Pesticidet në përrenj po bëhen gjithnjë e më shumë një shqetësim global, por ka pak informacion mbi përqendrimin e sigurt të ekosistemeve ujore.Në një eksperiment mezokozmik 30-ditor, jovertebrorët ujorë të zonës bentike u ekspozuan ndaj insekticidit të zakonshëm fipronil dhe katër llojeve të produkteve të degradimit.Komponimi fipronil shkaktoi ndryshime në daljen dhe kaskadën trofike.Përqendrimi efektiv (EC50) në të cilin fipronili dhe produktet e tij të degradimit të sulfurit, sulfonit dhe desulfinilit shkaktojnë një përgjigje prej 50% është zhvilluar.Taksanët nuk janë të ndjeshëm ndaj fipronilit.Përqendrimi i rrezikut prej 5% të specieve të prekura nga 15 vlerat mezokozmike EC50 përdoret për të kthyer përqendrimin e përbërjes së fipronilit në kampionin e fushës në shumën e njësive toksike (∑TUFipronils).Në 16% të rrjedhave të nxjerra nga pesë studime rajonale, mesatarja e ∑TUFipronil kaloi 1 (duke treguar toksicitet).Treguesit jovertebrorë të specieve në rrezik janë të korreluara negativisht me TUTUipronil në katër nga pesë zonat e kampionimit.Ky vlerësim i rrezikut ekologjik tregon se përqendrimet e ulëta të komponimeve fipronil do të reduktojnë komunitetet e rrjedhave në shumë pjesë të Shteteve të Bashkuara.
Edhe pse prodhimi i kimikateve sintetike është rritur shumë në dekadat e fundit, ndikimi i këtyre kimikateve në ekosistemet jo të synuara nuk është kuptuar plotësisht (1).Në ujërat sipërfaqësore ku humbet 90% e tokës bujqësore globale, nuk ka të dhëna për pesticidet bujqësore, por aty ku ka të dhëna, koha që pesticidet të tejkalojnë pragjet rregullatore është gjysma (2).Një meta-analizë e pesticideve bujqësore në ujërat sipërfaqësore në Shtetet e Bashkuara zbuloi se në 70% të vendeve të marrjes së mostrave, të paktën një pesticid tejkaloi pragun rregullator (3).Megjithatë, këto meta-analiza (2, 3) fokusohen vetëm në ujërat sipërfaqësore të prekura nga përdorimi i tokës bujqësore dhe janë një përmbledhje e studimeve diskrete.Pesticidet, veçanërisht insekticidet, ekzistojnë gjithashtu në përqendrime të larta në kullimin e peizazhit urban (4).Është e rrallë të kryhet një vlerësim gjithëpërfshirës i pesticideve në ujërat sipërfaqësore që shkarkohen nga bujqësia dhe peizazhet urbane;prandaj, nuk dihet nëse pesticidet paraqesin një kërcënim në shkallë të gjerë për burimet ujore sipërfaqësore dhe integritetin e tyre ekologjik.
Benzopirazolet dhe neonikotinoidet përbënin një të tretën e tregut global të pesticideve në vitin 2010 (5).Në ujërat sipërfaqësore në Shtetet e Bashkuara, fipronil dhe produktet e tij të degradimit (fenilpirazole) janë komponimet më të zakonshme të pesticideve dhe përqendrimet e tyre zakonisht tejkalojnë standardet ujore (6-8).Megjithëse neonikotinoidet kanë tërhequr vëmendjen për shkak të efekteve të tyre tek bletët dhe zogjtë dhe përhapja e tyre (9), fipronil është më toksik për peshqit dhe zogjtë (10), ndërsa komponimet e tjera të klasës së fenilpirazoleve kanë efekte herbicidale (5).Fipronil është një insekticid sistemik që përdoret për të kontrolluar dëmtuesit në mjediset urbane dhe bujqësore.Që kur fipronil hyri në tregun botëror në 1993, përdorimi i fipronil në Shtetet e Bashkuara, Japoni dhe Mbretërinë e Bashkuar është rritur shumë (5).Në Shtetet e Bashkuara, fipronil përdoret për të kontrolluar milingonat dhe termitet, dhe përdoret në të korrat duke përfshirë misrin (përfshirë trajtimin e farave), patatet dhe pemishtet (11, 12).Përdorimi bujqësor i fipronil në Shtetet e Bashkuara arriti kulmin në 2002 (13).Megjithëse nuk disponohen të dhëna kombëtare për përdorimin urban, përdorimi urban në Kaliforni arriti kulmin në 2006 dhe 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, aksesuar më 2 dhjetor 2019).Megjithëse përqendrime të larta të fipronilit (6.41μg/L) gjenden në përrenj në disa zona bujqësore me norma të larta aplikimi (14), krahasuar me rrjedhat bujqësore, rrjedhat urbane në Shtetet e Bashkuara në përgjithësi kanë më shumë zbulim dhe përqëndrime më të larta të larta, pozitive për shfaqja e stuhive shoqërohet me testin (6, 7, 14-17).
Fipronil hyn në ekosistemin ujor të rrjedhjeve ose rrjedhjeve nga toka në rrjedhë (7, 14, 18).Fipronil ka paqëndrueshmëri të ulët (konstanta e ligjit të Henry-t 2,31×10-4 Pa m3 mol-1), tretshmëri të ulët deri në mesatare në ujë (3,78 mg/l në 20°C) dhe hidrofobicitet të moderuar (log Kow është 3,9 deri në 4,1) lëvizshmëria në tokë është shumë e vogël (log Koc është 2.6 në 3.1) (12, 19), dhe shfaq qëndrueshmëri të ulët deri në mesatare në mjedis (20).Finazepril degradohet nga fotoliza, oksidimi, hidroliza dhe reduktimi i varur nga pH, duke formuar katër produkte kryesore të degradimit: desulfoksifenapril (as sulfoksid), fenaprenip sulfon (sulfon), filofenamid (amid) dhe sulfidi filofenib (sulfid).Produktet e degradimit të fipronil priren të jenë më të qëndrueshme dhe më të qëndrueshme se përbërja mëmë (21, 22).
Toksiciteti i fipronilit dhe degradimi i tij në specie që nuk synojnë (siç janë jovertebrorët ujorë) është dokumentuar mirë (14, 15).Fipronil është një përbërës neurotoksik që ndërhyn në kalimin e joneve të klorurit përmes kanalit të klorurit të rregulluar nga acidi gama-aminobutirik tek insektet, duke rezultuar në përqendrim të mjaftueshëm për të shkaktuar eksitim të tepruar dhe vdekje (20).Fipronil është selektivisht toksik, kështu që ka një afinitet më të madh lidhës të receptorit për insektet sesa gjitarët (23).Aktiviteti insekticid i produkteve të degradimit të fipronil është i ndryshëm.Toksiciteti i sulfonit dhe sulfurit ndaj jovertebrorëve të ujërave të ëmbla është i ngjashëm ose më i lartë se ai i përbërjes mëmë.Desulfinil ka toksicitet të moderuar, por është më pak toksik se përbërja mëmë.Relativisht jo toksike (23, 24).Ndjeshmëria e jovertebrorëve ujorë ndaj degradimit të fipronil dhe fipronil ndryshon shumë brenda dhe midis taksoneve (15), dhe në disa raste madje tejkalon një rend të madhësisë (25).Së fundi, ka prova që fenilpirazolet janë më toksike për ekosistemin sesa mendohej më parë (3).
