ ( Tabel S3).De HC5-wearden krigen foar elke gearstalling wurde yn figuer 4 allinich rapportearre foar it meso-universum, en yn Tabel S3 wurde de HC5-wearden fan alle trije SSD-gegevenssets rapporteare.De HC50-wearden fan fipronil-, sulfide-, sulfon- en desulfinylgroepen [22.1±8.78 ng/L (95% CI, 11.4 oant 46.2), 16.9±3.38 ng/L (95% CI, 11.2 oant 24.0), 8800 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 oant 15,8) en 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 oant 163)] Dizze ferbiningen binne signifikant leger as de EC50 taxa rykdom (totaal oantal unike taxa) (Tabel S1 ; de oantekeningen yn 'e tabel foar oanfoljende materiaal binne mikrograms per liter).
Yn de meso-skaal eksperimint, doe't bleatsteld oan (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfide foar 30 dagen, de soarte gefoelichheid wurdt beskreaun It is de EC50 wearde fan takson.De blauwe stippelline stiet foar 95% CI.De horizontale stippelline stiet foar HC5.De HC5-wearde (ng / L) fan elke ferbining is as folget: Fipronil, 4,56 ng / L (95% CI, 2,59 oant 10,2);Sulfide, 3,52 ng/L (1,36 oant 9,20);Sulfone, 2,86 ng/liter (1,93 oant 5,29);en sulfinyl, 3,55 ng/liter (0,35 oant 28,4).Tink derom dat de x-as op in logaritmyske skaal is.
Yn 'e fiif regionale stúdzjes waard Fipronil (âlders) ûntdutsen yn 22% fan 'e 444 fjildsamplingspunten (Tabel 1).De deteksjefrekwinsje fan florfenib, sulfone en amide is fergelykber (18% oant 22% fan 'e stekproef), de deteksjefrekwinsje fan sulfide en desulfinyl is leger (11% oant 13%), wylst de oerbleaune ôfbraakprodukten tige heech binne.Wein (1% of minder) of nea ûntdutsen (tabel 1)..Fipronil wurdt it meast ûntdutsen yn it súdeasten (52% fan 'e plakken) en it minst faak yn it noardwesten (9% fan' e plakken), wat de fariabiliteit fan benzopyrazolgebrûk en potinsjele streamkwetsberens yn it hiele lân markeart.Degradanten litte meastentiids ferlykbere regionale patroanen sjen, mei de heechste deteksjefrekwinsje yn it súdeasten en de leechste yn noardwesten of kust-Kalifornje.De mjitten konsintraasje fan fipronil wie de heechste, folge troch de âldere ferbining fipronil (90% persintaazje fan respektivelik 10,8 en 6,3 ng/L) (Tabel 1) (35).De heechste konsintraasje fan fipronil (61,4 ng / L), disulfinyl (10,6 ng / L) en sulfide (8,0 ng / L) waard bepaald yn it súdeasten (yn 'e lêste fjouwer wiken fan' e stekproef).De heechste konsintraasje fan sulfone waard bepaald yn it westen.(15,7 ng/L), amide (42,7 ng/L), dessulfinylflupirnamide (14 ng/L) en fipronilsulfonaat (8,1 ng/L) (35).Florfenide sulfone wie de ienige ferbining dy't waard waarnommen om HC5 te oersjen (tabel 1).De gemiddelde ΣTUFipronils tusken de ferskate regio's ferskille sterk (tabel 1).De lanlike gemiddelde ΣTUFipronils is 0,62 (alle lokaasjes, alle regio's), en 71 plakken (16%) hawwe ΣTUFipronils> 1, wat oanjout dat it toskysk kin wêze foar bentyske makroinvertebraten.Yn fjouwer fan 'e fiif ûndersochte regio's (útsein it Midwesten), is der in wichtige relaasje tusken SPEARpesticides en ΣTUFipronil, mei oanpaste R2 fariearjend fan 0,07 lâns de kust fan Kalifornje oant 0,34 yn it súdeasten (figuer 5).
