Akarsulardaki pestisitler giderek küresel bir sorun haline geliyor, ancak su ekosistemlerinin güvenli konsantrasyonu hakkında çok az bilgi var.30 günlük bir mezokozmik deneyde, yerli bentik suda yaşayan omurgasızlar, yaygın olarak kullanılan böcek ilacı fipronile ve dört çeşit bozunma ürününe maruz bırakıldı.Fipronil bileşiği ortaya çıkışta ve trofik kaskadda değişikliklere neden oldu.Fipronil ve onun sülfit, sülfon ve desülfinil bozunma ürünlerinin %50 yanıta neden olduğu etkili konsantrasyon (EC50) geliştirilmiştir.Taksanlar fipronile duyarlı değildir.15 mezokozmik EC50 değerinden etkilenen türlerin %5'inin tehlike konsantrasyonu, saha örneğindeki fipronilin bileşik konsantrasyonunu toksik birimlerin toplamına (∑TUFiproniller) dönüştürmek için kullanılır.Beş bölgesel çalışmadan elde edilen akışların %16'sında ortalama ∑TUFipronil 1'i aştı (toksisiteyi gösterir).Risk altındaki türlere ilişkin omurgasız göstergeleri, beş örnekleme alanının dördünde TUTUipronil ile negatif korelasyon göstermektedir.Bu ekolojik risk değerlendirmesi, fipronil bileşiklerinin düşük konsantrasyonlarının Amerika Birleşik Devletleri'nin birçok yerindeki akarsu topluluklarını azaltacağını göstermektedir.
Sentetik kimyasalların üretimi son yıllarda büyük ölçüde artmasına rağmen, bu kimyasalların hedef dışı ekosistemler üzerindeki etkisi tam olarak anlaşılamamıştır (1).Küresel tarım arazilerinin %90'ının kaybolduğu yüzey sularında tarımsal pestisitlere ilişkin veri bulunmamaktadır, ancak verilerin olduğu yerlerde pestisitlerin yasal eşikleri aşma süresi yarı yarıyadır (2).Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yüzey sularındaki tarımsal pestisitlere ilişkin bir meta-analiz, örnekleme yerlerinin %70'inde en az bir pestisitin yasal eşiği aştığını ortaya çıkardı (3).Ancak bu meta-analizler (2, 3) yalnızca tarımsal arazi kullanımından etkilenen yüzey sularına odaklanmaktadır ve münferit çalışmaların bir özetidir.Pestisitler, özellikle de insektisitler kentsel peyzaj drenajında ​​da yüksek konsantrasyonlarda mevcuttur (4).Tarım ve kentsel alanlardan boşaltılan yüzey sularında pestisitlerin kapsamlı bir değerlendirmesinin yapılması nadirdir;bu nedenle pestisitlerin yüzey su kaynaklarına ve bunların ekolojik bütünlüğüne yönelik büyük ölçekli bir tehdit oluşturup oluşturmadığı bilinmemektedir.
Benzopirazoller ve neonikotinoidler 2010 yılında küresel pestisit pazarının üçte birini oluşturuyordu (5).Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yüzey sularında fipronil ve onun bozunma ürünleri (fenilpirazoller) en yaygın pestisit bileşikleridir ve konsantrasyonları genellikle su standartlarını aşmaktadır (6-8).Neonikotinoidler arılar ve kuşlar üzerindeki etkileri ve yaygınlıkları nedeniyle ilgi çekse de (9), fipronil balıklar ve kuşlar için daha toksiktir (10), diğer fenilpirazol sınıfı bileşikler ise herbisidal etkiye sahiptir (5).Fipronil, kentsel ve tarımsal ortamlardaki zararlıları kontrol etmek için kullanılan sistemik bir böcek ilacıdır.Fipronilin 1993 yılında dünya pazarına girmesinden bu yana Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Birleşik Krallık'ta fipronilin kullanımı büyük ölçüde artmıştır (5).Amerika Birleşik Devletleri'nde fipronil, karıncaları ve termitleri kontrol etmek için kullanılır ve mısır (tohum işleme dahil), patates ve meyve bahçeleri gibi mahsullerde kullanılır (11, 12).Amerika Birleşik Devletleri'nde fipronilin tarımsal kullanımı 2002'de zirveye ulaştı (13).Ulusal kentsel kullanım verileri mevcut olmasa da Kaliforniya'da kentsel kullanım 2006 ve 2015'te zirveye ulaştı (https://calpip.cdpr.ca) .gov/main .cfm, erişim tarihi: 2 Aralık 2019).Her ne kadar yüksek uygulama oranlarına sahip bazı tarım alanlarındaki akarsularda yüksek fipronil konsantrasyonları (6.41μg/L) bulunsa da (14), tarımsal akarsularla karşılaştırıldığında, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kentsel akarsular genellikle daha fazla tespite ve daha yüksek konsantrasyonlara sahiptir. fırtınaların oluşması testle ilişkilendirilmektedir (6, 7, 14-17).
Fipronil, topraktan akıntıya veya sızıntı yoluyla su ekosistemine girer (7, 14, 18).Fipronil düşük uçuculuğa (Henry yasası sabiti 2,31×10-4 Pa m3 mol-1), düşük ila orta derecede suda çözünürlüğe (20°C'de 3,78 mg/l) ve orta derecede hidrofobikliğe (log Kow 3,9 ila 4,1) sahiptir. topraktaki hareketlilik çok küçüktür (log Koc 2,6 ila 3,1'dir) (12, 19) ve çevrede düşük ila orta düzeyde kalıcılık gösterir (20).Finazepril fotoliz, oksidasyon, pH'a bağlı hidroliz ve indirgeme yoluyla parçalanarak dört ana bozunma ürünü oluşturulur: dessülfoksifenapril (veya sülfoksit), fenaprenip sülfon (sülfon), Filofenamid (amid) ve filofenib sülfit (sülfit).Fipronil bozunma ürünleri ana bileşiğe göre daha stabil ve dayanıklı olma eğilimindedir (21, 22).
Fipronilin toksisitesi ve hedef olmayan türlere (suda yaşayan omurgasızlar gibi) bozulması iyi bir şekilde belgelenmiştir (14, 15).Fipronil, böceklerde gama-aminobütirik asit tarafından düzenlenen klorür kanalından klorür iyonunun geçişine müdahale eden, aşırı heyecana ve ölüme neden olacak yeterli konsantrasyona neden olan nörotoksik bir bileşiktir (20).Fipronil seçici olarak toksiktir, dolayısıyla böcekler için memelilere göre daha büyük bir reseptör bağlanma afinitesine sahiptir (23).Fipronilin bozunma ürünlerinin böcek öldürücü aktivitesi farklıdır.Sülfon ve sülfürün tatlı su omurgasızlarına karşı toksisitesi ana bileşiğinkine benzer veya bundan daha yüksektir.Desülfinil orta derecede toksisiteye sahiptir ancak ana bileşikten daha az toksiktir.Nispeten toksik değildir (23, 24).Suda yaşayan omurgasızların fipronil ve fipronil bozunmasına duyarlılığı taksonlar içinde ve arasında büyük farklılıklar gösterir (15) ve hatta bazı durumlarda büyüklük sırasını bile aşar (25).Son olarak fenilpirazollerin ekosistem için önceden düşünüldüğünden daha toksik olduğuna dair kanıtlar vardır (3).