Standardet biologjike ujore të bazuara në testimin e toksicitetit laboratorik mund të nënvlerësojnë rrezikun e popullatave në terren (26-28).Standardet ujore përcaktohen zakonisht nga testimi i toksicitetit laboratorik të një specieje duke përdorur një ose disa lloje jovertebrore ujore (për shembull, Diptera: Chironomidae: Chironomus dhe Crustacea: Daphnia magna dhe Hyalella azteca).Këta organizma testues janë përgjithësisht më të lehtë për t'u kultivuar sesa makroinvertebrorët e tjerë benthikë (për shembull, gjinia phe::), dhe në disa raste janë më pak të ndjeshëm ndaj ndotësve.Për shembull, D. Magna është më pak i ndjeshëm ndaj shumë metaleve sesa disa insekte, ndërsa A. zteca është më pak i ndjeshëm ndaj insekticidit piretroid bifenthrin sesa ndjeshmëria e tij ndaj krimbave (29, 30).Një kufizim tjetër i standardeve ekzistuese janë pikat përfundimtare të përdorura në llogaritjet.Standardet akute bazohen në vdekshmërinë (ose të fiksuara për krustacet), ndërsa standardet kronike zakonisht bazohen në pikat përfundimtare nënvdekjeprurëse (të tilla si rritja dhe riprodhimi) (nëse ka).Megjithatë, ka efekte të përhapura nënvdekjeprurëse, të tilla si rritja, shfaqja, paraliza dhe vonesa në zhvillim, të cilat mund të ndikojnë në suksesin e taksave dhe dinamikës së komunitetit.Si rezultat, megjithëse standardi ofron një sfond për rëndësinë biologjike të efektit, rëndësia ekologjike si një prag për toksicitetin është e pasigurt.
Për të kuptuar më mirë efektet e komponimeve të fipronil në ekosistemet ujore bentike (jovertebrore dhe algat), komunitetet bentike natyrore u sollën në laborator dhe u ekspozuan ndaj gradientëve të përqendrimit gjatë rrjedhës 30-ditore Fipronil ose një nga katër eksperimentet e degradimit të fipronil.Qëllimi i kërkimit është të prodhojë një përqendrim 50% të efektit specifik për speciet (vlera EC50) për çdo përbërje fipronil që përfaqëson një taksë të gjerë të një komuniteti lumi, dhe të përcaktojë ndikimin e ndotësve në strukturën dhe funksionin e komunitetit [dmth përqendrimi i rrezikut] 5 % e specieve të prekura (HC5) dhe efektet indirekte të tilla si emergjenca e ndryshuar dhe dinamika trofike].Më pas, pragu (vlera e HC5 specifike për përbërjen) e marrë nga eksperimenti mezoskopik u aplikua në fushën e mbledhur nga Shërbimi Gjeologjik i Shteteve të Bashkuara (USGS) nga pesë rajone të Shteteve të Bashkuara (Verilindore, Juglindore, Midperëndimi, Paqësori Veriperëndimor dhe Kalifornia Qendrore. Të dhënat e Zonës Bregdetare) si pjesë e vlerësimit të cilësisë së rrjedhës rajonale të USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Me sa dimë, ky është vlerësimi i parë i rrezikut ekologjik.Ai heton në mënyrë gjithëpërfshirëse efektet e komponimeve të fipronil në organizmat bentik në një mezo-mjedis të kontrolluar dhe më pas i zbaton këto rezultate në vlerësimet në terren në shkallë kontinentale.
Eksperimenti mezokozmik 30-ditor u krye në Laboratorin Ujor USGS (AXL) në Fort Collins, Kolorado, SHBA nga 18 tetori deri më 17 nëntor 2017, për 1 ditë zbutje dhe 30 ditë eksperimentim.Metoda është përshkruar më parë (29, 31) dhe është detajuar në materialin plotësues.Vendosja e hapësirës meso përmban 36 rrjedha qarkulluese në katër rrjedhat aktive (rezervuarët e ujit në qarkullim).Çdo rrjedhë e gjallë është e pajisur me një ftohës për të mbajtur temperaturën e ujit dhe ndriçohet me një cikël dritë-errësi 16:8.Rrjedha meso-nivel është çelik inox, i cili është i përshtatshëm për hidrofobicitetin e fipronil (log Kow = 4.0) dhe i përshtatshëm për tretës pastrimi organik (Figura S1).Uji i përdorur për eksperimentin në shkallë të mesme u mblodh nga lumi Cache La Poudre (burimet në rrjedhën e sipërme duke përfshirë Parkun Kombëtar Rocky Mountain, Pyllin Kombëtar dhe Ndarjen Kontinentale) dhe u ruajt në katër rezervuarët e magazinimit të polietilenit të AXL.Vlerësimet e mëparshme të mostrave të sedimentit dhe ujit të mbledhura nga zona nuk gjetën asnjë pesticid (29).
Dizajni i eksperimentit në shkallë meso përbëhet nga 30 rrjedha përpunimi dhe 6 rrjedha kontrolli.Rrjedha e trajtimit merr ujë të trajtuar, secila prej të cilave përmban përqendrime konstante të papërsëritshme të komponimeve të fipronil: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amid (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grupi i desulfurizimit [Biblioteka e pesticideve të Agjencisë për Mbrojtjen e Mjedisit të SHBA (EPA), CAS 205650-65-3], sulfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) dhe sulfide (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6). 97.8%. me ujë të dejonizuar në vëllimin e kërkuar për të përgatitur një tretësirë ​​të përqendruar për shkak se sasia e metanolit në një dozë është e ndryshme, është e nevojshme të shtoni metanol në të gjitha rrjedhat e trajtimit sipas nevojës, për të siguruar të njëjtin përqendrim të metanolit. 0.05 ml/L) në përrenj Pamja e mesme e tre përrenjve të tjerë të kontrollit merrte ujë lumi pa metanol, përndryshe trajtoheshin si të gjithë përrenjtë e tjerë.
Në ditën e 8-të, ditën e 16-të dhe ditën e 26-të u matën në membranën rrjedhëse temperatura, vlera e pH-së, përçueshmëria elektrike dhe degradimi i fipronilit dhe fipronilit.Për të gjurmuar degradimin e përbërjes mëmë fipronil gjatë testit të medias, fipronil (prindërit) u përdor për të trajtuar mukozën e lëngshme të zorrëve për tre ditë të tjera [ditët 5, 12 dhe 21 (n = 6)] për temperaturën, pH , Përçueshmëria, mostrat e degradimit të fipronil dhe fipronil.Mostrat e analizës së pesticideve u mblodhën duke filtruar 10 ml ujë të rrjedhshëm në një shishkë qelqi 20 ml përmes një filtri shiringe Whatman 0.7-μm GF/F të pajisur me një gjilpërë me diametër të madh.Mostrat u ngrinë menjëherë dhe u dërguan në Laboratorin Kombëtar të Cilësisë së Ujit të USGS (NWQL) në Lakewood, Kolorado, SHBA për analizë.Duke përdorur një metodë të përmirësuar të metodës së publikuar më parë, Fipronil dhe 4 produkte degradimi në mostrat e ujit u përcaktuan me injeksion të drejtpërdrejtë ujor (DAI) me spektrometrinë e masës kromatografi të lëngshme-tandem (LC-MS / MS; Agilent 6495).Niveli i zbulimit të instrumentit (IDL) vlerësohet të jetë standardi minimal i kalibrimit që plotëson standardin e identifikimit cilësor;IDL e fipronilit është 0,005 μg/L dhe IDL e katër fipronileve të tjera është 0,001 μg/L.Materiali plotësues ofron një përshkrim të plotë të metodave të përdorura për të matur përbërjet e fipronil, duke përfshirë kontrollin e cilësisë dhe procedurat e sigurimit (për shembull, rikuperimi i mostrës, pikat, inspektimet e palëve të treta dhe boshllëqet).
Në fund të eksperimentit 30-ditor Mesokosmik, u përfundua numërimi dhe identifikimi i jovertebrorëve të rritur dhe larvë (pika kryesore përfundimtare e mbledhjes së të dhënave).Të rriturit që dalin mblidhen nga rrjeta çdo ditë dhe ngrihen në një tub të pastër centrifuge Falcon 15 ml.Në fund të eksperimentit (dita 30), përmbajtja e membranës në çdo rrjedhë u fshi për të hequr çdo invertebror, dhe u sitë (250 μm) dhe u ruajt në etanol 80%.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) ka përfunduar identifikimin taksonomik të larvave dhe jovertebrorëve të rritur në nivelin më të ulët taksonomik të mundshëm, zakonisht specie.Në ditët 9, 19 dhe 29, klorofili a u mat në tre kopje në membranën mezoskopike të çdo rryme.Të gjitha të dhënat kimike dhe biologjike si pjesë e eksperimentit mezoskopik janë dhënë në publikimin e të dhënave shoqëruese (35).