* Ferbinings brûkt yn mesoskopyske eksperiminten.†ΣTUFipronils, de mediaan fan 'e som fan toxine-ienheden [observearre fjildkonsintraasje fan fjouwer fipronil-ferbiningen / gefaarkonsintraasje fan elke ferbining út it fyfde persintaazje fan 'e SSD-ynfekteare soarten (figuer 4)] Foar de wyklikse samples fan fipronil, de lêste 4 wiken fan pestisidemonsters sammele op elke side waarden berekkene.‡It oantal lokaasjes dêr't bestridingsmiddels metten wurde.§De 90e percentile is basearre op de maksimale konsintraasje waarnommen op site yn 'e lêste 4 wiken fan pestiside sampling.mei it persintaazje testen fan samples.¶ Brûk de 95% CI fan 'e HC5-wearde (figuer 4 en Tabel S3, allinich meso) om de CI te berekkenjen.Dechlorofupinib is yn alle regio's analysearre en is nea fûn.ND, net ûntdutsen.
De fipronil-giftige ienheid is de mjitten fipronil-konsintraasje dield troch de gearstalling-spesifike HC5-wearde, dy't wurdt bepaald troch de SSD krigen fan it media-eksperimint (sjoch figuer 4).Swarte line, generalisearre additive model (GAM).De reade stippelline hat in CI fan 95% foar GAM.ΣTUFipronils wurdt omboud ta log10 (ΣTUFipronils+1).
De neidielige effekten fan fipronil op net-doelwittenskiplike soarten binne goed dokumintearre (15, 21, 24, 25, 32, 33), mar dit is de earste stúdzje wêryn it gefoelich is yn in kontroleare laboratoariumomjouwing.De mienskippen fan 'e taksa waarden bleatsteld oan fipronil-ferbiningen, en de resultaten waarden ekstrapolearre op kontinintale skaal.De resultaten fan it 30-dagen mesokosmysk eksperimint kinne 15 diskrete akwatyske ynsektengroepen produsearje (Tabel S1) mei net-rapportearre konsintraasje yn 'e literatuer, wêrby't de akwatyske ynsekten yn' e toxisiteitsdatabank ûnderfertsjintwurdige binne (53, 54).Taksa-spesifike dose-antwurd-kurven (lykas EC50) wurde wjerspegele yn feroarings op mienskipsnivo (lykas taksa rykdom en kin fleane oerfloed ferlies) en funksjonele feroarings (lykas nutritional cascades en feroarings yn uterlik).It effekt fan it mesoskopyske universum waard ekstrapolearre nei it fjild.Yn fjouwer fan de fiif ûndersyksgebieten yn 'e Feriene Steaten waard de fjildmjitten fipronil-konsintraasje korrelearre mei de delgong fan it akwatyske ekosysteem yn it streambere wetter.
