Péstisida dina aliran beuki jadi perhatian global, tapi aya saeutik informasi ngeunaan konsentrasi aman ékosistem akuatik.Dina percobaan mesokosmik 30 dinten, invertebrata akuatik bentik asli kakeunaan fipronil inséktisida umum sareng opat jinis produk degradasi.Sanyawa fipronil nyababkeun parobahan dina mecenghulna sareng kaskade trofik.Konsentrasi efektif (EC50) dimana fipronil sareng produk degradasi sulfida, sulfon sareng desulfinyl na nyababkeun réspon 50% parantos dikembangkeun.Taxanes henteu sénsitip kana fipronil.Konsentrasi bahaya 5% spésiés anu kapangaruhan tina 15 nilai mesocosmic EC50 dianggo pikeun ngarobih konsentrasi sanyawa fipronil dina sampel lapangan kana jumlah unit toksik (∑TUFipronils).Dina 16% aliran ditarik tina lima studi régional, rata-rata ∑TUFipronil ngaleuwihan 1 (nunjukkeun karacunan).Indikator-indikator invertebrata spésiés anu résiko aya hubunganana négatip sareng TUTUipronil dina opat tina lima daérah sampling.Penilaian résiko ékologis ieu nunjukkeun yén konsentrasi rendah sanyawa fipronil bakal ngirangan komunitas aliran di réa patempatan di Amérika Serikat.
Sanajan produksi bahan kimia sintétik geus greatly ngaronjat dina dasawarsa panganyarna, dampak bahan kimia ieu dina non-target ékosistem tacan pinuh dipikaharti (1).Dina cai permukaan dimana 90% lahan pertanian global leungit, teu aya data ngeunaan péstisida tatanén, tapi upami aya data, waktos péstisida ngaleuwihan ambang pangaturan nyaéta satengah (2).Meta-analisis péstisida tatanén dina cai permukaan di Amérika Serikat mendakan yén dina 70% lokasi sampling, sahenteuna hiji péstisida ngaleuwihan ambang pangaturan (3).Sanajan kitu, meta-analisis ieu (2, 3) ngan museurkeun kana cai permukaan kapangaruhan ku pamakéan lahan tatanén, sarta mangrupakeun kasimpulan studi diskrit.Péstisida, utamana inséktisida, ogé aya dina konsentrasi luhur dina drainase bentang kota (4).Jarang pisan ngalaksanakeun penilaian komprehensif péstisida dina cai permukaan anu dikaluarkeun tina tatanén sareng bentang kota;kituna, teu dipikawanoh naha péstisida pasang aksi anceman skala badag pikeun sumber cai permukaan jeung integritas ékologis maranéhanana.
Benzopyrazoles sareng neonicotinoids ngiringan sapertilu pasar péstisida global dina 2010 (5).Dina cai permukaan di Amérika Serikat, fipronil sareng produk degradasina (phenylpyrazoles) mangrupikeun sanyawa péstisida anu paling umum, sareng konsentrasina biasana ngaleuwihan standar akuatik (6-8).Sanajan neonicotinoids geus narik perhatian alatan pangaruh maranéhanana dina lebah jeung manuk sarta Prévalénsi maranéhanana (9), fipronil leuwih toksik pikeun lauk jeung manuk (10), sedengkeun sanyawa Kelas phenylpyrazoles séjén boga épék herbisida (5).Fipronil mangrupikeun inséktisida sistemik anu dianggo pikeun ngadalikeun hama di lingkungan pakotaan sareng tatanén.Kusabab fipronil diasupkeun ka pasar dunya taun 1993, pamakéan fipronil di Amérika Serikat, Jepang jeung Britania Raya geus greatly ngaronjat (5).Di Amérika Serikat, fipronil dipaké pikeun ngadalikeun sireum jeung rinyuh, sarta dipaké dina pepelakan kaasup jagong (kaasup perlakuan siki), kentang jeung dusun (11, 12).Pamakéan pertanian fipronil di Amérika Serikat puncakna dina 2002 (13).Sanajan euweuh data pamakéan urban nasional sadia, pamakéan urban di California muncak dina 2006 jeung 2015 (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, diakses 2 Desember 2019).Sanajan konsentrasi luhur fipronil (6.41μg/L) kapanggih dina aliran di sababaraha wewengkon tatanén kalayan laju aplikasi luhur (14), dibandingkeun jeung aliran tatanén, aliran urban di Amérika Serikat umumna leuwih deteksi jeung konsentrasi luhur luhur, positif pikeun lumangsungna badai pakait jeung test (6, 7, 14-17).
Fipronil asup kana ékosistem akuatik tina runoff atanapi leaches tina taneuh kana aliran (7, 14, 18).Fipronil boga volatility low (konstanta hukum Henry urang 2,31 × 10-4 Pa m3 mol-1), low ka leyuran cai sedeng (3,78 mg / l dina 20 ° C), sarta hydrophobicity sedeng (log Kow nyaeta 3,9 nepi ka 4,1) mobilitas dina taneuh pisan leutik (log Koc nyaeta 2,6 ka 3,1) (12, 19), sarta eta némbongkeun kegigihan low-to-sedeng di lingkungan (20).Finazepril didegradasi ku fotolisis, oksidasi, hidrolisis sareng réduksi gumantung pH, ngabentuk opat produk degradasi utama: dessulfoxyphenapril (atanapi sulfoksida), phenaprenip sulfone (sulfon), Filofenamide (amide) sareng filofenib sulfida (sulfida).produk degradasi fipronil condong jadi leuwih stabil sarta awét ti sanyawa indungna (21, 22).
Toksisitas fipronil sareng degradasina janten spésiés non-target (sapertos invertebrata akuatik) parantos didokumentasikeun (14, 15).Fipronil mangrupikeun sanyawa neurotoksik anu ngaganggu jalanna ion klorida ngalangkungan saluran klorida anu diatur ku asam gamma-aminobutyric dina serangga, nyababkeun konsentrasi anu cukup pikeun nyababkeun pikagumbiraeun sareng maot (20).Fipronil sacara selektif toksik, ku kituna mibanda afinitas ngariung reséptor nu leuwih gede pikeun serangga ti mamalia (23).Aktivitas inséktisida produk degradasi fipronil béda.Toksisitas sulfon sareng sulfida ka invertebrata cai tawar sami atanapi langkung luhur tibatan sanyawa indungna.Desulfinyl gaduh karacunan sedeng tapi kirang toksik ti sanyawa indungna.Relatip henteu toksik (23, 24).Karentanan invertebrata akuatik kana degradasi fipronil sareng fipronil béda-béda pisan dina jero sareng antara taksa (15), sareng dina sababaraha kasus malah ngaleuwihan urutan gedéna (25).Tungtungna, aya bukti yén phenylpyrazoles langkung toksik pikeun ékosistem tibatan anu disangka samemehna (3).