Laboratuar toksisite testlerine dayanan sudaki biyolojik kıyaslamalar, sahadaki popülasyonların riskini hafife alabilir (26-28).Su standartları genellikle bir veya birkaç suda yaşayan omurgasız türü (örneğin, Diptera: Chironomidae: Chironomus ve Crustacea: Daphnia magna ve Hyalella azteca) kullanılarak tek tür laboratuvar toksisite testiyle oluşturulur.Bu test organizmalarının yetiştirilmesi genellikle diğer bentik makroomurgasızlara (örneğin phe cinsi::) kıyasla daha kolaydır ve bazı durumlarda kirleticilere karşı daha az duyarlıdır.Örneğin, D. Magna birçok metale karşı belirli böceklere göre daha az duyarlıyken A. zteca, piretroid böcek ilacı bifentrine karşı solucanlara karşı duyarlılığından daha az duyarlıdır (29, 30).Mevcut kıyaslamaların bir diğer sınırlaması da hesaplamalarda kullanılan uç noktalardır.Akut kıyaslamalar ölüm oranına dayalıdır (ya da kabuklular için sabittir), kronik kıyaslamalar ise genellikle ölümcül olmayan son noktalara (büyüme ve üreme gibi) (varsa) dayanmaktadır.Ancak taksonların başarısını ve topluluk dinamiklerini etkileyebilecek büyüme, ortaya çıkma, felç ve gelişimsel gecikme gibi yaygın ölümcül olmayan etkiler vardır.Sonuç olarak, karşılaştırmalı değerlendirme etkinin biyolojik önemi için bir arka plan sağlasa da, toksisite eşiği olarak ekolojik uygunluk belirsizdir.
Fipronil bileşiklerinin bentik su ekosistemleri (omurgasızlar ve algler) üzerindeki etkilerini daha iyi anlamak için, doğal bentik topluluklar laboratuvara getirildi ve 30 günlük Fipronil akışı veya dört fipronil bozunma deneyinden biri sırasında konsantrasyon gradyanlarına maruz bırakıldı.Araştırmanın amacı, bir nehir topluluğunun geniş bir taksonunu temsil eden her bir fipronil bileşiği için türe özgü %50 etki konsantrasyonu (EC50 değeri) üretmek ve kirleticilerin topluluk yapısı ve işlevi üzerindeki etkisini (yani tehlike konsantrasyonu) belirlemektir. Etkilenen türlerin %'si (HC5) ve ortaya çıkışın ve trofik dinamiklerin değişmesi gibi dolaylı etkiler].Daha sonra mezoskopik deneyden elde edilen eşik (bileşiğe özgü HC5 değeri), Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırma Kurumu (USGS) tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nin beş bölgesinden (Kuzeydoğu, Güneydoğu, Ortabatı, Kuzeybatı Pasifik ve Orta Kaliforniya) toplanan araziye uygulandı. Kıyı Bölgesi Verileri) USGS bölgesel akış kalitesi değerlendirmesinin bir parçası olarak (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/).Bildiğimiz kadarıyla bu ilk ekolojik risk değerlendirmesi.Fipronil bileşiklerinin kontrollü bir orta-ortamda bentik organizmalar üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde araştırıyor ve ardından bu sonuçları kıta ölçeğinde saha değerlendirmelerine uyguluyor.
30 günlük mezokozmik deney, 18 Ekim - 17 Kasım 2017 tarihleri ​​arasında ABD'nin Colorado eyaletindeki Fort Collins kentindeki USGS Su Laboratuvarı'nda (AXL) 1 gün evcilleştirme ve 30 gün deney için gerçekleştirildi.Yöntem daha önce tanımlanmış (29, 31) ve ek materyalde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.Orta alan ayarı, dört aktif akışta (dolaşan su tankları) 36 dolaşan akışı içerir.Her canlı akış, su sıcaklığını korumak için bir soğutucuyla donatılmıştır ve 16:8 aydınlık-karanlık döngüsüyle aydınlatılmaktadır.Orta seviyedeki akış, fipronilin hidrofobikliğine uygun (log Kow = 4.0) ve organik temizleme solventleri için uygun olan paslanmaz çeliktir (Şekil S1).Orta ölçekli deney için kullanılan su, Cache La Poudre Nehri'nden (Rocky Mountain Ulusal Parkı, Ulusal Orman ve Continental Divide dahil yukarı akış kaynakları) toplandı ve AXL'in dört polietilen depolama tankında depolandı.Sahadan toplanan tortu ve su numuneleri üzerinde yapılan önceki değerlendirmelerde herhangi bir pestisit bulunamamıştır (29).
Orta ölçekli deney tasarımı 30 işlem akışı ve 6 kontrol akışından oluşur.Arıtma akışı, her biri kopyalanmamış sabit konsantrasyonlarda fipronil bileşikleri içeren arıtılmış su alır: fipronil (fipronil (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-3), amid (Sigma-Aldrich, CAS 205650-69-7), kükürt giderme grubu [ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) Pestisit Kitaplığı, CAS 205650-65-3], sülfon (Sigma-Aldrich, CAS 120068-37-2) ve sülfit (Sigma-Aldrich, CAS 120067-83-6); Yayınlanan yanıt değerlerine göre (7, 15, 16, 18, 21, 23, 25, 32, 33) Fipronil bileşiğini metanolde çözerek (Thermo Fisher Scientific, American Chemical Society sertifika düzeyi) ve seyrelterek. Konsantre bir stok çözeltisi hazırlamak için gerekli hacme kadar deiyonize su ile bir dozdaki metanol miktarı farklı olduğundan, aynı metanol konsantrasyonunu sağlamak için üç kontrolde gerektiği kadar metanol eklemek gerekir. Diğer üç kontrol akışının orta görünümünde metanol içermeyen nehir suyu alınmıştır, aksi halde diğer tüm akışlar gibi işlem görmüştür.
8. gün, 16. gün ve 26. günde akış membranında sıcaklık, pH değeri, elektriksel iletkenlik ve fipronil ve fipronilin bozunması ölçüldü.Ortam testi sırasında ana bileşik fipronilin bozunmasını izlemek amacıyla, fipronil (ebeveynler), sıcaklık, pH, pH ve diğer üç gün boyunca sıvı bağırsak mukozasını tedavi etmek için [5, 12 ve 21. günler (n = 6)] kullanıldı. İletkenlik, fipronil ve fipronil bozunma örneklemesi.Pestisit analiz numuneleri, 10 ml akan suyun, geniş çaplı bir iğne ile donatılmış bir Whatman 0.7 mikron GF/F şırınga filtresinden 20 ml'lik amber renkli bir cam şişeye filtrelenmesiyle toplandı.Numuneler hemen donduruldu ve analiz için Lakewood, Colorado, ABD'deki USGS Ulusal Su Kalitesi Laboratuvarına (NWQL) gönderildi.Daha önce yayınlanmış yöntemin geliştirilmiş bir yöntemi kullanılarak, su numunelerindeki Fipronil ve 4 bozunma ürünü, doğrudan sulu enjeksiyon (DAI) sıvı kromatografisi-tandem kütle spektrometrisi (LC-MS/MS; Agilent 6495) ile belirlendi.Cihaz tespit seviyesinin (IDL), niteliksel tanımlama standardını karşılayan minimum kalibrasyon standardı olduğu tahmin edilmektedir;fipronilin IDL'si 0,005 μg/L'dir ve diğer dört fipronilin IDL'si 0,001 μg/L'dir.Ek materyal, kalite kontrol ve güvence prosedürleri (örneğin numune geri kazanımı, spike'lar, üçüncü taraf incelemeleri ve boşluklar) dahil olmak üzere fipronil bileşiklerini ölçmek için kullanılan yöntemlerin tam bir tanımını sağlar.