Anketat ekologjike u kryen në përrenj të vegjël (të valëzuar) në pesë zona kryesore të Shteteve të Bashkuara dhe pesticidet u monitoruan gjatë periudhës së mëparshme të indeksit.Shkurtimisht, bazuar në përdorimin e tokës bujqësore dhe urbane (36-40), u zgjodhën 77 deri në 100 lokacione në secilin rajon (444 lokacione në total).Gjatë pranverës dhe verës së një viti (2013-2017), mostrat e ujit mblidhen një herë në javë në çdo rajon për 4 deri në 12 javë.Koha specifike varet nga rajoni dhe intensiteti i zhvillimit.Megjithatë, 11 stacionet në rajonin verilindor janë pothuajse në pellgun ujëmbledhës.Asnjë zhvillim, përveç se u mblodh vetëm një mostër.Meqenëse periudhat e monitorimit për pesticidet në studimet rajonale janë të ndryshme, për krahasim, këtu merren parasysh vetëm katër mostrat e fundit të mbledhura në çdo vend.Supozohet se një kampion i vetëm i mbledhur në vendin e pazhvilluar verilindor (n = 11) mund të përfaqësojë periudhën 4-javore të kampionimit.Kjo metodë çon në të njëjtin numër vëzhgimesh mbi pesticidet (përveç 11 vendndodhjeve në verilindje) dhe të njëjtën kohëzgjatje vëzhgimi;Besohet se 4 javë janë mjaft të gjata për ekspozimin afatgjatë ndaj biotës, por mjaft të shkurtra që komuniteti ekologjik nuk duhet të shërohet nga këto kontakte.
Në rastin e prurjes së mjaftueshme, kampioni i ujit mblidhet me anë të rritjes së shpejtësisë konstante dhe gjerësisë konstante (41).Kur fluksi nuk është i mjaftueshëm për të përdorur këtë metodë, ju mund të mbledhni mostra me integrim të thellë të mostrave ose duke rrëmbyer nga qendra e gravitetit të rrjedhës.Përdorni një shiringë me vrima të mëdha dhe një filtër disku (0,7μm) për të mbledhur 10 ml kampion të filtruar (42).Nëpërmjet DAI LC-MS/MS/MS/MS, mostrat e ujit u analizuan në NWQL për 225 pesticide dhe produkte të degradimit të pesticideve, duke përfshirë fipronil dhe 7 produkte degradimi (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfide, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiolide, fipronil dhe fipronil).).Nivelet tipike minimale të raportimit për studimet në terren janë: fipronil, desmetilthio fluorobenzonitril, fipronil sulfide, fipronil sulfone dhe deschlorofipronil 0.004 μg/L;dessulfinil fluorfenamide dhe Përqendrimi i fipronil amidit është 0,009 μg/litër;përqendrimi i fipronil sulfonatit është 0.096 μg/litër.
Komunitetet jovertebrore merren në fund të çdo studimi të zonës (pranverë/verë), zakonisht në të njëjtën kohë me kampionimin e fundit të pesticideve.Pas sezonit të rritjes dhe përdorimit të madh të pesticideve, koha e marrjes së mostrave duhet të jetë në përputhje me kushtet e rrjedhës së ulët dhe duhet të përkojë me kohën kur komuniteti i jovertebrorëve të lumit piqet dhe është kryesisht në fazën e jetës së larvave.Duke përdorur një kampionues Surber me një rrjetë 500μm ose një rrjetë me kornizë D, kampionimi i komunitetit jovertebror u përfundua në 437 nga 444 vende.Metoda e kampionimit përshkruhet në detaje në materialin plotësues.Në NWQL, të gjithë jovertebrorët zakonisht identifikohen dhe renditen në nivel gjinie ose specie.Të gjitha të dhënat kimike dhe biologjike të mbledhura në këtë fushë dhe të përdorura në këtë dorëshkrim mund të gjenden në publikimin e të dhënave shoqëruese (35).
Për pesë komponimet fipronil të përdorura në eksperimentin mezoskopik, u llogarit përqendrimi i jovertebrorëve larvë të reduktuar me 20% ose 50% në krahasim me kontrollin (dmth. EC20 dhe EC50).Të dhënat [x = përqendrimi i fipronilit të ponderuar në kohë (shih materialin plotësues për detaje), y = bollëku i larvave ose metrikë të tjerë] u përshtatën në paketën e zgjeruar R(43) duke përdorur një metodë të regresionit logaritmik me tre parametra” drc”.Kurba i përshtatet të gjitha specieve (larvat) me bollëk të mjaftueshëm dhe plotëson metrikat e tjera me interes (për shembull, pasuria e taksave, bollëku total i mizave dhe bollëku total) për të kuptuar më tej efektin e komunitetit.Koeficienti Nash-Sutcliff (45) përdoret për të vlerësuar përshtatjen e modelit, ku një përshtatje e dobët e modelit mund të marrë vlera negative të pafundme dhe vlera e një përshtatjeje të përsosur është 1.
Për të eksploruar efektet e përbërjeve fipronil në shfaqjen e insekteve në eksperiment, të dhënat u vlerësuan në dy mënyra.Së pari, duke zbritur pamjen mesatare të mezo-s së rrjedhës së kontrollit nga pamja e çdo mezo të rrjedhës së trajtimit, shfaqja ditore kumulative e insekteve nga çdo mezo e rrjedhës (numri i përgjithshëm i të gjithë individëve) u normalizua në kontroll.Vizatoni këto vlera me kohë për të kuptuar devijimin e ndërmjetësit të lëngut të trajtimit nga ndërmjetësi i lëngut të kontrollit në eksperimentin 30-ditor.Së dyti, llogaritni përqindjen totale të shfaqjes së secilës mezofile rrjedhëse, e cila përcaktohet si raporti i numrit total të mezofileve në një rrjedhë të caktuar me numrin mesatar të larvave dhe të rriturve në grupin e kontrollit dhe është i përshtatshëm për regresion logaritmik me tre parametra. .Të gjithë insektet e mbirjes së mbledhur ishin nga dy nënfamilje të familjes Chironomidae, ndaj u krye një analizë e kombinuar.
Ndryshimet në strukturën e komunitetit, si humbja e taksave, mund të varen përfundimisht nga efektet direkte dhe indirekte të substancave toksike dhe mund të çojnë në ndryshime në funksionin e komunitetit (për shembull, kaskada trofike).Për të testuar kaskadën trofike, një rrjet i thjeshtë shkakësor u vlerësua duke përdorur metodën e analizës së rrugës (paketë R "copësishtSEM") (46).Për eksperimentet mesoskopike, supozohet se fipronil, desulfinil, sulfide dhe sulfon (amidi i pa testuar) në ujë për të reduktuar biomasën e krueses, indirekt çojnë në një rritje të biomasës së klorofilit a (47).Përqendrimi i përbërjes është variabli parashikues, dhe gërvishtësi dhe klorofili i biomasës janë variablat e përgjigjes.Statistikat C e Fisher-it përdoren për të vlerësuar përshtatjen e modelit, kështu që një vlerë P <0.05 tregon një përshtatje të mirë të modelit (46).
Për të zhvilluar një agjent mbrojtës të pragut të eko-komunitetit të bazuar në rrezik, çdo përbërës ka marrë 95% të shpërndarjes së ndjeshmërisë kronike të specieve (SSD) dhe mbrojtjes nga përqendrimi i rrezikut të specieve të prekura (HC5).U gjeneruan tre grupe të dhënash SSD: (i) vetëm grup i të dhënave meso, (ii) një grup të dhënash që përmban të gjitha të dhënat meso dhe të dhënat e mbledhura nga pyetja e bazës së të dhënave EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, aksesuar në 14 mars 2019), kohëzgjatja e studimit është 4 ditë ose më shumë, dhe (iii) një grup të dhënash që përmban të gjitha të dhënat mesoskopike dhe të dhënat ECOTOX, në të cilat të dhënat ECOTOX (ekspozimi akut) ndahen me akut me raportin e D. magna kronike ( 19.39) për të shpjeguar ndryshimin në kohëzgjatjen e ekspozimit dhe për të përafruar vlerën kronike EC50 (12).Qëllimi ynë i gjenerimit të modeleve të shumta SSD është që (i) të zhvillojmë vlerat e HC5 për krahasim me të dhënat në terren (vetëm për SSD-të për media) dhe (ii) të vlerësojmë se të dhënat e medias janë më të pranuara sesa agjencitë rregullatore për përfshirje në akuakulturë. qëndrueshmëria e standardeve të jetës dhe vendosja standarde e burimeve të të dhënave, dhe për këtë arsye praktikueshmëria e përdorimit të studimeve mesoskopike për procesin e rregullimit.