De HC5-wearde fan 95% fan 'e soarten yn it medium-membraan-eksperimint hat in beskermjende effekt, wat oanjout dat de algemiene mienskippen fan akwatyske ynvertebraten gefoeliger binne foar fipronil-ferbiningen dan earder begrepen.De verkregen HC5-wearde (florfenib, 4,56 ng/liter; desulfoxirane, 3,55 ng/liter; sulfon, 2,86 ng/liter; sulfide, 3,52 ng/liter) is ferskate kearen (florfenib) oant trije kear Mear dan in folchoarder fan grutte (desulfinyl) ) ûnder de hjoeddeistige EPA benchmark foar chronike ynvertebraten [fipronil, 11 ng / liter;desulfinyl, 10.310 ng/liter;sulfone, 37 ng/liter;en sulfide, foar 110 ng/liter (8)].Mesoskopyske eksperiminten identifisearren in protte groepen dy't gefoelich binne foar fipronil ynstee fan dy oanjûn troch de EPA-benchmark foar chronike ynvertebraten (4 groepen dy't gefoeliger binne foar fipronil, 13 pearen desulfinyl, 11 pearen sulfone en 13 pearen) Sulfide-sensibiliteit4) (Figure) tabel) S1).Dêrút docht bliken dat benchmarks ferskate soarten dy't ek yn 'e middenwrâld waarnommen wurde, net beskermje kinne, dy't ek wiidferspraat binne yn akwatyske ekosystemen.It ferskil tusken ús resultaten en de hjoeddeistige benchmark is benammen te tankjen oan it ûntbrekken fan fipronil-toxiciteitstestgegevens fan tapassing op in ferskaat oan akwatyske ynsektentaksa, foaral as de eksposysjetiid mear dan 4 dagen is en fipronil degradearret.Tidens de 30-day mesocosmic eksperimint, de measte ynsekten yn 'e invertebrate mienskip wiene gefoeliger foar fipronil as de mienskiplike test organisme Azteeks (crustacean), sels nei it korrizjearjen fan de Azteken De EC50 fan Teike makket it itselde nei akute transformaasje.(Meastentiids 96 oeren) oant chronike eksposysjetiid (figuer S7).In bettere konsensus waard berikt tusken it medium membraan eksperimint en de stúdzje rapportearre yn ECOTOX mei help fan it standert test organisme Chironomus dilutus (in ynsekt).It is net ferrassend dat wetterynsekten benammen gefoelich binne foar pestiziden.Sûnder it oanpassen fan de eksposysjetiid, lieten it meso-skaal eksperimint en de wiidweidige gegevens fan 'e ECOTOX-databank sjen dat in protte taxa waarden beoardiele om gefoeliger te wêzen foar fipronil-ferbiningen dan fertinne Clostridium (figuer S6).Troch de eksposysjetiid oan te passen, is Dilution Clostridium lykwols it meast gefoelige organisme foar fipronil (âlder) en sulfide, hoewol it net gefoelich is foar sulfone (figuer S7).Dizze resultaten yllustrearje it belang fan it opnimmen fan meardere soarten wetterorganismen (ynklusyf meardere ynsekten) om wirklike pestisidekonsintraasjes te produsearjen dy't wetterorganismen kinne beskermje.
De SSD-metoade kin seldsume as ûngefoelige taksa beskermje wêrfan de EC50 net kin wurde bepaald, lykas Cinygmula sp., Isoperla fulva en Brachycentrus americanus.De EC50-wearden fan taxa-oerfloed en meie fleane oerfloed, dy't feroaringen yn 'e mienskip gearstalling reflektearje, binne yn oerienstimming mei de HC50-wearden fan' e SSD fan fipronil, sulfone en sulfide.It protokol stipet it folgjende idee: De SSD-metoade dy't brûkt wurdt om drompels ôf te lieden kin de heule mienskip beskermje, ynklusyf seldsume of ûngefoelige taksa yn 'e mienskip.De drompel fan wetterorganismen bepaald fan SSD's basearre op mar in pear taxa of ûngefoelige taksa kin tige net genôch wêze foar it beskermjen fan akwatyske ekosystemen.Dit is it gefal foar desulfinyl (figuer S6B).Troch it ûntbrekken fan gegevens yn 'e ECOTOX-databank is de konsintraasje fan' e chronike ynvertebraten fan 'e EPA 10,310 ng / L, wat fjouwer oarders fan grutte heger is as de 3.55 ng / L fan HC5.De resultaten fan ferskate taxon-antwurd-sets produsearre yn mesoskopyske eksperiminten.It ûntbrekken fan toxisiteitsgegevens is benammen problematysk foar ôfbrekbere ferbiningen (figuer S6), wat kin ferklearje wêrom't de besteande akwatyske biologyske benchmarks foar sulfone en sulfide sawat 15 oant 30 kear minder gefoelich binne as de SSD HC5-wearde basearre op China Universe.It foardiel fan 'e medium membraanmetoade is dat meardere EC50-wearden kinne wurde bepaald yn ien eksperimint, dat genôch is om in folsleine SSD te foarmjen (bygelyks desulfinyl; figuer 4B en figueren S6B en S7B), en hawwe in signifikante ynfloed oer de natuerlike taksa fan it beskerme ekosysteem In protte antwurden.