30 günlük Mezokozmik deneyin sonunda yetişkin ve larva omurgasızların sayılması ve tanımlanması tamamlandı (ana veri toplama son noktası).Ortaya çıkan erginler her gün ağdan toplanıp temiz 15 ml'lik Falcon santrifüj tüpünde dondurulur.Deneyin sonunda (30. gün), her bir akıştaki membranın içeriği, omurgasızları uzaklaştırmak için temizlendi ve elendi (250 um) ve %80 etanol içerisinde saklandı.Timberline Aquatics (Fort Collins, CO), larvaların ve yetişkin omurgasızların, genellikle türler olmak üzere mümkün olan en düşük taksonomik seviyeye kadar taksonomik tanımlamasını tamamlamıştır.9, 19 ve 29. günlerde, her akışın mezoskopik zarında klorofil a üç kopya halinde ölçüldü.Mezoskopik deneyin bir parçası olarak tüm kimyasal ve biyolojik veriler, ekteki veri yayınında (35) sağlanmaktadır.
Amerika Birleşik Devletleri'nin beş büyük bölgesindeki küçük (sularda) akarsularda ekolojik araştırmalar yapıldı ve önceki endeks döneminde pestisitler izlendi.Kısacası, tarımsal ve kentsel arazi kullanımına (36-40) göre her bölgede 77 ila 100 lokasyon (toplamda 444 lokasyon) seçilmiştir.Bir yılın ilkbahar ve yaz aylarında (2013-2017) her bölgeden 4 ila 12 hafta boyunca haftada bir kez su numuneleri alınmaktadır.Spesifik süre bölgeye ve gelişme yoğunluğuna bağlıdır.Ancak kuzeydoğu bölgesindeki 11 istasyon neredeyse havza içerisindedir.Yalnızca bir numunenin toplanması dışında herhangi bir gelişme olmadı.Bölgesel çalışmalarda pestisitlere yönelik izleme periyotları farklı olduğundan, karşılaştırma amacıyla burada her sahadan toplanan yalnızca son dört örnek dikkate alınmıştır.Gelişmemiş Kuzeydoğu bölgesinden toplanan tek bir numunenin (n = 11) 4 haftalık numune alma dönemini temsil edebileceği varsayılmaktadır.Bu yöntem, pestisitler üzerinde aynı sayıda gözlem yapılmasına (Kuzeydoğu'daki 11 konum hariç) ve aynı gözlem süresine yol açmaktadır;Biyotaya uzun süreli maruz kalma için 4 haftanın yeterince uzun olduğuna inanılıyor, ancak ekolojik topluluğun bu temaslardan kurtulması için yeterince kısa olduğuna inanılıyor.
Yeterli akış olması durumunda su numunesi sabit hız ve sabit genişlik artışları vasıtasıyla toplanır (41).Bu yöntemi kullanmak için akışın yeterli olmadığı durumlarda numunelerin derin entegrasyonuyla veya akışın ağırlık merkezinden tutarak numune toplayabilirsiniz.10 ml filtrelenmiş numuneyi (42) toplamak için geniş çaplı bir şırınga ve disk filtre (0,7μm) kullanın.DAI LC-MS/MS/MS/MS aracılığıyla, fipronil ve 7 bozunma ürünü (dessülfinil fipronil, fipronil) Sülfitler, fipronil sülfon, desklorofipronil, desthiol fipronil, amid dahil olmak üzere 225 pestisit ve pestisit bozunma ürünü için su numuneleri NWQL'de analiz edildi. fipronil ve fipronil).).Saha çalışmaları için tipik minimum raporlama seviyeleri şunlardır: fipronil, desmetiltiyo florobenzonitril, fipronil sülfit, fipronil sülfon ve desklorofipronil 0,004 μg/L;dessülfinil fluorfenamid ve Fipronil amid konsantrasyonu 0,009 μg/litredir;fipronil sülfonatın konsantrasyonu 0,096 μg/litredir.
Omurgasız topluluklarından her alan çalışmasının sonunda (ilkbahar/yaz) örnek alınır, genellikle son pestisit örnekleme olayıyla aynı zamanda.Büyüme mevsimi ve pestisitlerin yoğun kullanımından sonra, örnekleme zamanı düşük akış koşullarıyla tutarlı olmalı ve nehir omurgasız topluluğunun olgunlaştığı ve esas olarak larva yaşam aşamasında olduğu zamana denk gelmelidir.500μm gözenekli veya D-çerçeveli bir Surber örnekleyici kullanılarak omurgasız topluluk örneklemesi 444 alanın 437'sinde tamamlandı.Örnekleme yöntemi ek materyalde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.NWQL'de tüm omurgasızlar genellikle cins veya tür düzeyinde tanımlanır ve listelenir.Bu alanda toplanan ve bu yazıda kullanılan tüm kimyasal ve biyolojik veriler, ekteki veri yayınında bulunabilir (35).
Mezoskopik deneyde kullanılan beş fipronil bileşiği için, larva omurgasızlarının konsantrasyonunun kontrole göre (yani EC20 ve EC50) %20 veya %50 oranında azaldığı hesaplandı.Veriler [x = zaman ağırlıklı fipronil konsantrasyonu (ayrıntılar için ek materyale bakın), y = larva bolluğu veya diğer ölçümler], üç parametreli logaritmik regresyon yöntemi "drc" kullanılarak R(43) genişletilmiş paketine yerleştirildi.Eğri, yeterli bolluğa sahip tüm türlere (larvalara) uyar ve topluluk etkisini daha iyi anlamak için diğer ilgi çekici ölçümleri (örneğin takson zenginliği, toplam mayıs sineği bolluğu ve toplam bolluk) karşılar.Nash-Sutcliff katsayısı (45) model uyumunu değerlendirmek için kullanılır, burada zayıf bir model uyumu sonsuz negatif değerler alabilir ve mükemmel uyum değeri 1'dir.
Deneyde fipronil bileşiklerinin böceklerin ortaya çıkışı üzerindeki etkilerini araştırmak için veriler iki şekilde değerlendirildi.İlk olarak, her bir tedavi akışı mezosunun görünümünden kontrol akış mezosunun ortalama görünümünü çıkararak, her bir akış mezosundan böceklerin kümülatif günlük oluşumu (tüm bireylerin toplam sayısı) kontrole göre normalleştirildi.30 günlük deneyde tedavi sıvısı aracısının kontrol sıvısı aracısından sapmasını anlamak için bu değerleri zamana karşı çizin.İkinci olarak, belirli bir akıştaki toplam mezofil sayısının kontrol grubundaki ortalama larva ve yetişkin sayısına oranı olarak tanımlanan ve üç parametreli logaritmik regresyon için uygun olan her akış mezofilinin toplam oluşum yüzdesini hesaplayın. .Toplanan tüm çimlenme böcekleri Chironomidae familyasının iki alt familyasındandı, dolayısıyla birleşik bir analiz yapıldı.