Tolok ukur biologis akuatik dumasar kana uji karacunan laboratorium tiasa ngirangan résiko populasi lapangan (26-28).Standar akuatik biasana ditetepkeun ku uji karacunan laboratorium hiji-spésiés ngagunakeun hiji atawa sababaraha spésiés invertebrata akuatik (contona, Diptera: Chironomidae: Chironomus jeung Crustacea: Daphnia magna jeung Hyalella azteca).Organisme uji ieu umumna langkung gampang dibudidayakeun tibatan makroinvertebrata bentik anu sanés (contona, genus phe::), sareng dina sababaraha kasus kirang peka kana polutan.Salaku conto, D. Magna kirang sénsitip kana seueur logam tibatan serangga anu tangtu, sedengkeun A. zteca kirang sénsitip kana bifenthrin inséktisida pyrethroid tibatan sensitipitasna kana cacing (29, 30).Watesan séjén tina tolok ukur anu aya nyaéta titik tungtung anu dianggo dina itungan.Tolok ukur akut didasarkeun kana mortalitas (atanapi tetep pikeun crustacea), sedengkeun tolok ukur kronis biasana dumasar kana titik akhir sublethal (sapertos pertumbuhan sareng réproduksi) (upami aya).Sanajan kitu, aya épék sublethal nyebar, kayaning tumuwuhna, mecenghulna, paralisis, sarta reureuh developmental, nu bisa mangaruhan kasuksésan taksa jeung dinamika masarakat.Hasilna, sanajan patokan nyadiakeun latar pikeun pentingna biologis pangaruh, relevansi ékologis salaku bangbarung pikeun karacunan teu pasti.
Pikeun leuwih paham kana épék sanyawa fipronil dina ékosistem akuatik bentik (invertebrata jeung ganggang), komunitas bentik alam dibawa ka laboratorium sarta kakeunaan gradién konsentrasi salila aliran 30 poé Fipronil atawa salah sahiji tina opat percobaan degradasi fipronil.Tujuan panalungtikan nyaéta pikeun ngahasilkeun konsentrasi pangaruh 50% spésifik spésiés (nilai EC50) pikeun unggal sanyawa fipronil ngalambangkeun taksa lega masarakat walungan, sarta pikeun nangtukeun dampak polutan dina struktur jeung fungsi masarakat [ie, konsentrasi bahaya] 5 % Spésiés nu kapangaruhan (HC5) jeung épék teu langsung kayaning mecenghulna dirobah sarta dinamika trophic].Lajeng bangbarung (nilai HC5 sanyawa-spésifik) dicandak tina percobaan mesoscopic dilarapkeun ka lapangan dikumpulkeun ku Survey Geologi Amérika Serikat (USGS) ti lima wewengkon Amérika Serikat (Northeast, Tenggara, Midwest, Northwest Pacific, jeung Central California. Data Zona Basisir) salaku bagian tina penilaian kualitas aliran régional USGS (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Sakumaha anu urang terang, ieu mangrupikeun penilaian résiko ékologis anu munggaran.Éta sacara komprehensif nalungtik épék sanyawa fipronil dina organisme bentik dina lingkungan meso anu dikontrol, teras nerapkeun hasil ieu kana penilaian lapangan skala kontinental.
Percobaan mesokosmik 30 dinten dilaksanakeun di Laboratorium Akuatik USGS (AXL) di Fort Collins, Colorado, AS ti 18 Oktober nepi ka 17 Nopémber 2017, pikeun 1 dinten doméstikasi sareng 30 dinten ékspérimén.Metodeu parantos dijelaskeun sateuacana (29, 31) sareng diwincik dina bahan tambahan.Setélan rohangan meso ngandung 36 aliran sirkulasi dina opat aliran aktip (tangki cai sirkulasi).Unggal aliran hirup dilengkepan cooler pikeun ngajaga suhu cai sarta cahayana ku 16:8 siklus lampu-poék.Aliran meso-tingkat nyaéta stainless steel, nu cocog pikeun hydrophobicity of fipronil (log Kow = 4.0) jeung cocog pikeun pangleyur beberesih organik (Gambar S1).Cai anu digunakeun pikeun ékspérimén skala meso dikumpulkeun tina Cache La Poudre River (sumber hulu kaasup Rocky Mountain National Park, National Forest and Continental Divide) jeung disimpen dina opat bak panyimpen poliétilén AXL.Panaksiran saméméhna tina sampel sédimén sareng cai anu dikumpulkeun tina situs éta henteu mendakan péstisida (29).
Desain percobaan skala meso diwangun ku 30 aliran processing jeung 6 aliran kontrol.Aliran perlakuan narima cai dirawat, nu masing-masing ngandung konsentrasi konstan unreplicated sanyawa fipronil: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amida (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), grup desulfurization [Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) Perpustakaan péstisida, CAS 205650-65-3], sulfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) sareng sulfida (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); 97,8%. kalawan cai deionized kana volume diperlukeun pikeun nyiapkeun solusi stock kentel Kusabab jumlah métanol dina dosis béda, perlu pikeun nambahkeun métanol ka sadaya aliran perlakuan sakumaha diperlukeun, pikeun mastikeun konsentrasi métanol sarua. 0,05 ml/L) dina aliran Pandangan tengah tina tilu aliran kontrol séjén narima cai walungan tanpa métanol, disebutkeun aranjeunna dirawat sakumaha sakabeh aliran lianna.
Dina dinten ka-8, dinten ka-16 sareng dinten ka-26, suhu, nilai pH, konduktivitas listrik sareng degradasi fipronil sareng fipronil diukur dina mémbran aliran.Pikeun ngalacak degradasi sanyawa induk fipronil salami uji média, fipronil (kolotna) dianggo pikeun ngubaran mukosa peujit cairan salami tilu dinten deui [dinten 5, 12 sareng 21 (n = 6)] pikeun suhu, pH, Sampling degradasi konduktivitas, fipronil sareng fipronil.Sampel analisis péstisida dikumpulkeun ku nyaring 10 ml cai anu ngalir kana vial kaca amber 20 ml ngaliwatan saringan jarum suntik Whatman 0.7-μm GF/F anu dilengkepan jarum diaméterna ageung.Sampel langsung beku sareng dikirim ka Laboratorium Kualitas Cai Nasional (NWQL) USGS di Lakewood, Colorado, AS pikeun dianalisis.Ngagunakeun métode ningkat tina métode saméméhna diterbitkeun, Fipronil jeung 4 produk degradasi dina sampel cai ditangtukeun ku suntik cai langsung (DAI) cair kromatografi-tandem spéktrométri massa (LC-MS / MS; Agilent 6495).Tingkat deteksi instrumen (IDL) diperkirakeun janten standar kalibrasi minimum anu nyumponan standar idéntifikasi kualitatif;IDL fipronil nyaéta 0,005 μg/L, jeung IDL tina opat fipronil séjénna nyaéta 0,001 μg/L.Bahan tambahan nyadiakeun pedaran lengkep ngeunaan métode anu digunakeun pikeun ngukur sanyawa fipronil, kaasup kadali kualitas sarta prosedur jaminan (contona, recovery sampel, paku, inspeksi pihak katilu, sarta blanks).
Dina ahir percobaan Mesocosmic 30 poé, enumerasi jeung idéntifikasi invertebrata sawawa jeung larva réngsé (titik ahir ngumpulkeun data).Dewasa munculna dikumpulkeun ti net unggal poe jeung beku dina 15 ml Falcon centrifuge tube bersih.Dina ahir percobaan (dinten 30), eusi mémbran dina unggal aliran digosok pikeun ngaleungitkeun invertebrata, sareng diayak (250 μm) sareng disimpen dina étanol 80%.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO) parantos ngaréngsékeun idéntifikasi taksonomi larva sareng invertebrata dewasa ka tingkat taksonomi panghandapna, biasana spésiés.Dina poé 9, 19 jeung 29, klorofil a diukur dina rangkep tilu dina mémbran mesoscopic unggal stream.Sadaya data kimiawi sareng biologis salaku bagian tina ékspérimén mesoscopic disayogikeun dina sékrési data anu dibéré bareng (35).