SSD u zhvillua për çdo grup të dhënash duke përdorur paketën R "ssdtools" (48).Përdorni bootstrap (n = 10,000) për të vlerësuar mesataren HC5 dhe intervalin e besimit (CI) nga SSD.Dyzet e nëntë përgjigje taksonësh (të gjitha taksat që janë identifikuar si gjini ose specie) të zhvilluara përmes këtij hulumtimi kombinohen me 32 përgjigje taksonash të përpiluara nga gjashtë studime të publikuara në bazën e të dhënave ECOTOX, për një total prej 81 përgjigjesh Takson mund të përdoren për zhvillimin e SSD .Meqenëse nuk u gjetën të dhëna në bazën e të dhënave ECOTOX të amideve, nuk u zhvillua asnjë SSD për amidet dhe vetëm një përgjigje EC50 u mor nga studimi aktual.Megjithëse vlera EC50 e vetëm një grupi sulfide u gjet në bazën e të dhënave ECOTOX, studenti aktual i diplomuar ka 12 vlera EC50.Prandaj, janë zhvilluar SSD për grupet sulfinil.
Vlerat specifike të HC5 të komponimeve fipronil të marra nga grupi i të dhënave SSD vetëm i Mesocosmos u kombinuan me të dhënat në terren për të vlerësuar ekspozimin dhe toksicitetin e mundshëm të përbërjeve fipronil në 444 rrjedha nga pesë rajone në Shtetet e Bashkuara.Në dritaren e fundit 4-javore të kampionimit, çdo përqendrim i komponimeve të fipronilit të zbuluar (përqendrimet e pazbuluara janë zero) ndahet me HC5 përkatëse, dhe raporti i përbërjes së çdo kampioni përmblidhet për të marrë Njësinë totale të toksicitetit të fipronilit (ΣTUFipronils), ku ΣTUFipronils> 1 do të thotë toksicitet.
Duke krahasuar përqendrimin e rrezikut të 50% të specieve të prekura (HC50) me vlerën EC50 të pasurisë së taksonëve të përftuar nga eksperimenti i membranës së mesme, SSD e marrë nga të dhënat e membranës së mesme u vlerësua për të pasqyruar ndjeshmërinë e komunitetit më të gjerë ekologjik ndaj fipronilit. shkallë..Përmes këtij krahasimi, konsistenca midis metodës SSD (duke përfshirë vetëm ato takson me një marrëdhënie dozë-përgjigje) dhe metodës EC50 (përfshirë të gjitha taksonet unike të vëzhguara në hapësirën e mesme) duke përdorur metodën EC50 për matjen e pasurisë së taksave mund të vlerësohet seksi.Marrëdhënia e përgjigjes së dozës.
Një tregues i specieve të rrezikut të pesticideve (SPEARpesticidet) u llogarit për të hetuar lidhjen midis statusit shëndetësor të komuniteteve jovertebrore dhe ΣTUFipronil në 437 rrjedha grumbulluese jovertebrore.Metrika e pesticideve SPEAR konverton përbërjen e jovertebrorëve në një metrikë të bollëkut për taksonominë biologjike me karakteristika fiziologjike dhe ekologjike, duke dhënë kështu ndjeshmëri ndaj pesticideve.Treguesi SPEARpesticidet nuk është i ndjeshëm ndaj bashkëvariateve natyrore (49, 50), megjithëse performanca e tij do të ndikohet nga degradimi i rëndë i habitatit (51).Të dhënat e bollëkut të mbledhura në vend për çdo takson koordinohen me vlerën kryesore të taksonit që lidhet me softuerin ASTERICS për të vlerësuar cilësinë ekologjike të lumit (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home html).Pastaj importoni të dhënat në programin Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (versioni 18.05).Në këtë softuer, baza e të dhënave evropiane të tipareve dhe baza e të dhënave me ndjeshmëri fiziologjike ndaj pesticideve përdoren për të kthyer të dhënat e secilit vend në tregues SPEARpesticidet.Secili nga pesë studimet rajonale përdori Modelin e Përgjithshëm të Aditivëve (GAM) [paketë "mgcv" në R(52)) për të eksploruar marrëdhënien midis metrikës SPEARpesticideve dhe ΣTUFipronils [log10(X + 1) konvertimi] i lidhur.Për informacion më të detajuar mbi matjet e SPEARpesticideve dhe për analizën e të dhënave, ju lutemi shihni Materialet Suplementare.
Indeksi i cilësisë së ujit është konsistent në çdo rrjedhje mesoskopike dhe në të gjithë periudhën e eksperimentit mesoskopik.Temperatura mesatare, pH dhe përçueshmëria ishin përkatësisht 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) dhe 54,1 (±2,1) μS/cm (35).Karboni organik i tretur i matur në ujin e pastër të lumit është 3.1 mg/L.Në pamjen mezo të lumit ku është vendosur regjistruesi MiniDOT, oksigjeni i tretur është afër ngopjes (mesatarisht> 8,0 mg/L), duke treguar që rrjedha qarkullon plotësisht.
Të dhënat e kontrollit të cilësisë dhe të sigurimit të cilësisë për fipronilin jepen në publikimin e të dhënave shoqëruese (35).Shkurtimisht, shkalla e rikuperimit të majave të matricës laboratorike dhe mostrave mesoskopike janë zakonisht brenda kufijve të pranueshëm (rikuperimet nga 70% deri në 130%), standardet IDL konfirmojnë metodën sasiore dhe boshllëqet e laboratorit dhe instrumenteve janë zakonisht të pastra. Ka shumë pak përjashtime përveç këto përgjithësime të diskutuara në materialin plotësues..
Për shkak të dizajnit të sistemit, përqendrimi i matur i fipronilit është zakonisht më i ulët se vlera e synuar (Figura S2) (sepse duhen 4 deri në 10 ditë për të arritur një gjendje të qëndrueshme në kushte ideale) (30).Krahasuar me komponimet e tjera të fipronilit, përqendrimi i desulfinilit dhe amidit ndryshon pak me kalimin e kohës dhe ndryshueshmëria e përqendrimit brenda trajtimit është më e vogël se diferenca midis trajtimeve, përveç trajtimit me përqendrim të ulët të sulfonit dhe sulfurit.Gama e përqendrimit të matur mesatar të ponderuar me kohë për çdo grup trajtimi është si më poshtë: Fipronil, IDL deri në 9.07μg/L;Desulfinil, IDL deri në 2.15μg/L;Amide, IDL në 4.17μg/L;Sulfid, IDL Në 0,57μg/litër;dhe sulfon, IDL është 1.13μg/litër (35).Në disa rrjedha, u zbuluan komponime fipronil jo të synuar, domethënë përbërës që nuk u futën në një trajtim specifik, por dihej se ishin produkte degradimi të përbërjes së trajtimit.Membranat mezoskopike të trajtuara me përbërjen mëmë fipronil kanë numrin më të madh të produkteve të degradimit jo të synuar të zbuluar (kur nuk përdoren si përbërës përpunues, ato janë sulfinil, amid, sulfide dhe sulfon);këto mund të jenë për shkak të procesit të prodhimit të papastërtive të përbëra dhe/ose proceseve të degradimit që ndodhin gjatë ruajtjes së solucionit rezervë dhe (ose) në eksperimentin mezoskopik dhe jo rezultat i kontaminimit të kryqëzuar.Nuk u vu re asnjë tendencë e përqendrimit të degradimit në trajtimin me fipronil.Komponimet e degradimit jo të synuar zbulohen më së shpeshti në trupin me përqendrimin më të lartë të trajtimit, por përqendrimi është më i vogël se përqendrimi i këtyre komponimeve jo të synuara (shih pjesën tjetër për përqendrimin).Prandaj, duke qenë se komponimet e degradimit jo të synuar zakonisht nuk zbulohen në trajtimin më të ulët të fipronilit, dhe për shkak se përqendrimi i zbuluar është më i ulët se përqendrimi i efektit në trajtimin më të lartë, arrihet në përfundimin se këto përbërje jo-caktuar kanë ndikim minimal në analizë.