Mesoskopyske eksperiminten litte sjen dat fipronil en har degradaasjeprodukten fanselssprekkend subletale en yndirekte negative effekten hawwe kinne op mienskipsfunksje.Yn it mesoskopyske eksperimint bliken alle fiif fipronil-ferbiningen it ûntstean fan ynsekten te beynfloedzjen.De resultaten fan 'e fergeliking tusken de heechste en leechste konsintraasjes (ynhibysje en stimulearring fan yndividuele ûntstean of feroaringen yn ûntsteantiid) binne konsekwint mei de earder rapporteare resultaten fan meso-eksperiminten mei it ynsektizid bifenthrin (29).It ûntstean fan folwoeksenen leveret wichtige ekologyske funksjes en kin feroare wurde troch fersmoargingen lykas fipronil (55, 56).It simultane ûntstean is net allinnich kritysk foar ynsektenreproduksje en populaasjepersistinsje, mar ek foar it oanbod fan folwoeksen ynsekten, dy't brûkt wurde kinne as iten foar wetter- en lândieren (56).It foarkommen fan it ûntstean fan seedlings kin negatyf beynfloedzje de fiedingsútwikseling tusken akwatyske ekosystemen en rivierekosystemen, en fersprieden de effekten fan wetterfersmoarging yn ierdske ekosystemen (55, 56).De ôfname yn 'e oerfloed fan skrapers (alge-itenende ynsekten) waarnommen yn it meso-skaal eksperimint resultearre yn in ôfname fan algekonsumpsje, wat resultearre yn in taname fan chlorofyl a (figuer 3).Dizze trofyske kaskade feroaret de koalstof- en stikstoffluxen yn it floeibere fiedselweb, fergelykber mei in stúdzje dy't de effekten fan pyrethroid bifenthrin op benthyske mienskippen evaluearre (29).Dêrom kinne phenylpyrazolen, lykas fipronil en har ôfbraakprodukten, pyrethroïden, en miskien oare soarten ynsektiziden, yndirekt de ferheging fan algenbiomassa en de fersteuring fan koalstof en stikstof yn lytse streamen befoarderje.Oare gefolgen kinne útwreidzje nei de ferneatiging fan koalstof- en stikstofsyklusen tusken akwatyske en terrestryske ekosystemen.
De ynformaasje krigen fan 'e medium membraantest liet ús de ekologyske relevânsje evaluearje fan konsintraasjes fan fipronil-ferbining mjitten yn grutskalige fjildstúdzjes útfierd yn fiif regio's fan' e Feriene Steaten.Yn 444 lytse streamen, 17% fan 'e gemiddelde konsintraasje fan ien of mear fipronil-ferbiningen (gemiddeld oer 4 wiken) oer de HC5-wearde krigen fan' e mediatest.Brûk de SSD fan it meso-skaal eksperimint om de mjitten konsintraasje fan fipronil-ferbining te konvertearjen yn in toxicity-relatearre yndeks, dat is de som fan toxicity-ienheden (ΣTUFipronils).De wearde fan 1 jout toxisiteit oan as de kumulative bleatstelling fan fipronil-ferbining grutter is as de bekende beskerming Soarten wurdich 95%.De wichtige relaasje tusken ΣTUFipronil yn fjouwer fan 'e fiif regio's en de SPEAR-pesticide-yndikator fan ynvertebrate-mienskipssûnens jout oan dat fipronil in negative ynfloed kin op benthyske invertebrate-mienskippen yn rivieren yn meardere regio's fan' e Feriene Steaten.Dizze resultaten stypje de hypoteze fan Wolfram et al.(3) It risiko fan phenpyrazole-ynsektiziden foar oerflaktewetters yn 'e Feriene Steaten wurdt net folslein begrepen, om't de ynfloed op akwatyske ynsekten ûnder de hjoeddeistige regeljouwingsdrompel komt.