Survei ékologis dilakukeun dina aliran leutik (wading) di lima daérah utama Amérika Serikat, sareng péstisida diawaskeun salami periode indéks saméméhna.Pondokna, dumasar kana tata guna lahan tatanén jeung kota (36-40), 77 nepi ka 100 lokasi dipilih di unggal wewengkon (444 lokasi total).Dina musim semi sareng usum panas sataun (2013-2017), sampel cai dikumpulkeun saminggu sakali di unggal daérah salami 4 dugi ka 12 minggu.Waktos spésifik gumantung kana daérah sareng inténsitas pangwangunan.Sanajan kitu, 11 stasion di wewengkon kalér-wétan ampir di DAS.Taya ngembangkeun, iwal nu ngan hiji sampel dikumpulkeun.Kusabab période ngawaskeun péstisida dina studi régional béda, pikeun babandingan, ngan ukur opat conto terakhir anu dikumpulkeun di unggal situs anu dianggap di dieu.Hal ieu dianggap yén sampel tunggal dikumpulkeun di situs Northeast undeveloped (n = 11) bisa ngagambarkeun periode sampling 4-minggu.Metoda ieu ngakibatkeun jumlah anu sarua observasi on péstisida (iwal 11 lokasi di Northeast) jeung lilana observasi sarua;Hal ieu dipercaya yén 4 minggu cukup lila pikeun paparan jangka panjang ka biota, tapi cukup pondok yén komunitas ékologis teu Kudu cageur tina kontak ieu.
Dina hal aliran cukup, sampel cai dikumpulkeun ku cara maké laju konstan jeung increments rubak konstan (41).Lamun aliran teu cukup ngagunakeun metoda ieu, Anjeun bisa ngumpulkeun sampel ku integrasi jero sampel atawa nyekel ti puseur gravitasi aliran.Anggo jarum suntik sareng saringan piringan ageung (0.7μm) pikeun ngumpulkeun 10 ml sampel anu disaring (42).Ngaliwatan DAI LC-MS/MS/MS/MS, sampel cai dianalisis di NWQL pikeun 225 péstisida jeung produk dégradasi péstisida, kaasup fipronil jeung 7 produk degradasi (dessulfinyl fipronil, fipronil) Sulfides, fipronil sulfone, deschlorofipronil, desthiol fipronil, fipronil sareng fipronil).).Tingkat ngalaporkeun minimum has pikeun studi lapangan nyaéta: fipronil, desmethylthio fluorobenzonitrile, fipronil sulfida, fipronil sulfone, jeung deschlorofironil 0,004 μg/L;dessulfinyl fluorfenamide sareng Konsentrasi amida fipronil nyaéta 0,009 μg / liter;konsentrasi fipronil sulfonate nyaéta 0,096 μg/liter.
Komunitas invertebrata disampel dina tungtung unggal kajian daérah (musim semi/panas), biasana dina waktos anu sami sareng acara sampling péstisida anu terakhir.Sanggeus usum tumuwuh sarta pamakéan beurat péstisida, waktu sampling kudu konsisten jeung kaayaan aliran low, sarta kudu coincide jeung waktu nalika masarakat invertebrata walungan matures sarta utamana dina tahap kahirupan larva.Ngagunakeun sampler Surber kalawan bolong 500μm atawa jaring D-pigura, sampling komunitas invertebrata réngsé dina 437 ti 444 situs.Métode sampling dijelaskeun sacara rinci dina bahan tambahan.Dina NWQL, sadaya invertebrata biasana diidentifikasi sareng didaptarkeun dina tingkat genus atanapi spésiés.Sadaya data kimia sareng biologis anu dikumpulkeun dina widang ieu sareng dianggo dina naskah ieu tiasa dipendakan dina sékrési data anu dibéré bareng (35).
Pikeun lima sanyawa fipronil dipaké dina percobaan mesoscopic, konsentrasi invertebrata larva ngurangan ku 20% atawa 50% diitung relatif ka kontrol (ie EC20 jeung EC50).Data [x = konsentrasi fipronil beurat-waktos (tingali bahan tambahan pikeun detil), y = kaayaanana larva atanapi métrik séjén] dipasang kana pakét tambahan R(43) nganggo metode régrési logaritmik tilu parameter "drc".Kurva nyocogkeun ka sadaya spésiés (larva) kalayan kaayaanana anu cukup sareng nyumponan métrik anu dipikaresep (contona, kabeungharan taksa, total kalimpahan mayfly, sareng total kalimpahan) pikeun langkung ngartos pangaruh masarakat.Koefisien Nash-Sutcliff (45) digunakeun pikeun ngaevaluasi pas modél, dimana pas modél anu goréng tiasa nampi nilai négatip anu henteu terbatas, sareng nilai pas sampurna nyaéta 1.
Pikeun ngajalajah épék sanyawa fipronil dina mecenghulna serangga dina percobaan, data dievaluasi ku dua cara.Kahiji, ku subtracting penampilan rata-rata aliran kontrol meso tina penampilan unggal meso aliran perlakuan, kajadian poean kumulatif serangga ti unggal aliran meso (jumlah total sakabéh individu) ieu dinormalisasi kana kontrol.Plot nilai ieu ngalawan waktu pikeun ngarti simpangan mediator cairan perlakuan ti mediator cairan kontrol dina percobaan 30 poé.Kadua, ngitung persentase total kajadian unggal mesofil aliran, nu dihartikeun salaku babandingan jumlah total mesophylls dina aliran dibikeun ka jumlah rata-rata larva jeung sawawa dina grup kontrol, sarta cocog pikeun tilu-parameter régrési logaritmik. .Sadaya serangga pengecambahan anu dikumpulkeun ti dua subfamili famili Chironomidae, ku kituna analisis gabungan dilaksanakeun.
Parobahan dina struktur komunitas, kayaning leungitna taksa, pamustunganana bisa gumantung kana épék langsung jeung teu langsung zat toksik, sarta bisa ngakibatkeun parobahan dina fungsi masarakat (contona, cascade trophic).Pikeun nguji cascade trophic, jaringan kausal basajan ieu dievaluasi ngagunakeun métode analisis jalur (R pakét "piecewiseSEM") (46).Pikeun percobaan mesoscopic, eta dianggap yén fipronil, desulfinyl, sulfida jeung sulfone (teu dites amida) dina cai pikeun ngurangan biomassa scraper, teu langsung ngakibatkeun kanaékan biomassa klorofil a (47).Konsentrasi sanyawa mangrupa variabel prediktor, sarta scraper jeung klorofil biomassa mangrupa variabel respon.Statistik C Fisher digunakeun pikeun ngaevaluasi pas modél, sahingga nilai P <0,05 nunjukkeun pas modél anu saé (46).
Dina raraga ngamekarkeun agén panyalindungan ambang eco-komunitas dumasar-resiko, unggal sanyawa geus meunang 95% tina spésiés kapangaruhan (HC5) distribusi sensitipitas spésiés kronis (SSD) jeung panyalindungan konsentrasi bahaya.Tilu set data SSD dihasilkeun: (i) ngan meso set data, (ii) set data ngandung sakabéh data meso jeung data dikumpulkeun ti query database EPA ECOTOX (https://cfpub.epa.gov/ecotox) /, diakses dina 14 Maret 2019), durasi ulikan nyaéta 4 poé atawa leuwih, sarta (iii) susunan data ngandung sakabéh data mesoscopic jeung data ECOTOX, nu data ECOTOX (paparan akut) dibagi akut jeung Babandingan D. magna kronis ( 19.39) pikeun ngajelaskeun bédana dina durasi paparan sareng perkiraan nilai EC50 kronis (12).Tujuan kami ngahasilkeun sababaraha model SSD nyaéta pikeun (i) ngamekarkeun nilai HC5 pikeun ngabandingkeun sareng data lapangan (ngan pikeun SSDs pikeun média), sareng (ii) meunteun yén data média langkung seueur ditarima tibatan lembaga pangaturan pikeun dilebetkeun dina budidaya. kateguhan tolok ukur hirup sareng setelan standar sumberdaya data, sareng ku kituna practicability ngagunakeun studi mesoscopic pikeun prosés adjustment.