Në eksperimentet e medias, makroinvertebrorët bentik ishin të ndjeshëm ndaj fipronilit, desulfinilit, sulfonit dhe sulfurit [Tabela S1;Të dhënat origjinale të bollëkut jepen në versionin shoqërues të të dhënave (35)].Fipronil amide është vetëm për mizën Rhithrogena sp.Toksike (fatale), EC50 e saj është 2.05μg/L [±10.8(SE)].U krijuan kurba dozë-përgjigje prej 15 taksash unike.Këto takson treguan vdekshmëri brenda intervalit të përqendrimit të testuar (Tabela S1) dhe takson të grupuar të synuar (si mizat) (Figura S3) dhe takson të pasur (Figura 1) U krijua një kurbë e përgjigjes së dozës.Përqendrimi (EC50) i fipronilit, desulfinilit, sulfonit dhe sulfidit në takson unike të taksoneve më të ndjeshme varion përkatësisht nga 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 dhe 0,005-0,043μg/L.Rhithrogena sp.Dhe Sweltsa sp.;Figura S4) janë më të ulëta se taksat më të toleruara (si Micropsectra / Tanytarsus dhe Lepidostoma sp.) (Tabela S1).Sipas EC50 mesatare të secilit përbërës në Tabelën S1, sulfonet dhe sulfidet janë përbërjet më efektive, ndërsa jovertebrorët janë përgjithësisht më pak të ndjeshëm ndaj desulfinilit (duke përjashtuar amidet).Metrikat e statusit të përgjithshëm ekologjik, të tilla si pasuria e taksave, bollëku total, pentaploidi total dhe miza totale e gurëve, duke përfshirë taksat dhe bollëkun e disa taksoneve, këto janë shumë të rralla në meso dhe nuk mund të llogariten Vizatoni një kurbë të veçantë të përgjigjes së dozës.Prandaj, këta tregues ekologjikë përfshijnë përgjigjet taksonike që nuk përfshihen në SSD.
Pasuri takse (larvë) me një funksion logjistik me tre nivele të (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon dhe (D) përqendrim sulfide.Çdo pikë e të dhënave përfaqëson larvat nga një rrjedhë e vetme në fund të eksperimentit meso 30-ditor.Pasuria e taksoneve është numri i taksave unike në çdo rrjedhë.Vlera e përqendrimit është mesatarja e ponderuar me kohë e përqendrimit të vëzhguar të çdo rryme të matur në fund të eksperimentit 30-ditor.Fipronil amide (nuk tregohet) nuk ka asnjë lidhje me taksat e pasura.Ju lutemi vini re se boshti x është në një shkallë logaritmike.EC20 dhe EC50 me SE janë raportuar në Tabelën S1.
Në përqendrimin më të lartë të të pesë komponimeve fipronil, shkalla e shfaqjes së Uetridae ra.Përqindja e mbirjes (EC50) e sulfidit, sulfonit, fipronilit, amidit dhe desulfinilit u vu re të ulet me 50% në përqendrime përkatësisht 0.03, 0.06, 0.11, 0.78 dhe 0.97 μg/L (Figura 2 dhe Figura S5).Në shumicën e eksperimenteve 30-ditore, të gjitha trajtimet me fipronil, desulfinil, sulfon dhe sulfide u vonuan, me përjashtim të disa trajtimeve me përqendrim të ulët (Figura 2), dhe pamja e tyre u frenua.Në trajtimin me amide, efluenti i grumbulluar gjatë gjithë eksperimentit ishte më i lartë se ai i kontrollit, me një përqendrim 0,286μg/litër.Përqendrimi më i lartë (4,164μg/litër) gjatë gjithë eksperimentit frenoi efluentin dhe shkalla e efluentit të trajtimit të ndërmjetëm ishte e ngjashme me atë të grupit të kontrollit.(figura 2).
Shfaqja kumulative është dalja mesatare ditore e çdo trajtimi minus (A) fipronil, (B) desulfinil, (C) sulfon, (D) sulfide dhe (E) amide në rrjedhën e kontrollit Dalja mesatare mesatare ditore e membranës.Përveç kontrollit (n = 6), n = 1. Vlera e përqendrimit është mesatarja e ponderuar me kohë e përqendrimit të vëzhguar në çdo rrjedhë.
Kurba dozë-përgjigje tregon se, përveç humbjeve taksonomike, ndryshime strukturore në nivel komuniteti.Në mënyrë të veçantë, brenda intervalit të përqendrimit të testit, bollëku i majit (Figura S3) dhe bollëku i taksave (Figura 1) tregoi marrëdhënie domethënëse dozë-përgjigje me fipronilin, desulfinilin, sulfonin dhe sulfidin.Prandaj, ne eksploruam se si këto ndryshime strukturore çojnë në ndryshime në funksionin e komunitetit duke testuar kaskadën ushqyese.Ekspozimi i jovertebrorëve ujorë ndaj fipronilit, desulfinilit, sulfidit dhe sulfonit ka një ndikim të drejtpërdrejtë negativ në biomasën e krueses (Figura 3).Për të kontrolluar ndikimin negativ të fipronilit në biomasën e krueses, kruese ndikoi negativisht edhe në biomasën e klorofilit (Figura 3).Rezultati i këtyre koeficientëve të rrugës negative është një rritje neto e klorofilit a me rritjen e përqendrimit të fipronilit dhe degraduesve.Këto modele rrugësh të ndërmjetësuara plotësisht tregojnë se rritja e degradimit të fipronil ose fipronil çon në një rritje të përqindjes së klorofilit a (Figura 3).Supozohet paraprakisht se efekti i drejtpërdrejtë midis përqendrimit të fipronilit ose degradimit dhe biomasës së klorofilit është zero, sepse komponimet e fipronil janë pesticide dhe kanë toksicitet të ulët direkt ndaj algave (për shembull, përqendrimi bazë akute jo-vaskulare e bimëve EPA është 100μg/L fipronil, grupi disulfoksid, sulfon dhe sulfide https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Të gjitha rezultatet (modelet e vlefshme) e mbështesin këtë; hipoteza.
Fipronil mund të zvogëlojë ndjeshëm biomasën (efektin e drejtpërdrejtë) të kullotjes (grupi i krueseve janë larvat), por nuk ka efekt të drejtpërdrejtë në biomasën e klorofilit a.Megjithatë, efekti i fortë indirekt i fipronilit është rritja e biomasës së klorofilit a në përgjigje të kullotjes më të vogël.Shigjeta tregon koeficientin e standardizuar të rrugës, dhe shenja minus (-) tregon drejtimin e lidhjes.* Tregon shkallën e rëndësisë.