De measte streamen mei fipronil-ynhâld boppe it giftige nivo lizze yn 'e relatyf urbanisearre súdeastlike regio (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).De eardere beoardieling fan it gebiet konkludearre net allinich dat fipronil de wichtichste stressor is dy't de struktuer fan 'e mienskip fan' e ynvertebraten yn 'e kreek beynfloedet, mar ek dat leech oploste soerstof, ferhege fiedingsstoffen, streamferoarings, habitatdegradaasje, en oare pestiziden en de kategory fan fersmoarging is in wichtige boarne fan stress (57).Dit mingsel fan stressors is yn oerienstimming mei it "stedske riviersyndroom", dat is de degradaasje fan rivierekosystemen dy't gewoanlik wurde waarnommen yn relaasje ta stedsgebrûk (58, 59).Stedske lângebrûkstekens yn 'e Súdeast-regio groeie en wurde ferwachte te ferheegjen as de befolking fan' e regio groeit.De ynfloed fan takomstige stedsûntwikkeling en pestiziden op stedske ôffal wurdt ferwachte te ferheegjen (4).As urbanisaasje en it brûken fan fipronil trochgean te groeien, kin it gebrûk fan dit bestridingsmiddel yn stêden hieltyd mear ynfloed hawwe op streamgemeenten.Hoewol de meta-analyze konkludearret dat it gebrûk fan agraryske bestridingsmiddels globale stream-ekosystemen bedriget (2, 60), geane wy ​​derfan út dat dizze beoardielingen de algemiene globale ynfloed fan bestridingsmiddels ûnderskatte troch stedsgebrûk út te sluten.
Ferskate stressors, ynklusyf pestiziden, kinne ynfloed hawwe op makro-ynvertebratemienskippen yn ûntwikkele wetterskippen (stêdlik, agrarysk en mingd lângebrûk) en kinne relatearre wurde oan lângebrûk (58, 59, 61).Hoewol dizze stúdzje de SPEARpesticides-yndikator en akwatyske organisme-spesifike fipronil-toxiciteitskarakteristiken brûkte om de ynfloed fan ferrifeljende faktoaren te minimalisearjen, kin de prestaasjes fan 'e SPEARpesticides-yndikator wurde beynfloede troch habitatdegradaasje, en fipronil kin wurde fergelike mei oare pesticide-relatearre (4, 17, 51, 57).Lykwols, in meardere stressor model ûntwikkele mei help fan fjild mjittingen út de earste twa regionale stúdzjes (Midwestern en Súdeast) die bliken dat pestiziden binne in wichtige streamop stressor foar macroinvertebrate mienskip omstannichheden yn waad rivieren.Yn dizze modellen omfetsje wichtige ferklearjende fariabelen pestiziden (benammen bifenthrin), fiedingsstoffen en habitatkenmerken yn de measte lânboustreamen yn it Midwesten, en pestiziden (benammen fipronil) yn de measte stêden yn it súdeasten.Feroarings yn soerstof, fiedingsstoffen en stream (61, 62).Dêrom, hoewol regionale stúdzjes besykje de ynfloed fan net-pestizid-stressors op antwurdyndikatoaren oan te pakken en de foarsizzende yndikatoaren oan te passen om de ynfloed fan fipronil te beskriuwen, stypje de fjildresultaten fan dizze enkête de werjefte fan fipronil.) Moat beskôge wurde as ien fan 'e meast ynfloedrike boarnen fan druk yn Amerikaanske rivieren, benammen yn it súdeasten fan' e Feriene Steaten.