SSD dikembangkeun pikeun tiap set data ngagunakeun pakét Sunda "ssdtools" (48).Paké bootstrap (n = 10.000) keur estimasi rata HC5 jeung interval kapercayaan (CI) ti SSD.Opat puluh salapan réspon taksa (sadayana taksa anu diidentifikasi minangka genus atanapi spésiés) dikembangkeun ngaliwatan ieu panalungtikan digabungkeun sareng 32 réspon taksa anu disusun tina genep studi anu diterbitkeun dina database ECOTOX, jumlahna aya 81 Taxon response tiasa dianggo pikeun pamekaran SSD. .Kusabab euweuh data kapanggih dina database ECOTOX of amida, euweuh SSD dikembangkeun pikeun amida sarta ngan hiji respon EC50 ieu dicandak ti ulikan ayeuna.Sanajan nilai EC50 ngan hiji gugus sulfida kapanggih dina database ECOTOX, murid lulusan ayeuna boga 12 nilai EC50.Ku alatan éta, SSDs pikeun grup sulfinyl geus dimekarkeun.
Nilai HC5 spésifik sanyawa fipronil anu dicandak tina set data SSD Mesocosmos ngan digabungkeun sareng data lapangan pikeun meunteun paparan sareng poténsi karacunan sanyawa fipronil dina 444 aliran ti lima daérah di Amérika Serikat.Dina jandéla sampling 4-minggu panungtungan, unggal konsentrasi sanyawa fipronil nu dideteksi (konsentrasi undetected nu nol) dibagi HC5 na masing-masing, sarta rasio sanyawa unggal sampel dijumlahkeun pikeun ménta Unit karacunan total fipronil (ΣTUFipronils), dimana ΣTUFipronils> 1 hartina karacunan.
Ku ngabandingkeun konsentrasi bahya 50% spésiés kapangaruhan (HC50) jeung nilai EC50 tina taksa richness diturunkeun tina percobaan mémbran sedeng, SSD dicandak tina data mémbran sedeng dievaluasi pikeun ngagambarkeun sensitipitas komunitas ékologis lega mun fipronil. gelar..Ngaliwatan babandingan ieu, konsistensi antara métode SSD (kaasup ngan maranéhanana taksa jeung hubungan dosis-réspon) jeung métode EC50 (kaasup sakabeh taksa unik dititénan dina spasi tengah) ngagunakeun métode EC50 pikeun ngukur richness taksa bisa dievaluasi Sex.Hubungan réspon dosis.
Indikator spésiés résiko péstisida (SPEARpestisida) diitung pikeun nalungtik hubungan antara status kaséhatan komunitas invertebrata sareng ΣTUFipronil dina 437 aliran ngumpulkeun invertebrata.Métrik SPEARpesticides ngarobah komposisi invertebrata jadi métrik kelimpahan pikeun taksonomi biologis nu mibanda ciri fisiologis jeung ékologis, ku kituna méré sensitipitas kana péstisida.Indikator SPEARpestisida henteu peka kana kovariat alami (49, 50), sanaos kinerjana bakal kapangaruhan ku degradasi habitat anu parah (51).Data kaayaanana anu dikumpulkeun dina situs pikeun tiap takson dikoordinasikeun sareng nilai konci takson anu aya hubunganana sareng parangkat lunak ASTERICS pikeun meunteun kualitas ékologis walungan (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home .html).Teras impor data kana parangkat lunak Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) (versi 18.05).Dina parangkat lunak ieu, pangkalan data sipat Éropa sareng pangkalan data kalayan sensitipitas fisiologis kana péstisida dianggo pikeun ngarobih data unggal situs kana indikator SPEARpestisida.Masing-masing tina lima studi régional ngagunakeun Modél Aditif Umum (GAM) ["mgcv" dina R(52)) pikeun ngajalajah hubungan antara métrik pestisida SPEAR sareng ΣTUFipronils [konversi log10 (X + 1)] pakait.Kanggo inpo nu langkung lengkep ihwal metrik SPEARpesticides sareng analisis data, mangga tingali Bahan Suplemén.
Indéks kualitas cai konsisten dina unggal aliran mesoscopic jeung sakabeh periode percobaan mesoscopic.Suhu rata-rata, pH sareng konduktivitas masing-masing 13,1 ° C (± 0,27 ° C), 7,8 (± 0,12) sareng 54,1 (± 2,1) μS / cm (35).Karbon organik terlarut anu diukur dina cai walungan bersih nyaéta 3,1 mg/L.Dina meso-view walungan mana pangrékam MiniDOT ieu deployed, oksigén leyur deukeut jenuh (rata-rata> 8,0 mg / L), nunjukkeun yén aliran pinuh medar.
Kontrol kualitas sareng data jaminan kualitas dina fipronil disayogikeun dina sékrési data anu disayogikeun (35).Pondokna, laju recovery tina paku matrix laboratorium sarta sampel mesoscopic biasana dina rentang ditarima (recoveries tina 70% nepi ka 130%), standar IDL mastikeun metoda kuantitatif, sarta laboratorium sarta instrumen blanks biasana bersih Aya saeutik pisan pengecualian lian ti generalisasi ieu dibahas dina bahan tambahan..
Kusabab desain sistem, konsentrasi fipronil anu diukur biasana langkung handap tina nilai target (Gambar S2) (sabab peryogi 4 dugi ka 10 dinten kanggo ngahontal kaayaan ajeg dina kaayaan idéal) (30).Dibandingkeun jeung sanyawa fipronil séjén, konsentrasi desulfinyl na amida robah saeutik kana waktu, sarta variability tina konsentrasi dina perlakuan leuwih leutik batan bédana perlakuan iwal perlakuan konsentrasi low sulfon jeung sulfida.Rata-rata waktos-weighted rentang konsentrasi diukur pikeun tiap grup perlakuan nyaéta kieu: Fipronil, IDL mun 9.07μg / L;Desulfinyl, IDL nepi ka 2,15μg/L;Amida, IDL nepi ka 4,17μg/L;Sulfida, IDL Pikeun 0,57μg/liter;jeung sulfon, IDL nyaeta 1,13μg/liter (35).Dina sababaraha aliran, sanyawa fipronil non-target dideteksi, nyaéta, sanyawa anu henteu spike kana perlakuan khusus, tapi dipikanyaho salaku produk degradasi sanyawa perlakuan.Mémbran mesoscopic diolah ku sanyawa induk fipronil boga jumlah pangluhurna produk degradasi non-target kauninga (lamun teu dipaké salaku sanyawa processing, aranjeunna sulfinyl, amida, sulfida jeung sulfon);ieu bisa jadi alatan prosés produksi Kotoran sanyawa jeung/atawa prosés degradasi anu lumangsung salila neundeun solusi stock na (atawa) dina percobaan mesoscopic tinimbang hasil cross-kontaminasi.Henteu aya tren konsentrasi degradasi anu ditingali dina pengobatan fipronil.Sanyawa degradasi non-target paling sering dideteksi dina awak kalayan konsentrasi perlakuan pangluhurna, tapi konsentrasina kirang ti konsentrasi sanyawa non-target ieu (tingali bagian salajengna pikeun konsentrasi).Ku alatan éta, saprak sanyawa degradasi non-target biasana teu kauninga dina perlakuan fipronil panghandapna, sarta alatan konsentrasi kauninga leuwih handap konsentrasi pangaruh dina perlakuan pangluhurna, éta disimpulkeun yen sanyawa non-target ieu dampak minimal dina analisis.