Taksonların kaybı gibi topluluk yapısındaki değişiklikler, sonuçta toksik maddelerin doğrudan ve dolaylı etkilerine bağlı olabilir ve topluluk işlevinde değişikliklere (örneğin, trofik kaskad) yol açabilir.Trofik kademeyi test etmek için, yol analizi yöntemi (R paketi “piecewiseSEM”) kullanılarak basit bir nedensel ağ değerlendirildi (46).Mezoskopik deneylerde, kazıyıcının biyokütlesini azaltmak için sudaki fipronil, desülfinil, sülfit ve sülfonun (amid test edilmemiştir) dolaylı olarak klorofil a biyokütlesinde bir artışa yol açtığı varsayılmaktadır (47).Bileşik konsantrasyonu belirleyici değişkendir ve kazıyıcı ve klorofil biyokütlesi yanıt değişkenleridir.Model uyumunu değerlendirmek için Fisher'in C istatistiği kullanılır, böylece P değeri <0,05 iyi bir model uyumunu gösterir (46).
Risk bazlı bir eko-topluluk eşik koruma maddesi geliştirmek için her bileşik, etkilenen türlerin (HC5), kronik tür hassasiyet dağılımının (SSD) ve tehlike konsantrasyonunun %95'ini elde etmiştir.Üç SSD veri seti oluşturuldu: (i) yalnızca mezo veri seti, (ii) tüm mezo verileri ve EPA ECOTOX veritabanı sorgusundan (https://cfpub.epa.gov/ecotox) toplanan verileri içeren bir veri seti /, erişilen 14 Mart 2019), çalışma süresi 4 gün veya daha uzundur ve (iii) ECOTOX verilerinin (akut maruz kalma) akut ile kronik D. magna oranına bölündüğü tüm mezoskopik verileri ve ECOTOX verilerini içeren bir veri seti ( 19.39) maruz kalma süresindeki farkı açıklamak ve kronik EC50 değerine (12) yaklaşmak için.Birden fazla SSD modeli oluşturma amacımız, (i) saha verileriyle karşılaştırma için HC5 değerlerini geliştirmek (yalnızca medyaya yönelik SSD'ler için) ve (ii) medya verilerinin, su ürünleri yetiştiriciliğine dahil edilmek üzere düzenleyici kurumlardan daha geniş çapta kabul edildiğini değerlendirmektir. yaşam kıyaslamalarının sağlamlığı ve veri kaynaklarının standart belirlenmesi ve dolayısıyla ayarlama süreci için mezoskopik çalışmaların kullanılmasının uygulanabilirliği.
SSD, R paketi “ssdtools” (48) kullanılarak her veri seti için geliştirilmiştir.SSD'den HC5 ortalamasını ve güven aralığını (CI) tahmin etmek için önyüklemeyi (n = 10.000) kullanın.Bu araştırma aracılığıyla geliştirilen kırk dokuz takson yanıtı (cins veya tür olarak tanımlanan tüm taksonlar), ECOTOX veritabanında yayınlanmış altı çalışmadan derlenen 32 takson yanıtıyla birleştirilir; toplamda 81 Takson yanıtı SSD geliştirme için kullanılabilir. .ECOTOX amid veri tabanında herhangi bir veri bulunmadığından amidler için SSD geliştirilmemiştir ve mevcut çalışmadan yalnızca bir EC50 yanıtı elde edilmiştir.ECOTOX veri tabanında sadece bir sülfit grubunun EC50 değeri bulunmasına rağmen mevcut yüksek lisans öğrencisinin 12 EC50 değeri bulunmaktadır.Bu nedenle sülfinil gruplarına yönelik SSD'ler geliştirilmiştir.
Yalnızca Mesocosmos'un SSD veri setinden elde edilen fipronil bileşiklerinin spesifik HC5 değerleri, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki beş bölgeden gelen 444 akıştaki fipronil bileşiklerinin maruziyetini ve potansiyel toksisitesini değerlendirmek için saha verileriyle birleştirildi.Son 4 haftalık örnekleme penceresinde, tespit edilen fipronil bileşiklerinin her konsantrasyonu (tespit edilemeyen konsantrasyonlar sıfırdır) ilgili HC5'e bölünür ve her numunenin bileşik oranı, fipronilin toplam toksisite birimini (ΣTUFipronils) elde etmek için toplanır; burada ΣTUFipronils> 1 toksisite anlamına gelir.
Etkilenen türlerin %50'sinin tehlike konsantrasyonunun (HC50) orta membran deneyinden elde edilen takson zenginliğinin EC50 değeri ile karşılaştırılması yoluyla, orta membran verilerinden elde edilen SSD'nin, daha geniş ekolojik topluluğun fipronile duyarlılığını yansıtacak şekilde değerlendirilmiştir. derece..Bu karşılaştırma sayesinde, takson zenginliğini ölçmek için EC50 yöntemini kullanan SSD yöntemi (yalnızca doz-cevap ilişkisine sahip taksonlar dahil) ile EC50 yöntemi (orta alanda gözlemlenen tüm benzersiz taksonlar dahil) arasındaki tutarlılık değerlendirilebilir.Doz tepki ilişkisi.
437 omurgasız toplayıcı derede omurgasız topluluklarının sağlık durumu ile ΣTUFipronil arasındaki ilişkiyi araştırmak için bir pestisit risk türü (SPEARpestisitler) göstergesi hesaplandı.SPEARpestisitler metriği, omurgasızların bileşimini fizyolojik ve ekolojik özelliklere sahip biyolojik taksonomi için bir bolluk metriğine dönüştürür ve böylece pestisitlere duyarlılık kazandırır.SPEAR pestisitler göstergesi doğal ortak değişkenlere duyarlı değildir (49, 50), ancak performansı ciddi habitat bozulmasından etkilenecektir (51).Her takson için yerinde toplanan bolluk verileri, nehrin ekolojik kalitesini değerlendirmek için ASTERICS yazılımıyla ilgili taksonun anahtar değeriyle koordine edilir (https://gewaesser-bewertung-berechnung.de/index.php/home) .html).Daha sonra verileri Indicate (http://systemecology.eu/indicate/) yazılımına (sürüm 18.05) aktarın.Bu yazılımda, Avrupa özellik veri tabanı ve pestisitlere karşı fizyolojik duyarlılığı olan veri tabanı, her sahanın verilerini SPEAR pestisit göstergesine dönüştürmek için kullanılır.Beş bölgesel çalışmanın her biri, SPEARpestisitler metriği ile ΣTUFipronils [log10(X + 1) dönüşümü] İlişkili arasındaki ilişkiyi araştırmak için Genel Katkı Modeli (GAM) [R(52)'deki "mgcv" paketi) kullandı.SPEAR pestisit ölçümleri ve veri analizi hakkında daha ayrıntılı bilgi için lütfen Ek Malzemelere bakın.