It foarkommen fan pestiziddegradaasje yn it miljeu wurdt selden dokumintearre, mar de bedriging foar wetterorganismen kin skealiker wêze as it memmekantoar.Yn it gefal fan fipronil hawwe fjildstúdzjes en meso-skaal eksperiminten sjen litten dat degradaasjeprodukten like gewoan binne as it âlderlichem yn 'e samplede streamen en hawwe deselde of hegere toxiciteit (tabel 1).Yn it medium membraan eksperimint wie fluorobenzonitrile sulfone de meast giftige fan 'e pestizid ôfbraak produkten studearre, en it wie mear toxic as de âlder ferbining, en waard ek ûntdutsen op in frekwinsje fergelykber mei dy fan 'e âlder ferbining.As allinich de âlderpestisiden wurde mjitten, kinne potinsjele toxiciteit-eveneminten miskien net wurde opmurken, en it relatyf gebrek oan toxiciteit-ynformaasje tidens pestisidedegradaasje betsjut dat har foarkommen en gefolgen kinne wurde negearre.Bygelyks, fanwegen gebrek oan ynformaasje oer de toxiciteit fan degradaasjeprodukten, waard in wiidweidige beoardieling fan pestiziden yn Switserske streamen útfierd, ynklusyf 134 pestisidedegradaasjeprodukten, en allinich de âldere ferbining waard beskôge as de âldere ferbining yn har ekotoksikologyske risiko-beoardieling.
De resultaten fan dizze ekologyske risiko-beoardieling jouwe oan dat fipronil-ferbiningen neidielige effekten hawwe op riviersûnens, dus it kin ridlik ôfsluten wurde dat neidielige effekten oeral kinne wurde waarnommen wêr't fipronil-ferbiningen it HC5-nivo oerskriuwe.De resultaten fan mesoskopyske eksperiminten binne ûnôfhinklik fan lokaasje, wat oanjout dat de konsintraasje fan fipronil en syn ôfbraakprodukten yn in protte streamtaksa folle leger is as earder opnommen.Wy leauwe dat dizze ûntdekking wierskynlik útwreide wurdt nei de protobiota yn ûnreplike streamen oeral.De resultaten fan it meso-skaal eksperimint waarden tapast op grutskalige fjildstúdzjes (444 lytse streamen besteande út stedske, agraryske en lân mingde gebrûk oer fiif grutte regio's yn 'e Feriene Steaten), en it waard fûn dat de konsintraasje fan in protte streamen wêr't fipronil waard ûntdutsen wurdt ferwachte te wêzen.Neffens rapporten nimt it oantal minsken dat Fipronil brûkt yn Japan, it Feriene Keninkryk en de FS ta (7).Fipronil is oanwêzich op hast alle kontininten, ynklusyf Austraalje, Súd-Amearika en Afrika (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).De resultaten fan 'e meso-to-field stúdzjes dy't hjir presintearre binne jouwe oan dat it gebrûk fan fipronil ekologyske betsjutting kin hawwe op wrâldwide skaal.
Sjoch foar oanfoljend materiaal foar dit artikel http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Dit is in artikel mei iepen tagong ferspraat ûnder de betingsten fan 'e Creative Commons Attribution-Non-Commercial License, dy't it gebrûk, distribúsje en reproduksje yn elk medium mooglik makket, salang't it definitive gebrûk net foar kommersjeel gewin is en it útgongspunt is dat de orizjinele wurk is korrekt.Referinsje.
Opmerking: wy freegje jo allinich om jo e-mailadres op te jaan, sadat de persoan dy't jo oan 'e side oanbefelje wit dat jo wolle dat se de e-post sjogge en dat it gjin spam is.Wy sille gjin e-mailadressen fêstlizze.
Dizze fraach wurdt brûkt om te testen oft jo in besiker binne en automatyske ynstjoering fan spam te foarkommen.
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
Stúdzjes hawwe útwiisd dat gewoane bestridingsmiddels dy't faak ûntdutsen wurde yn Amerikaanske streamen giftiger binne as earder tocht.
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
Stúdzjes hawwe útwiisd dat gewoane bestridingsmiddels dy't faak ûntdutsen wurde yn Amerikaanske streamen giftiger binne as earder tocht.
©2021 American Association for the Advancement of Science.alle rjochten foarbehâlden.AAAS is in partner fan HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef en COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.