Dina percobaan média, makroinvertebrata bentik éta sénsitip kana fipronil, desulfinyl, sulfone, jeung sulfida [Table S1;data kaayaanana aslina disadiakeun dina versi data (35)).Fipronil amide ngan ukur pikeun laleur Rhithrogena sp.Toksik (fatal), EC50 na nyaéta 2.05μg/L [±10.8(SE)].Kurva dosis-réspon tina 15 taksa unik dihasilkeun.Taksa ieu nunjukkeun mortalitas dina rentang konsentrasi anu diuji (Tabel S1), sareng taksa kluster anu ditargetkeun (sapertos laleur) (Gambar S3) sareng taksa beunghar (Gambar 1) Dihasilkeun kurva réspon dosis.Konsentrasi (EC50) fipronil, desulfinyl, sulfone sareng sulfida dina taksa unik tina taksa anu paling sénsitip tina 0.005-0.364, 0.002-0.252, 0.002-0.061 sareng 0.005-0.043μg/L, masing-masingRhithrogena sp.Jeung Sweltsa sp.;Gambar S4) langkung handap tina taksa anu langkung ditolerir (sapertos Micropsectra / Tanytarsus sareng Lepidostoma sp.) (Tabel S1).Numutkeun rata-rata EC50 unggal sanyawa dina Tabél S1, sulfon sareng sulfida mangrupikeun sanyawa anu paling mujarab, sedengkeun invertebrata umumna paling henteu peka kana desulfinyl (teu kalebet amida).Métrik tina status ékologis sakabéh, kayaning taksa richness, total kaayaanana, total pentaploid sarta total batu laleur, kaasup taksa jeung kaayaanana sababaraha taksa, ieu jarang pisan di meso sarta teu bisa diitung Tarik kurva respon dosis misah.Ku alatan éta, indikator ékologis ieu kalebet réspon takson anu henteu kalebet dina SSD.
Taxa richness (larva) kalayan fungsi logistik tilu tingkat (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfon, jeung (D) konsentrasi sulfida.Unggal titik data ngagambarkeun larva tina aliran tunggal dina ahir percobaan meso 30 poé.Kakayaan takson nyaéta jumlah taksa unik dina unggal aliran.Nilai konsentrasi nyaéta rata-rata rata-rata waktos tina konsentrasi observasi unggal aliran anu diukur dina ahir percobaan 30 dinten.Fipronil amida (henteu ditémbongkeun) teu aya hubunganana sareng taksa beunghar.Punten dicatet yén sumbu-x aya dina skala logaritmik.EC20 na EC50 kalawan SE dilaporkeun dina Table S1.
Dina konsentrasi pangluhurna sadaya lima sanyawa fipronil, laju mecenghulna Uetridae turun.Persentase pengecambahan (EC50) sulfida, sulfon, fipronil, amida sareng desulfinyl dititénan turun ku 50% dina konsentrasi masing-masing 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 sareng 0,97μg / L (Gambar 2 sareng Gambar S5).Dina kalolobaan percobaan 30 dinten, sadaya perlakuan fipronil, desulfinyl, sulfon jeung sulfida ditunda, iwal sababaraha perlakuan-konsentrasi low (Gambar 2), sarta penampilan maranéhanana dihambat.Dina perlakuan amida, akumulasi efluen salila sakabéh percobaan leuwih luhur batan kontrol, kalawan konsentrasi 0.286μg/liter.Konsentrasi pangluhurna (4.164μg/liter) salila sakabéh percobaan ngahambat effluent, sarta laju effluent perlakuan panengah sarua jeung grup kontrol.(gambar 2).
Munculna kumulatif nyaéta rata-rata mecenghulna poéan unggal perlakuan dikurangan (A) fipronil, (B) desulfinyl, (C) sulfon, (D) sulfida jeung (E) amida dina aliran kontrol Rata-rata mecenghulna poean rata-rata mémbran.Iwal kontrol (n = 6), n = 1. Nilai konsentrasi nyaéta rata-rata beurat-waktu tina konsentrasi observasi dina unggal aliran.
Kurva dosis-réspon nunjukkeun yén, salian karugian taksonomi, parobahan struktural di tingkat komunitas.Husus, dina rentang konsentrasi tés, kaayaanana mei (Gambar S3) jeung kaayaanana taksa (Gambar 1) némbongkeun hubungan dosis-réspon signifikan jeung fipronil, desulfinyl, sulfon, jeung sulfida.Ku alatan éta, urang ngajajah kumaha parobahan struktural ieu ngakibatkeun parobahan dina fungsi masarakat ku nguji cascade gizi.Paparan invertebrata akuatik kana fipronil, desulfinyl, sulfida sareng sulfon gaduh dampak negatif langsung kana biomassa scraper (Gambar 3).Pikeun ngadalikeun dampak négatif fipronil dina biomassa scraper, scraper ogé mangaruhan négatif klorofil a biomassa (Gambar 3).Hasil tina koefisien jalur négatif ieu nyaéta paningkatan net klorofil a nalika konsentrasi fipronil sareng degradan ningkat.Modél jalur anu dimédiasi lengkep ieu nunjukkeun yén paningkatan degradasi fipronil atanapi fipronil nyababkeun paningkatan proporsi klorofil a (Gambar 3).Dianggap sateuacanna yén pangaruh langsung antara fipronil atanapi konsentrasi degradasi sareng klorofil biomassa nyaéta nol, sabab sanyawa fipronil mangrupikeun péstisida sareng gaduh karacunan langsung rendah kana ganggang (contona, konsentrasi dasar tutuwuhan non-vaskular akut EPA nyaéta 100μg / L. fipronil, gugus disulfoksida, sulfon sareng sulfida, https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Sadaya hasil (model valid) ngadukung ieu; hipotésis.
Fipronil nyata bisa ngurangan biomassa (efek langsung) tina grazing (grup scraper nyaéta larva), tapi teu boga pangaruh langsung kana biomassa klorofil a.Tapi, pangaruh teu langsung anu kuat tina fipronil nyaéta ningkatkeun biomassa klorofil a pikeun ngaréspon kana kurangna ngangon.Panah nunjukkeun koefisien jalur standar, sareng tanda minus (-) nunjukkeun arah asosiasi.* Nunjukkeun darajat pentingna.
Tilu SSDs (lapisan tengah wungkul, lapisan tengah tambah data ECOTOX, sarta lapisan tengah ditambah ECOTOX data dilereskeun pikeun béda dina durasi paparan) ngahasilkeun nilai HC5 nominally béda (Table S3), tapi hasilna aya dina rentang SE.Dina sesa ulikan ieu, urang bakal difokuskeun data SSD kalawan ukur meso semesta jeung nilai HC5 patali.Pikeun katerangan leuwih lengkep ngeunaan tilu evaluasi SSD ieu, mangga tingal bahan tambahan (Tabel S2 nepi ka S5 jeung Gambar S6 jeung S7).Distribusi data anu paling pas (skor standar inpormasi Akaike panghandapna) tina opat sanyawa fipronil (Gambar 4) ngan ukur dianggo dina peta SSD meso-solid nyaéta log-gumbel fipronil sareng sulfon, sareng weibull sulfida sareng desulfurized γ ( Tabél S3).Nilai HC5 anu dimeunangkeun pikeun tiap sanyawa dilaporkeun dina Gambar 4 pikeun jagat meso wungkul, sareng dina Tabél S3 nilai HC5 tina tilu sét data SSD dilaporkeun.Nilai HC50 tina grup fipronil, sulfida, sulfon sareng desulfinyl [22,1 ± 8,78 ng / L (95% CI, 11,4 dugi ka 46,2), 16,9 ± 3,38 ng / L (95% CI, 11,2 dugi ka 24,0), 8,80 ± 2,66 ng / L (95% CI, 5,44 nepi ka 15,8) jeung 83,4 ± 32,9 ng / L (95% CI, 36,4 nepi ka 163)] Sanyawa ieu nyata leuwih handap tina taksa richness EC50 (total jumlah taksa unik) (Table S1 ; catetan dina tabel bahan tambahan nyaéta mikrogram per liter).