Su kalitesi indeksi her akış mezoskopik ve tüm mezoskopik deney periyodunda tutarlıdır.Ortalama sıcaklık, pH ve iletkenlik sırasıyla 13,1°C (±0,27°C), 7,8 (±0,12) ve 54,1 (±2,1) μS/cm (35) idi.Temiz nehir suyunda ölçülen çözünmüş organik karbon 3,1 mg/L'dir.MiniDOT kaydedicinin yerleştirildiği nehrin orta görünümünde çözünmüş oksijenin doygunluğa yakın olması (ortalama > 8,0 mg/L), bu da akışın tamamen sirküle edildiğini gösterir.
Fipronile ilişkin kalite kontrol ve kalite güvence verileri, ekteki veri yayınında (35) sağlanmaktadır.Kısacası, laboratuvar matriks artışlarının ve mezoskopik örneklerin geri kazanım oranları genellikle kabul edilebilir aralıklardadır (%70 ila %130 geri kazanımlar), IDL standartları kantitatif yöntemi doğrular ve laboratuvar ve cihaz boşlukları genellikle temizdir. bu genellemeler ek materyalde tartışılmıştır..
Sistem tasarımı nedeniyle ölçülen fipronil konsantrasyonu genellikle hedef değerden düşüktür (Şekil S2) (çünkü ideal koşullar altında kararlı duruma ulaşması 4 ila 10 gün sürer) (30).Diğer fipronil bileşikleri ile karşılaştırıldığında, desülfinil ve amid konsantrasyonu zamanla çok az değişir ve işlem içindeki konsantrasyonun değişkenliği, sülfon ve sülfürün düşük konsantrasyonlu işlemi dışında tedaviler arasındaki farktan daha küçüktür.Her tedavi grubu için zaman ağırlıklı ortalama ölçülen konsantrasyon aralığı aşağıdaki gibidir: Fipronil, IDL ila 9,07μg/L;Desülfinil, IDL ila 2,15μg/L;Amid, IDL ila 4,17μg/L;Sülfür, IDL 0,57μg/litreye kadar;ve sülfon, IDL 1.13μg/litredir (35).Bazı akışlarda hedef dışı fipronil bileşikleri, yani belirli bir işleme eklenmemiş ancak tedavi bileşiğinin bozunma ürünleri olduğu bilinen bileşikler tespit edildi.Ana bileşik fipronil ile muamele edilen mezoskopik membranlar, tespit edilen en yüksek sayıda hedef dışı bozunma ürününe sahiptir (işleme bileşiği olarak kullanılmadıklarında bunlar sülfinil, amid, sülfit ve sülfondur);bunlar çapraz kontaminasyonun sonucundan ziyade stok solüsyonun depolanması sırasında ve/veya mezoskopik deneyde meydana gelen üretim prosesi Bileşik safsızlıkları ve/veya bozunma proseslerinden kaynaklanabilir.Fipronil tedavisinde herhangi bir bozunma konsantrasyonu eğilimi gözlenmedi.Hedef dışı bozunma bileşikleri en yaygın olarak en yüksek arıtma konsantrasyonuna sahip vücutta tespit edilir, ancak konsantrasyon bu hedef dışı bileşiklerin konsantrasyonundan daha azdır (konsantrasyon için bir sonraki bölüme bakın).Bu nedenle, en düşük fipronil uygulamasında genellikle hedef olmayan bozunma bileşikleri tespit edilemediğinden ve en yüksek işlemde tespit edilen konsantrasyonun etki konsantrasyonundan daha düşük olması nedeniyle, bu hedef dışı bileşiklerin analiz üzerinde minimum etkiye sahip olduğu sonucuna varılmıştır.
Ortam deneylerinde bentik makroomurgasızlar fipronil, desülfinil, sülfon ve sülfüre duyarlıydı [Tablo S1;Orijinal bolluk verileri, eşlik eden veri versiyonunda (35) verilmektedir.Fipronil amid yalnızca Rhithrogena sp. sinek içindir.Toksik (ölümcül), EC50'si 2,05μg/L'dir [±10,8(SE)].15 benzersiz taksonun doz-cevap eğrileri oluşturuldu.Bu taksonlar, test edilen konsantrasyon aralığı (Tablo S1) dahilinde ölüm oranı gösterdi ve hedeflenen kümelenmiş taksonlar (sinekler gibi) (Şekil S3) ve zengin taksonlar (Şekil 1) Bir doz tepki eğrisi oluşturuldu.En hassas taksonların benzersiz taksonları üzerindeki fipronil, desülfinil, sülfon ve sülfürün konsantrasyonu (EC50) sırasıyla 0,005-0,364, 0,002-0,252, 0,002-0,061 ve 0,005-0,043μg/L aralığındadır.Rhithrogena sp.ve Sweltsa sp.;Şekil S4) daha tolere edilen taksonlardan (Mropsectra / Tanytarsus ve Lepidostoma sp. gibi) daha düşüktür (Tablo S1).Tablo S1'deki her bir bileşiğin ortalama EC50'sine göre, sülfonlar ve sülfitler en etkili bileşikler iken omurgasızlar genellikle desülfinile karşı en az duyarlı olanlardır (amidler hariç).Takson zenginliği, toplam bolluk, toplam pentaploid ve toplam taş sineği gibi genel ekolojik duruma ilişkin ölçümler, taksonlar ve bazı taksonların bolluğu dahil, bunlar orta bölgede çok nadirdir ve hesaplanamaz Ayrı bir doz tepki eğrisi çizin.Dolayısıyla bu ekolojik göstergeler SSD'ye dahil edilmeyen takson yanıtlarını da içermektedir.
(A) fipronil, (B) desülfinil, (C) sülfon ve (D) sülfit konsantrasyonunun üç seviyeli lojistik fonksiyonuna sahip takson zenginliği (larva).Her veri noktası, 30 günlük orta deneyin sonunda tek bir akıştan gelen larvaları temsil eder.Takson zenginliği, her bir akıştaki benzersiz taksonların sayısıdır.Konsantrasyon değeri, 30 günlük deneyin sonunda ölçülen her bir akışın gözlemlenen konsantrasyonunun zaman ağırlıklı ortalamasıdır.Fipronil amidin (gösterilmemiştir) zengin taksonlarla hiçbir ilişkisi yoktur.Lütfen x ekseninin logaritmik ölçekte olduğunu unutmayın.SE'li EC20 ve EC50, Tablo S1'de rapor edilmiştir.
Beş fipronil bileşiğinin en yüksek konsantrasyonunda Uetridae'nin ortaya çıkma oranı azaldı.Sülfit, sülfon, fipronil, amid ve desülfinilin çimlenme yüzdesinin (EC50) sırasıyla 0,03, 0,06, 0,11, 0,78 ve 0,97μg/L konsantrasyonlarında %50 oranında azaldığı gözlendi (Şekil 2 ve Şekil S5).30 günlük deneylerin çoğunda fipronil, desülfinil, sülfon ve sülfürün tüm tedavileri, bazı düşük konsantrasyonlu tedaviler (Şekil 2) dışında ertelendi ve görünümleri engellendi.Amid tedavisinde, tüm deney boyunca biriken atık su, 0,286μg/litre konsantrasyonuyla kontrole göre daha yüksekti.Tüm deney boyunca en yüksek konsantrasyon (4.164μg/litre) atık suyu engelledi ve ara arıtmanın atık oranı kontrol grubununkine benzerdi.(şekil 2).