Tre SSD-të (vetëm shtresa e mesme, shtresa e mesme plus të dhënat ECOTOX dhe shtresa e mesme plus të dhënat ECOTOX të korrigjuara për dallimet në kohëzgjatjen e ekspozimit) prodhuan vlera nominalisht të ndryshme HC5 (Tabela S3), por rezultatet ishin brenda intervalit SE.Në pjesën tjetër të këtij studimi, ne do të përqendrohemi në të dhënat SSD me vetëm universin meso dhe vlerën përkatëse HC5.Për një përshkrim më të plotë të këtyre tre vlerësimeve të SSD-ve, ju lutemi referojuni materialeve shtesë (Tabelat S2 deri në S5 dhe figurat S6 dhe S7).Shpërndarja më e përshtatshme e të dhënave (rezultati standard më i ulët i informacionit Akaike) i katër përbërjeve fipronil (Figura 4) i përdorur vetëm në hartën meso-ngurta SSD është log-gumbel i fipronil dhe sulfonit, dhe weibull i sulfurit dhe γ i desulfurizuar ( Tabela S3).Vlerat e HC5 të marra për secilin përbërës raportohen në Figurën 4 vetëm për mesouniversin dhe në Tabelën S3 raportohen vlerat HC5 nga të tre grupet e të dhënave SSD.Vlerat e HC50 të grupeve fipronil, sulfide, sulfone dhe desulfinil [22,1±8,78 ng/L (95% CI, 11,4 deri në 46,2), 16,9±3,38 ng/L (95% CI, 11,2 deri në 28,0±), 8 2,66 ng/L (95% CI, 5,44 deri në 15,8) dhe 83,4±32,9 ng/L (95% CI, 36,4 deri në 163)] Këto komponime janë dukshëm më të ulëta se pasuria e taksave EC50 (numri i përgjithshëm i taksoneve unike) (Tabela S1 shënimet në tabelën e materialit plotësues janë mikrogramë për litër).
Në eksperimentin e shkallës mezo, kur ekspozohet ndaj (A) fipronil, (B) desulfinil fipronil, (C) fipronil sulfon, (D) sulfur fipronil për 30 ditë, përshkruhet ndjeshmëria e specieve Është vlera EC50 e taksonit.Vija blu e ndërprerë përfaqëson 95% CI.Vija e ndërprerë horizontale përfaqëson HC5.Vlera e HC5 (ng/L) e çdo komponimi është si më poshtë: Fipronil, 4,56 ng/L (95% CI, 2,59 deri në 10,2);Sulfid, 3,52 ng/L (1,36 deri në 9,20);Sulfon, 2,86 ng/litër (1,93 deri në 5,29);dhe sulfinil, 3,55 ng/litër (0,35 deri në 28,4).Ju lutemi vini re se boshti x është në një shkallë logaritmike.
Në pesë studimet rajonale, Fipronil (prindër) u zbulua në 22% të 444 pikave të kampionimit në terren (Tabela 1).Frekuenca e zbulimit të florfenibit, sulfonit dhe amidit është e ngjashme (18% deri në 22% të kampionit), frekuenca e zbulimit të sulfidit dhe desulfinilit është më e ulët (11% deri në 13%), ndërsa produktet e mbetura të degradimit janë shumë të larta.Pak (1% ose më pak) ose nuk janë zbuluar kurrë (Tabela 1)..Fipronil zbulohet më shpesh në juglindje (52% të vendeve) dhe më rrallë në veriperëndim (9% të vendeve), gjë që nxjerr në pah ndryshueshmërinë e përdorimit të benzopirazolit dhe cenueshmërinë e mundshme të rrjedhave në të gjithë vendin.Degraduesit zakonisht tregojnë modele të ngjashme rajonale, me frekuencën më të lartë të zbulimit në juglindje dhe më të ulët në Kaliforninë veriperëndimore ose bregdetare.Përqendrimi i matur i fipronilit ishte më i larti, i ndjekur nga përbërësi mëmë fipronil (përqindja 90% prej 10.8 dhe 6.3 ng/L, përkatësisht) (Tabela 1) (35).Përqendrimi më i lartë i fipronilit (61,4 ng/L), disulfinilit (10,6 ng/L) dhe sulfidit (8,0 ng/L) u përcaktua në juglindje (në katër javët e fundit të kampionit).Përqendrimi më i lartë i sulfonit u përcaktua në perëndim.(15,7 ng/L), amid (42,7 ng/L), desulfinil flupirnamide (14 ng/L) dhe fipronil sulfonat (8,1 ng/L) (35).Florfenide sulfoni ishte i vetmi përbërës që u vu re se tejkalonte HC5 (Tabela 1).Mesatarja e ΣTUFipronils midis rajoneve të ndryshme ndryshon shumë (Tabela 1).Mesatarja kombëtare ΣTUFipronils është 0,62 (të gjitha vendndodhjet, të gjitha rajonet), dhe 71 zona (16%) kanë ΣTUFipronils> 1, që tregon se mund të jetë toksik për makroinvertebrorët benthikë.Në katër nga pesë rajonet e studiuara (përveç Midwest), ekziston një lidhje e rëndësishme midis SPEARpesticideve dhe ΣTUFipronil, me R2 të rregulluar që varion nga 0.07 përgjatë bregdetit të Kalifornisë në 0.34 në juglindje (Figura 5).
*Përbërjet e përdorura në eksperimentet mesoskopike.†ΣTUFipronils, mesatarja e shumës së njësive të toksinës [përqendrimi i vëzhguar në terren i katër përbërjeve fipronil/përqendrimi i rrezikshëm i secilit përbërës nga përqindja e pestë e specieve të infektuara me SSD (Figura 4)] Për mostrat javore të fipronil, 4 të fundit Janë llogaritur mostrat e pesticideve të mbledhura në çdo vend.‡ Numri i vendeve ku maten pesticidet.§Përqindja e 90-të bazohet në përqendrimin maksimal të vërejtur në vend gjatë 4 javëve të fundit të marrjes së mostrave të pesticideve.me përqindjen e mostrave të testuara.¶ Përdorni CI 95% të vlerës HC5 (Figura 4 dhe Tabela S3, vetëm meso) për të llogaritur CI.Dechloroflupinib është analizuar në të gjitha rajonet dhe nuk është gjetur kurrë.ND, nuk u zbulua.
Njësia toksike e Fipronilit është përqendrimi i matur i fipronilit i ndarë me vlerën e HC5 specifike të përbërjes, e cila përcaktohet nga SSD e marrë nga eksperimenti i medias (shih Figurën 4).Vija e zezë, modeli i përgjithësuar shtesë (GAM).Vija e kuqe e ndërprerë ka një CI prej 95% për GAM.ΣTUFipronils konvertohet në log10 (ΣTUFipronils+1).
Efektet negative të fipronilit në speciet ujore jo të synuara janë dokumentuar mirë (15, 21, 24, 25, 32, 33), por ky është studimi i parë në të cilin ai është i ndjeshëm në një mjedis të kontrolluar laboratorik.Komunitetet e taksave u ekspozuan ndaj komponimeve fipronil dhe rezultatet u ekstrapoluan në një shkallë kontinentale.Rezultatet e eksperimentit mezokozmik 30-ditor mund të prodhojnë 15 grupe diskrete të insekteve ujore (Tabela S1) me përqendrim të paraportuar në literaturë, ndër të cilat insektet ujore në bazën e të dhënave të toksicitetit janë të nënpërfaqësuara (53, 54).Lakoret e dozës-përgjigjes specifike të taksave (siç është EC50) reflektohen në ndryshimet në nivel komuniteti (të tilla si pasuria e taksoneve dhe mund të humbasin bollëkun e fluturimeve) dhe ndryshimet funksionale (të tilla si kaskadat ushqyese dhe ndryshimet në pamje).Efekti i universit mesoskopik u ekstrapolua në fushë.Në katër nga pesë zonat e kërkimit në Shtetet e Bashkuara, përqendrimi i fipronilit i matur në terren ishte i lidhur me rënien e ekosistemit ujor në ujin e rrjedhshëm.