Dina percobaan skala meso, nalika kakeunaan (A) fipronil, (B) dessulfinyl fipronil, (C) fipronil sulfone, (D) fipronil sulfida salila 30 poé, sensitipitas spésiés digambarkeun Ieu nilai EC50 tina takson.Garis putus-putus biru ngagambarkeun 95% CI.Garis putus-putus horizontal ngagambarkeun HC5.Nilai HC5 (ng / L) unggal sanyawa nyaéta kieu: Fipronil, 4,56 ng / L (95% CI, 2,59 ka 10,2);Sulfida, 3,52 ng/L (1,36 nepi ka 9,20);Sulfone, 2,86 ng / Liter (1,93 nepi ka 5,29);jeung sulfinyl, 3,55 ng/liter (0,35 nepi ka 28,4).Punten dicatet yén sumbu-x aya dina skala logaritmik.
Dina lima studi régional, Fipronil (kolotna) dideteksi dina 22% tina 444 titik sampling lapangan (Table 1).Frékuénsi deteksi florfenib, sulfone sareng amida sami (18% dugi ka 22% tina sampel), frékuénsi deteksi sulfida sareng desulfinyl langkung handap (11% dugi ka 13%), sedengkeun produk degradasi sésana pisan luhur.Sababaraha (1% atanapi kirang) atanapi henteu kantos dideteksi (Tabel 1)..Fipronil paling sering dideteksi di tenggara (52% tina situs) sareng paling sering di kalér-kuloneun (9% tina situs), anu nunjukkeun variabilitas pamakean benzopyrazole sareng potensi kerentanan aliran di sakuliah nagara.Degradan biasana nunjukkeun pola régional anu sami, kalayan frékuénsi deteksi pangluhurna di tenggara sareng panghandapna di kalér-kuloneun atanapi basisir California.Konsentrasi diukur tina fipronil éta pangluhurna, dituturkeun ku fipronil sanyawa indungna (90% perséntase masing-masing 10,8 jeung 6,3 ng / L) (Table 1) (35).Konsentrasi pangluhurna fipronil (61,4 ng/L), disulfinyl (10,6 ng/L) jeung sulfida (8,0 ng/L) ditangtukeun di tenggara (dina opat minggu panungtungan sampel).Konsentrasi sulfon pangluhurna ditangtukeun di kulon.(15,7 ng / L), amida (42,7 ng / L), dessulfinyl flupirnamide (14 ng / L) jeung fipronil sulfonate (8,1 ng / L) (35).Florfenide sulfone éta hijina sanyawa anu katalungtik ngaleuwihan HC5 (Table 1).Rata-rata ΣTUFipronils antara sababaraha daérah béda-béda pisan (Tabel 1).Rata-rata ΣTUFipronils nasional nyaéta 0,62 (sadayana lokasi, sadaya daérah), sareng 71 situs (16%) gaduh ΣTUFipronils> 1, nunjukkeun yén éta tiasa janten racun pikeun makroinvertebrata bentik.Dina opat tina lima wewengkon diulik (iwal Midwest), aya hubungan signifikan antara SPEARpestisida na ΣTUFipronil, kalawan R2 disaluyukeun mimitian ti 0,07 sapanjang basisir California ka 0,34 di tenggara (Gambar 5).
* Sanyawa dipaké dina percobaan mesoscopic.†ΣTUFipronils, median tina jumlah unit toksin [konsentrasi médan observasi opat sanyawa fipronil/konsentrasi bahaya unggal sanyawa tina persentil kalima spésiés nu kainféksi SSD (Gambar 4)] Pikeun sampel mingguan fipronil, 4 panungtungan. minggu sampel péstisida dikumpulkeun di unggal situs diitung.‡Jumlah lokasi dimana péstisida diukur.Persentil ka-90 dumasar kana konsentrasi maksimum anu dititénan dina situs salila 4 minggu panungtungan sampling péstisida.kalawan persentase sampel diuji.¶ Paké 95% CI tina nilai HC5 (Gambar 4 sarta Table S3, ngan meso) keur ngitung CI.Dechloroflupinib parantos dianalisis di sadaya daérah sareng teu acan kantos kapendak.ND, teu kauninga.
Unit toksik Fipronil nyaéta konsentrasi fipronil anu diukur dibagi ku nilai HC5 sanyawa-spésifik, anu ditangtukeun ku SSD anu dicandak tina percobaan média (tingali Gambar 4).Garis hideung, modél aditif umum (GAM).Garis putus beureum gaduh CI 95% pikeun GAM.ΣTUFipronils dirobah jadi log10 (ΣTUFipronils+1).
Balukar ngarugikeun tina fipronil dina spésiés akuatik non-target geus ogé documented (15, 21, 24, 25, 32, 33), tapi ieu téh ulikan munggaran nu éta sénsitip dina lingkungan laboratorium dikawasa.Komunitas taksa éta kakeunaan sanyawa fipronil, sareng hasilna diekstrapolasi dina skala kontinental.Hasil tina percobaan mesocosmic 30 poé bisa ngahasilkeun 15 grup serangga akuatik diskrit (Table S1) kalawan konsentrasi unreported dina literatur, diantara nu serangga akuatik dina database karacunan anu underrepresented (53, 54).Kurva réspon dosis-spésifik Taksa (sapertos EC50) katémbong dina parobihan tingkat komunitas (sapertos kabeungharan taksa sareng tiasa ngapung leungitna kaayaanana) sareng parobihan fungsional (sapertos kaskade nutrisi sareng parobahan penampilan).Pangaruh alam semesta mesoscopic ieu extrapolated ka lapangan.Dina opat tina lima daérah panalungtikan di Amérika Serikat, konsentrasi fipronil anu diukur lapangan dihubungkeun sareng turunna ékosistem akuatik dina cai anu tiasa dialirkeun.