Kümülatif ortaya çıkış, kontrol akışındaki (A) fipronil, (B) desülfinil, (C) sülfon, (D) sülfit ve (E) amid hariç her bir işlemin ortalama günlük ortalama çıkışıdır. Membranın ortalama günlük ortalama çıkışı.Kontrol (n = 6) hariç, n = 1. Konsantrasyon değeri, her akışta gözlemlenen konsantrasyonun zaman ağırlıklı ortalamasıdır.
Doz-cevap eğrisi, taksonomik kayıpların yanı sıra topluluk düzeyinde yapısal değişikliklerin de olduğunu göstermektedir.Spesifik olarak, test konsantrasyonu aralığında mayıs bolluğu (Şekil S3) ve takson bolluğu (Şekil 1), fipronil, desülfinil, sülfon ve sülfür ile önemli doz-yanıt ilişkileri gösterdi.Bu nedenle, beslenme kademesini test ederek bu yapısal değişikliklerin topluluk işlevinde nasıl değişikliklere yol açtığını araştırdık.Suda yaşayan omurgasızların fipronil, desülfinil, sülfür ve sülfona maruz kalması kazıyıcının biyokütlesi üzerinde doğrudan olumsuz etkiye sahiptir (Şekil 3).Fipronilin kazıyıcının biyokütlesi üzerindeki olumsuz etkisini kontrol etmek amacıyla kazıyıcı aynı zamanda klorofil a biyokütlesini de olumsuz etkilemiştir (Şekil 3).Bu negatif yol katsayılarının sonucu, fipronil ve parçalayıcıların konsantrasyonu arttıkça klorofil a'da net bir artıştır.Bu tamamen aracılı yol modelleri, fipronil veya fipronilin artan bozulmasının, klorofil a oranında bir artışa yol açtığını göstermektedir (Şekil 3).Fipronil veya bozunma konsantrasyonu ile klorofil a biyokütlesi arasındaki doğrudan etkinin sıfır olduğu önceden varsayılır, çünkü fipronil bileşikleri pestisittir ve alglere karşı düşük doğrudan toksisiteye sahiptir (örneğin, EPA akut vasküler olmayan bitki temel konsantrasyonu 100μg / L'dir). fipronil, disülfoksit grubu, sülfon ve sülfür; https://epa.gov/pesticide-science-and-assessing-pesticide-risks/aquatic-life-benchmarks-and-ecological-risk), Tüm sonuçlar (geçerli modeller) bunu desteklemektedir. hipotez.
Fipronil, otlatmanın biyokütlesini (doğrudan etki) önemli ölçüde azaltabilir (kazıyıcı grup larvalardır), ancak klorofil a'nın biyokütlesi üzerinde doğrudan bir etkisi yoktur.Ancak fipronilin güçlü dolaylı etkisi, daha az otlatmaya yanıt olarak klorofil a'nın biyokütlesini arttırmasıdır.Ok standartlaştırılmış yol katsayısını, eksi işareti (-) ise ilişkinin yönünü gösterir.* Önem derecesini belirtir.
Üç SSD (yalnızca orta katman, orta katman artı ECOTOX verileri ve maruz kalma süresindeki farklılıklara göre düzeltilmiş orta katman artı ECOTOX verileri) nominal olarak farklı HC5 değerleri üretti (Tablo S3), ancak sonuçlar SE aralığı içindeydi.Bu çalışmanın geri kalanında sadece meso evreni ve ilgili HC5 değeri ile veri SSD'sine odaklanacağız.Bu üç SSD değerlendirmesinin daha kapsamlı bir açıklaması için lütfen ek materyallere bakın (Tablo S2 - S5 ve Şekil S6 ve S7).Yalnızca orta-katı SSD haritasında kullanılan dört fipronil bileşiğinin (Şekil 4) en uygun veri dağılımı (en düşük Akaike bilgi standardı puanı), fipronil ve sülfonun log-gumbel'i ve sülfür ve kükürtten arındırılmış γ'nın weibull'udur ( Tablo S3).Her bir bileşik için elde edilen HC5 değerleri yalnızca orta evren için Şekil 4'te, Tablo S3'te ise üç SSD veri setinin tamamından elde edilen HC5 değerleri rapor edilmektedir.Fipronil, sülfit, sülfon ve desülfinil gruplarının HC50 değerleri [22,1±8,78 ng/L (%95 GA, 11,4 ila 46,2), 16,9±3,38 ng/L (%95 GA, 11,2 ila 24,0), 8 80± 2,66 ng/L (%95 GA, 5,44 - 15,8) ve 83,4±32,9 ng/L (%95 GA, 36,4 - 163)] Bu bileşikler EC50 takson zenginliğinden (toplam benzersiz takson sayısı) önemli ölçüde düşüktür (Tablo S1) ; ek malzeme tablosundaki notlar litre başına mikrogramdır).
Orta ölçekli deneyde, (A) fipronil, (B) dessülfinil fipronil, (C) fipronil sülfon, (D) fipronil sülfüre 30 gün maruz bırakıldığında tür duyarlılığı anlatılmıştır. Taksonun EC50 değeridir.Mavi kesikli çizgi %95 GA'yı temsil eder.Yatay kesikli çizgi HC5'i temsil eder.Her bir bileşiğin HC5 değeri (ng/L) aşağıdaki gibidir: Fipronil, 4,56 ng/L (%95 GA, 2,59 ila 10,2);Sülfür, 3,52 ng/L (1,36 ila 9,20);Sülfon, 2,86 ng/ Litre (1,93 ila 5,29);ve sülfinil, 3,55 ng/litre (0,35 ila 28,4).Lütfen x ekseninin logaritmik ölçekte olduğunu unutmayın.
Beş bölgesel çalışmada, 444 saha örnekleme noktasının %22'sinde Fipronil (ebeveynler) tespit edildi (Tablo 1).Florfenib, sülfon ve amidin tespit sıklığı benzerdir (örneğin %18 ila %22), sülfit ve desülfinilin tespit frekansı daha düşüktür (%11 ila %13), geri kalan bozunma ürünleri ise çok yüksektir.Çok az (%1 veya daha az) veya hiç tespit edilmedi (Tablo 1)..Fipronil en sık güneydoğuda (alanların %52'si) ve en az sıklıkla kuzeybatıda (alanların %9'u) tespit ediliyor; bu da ülke genelinde benzopirazol kullanımının değişkenliğini ve potansiyel akarsu hassasiyetini vurguluyor.Parçalayıcılar genellikle benzer bölgesel modeller gösterir; en yüksek tespit sıklığı güneydoğuda ve en düşük tespit frekansı kuzeybatı veya Kaliforniya'nın kıyısındadır.Fipronilin ölçülen konsantrasyonu en yüksekti ve onu ana bileşik fipronil izledi (sırasıyla %90 yüzde 10,8 ve 6,3 ng/L) (Tablo 1) (35).En yüksek fipronil (61,4 ng/L), disülfinil (10,6 ng/L) ve sülfit (8,0 ng/L) konsantrasyonu güneydoğuda (numunenin son dört haftasında) belirlendi.En yüksek sülfon konsantrasyonu batıda belirlendi.(15,7 ng/L), amid (42,7 ng/L), dessülfinil flupirnamid (14 ng/L) ve fipronil sülfonat (8,1 ng/L) (35).Florfenid sülfon, HC5'i aştığı gözlemlenen tek bileşikti (Tablo 1).Çeşitli bölgeler arasındaki ortalama ΣTUFipronil'ler büyük farklılıklar göstermektedir (Tablo 1).Ulusal ortalama ΣTUFipronils 0,62'dir (tüm konumlar, tüm bölgeler) ve 71 alanda (%16) ΣTUFipronils> 1 bulunmaktadır; bu durum, bunun bentik makroomurgasızlar için toksik olabileceğini göstermektedir.İncelenen beş bölgenin dördünde (Ortabatı hariç), SPEAR pestisitler ile ΣTUFipronil arasında önemli bir ilişki vardır; düzeltilmiş R2, Kaliforniya kıyısı boyunca 0,07'den güneydoğuda 0,34'e kadar değişmektedir (Şekil 5).