Vlera e HC5 e 95% të specieve në eksperimentin e membranës së mesme ka një efekt mbrojtës, duke treguar se komunitetet e përgjithshme jovertebrore ujore janë më të ndjeshme ndaj komponimeve fipronil sesa kuptohej më parë.Vlera e përftuar e HC5 (florfenib, 4,56 ng/litër; desulfoxiran, 3,55 ng/litër; sulfon, 2,86 ng/litër; sulfide, 3,52 ng/litër) është disa herë (florfenib) deri në tre herë Më shumë se një rend i madhësisë (desulfinil ) nën standardin aktual EPA për jovertebrorët kronikë [fipronil, 11 ng/litër;desulfinil, 10,310 ng/litër;sulfon, 37 ng/litër;dhe sulfide, për 110 ng/litër (8)].Eksperimentet mesoskopike identifikuan shumë grupe që janë të ndjeshme ndaj fipronil në vend të atyre të treguara nga standardi i EPA për jovertebrorët kronikë (4 grupe që janë më të ndjeshme ndaj fipronil, 13 palë desulfinil, 11 palë sulfone dhe 13 palë) Ndjeshmëria ndaj sulfurit) (Figura 4 dhe tabela) S1).Kjo tregon se standardet nuk mund të mbrojnë disa lloje që vërehen edhe në botën e mesme, të cilat janë gjithashtu të përhapura në ekosistemet ujore.Dallimi midis rezultateve tona dhe standardit aktual është kryesisht për shkak të mungesës së të dhënave të testit të toksicitetit të fipronilit të zbatueshme për një sërë taksonësh të insekteve ujore, veçanërisht kur koha e ekspozimit kalon 4 ditë dhe fipronil degradohet.Gjatë eksperimentit mezokozmik 30-ditor, shumica e insekteve në komunitetin jovertebror ishin më të ndjeshëm ndaj fipronilit sesa organizmi i zakonshëm testues Aztec (krustace), edhe pas korrigjimit të Aztecit. EC50 e Teike e bën atë të njëjtë pas transformimit akut.(Zakonisht 96 orë) në kohën e ekspozimit kronik (Figura S7).U arrit një konsensus më i mirë midis eksperimentit të membranës së mesme dhe studimit të raportuar në ECOTOX duke përdorur organizmin testues standard Chironomus dilutus (një insekt).Nuk është për t'u habitur që insektet ujore janë veçanërisht të ndjeshme ndaj pesticideve.Pa rregulluar kohën e ekspozimit, eksperimenti në shkallë mezo dhe të dhënat gjithëpërfshirëse të bazës së të dhënave ECOTOX treguan se shumë takson u vunë re se ishin më të ndjeshëm ndaj komponimeve fipronil sesa Clostridiumi i holluar (Figura S6).Megjithatë, duke rregulluar kohën e ekspozimit, Dilution Clostridium është organizmi më i ndjeshëm ndaj fipronilit (prind) dhe sulfurit, megjithëse nuk është i ndjeshëm ndaj sulfonit (Figura S7).Këto rezultate ilustrojnë rëndësinë e përfshirjes së llojeve të shumta të organizmave ujorë (duke përfshirë shumë insekte) për të prodhuar përqendrime aktuale të pesticideve që mund të mbrojnë organizmat ujorë.
Metoda SSD mund të mbrojë taksa të rralla ose të pandjeshme, EC50 e të cilave nuk mund të përcaktohet, siç është Cinygmula sp., Isoperla fulva dhe Brachycentrus americanus.Vlerat EC50 të bollëkut të taksave dhe mund të fluturojnë me bollëk duke reflektuar ndryshimet në përbërjen e komunitetit janë në përputhje me vlerat HC50 të SSD të fipronilit, sulfonit dhe sulfidit.Protokolli mbështet idenë e mëposhtme: Metoda SSD e përdorur për nxjerrjen e pragjeve mund të mbrojë të gjithë komunitetin, duke përfshirë taksat e rralla ose të pandjeshme në komunitet.Pragu i organizmave ujorë i përcaktuar nga SSD-të bazuar në vetëm disa takson ose takson të pandjeshëm mund të jetë shumë i pamjaftueshëm në mbrojtjen e ekosistemeve ujore.Ky është rasti për desulfinilin (Figura S6B).Për shkak të mungesës së të dhënave në bazën e të dhënave ECOTOX, përqendrimi bazë i jovertebrorëve kronikë të EPA-s është 10,310 ng/L, që është katër rend magnitudë më i lartë se 3,55 ng/L i HC5.Rezultatet e grupeve të ndryshme të përgjigjeve taksonike të prodhuara në eksperimentet mezoskopike.Mungesa e të dhënave të toksicitetit është veçanërisht problematike për përbërjet e degradueshme (Figura S6), gjë që mund të shpjegojë pse standardet ekzistuese biologjike ujore për sulfonin dhe sulfidin janë rreth 15 deri në 30 herë më pak të ndjeshme se vlera SSD HC5 e bazuar në Universin e Kinës.Avantazhi i metodës së membranës së mesme është se vlerat e shumta EC50 mund të përcaktohen në një eksperiment të vetëm, i cili është i mjaftueshëm për të formuar një SSD të plotë (për shembull, desulfinil; Figura 4B dhe figurat S6B dhe S7B) dhe të ketë një ndikim të rëndësishëm mbi taksat natyrore të ekosistemit të mbrojtur Shumë përgjigje.
Eksperimentet mesoskopike tregojnë se fipronil dhe produktet e tij të degradimit mund të kenë efekte të dukshme negative nënvdekjeprurëse dhe indirekte në funksionin e komunitetit.Në eksperimentin mesoskopik, të pesë komponimet e fipronil duket se ndikojnë në shfaqjen e insekteve.Rezultatet e krahasimit midis përqendrimeve më të larta dhe më të ulëta (frenimi dhe stimulimi i shfaqjes individuale ose ndryshimet në kohën e shfaqjes) janë në përputhje me rezultatet e raportuara më parë të eksperimenteve meso duke përdorur insekticidin bifenthrin (29).Shfaqja e të rriturve ofron funksione të rëndësishme ekologjike dhe mund të ndryshohet nga ndotës të tillë si fipronil (55, 56).Shfaqja e njëkohshme nuk është vetëm kritike për riprodhimin e insekteve dhe qëndrueshmërinë e popullatës, por edhe për furnizimin e insekteve të pjekura, të cilat mund të përdoren si ushqim për kafshët ujore dhe tokësore (56).Parandalimi i shfaqjes së fidanëve mund të ndikojë negativisht në shkëmbimin e ushqimit midis ekosistemeve ujore dhe ekosistemeve bregore, dhe të përhapë efektet e ndotësve ujorë në ekosistemet tokësore (55, 56).Ulja e bollëkut të krueseve (insekteve që hanë alga) e vërejtur në eksperimentin në shkallë meso rezultoi në një ulje të konsumit të algave, gjë që rezultoi në një rritje të klorofilit a (Figura 3).Kjo kaskadë trofike ndryshon flukset e karbonit dhe azotit në rrjetën ushqimore të lëngshme, të ngjashme me një studim që vlerësoi efektet e bifenthrinës piretroide në komunitetet bentike (29).Prandaj, fenilpirazolet, të tilla si fipronil dhe produktet e tij të degradimit, piretroidet, dhe ndoshta lloje të tjera insekticidesh, mund të nxisin në mënyrë indirekte rritjen e biomasës së algave dhe shqetësimin e karbonit dhe azotit në rrjedhat e vogla.Ndikime të tjera mund të shtrihen në shkatërrimin e cikleve të karbonit dhe azotit midis ekosistemeve ujore dhe tokësore.
Informacioni i marrë nga testi i membranës së mesme na lejoi të vlerësonim rëndësinë ekologjike të përqendrimeve të përbërjes fipronil të matur në studimet në terren në shkallë të gjerë të kryera në pesë rajone të Shteteve të Bashkuara.Në 444 prurje të vogla, 17% e përqendrimit mesatar të një ose më shumë komponimeve fipronil (mesatarisht për 4 javë) tejkaloi vlerën e HC5 të marrë nga testi i medias.Përdorni SSD nga eksperimenti në shkallë meso për të kthyer përqendrimin e matur të përbërjes së fipronilit në një indeks të lidhur me toksicitetin, domethënë shumën e njësive të toksicitetit (ΣTUFipronils).Vlera 1 tregon toksicitetin ose ekspozimi kumulativ i komponimit fipronil tejkalon mbrojtjen e njohur Speciet me vlerë 95%.Marrëdhënia domethënëse midis ΣTUFipronil në katër nga pesë rajonet dhe treguesit SPEARpesticidet për shëndetin e komunitetit jovertebror tregon se fipronil mund të ndikojë negativisht në komunitetet e jovertebrorëve bentik në lumenj në rajone të shumta të Shteteve të Bashkuara.Këto rezultate mbështesin hipotezën e Wolfram et al.(3) Rreziku i insekticideve të fenpirazolit në ujërat sipërfaqësore në Shtetet e Bashkuara nuk është kuptuar plotësisht sepse ndikimi mbi insektet ujore ndodh nën pragun aktual rregullator.