Nilai HC5 tina 95% spésiés dina percobaan mémbran sedeng miboga éfék pelindung, nunjukkeun yén sakabéh komunitas invertebrata akuatik leuwih sénsitip kana sanyawa fipronil ti saméméhna dipikaharti.Nilai HC5 diala (florfenib, 4,56 ng/liter; desulfoxirane, 3,55 ng/liter; sulfon, 2,86 ng/liter; sulfida, 3,52 ng/liter) sababaraha kali (florfenib) nepi ka tilu kali Leuwih ti hiji urutan gedena (desulfinyl). ) di handap patokan invertebrata kronis EPA ayeuna [fipronil, 11 ng/liter;desulfinyl, 10.310 ng/liter;sulfon, 37 ng/liter;jeung sulfida, pikeun 110 ng/liter (8)].Percobaan Mesoscopic ngaidentipikasi loba grup nu sénsitip kana fipronil tinimbang nu dituduhkeun ku patokan invertebrata kronis EPA (4 grup nu leuwih sénsitip kana fipronil, 13 pasang desulfinyl, 11 pasang sulfone jeung 13 pasang) sensitipitas sulfida) (Gambar 4 jeung tabél) S1).Ieu nunjukkeun yén patokan teu tiasa ngajaga sababaraha spésiés anu ogé dititénan di dunya tengah, anu ogé nyebar di ékosistem akuatik.Bédana antara hasil kami sareng patokan ayeuna utamina kusabab kurangna data uji karacunan fipronil anu lumaku pikeun sauntuyan taksa serangga akuatik, khususna nalika waktos paparan langkung ti 4 dinten sareng fipronil naék.Salila percobaan mesokosmik 30 poé, lolobana serangga dina komunitas invertebrata leuwih sénsitip kana fipronil ti organisme uji umum Aztec (crustacea), sanajan sanggeus koréksi Aztec The EC50 of Teike ngajadikeun eta sarua sanggeus transformasi akut.(Biasana jam 96) kana waktos paparan kronis (Gambar S7).Konsensus anu langkung saé dihontal antara ékspérimén mémbran sedeng sareng panilitian anu dilaporkeun dina ECOTOX ngagunakeun organisme uji standar Chironomus dilutus (serangga).Teu heran serangga akuatik utamana sénsitip kana péstisida.Tanpa nyaluyukeun waktos paparan, ékspérimén skala meso sareng data komprehensif tina database ECOTOX nunjukkeun yén seueur taksa anu dititénan langkung sénsitip kana sanyawa fipronil tibatan Clostridium anu éncér (Gambar S6).Nanging, ku nyaluyukeun waktos paparan, Dilution Clostridium mangrupikeun organisme anu paling sénsitip kana fipronil (indungna) sareng sulfida, sanaos henteu peka kana sulfon (Gambar S7).Hasil ieu ngagambarkeun pentingna kaasup sababaraha jenis organisme akuatik (kaasup sababaraha serangga) pikeun ngahasilkeun konsentrasi péstisida sabenerna nu bisa ngajaga organisme akuatik.
Métode SSD tiasa ngajagi takson anu jarang atanapi teu peka anu EC50 henteu tiasa ditangtukeun, sapertos Cinygmula sp., Isoperla fulva jeung Brachycentrus americanus.Nilai EC50 tina kaayaanana taksa sareng tiasa ngapung kalimpahan ngagambarkeun parobahan komposisi komunitas konsisten sareng nilai HC50 tina SSD fipronil, sulfon sareng sulfida.Protokol ngadukung ideu di handap ieu: Metoda SSD anu dianggo pikeun nurunkeun ambang tiasa ngajagaan sakumna komunitas, kalebet takson anu jarang atanapi teu peka di masarakat.Ambang organisme akuatik anu ditangtukeun tina SSD dumasar kana sababaraha taksa atanapi taksa insensitip tiasa pisan henteu cekap pikeun ngajagaan ékosistem akuatik.Ieu kasus pikeun desulfinyl (Gambar S6B).Kusabab kurangna data dina database ECOTOX, konsentrasi dasar invertebrata kronis EPA nyaéta 10,310 ng/L, nyaéta opat ordo gedéna leuwih luhur ti 3,55 ng/L HC5.Hasil tina set respon takson béda dihasilkeun dina percobaan mesoscopic.Kurangna data karacunan utamana masalah pikeun sanyawa degradable (Gambar S6), nu bisa ngajelaskeun naha tolok ukur biologis akuatik aya pikeun sulfone jeung sulfida téh ngeunaan 15 nepi ka 30 kali kirang sénsitip ti nilai SSD HC5 dumasar kana Cina Semesta.Kauntungannana metode mémbran sedeng nyaéta sababaraha nilai EC50 tiasa ditangtukeun dina hiji percobaan, anu cukup pikeun ngabentuk SSD lengkep (contona, desulfinyl; Gambar 4B sareng Gambar S6B sareng S7B), sareng gaduh dampak anu signifikan. on taksa alam ékosistem nu ditangtayungan Loba respon.
Ékspérimén mesoscopic nunjukkeun yén fipronil sareng produk degradasina tiasa gaduh épék ngarugikeun sublétal sareng henteu langsung dina fungsi masarakat.Dina percobaan mesoscopic, sakabéh lima sanyawa fipronil mucunghul mangaruhan mecenghulna serangga.Hasil babandingan antara konsentrasi pangluhurna jeung panghandapna (inhibisi jeung stimulasi mecenghulna individu atawa parobahan waktu mecenghulna) konsisten jeung hasil dilaporkeun saméméhna tina percobaan meso ngagunakeun bifenthrin inséktisida (29).Munculna sawawa nyadiakeun fungsi ékologis penting tur bisa dirobah ku polutan kayaning fipronil (55, 56).Munculna simultaneous teu ukur kritis pikeun baranahan serangga jeung kegigihan populasi, tapi ogé pikeun suplai serangga dewasa, nu bisa dipaké salaku kadaharan pikeun sato akuatik jeung darat (56).Nyegah mecenghulna bibit bisa mangaruhan adversely bursa dahareun antara ékosistem akuatik jeung ekosistem riparian, sarta nyebarkeun épék polutan akuatik kana ekosistem darat (55, 56).Panurunan dina kaayaanana scrapers (ganggang-dahar serangga) observasi dina percobaan skala meso nyababkeun panurunan dina konsumsi ganggang, nu nyababkeun kanaékan klorofil a (Gambar 3).Kaskade trofik ieu ngarobah fluks karbon jeung nitrogén dina web dahareun cair, sarupa jeung hiji ulikan nu dievaluasi épék pyrethroid bifenthrin on komunitas benthic (29).Ku alatan éta, phenylpyrazoles, kayaning fipronil jeung produk degradasi anak, pyrethroids, jeung meureun tipe séjén inséktisida, sacara teu langsung bisa ngamajukeun kanaékan biomassa alga jeung gangguan karbon jeung nitrogén dina aliran leutik.Dampak sanésna tiasa dugi ka karuksakan siklus karbon sareng nitrogén antara ékosistem akuatik sareng terestrial.
Inpormasi anu dicandak tina uji mémbran sedeng ngamungkinkeun urang pikeun ngira-ngira relevansi ékologis konsentrasi sanyawa fipronil anu diukur dina studi lapangan skala ageung anu dilakukeun di lima daérah Amérika Serikat.Dina 444 aliran leutik, 17% tina konsentrasi rata-rata hiji atawa leuwih sanyawa fipronil (rata-rata leuwih 4 minggu) ngaleuwihan nilai HC5 dicandak tina uji média.Paké SSD tina percobaan skala meso pikeun ngarobah konsentrasi sanyawa fipronil diukur kana indéks nu patali karacunan, nyaeta, jumlah unit karacunan (ΣTUFipronils).Nilai 1 nunjukkeun karacunan atawa paparan kumulatif sanyawa fipronil ngaleuwihan panyalindungan dipikawanoh Spésiés patut 95%.Hubungan signifikan antara ΣTUFipronil di opat tina lima wewengkon jeung indikator SPEARpesticides kaséhatan masarakat invertebrata nunjukkeun yén fipronil bisa adversely mangaruhan komunitas invertebrata benthic di walungan di sababaraha wewengkon di Amérika Serikat.Hasil ieu ngarojong hipotésis Wolfram et al.(3) Résiko inséktisida phenpyrazole ka permukaan cai di Amérika Serikat teu kahartos sapinuhna sabab dampak dina serangga akuatik lumangsung di handap ambang pangaturan ayeuna.