*Mezoskopik deneylerde kullanılan bileşikler.†ΣTUFipronils, toksin birimlerinin toplamının medyanı [SSD ile enfekte türlerin beşinci yüzdelik diliminden dört fipronil bileşiğinin gözlemlenen saha konsantrasyonu/her bileşiğin tehlike konsantrasyonu (Şekil 4)] Haftalık fipronil örnekleri için, son 4 Her bölgeden haftalarca toplanan pestisit numuneleri hesaplandı.‡Pestisitlerin ölçüldüğü yerlerin sayısı.§90'ıncı yüzdelik dilim, pestisit örneklemesinin son 4 haftasında sahada gözlemlenen maksimum konsantrasyona dayanmaktadır.test edilen örneklerin yüzdesi ile.¶ CI'yi hesaplamak için HC5 değerinin %95 GA'sını kullanın (Şekil 4 ve Tablo S3, yalnızca mezo).Dekloroflupinib tüm bölgelerde analiz edildi ve hiçbir zaman bulunamadı.ND, algılanmadı.
Fipronil toksik birimi, ölçülen fipronil konsantrasyonunun, ortam deneyinden elde edilen SSD tarafından belirlenen bileşiğe özgü HC5 değerine bölünmesiyle elde edilir (bkz. Şekil 4).Siyah çizgi, genelleştirilmiş toplamsal model (GAM).Kırmızı kesikli çizgi GAM için %95'lik bir CI'ye sahiptir.ΣTUFipronils, log10'a (ΣTUFipronils+1) dönüştürülür.
Fipronilin hedef olmayan su türleri üzerindeki olumsuz etkileri iyi bir şekilde belgelenmiştir (15, 21, 24, 25, 32, 33), ancak bu, kontrollü laboratuvar ortamında hassas olduğu ilk çalışmadır.Takson toplulukları fipronil bileşiklerine maruz bırakıldı ve sonuçlar kıta ölçeğinde tahmin edildi.30 günlük mezokozmik deneyin sonuçları, literatürde bildirilmemiş konsantrasyona sahip 15 ayrı suda yaşayan böcek grubu (Tablo S1) üretebilir; bunların arasında toksisite veri tabanındaki suda yaşayan böcekler yeterince temsil edilmemektedir (53, 54).Taksonlara özgü doz-cevap eğrileri (EC50 gibi), topluluk düzeyindeki değişikliklere (takson zenginliği ve uçabilen bolluk kaybı gibi) ve fonksiyonel değişikliklere (beslenme basamakları ve görünümdeki değişiklikler gibi) yansıtılır.Mezoskopik evrenin etkisi alana yansıtılmıştır.Amerika Birleşik Devletleri'ndeki beş araştırma alanının dördünde, sahada ölçülen fipronil konsantrasyonu, akıcı sudaki su ekosisteminin azalmasıyla ilişkilendirildi.
Orta membran deneyindeki türlerin %95'inin HC5 değeri koruyucu bir etkiye sahiptir; bu, genel suda yaşayan omurgasız topluluklarının fipronil bileşiklerine karşı daha önce anlaşıldığından daha duyarlı olduğunu gösterir.Elde edilen HC5 değeri (florfenib, 4,56 ng/litre; desülfoksiran, 3,55 ng/litre; sülfon, 2,86 ng/litre; sülfür, 3,52 ng/litre) birkaç kat (florfenib) ila üç kat arasındadır. ) mevcut EPA kronik omurgasız standardının altında [fipronil, 11 ng/litre;desülfinil, 10,310 ng/litre;sülfon, 37 ng/litre;ve 110 ng/litre için sülfür (8)].Mezoskopik deneyler, EPA kronik omurgasızlar kriterinde belirtilenler yerine fipronile duyarlı birçok grup tanımlamıştır (fipronile daha duyarlı olan 4 grup, 13 çift desülfinil, 11 çift sülfon ve 13 çift) Sülfür duyarlılığı) (Şekil 4 ve tablo) S1).Bu durum, orta dünyada da gözlenen ve su ekosistemlerinde de yaygın olarak bulunan pek çok türün karşılaştırmalı değerlendirmelerle korunamadığını gösteriyor.Sonuçlarımız ile mevcut kıyaslama arasındaki fark, özellikle maruz kalma süresinin 4 günü aştığı ve fipronilin bozunduğu durumlarda, çeşitli suda yaşayan böcek taksonları için geçerli olan fipronil toksisite testi verilerinin bulunmamasından kaynaklanmaktadır.30 günlük mezokozmik deney sırasında, omurgasız topluluğundaki böceklerin çoğu, Aztek'in düzeltmesinden sonra bile, ortak test organizması Aztek'ten (kabuklular) fipronile karşı daha duyarlıydı. Teike'nin EC50'si, onu akut dönüşümden sonra aynı hale getiriyor.(Genellikle 96 saat) kronik maruz kalma süresine (Şekil S7).Ortam membran deneyi ile standart test organizması Chironomus dilutus (bir böcek) kullanılarak ECOTOX'ta rapor edilen çalışma arasında daha iyi bir fikir birliğine varıldı.Suda yaşayan böceklerin pestisitlere karşı özellikle duyarlı olması şaşırtıcı değildir.Maruz kalma süresini ayarlamadan, orta ölçekli deney ve ECOTOX veri tabanının kapsamlı verileri, birçok taksonun fipronil bileşiklerine seyreltilmiş Clostridium'dan daha duyarlı olduğunun gözlemlendiğini gösterdi (Şekil S6).Bununla birlikte, maruz kalma süresinin ayarlanmasıyla Dilüsyon Clostridium, sülfona duyarlı olmamasına rağmen fipronil (ana) ve sülfite karşı en duyarlı organizmadır (Şekil S7).Bu sonuçlar, suda yaşayan organizmaları koruyabilecek gerçek pestisit konsantrasyonlarını üretmek için birden fazla türdeki suda yaşayan organizmaları (birden fazla böcek dahil) dahil etmenin önemini göstermektedir.