Shumica e përrenjve me përmbajtje fipronil mbi nivelin toksik ndodhen në rajonin relativisht të urbanizuar juglindor (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Vlerësimi i mëparshëm i zonës jo vetëm arriti në përfundimin se fipronil është stresori kryesor që ndikon në strukturën e komunitetit jovertebror në përrua, por gjithashtu se oksigjeni i tretur i ulët, rritja e lëndëve ushqyese, ndryshimet e rrjedhës, degradimi i habitatit dhe pesticidet e tjera dhe kategoria e ndotësve është një e rëndësishme. burim stresi (57).Kjo përzierje e faktorëve stresues është në përputhje me "sindromën e lumit urban", që është degradimi i ekosistemeve të lumenjve që zakonisht vërehet në lidhje me përdorimin e tokës urbane (58, 59).Shenjat e përdorimit të tokës urbane në rajonin juglindor janë në rritje dhe pritet të rriten me rritjen e popullsisë së rajonit.Ndikimi i zhvillimit të ardhshëm urban dhe pesticideve në rrjedhjen urbane pritet të rritet (4).Nëse urbanizimi dhe përdorimi i fipronilit vazhdojnë të rriten, përdorimi i këtij pesticidi në qytete mund të ndikojë gjithnjë e më shumë në komunitetet e përroit.Megjithëse meta-analiza arrin në përfundimin se përdorimi i pesticideve bujqësore kërcënon ekosistemet e rrjedhës globale (2, 60), ne supozojmë se këto vlerësime nënvlerësojnë ndikimin e përgjithshëm global të pesticideve duke përjashtuar përdorimet urbane.
Stresi të ndryshëm, duke përfshirë pesticidet, mund të ndikojnë në komunitetet makroinvertebrore në pellgjet ujëmbledhëse të zhvilluara (përdorimi i tokës urbane, bujqësore dhe i përzier) dhe mund të lidhen me përdorimin e tokës (58, 59, 61).Megjithëse ky studim përdori treguesin e pesticideve SPEAR dhe karakteristikat e toksicitetit të fipronilit specifik për organizmat ujor për të minimizuar ndikimin e faktorëve ngatërrues, performanca e treguesit të pesticideve SPEAR mund të ndikohet nga degradimi i habitatit dhe fipronili mund të krahasohet me pesticidet e tjera të lidhura (4, 17, 51, 57).Megjithatë, një model stresor i shumëfishtë i zhvilluar duke përdorur matjet në terren nga dy studimet e para rajonale (Midwestern dhe Juglindor) tregoi se pesticidet janë një stresues i rëndësishëm në rrjedhën e sipërme për kushtet e komunitetit makroinvertebror në lumenjtë e valëzuar.Në këto modele, variabla të rëndësishëm shpjegues përfshijnë pesticidet (veçanërisht bifenthrin), lëndët ushqyese dhe karakteristikat e habitatit në shumicën e rrjedhave bujqësore në Midwest, dhe pesticidet (veçanërisht fipronil) në shumicën e qyteteve në juglindje.Ndryshimet në oksigjen, lëndë ushqyese dhe rrjedhje (61, 62).Prandaj, megjithëse studimet rajonale përpiqen të trajtojnë ndikimin e faktorëve stresues jo-pesticid në treguesit e përgjigjes dhe të rregullojnë treguesit parashikues për të përshkruar ndikimin e fipronil, rezultatet në terren të këtij studimi mbështesin pikëpamjen e fipronil.) Duhet të konsiderohet si një nga burimet më me ndikim të presionit në lumenjtë amerikanë, veçanërisht në juglindje të Shteteve të Bashkuara.
Shfaqja e degradimit të pesticideve në mjedis është e dokumentuar rrallë, por kërcënimi për organizmat ujorë mund të jetë më i dëmshëm se trupi mëmë.Në rastin e fipronilit, studimet në terren dhe eksperimentet në shkallë meso kanë treguar se produktet e degradimit janë po aq të zakonshme sa trupi mëmë në rrjedhat e mostrës dhe kanë toksicitet të njëjtë ose më të lartë (Tabela 1).Në eksperimentin me membranë të mesme, fluorobenzonitrili sulfon ishte më toksiku nga produktet e degradimit të pesticideve të studiuara, dhe ishte më toksik se përbërësi mëmë, dhe gjithashtu u zbulua në një frekuencë të ngjashme me atë të përbërjes mëmë.Nëse maten vetëm pesticidet mëmë, ngjarjet e mundshme të toksicitetit mund të mos vihen re dhe mungesa relative e informacionit për toksicitetin gjatë degradimit të pesticideve do të thotë që shfaqja dhe pasojat e tyre mund të shpërfillen.Për shembull, për shkak të mungesës së informacionit mbi toksicitetin e produkteve të degradimit, u krye një vlerësim gjithëpërfshirës i pesticideve në rrjedhat zvicerane, duke përfshirë 134 produkte të degradimit të pesticideve, dhe vetëm përbërësi mëmë u konsiderua si përbërësi mëmë në vlerësimin e tij të rrezikut ekotoksikologjik.
Rezultatet e këtij vlerësimi të rrezikut ekologjik tregojnë se komponimet e fipronil kanë efekte negative në shëndetin e lumenjve, kështu që mund të konkludohet në mënyrë të arsyeshme se efektet negative mund të vërehen kudo ku përbërësit e fipronil tejkalojnë nivelin e HC5.Rezultatet e eksperimenteve mesoskopike janë të pavarura nga vendndodhja, duke treguar se përqendrimi i fipronilit dhe produkteve të tij të degradimit në shumë takson të rrjedhave është shumë më i ulët se sa është regjistruar më parë.Ne besojmë se ky zbulim ka të ngjarë të shtrihet në protobiota në rrjedhat e pacenuara kudo.Rezultatet e eksperimentit në shkallë të mesme u aplikuan në studime në terren në shkallë të gjerë (444 rrjedha të vogla të përbëra nga përdorime të përziera urbane, bujqësore dhe tokësore në pesë rajone kryesore në Shtetet e Bashkuara), dhe u zbulua se përqendrimi i shumë përrenjve ku pritet të jetë fipronil. Toksiciteti që rezulton sugjeron që këto rezultate mund të shtrihen në vende të tjera ku përdoret fipronil.Sipas raporteve, numri i njerëzve që përdorin Fipronil po rritet në Japoni, MB dhe SHBA (7).Fipronil është i pranishëm pothuajse në çdo kontinent, duke përfshirë Australinë, Amerikën e Jugut dhe Afrikën (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Rezultatet e studimeve meso-në-fushë të paraqitura këtu tregojnë se përdorimi i fipronil mund të ketë një rëndësi ekologjike në shkallë globale.
Për materialet plotësuese për këtë artikull, ju lutemi shihni http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Ky është një artikull me akses të hapur i shpërndarë sipas kushteve të licencës Creative Commons Attribution-Non-Commercial, e cila lejon përdorimin, shpërndarjen dhe riprodhimin në çdo medium, për sa kohë që përdorimi përfundimtar nuk është për përfitime komerciale dhe premisa është që puna origjinale është e saktë.Referenca.
Shënim: Ne ju kërkojmë vetëm të jepni adresën tuaj të emailit në mënyrë që personi që ju rekomandoni në faqe ta dijë se ju dëshironi që ai ta shohë emailin dhe se ai nuk është i padëshiruar.Ne nuk do të kapim asnjë adresë emaili.
Kjo pyetje përdoret për të testuar nëse jeni vizitor dhe për të parandaluar paraqitjen automatike të spamit.
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
Studimet kanë treguar se pesticidet e zakonshme që zbulohen shpesh në rrjedhat amerikane janë më toksike sesa mendohej më parë.
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
Studimet kanë treguar se pesticidet e zakonshme që zbulohen shpesh në rrjedhat amerikane janë më toksike sesa mendohej më parë.
©2021 Shoqata Amerikane për Avancimin e Shkencës.të gjitha të drejtat e rezervuara.AAAS është partner i HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef dhe COUNTER.Shkenca Përparon ISSN 2375-2548.