Seuseueurna aliran anu eusina fipronil di luhur tingkat toksik aya di daérah tenggara anu rélatif urbanisasi (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Penilaian saméméhna di daérah éta henteu ngan ukur nyimpulkeun yén fipronil mangrupikeun stressor utama anu mangaruhan struktur komunitas invertebrata di sungai, tapi ogé yén oksigén larut rendah, paningkatan gizi, parobahan aliran, degradasi habitat, sareng péstisida sanés sareng Kategori polutan penting. sumber stress (57).Campuran stres ieu konsisten sareng "sindrom walungan urban", anu mangrupikeun degradasi ékosistem walungan anu biasa dititénan dina hubungan panggunaan lahan kota (58, 59).Tanda-tanda panggunaan lahan perkotaan di daérah Tenggara ngembang sareng diperkirakeun ningkat nalika jumlah penduduk di daérah éta.Dampak pangwangunan kota kahareup jeung péstisida dina runoff urban diperkirakeun ngaronjat (4).Lamun urbanisasi jeung pamakéan fipronil terus tumuwuh, pamakéan péstisida ieu di kota bisa beuki mangaruhan komunitas stream.Sanajan meta-analisis menyimpulkan yén pamakéan péstisida tatanén ngancam ékosistem stream global (2, 60), urang nganggap yén assessments ieu underestimate dampak global sakabéh péstisida ku teu kaasup pamakéan urban.
Rupa-rupa stressor, kaasup péstisida, bisa mangaruhan komunitas makroinvertebrata di DAS dimekarkeun (urban, tatanén jeung pamakéan lahan campuran) jeung bisa jadi patali jeung pamakéan lahan (58, 59, 61).Sanajan ulikan ieu ngagunakeun indikator SPEARpestisida jeung karakteristik karacunan fipronil organisme akuatik husus pikeun ngaleutikan dampak faktor confounding, kinerja indikator SPEARpestisida bisa kapangaruhan ku degradasi habitat, sarta fipronil bisa dibandingkeun jeung Péstisida séjén patali (4, 17, 51, 57).Sanajan kitu, model sababaraha stressor dimekarkeun maké ukuran widang ti dua studi régional munggaran (Midwestern jeung Tenggara) némbongkeun yén péstisida mangrupakeun stressor hulu penting pikeun kaayaan masarakat macroinvertebrata di wading walungan.Dina model ieu, variabel panjelasan penting kaasup péstisida (utamana bifenthrin), gizi jeung ciri habitat di lolobana aliran tatanén di Midwest, sarta péstisida (utamana fipronil) di kalolobaan kota di tenggara.Parobahan oksigén, gizi jeung aliran (61, 62).Ku alatan éta, sanajan studi régional nyoba alamat dampak stressors non-péstisida on indikator respon tur nyaluyukeun indikator prediktif pikeun ngajelaskeun dampak fipronil, hasil widang survey ieu ngarojong view fipronil urang.) Kudu dianggap salah sahiji sumber paling boga pangaruh tekanan di walungan Amérika, utamana di tenggara Amérika Sarikat.
Kajadian degradasi péstisida di lingkungan jarang didokumentasikeun, tapi ancaman pikeun organisme akuatik tiasa langkung ngabahayakeun tibatan awak indungna.Dina kasus fipronil, studi lapangan sareng ékspérimén skala meso nunjukkeun yén produk degradasi umumna sapertos awak indung dina aliran sampel sareng gaduh karacunan anu sami atanapi langkung luhur (Tabel 1).Dina percobaan mémbran sedeng, fluorobenzonitrile sulfone éta paling toksik tina produk degradasi péstisida ditalungtik, sarta éta leuwih toksik ti sanyawa indungna, sarta ieu ogé kauninga dina frékuénsi sarupa nu sanyawa indungna.Upami ukur péstisida indungna anu diukur, kajadian karacunan poténsial moal ditingali, sareng kurangna inpormasi karacunan relatif salami dégradasi péstisida hartosna kajadian sareng akibatna tiasa dipaliré.Salaku conto, kusabab kurangna inpormasi ngeunaan karacunan produk degradasi, penilaian komprehensif péstisida dina aliran Swiss dilaksanakeun, kalebet 134 produk dégradasi péstisida, sareng ngan ukur sanyawa indung anu dianggap salaku sanyawa indung dina penilaian résiko ékotoksikologis.
Hasil penilaian résiko ékologis ieu nunjukkeun yén sanyawa fipronil gaduh épék ngarugikeun kana kaséhatan walungan, ku kituna tiasa disimpulkeun yén épék ngarugikeun tiasa dititénan dimana waé dimana sanyawa fipronil ngaleuwihan tingkat HC5.Hasil ékspérimén mesoscopic henteu gumantung kana lokasi, nunjukkeun yén konsentrasi fipronil sareng produk degradasina dina seueur taksa aliran langkung handap tibatan anu kacatet sateuacana.Kami yakin yén panemuan ieu sigana bakal diperpanjang ka protobiota dina aliran murni dimana waé.Hasil tina ékspérimén skala meso diterapkeun kana studi lapangan skala ageung (444 aliran leutik diwangun ku pakotaan, tatanén, sareng pamakean campuran lahan di lima daérah utama di Amérika Serikat), sareng kapanggih yén konsentrasi seueur aliran. dimana fipronil dideteksi diperkirakeun janten Toksisitas anu dihasilkeun nunjukkeun yén hasil ieu tiasa manjang ka nagara-nagara sanés dimana fipronil dianggo.Numutkeun laporan, jumlah jalma anu ngagunakeun Fipronil ningkat di Jepang, Inggris sareng AS (7).Fipronil aya di ampir unggal buana, kalebet Australia, Amérika Kidul sareng Afrika (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Hasil tina studi meso-to-field anu disayogikeun di dieu nunjukkeun yén panggunaan fipronil tiasa gaduh signifikansi ékologis dina skala global.
Pikeun bahan tambahan pikeun artikel ieu, mangga tingali http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1
Ieu mangrupikeun artikel aksés kabuka anu disebarkeun dina kaayaan Lisensi Creative Commons Attribution-Non-Commercial Lisensi, anu ngamungkinkeun panggunaan, distribusi sareng réproduksi dina médium naon waé, salami panggunaan akhir henteu kanggo kauntungan komersil sareng premisna nyaéta yén karya aslina bener.Rujukan.
Catetan: Kami ngan ukur nyuhunkeun anjeun nyayogikeun alamat email anjeun supados jalma anu anjeun nyarankeun ka halaman éta terang yén anjeun hoyong aranjeunna ningali email sareng yén éta sanés spam.Kami moal néwak alamat surélék.
Patarosan ieu dianggo pikeun nguji naha anjeun nganjang sareng nyegah kiriman spam otomatis.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Métre, Barbara Mahler (Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Panaliti nunjukkeun yén péstisida umum anu sering dideteksi dina aliran Amérika langkung toksik tibatan anu disangka.
Janet L. Miller, Travis S. Schmidt, Peter C. Van Métre, Barbara Mahler (Barbara J. Mahler, Mark W. Sandstrom, Lisa H. Nowell, Daren M. Carlisle, Patrick W. Moran
Panaliti nunjukkeun yén péstisida umum anu sering dideteksi dina aliran Amérika langkung toksik tibatan anu disangka.
© 2021 Asosiasi Amérika pikeun Kamajuan Élmu.sadaya hak disimpen.AAAS mangrupikeun mitra HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef sareng COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.