SSD yöntemi, Cinygmula sp. gibi EC50'si belirlenemeyen nadir veya duyarsız taksonları koruyabilir., Isoperla fulva ve Brachycentrus americanus.Topluluk bileşimindeki değişiklikleri yansıtan takson bolluğu ve uçabilir bolluğuna ilişkin EC50 değerleri, fipronil, sülfon ve sülfürün SSD'sinin HC50 değerleriyle tutarlıdır.Protokol şu fikri desteklemektedir: Eşikleri türetmek için kullanılan SSD yöntemi, topluluktaki nadir veya duyarsız taksonlar da dahil olmak üzere tüm topluluğu koruyabilir.Yalnızca birkaç takson veya duyarsız taksonlara dayalı SSD'lerden belirlenen su organizmaları eşiği, su ekosistemlerinin korunmasında büyük ölçüde yetersiz olabilir.Desülfinil için durum budur (Şekil S6B).ECOTOX veri tabanındaki veri eksikliği nedeniyle, EPA kronik omurgasız temel konsantrasyonu 10.310 ng/L'dir; bu, HC5'in 3,55 ng/L'sinden dört kat daha yüksektir.Mezoskopik deneylerde üretilen farklı takson tepki setlerinin sonuçları.Toksisite verilerinin olmayışı, özellikle bozunabilir bileşikler (Şekil S6) için problemlidir; bu durum, sülfon ve sülfür için mevcut su biyolojik kriterlerinin, Çin Evrenine dayalı SSD HC5 değerinden neden yaklaşık 15 ila 30 kat daha az hassas olduğunu açıklayabilir.Orta membran yönteminin avantajı, tek bir deneyde birden fazla EC50 değerinin belirlenebilmesidir; bu, tam bir SSD oluşturmak için yeterlidir (örneğin, desülfinil; Şekil 4B ve Şekiller S6B ve S7B) ve önemli bir etkiye sahiptir. Korunan ekosistemin doğal taksonları hakkında Birçok yanıt.
Mezoskopik deneyler, fipronil ve bozunma ürünlerinin topluluk işlevi üzerinde bariz ölümcül olmayan ve dolaylı olumsuz etkilere sahip olabileceğini göstermektedir.Mezoskopik deneyde, beş fipronil bileşiğinin tamamının böceklerin ortaya çıkışını etkilediği ortaya çıktı.En yüksek ve en düşük konsantrasyonlar arasındaki karşılaştırmanın sonuçları (bireysel ortaya çıkışın inhibisyonu ve uyarılması veya ortaya çıkma süresindeki değişiklikler), insektisit bifentrin (29) kullanılarak yapılan mezo deneylerinin daha önce rapor edilen sonuçlarıyla tutarlıdır.Yetişkinlerin ortaya çıkışı önemli ekolojik işlevler sağlar ve fipronil gibi kirleticiler tarafından değiştirilebilir (55, 56).Eş zamanlı ortaya çıkma, yalnızca böceklerin üremesi ve popülasyonun devamlılığı için değil, aynı zamanda suda yaşayan ve karada yaşayan hayvanlar için besin olarak kullanılabilecek olgun böceklerin temini için de kritik öneme sahiptir (56).Fidelerin ortaya çıkmasının engellenmesi, su ekosistemleri ile kıyı ekosistemleri arasındaki besin alışverişini olumsuz yönde etkileyebilir ve sudaki kirleticilerin etkilerinin karasal ekosistemlere yayılmasına neden olabilir (55, 56).Orta ölçekli deneyde kazıyıcıların (yosun yiyen böcekler) bolluğunda gözlemlenen azalma, alg tüketiminin azalmasına, bunun sonucunda da klorofil a'nın artmasına neden olmuştur (Şekil 3).Bu trofik basamak, piretroid bifentrinin bentik topluluklar üzerindeki etkilerini değerlendiren bir çalışmaya benzer şekilde, sıvı besin ağındaki karbon ve nitrojen akışını değiştirir (29).Bu nedenle, fipronil ve onun bozunma ürünleri, piretroidler ve belki de diğer böcek ilacı türleri gibi fenilpirazoller, dolaylı olarak alg biyokütlesindeki artışı ve küçük akışlarda karbon ve nitrojenin bozulmasını teşvik edebilir.Diğer etkiler, su ve kara ekosistemleri arasındaki karbon ve nitrojen döngülerinin yok olmasına kadar uzanabilir.
Orta membran testinden elde edilen bilgiler, Amerika Birleşik Devletleri'nin beş bölgesinde yürütülen geniş ölçekli saha çalışmalarında ölçülen fipronil bileşiği konsantrasyonlarının ekolojik uygunluğunu değerlendirmemize olanak sağladı.444 küçük akışta, bir veya daha fazla fipronil bileşiğinin ortalama konsantrasyonunun %17'si (4 haftalık ortalama), ortam testinden elde edilen HC5 değerini aştı.Ölçülen fipronil bileşiği konsantrasyonunu toksisiteyle ilgili bir indekse, yani toksisite birimlerinin toplamına (ΣTUFipronils) dönüştürmek için orta ölçekli deneydeki SSD'yi kullanın.1 değeri, fipronil bileşiğinin toksisitesini veya kümülatif maruziyetinin %95 değerindeki bilinen koruma türlerini aştığını gösterir.Beş bölgenin dördünde ΣTUFipronil ile omurgasız toplum sağlığına ilişkin SPEARpestisitler göstergesi arasındaki anlamlı ilişki, fipronilin Amerika Birleşik Devletleri'nin birçok bölgesindeki nehirlerdeki bentik omurgasız topluluklarını olumsuz yönde etkileyebileceğini göstermektedir.Bu sonuçlar Wolfram ve arkadaşlarının hipotezini desteklemektedir.(3) Amerika Birleşik Devletleri'nde fenpirazol insektisitlerinin yüzey sularına etkisi tam olarak anlaşılamamıştır çünkü suda yaşayan böcekler üzerindeki etki mevcut düzenleyici eşiğin altındadır.
Toksik seviyenin üzerinde fipronil içeriğine sahip akarsuların çoğu, nispeten kentleşmiş güneydoğu bölgesinde yer almaktadır (https://webapps.usgs.gov/rsqa/#!/region/SESQA).Bölgeye ilişkin önceki değerlendirme, yalnızca fipronilin deredeki omurgasız topluluk yapısını etkileyen ana stres etkeni olduğu sonucuna varmakla kalmamış, aynı zamanda düşük çözünmüş oksijen, artan besin maddeleri, akış değişiklikleri, habitat bozulması ve diğer pestisitlerin ve Kirletici kategorisinin önemli bir sorun olduğu sonucuna varmıştır. stres kaynağıdır (57).Bu stres etkenleri karışımı, kentsel arazi kullanımına bağlı olarak yaygın olarak gözlemlenen nehir ekosistemlerinin bozulması anlamına gelen “kentsel nehir sendromu” ile tutarlıdır (58, 59).Güneydoğu bölgesindeki kentsel arazi kullanım işaretleri artıyor ve bölgenin nüfusu arttıkça artması bekleniyor.Gelecekteki kentsel gelişim ve pestisitlerin kentsel akış üzerindeki etkisinin artması bekleniyor (4).Kentleşme ve fipronil kullanımı artmaya devam ederse, bu pestisitin şehirlerde kullanımı akarsu topluluklarını giderek daha fazla etkileyebilir.Meta-analiz, tarımsal pestisit kullanımının küresel akarsu ekosistemlerini tehdit ettiği sonucuna varmasına rağmen (2, 60), bu değerlendirmelerin kentsel kullanımları hariç tutarak pestisitlerin genel küresel etkisini hafife aldığını varsayıyoruz.
Pestisitler de dahil olmak üzere çeşitli stres etkenleri, gelişmiş havzalardaki (kentsel, tarımsal ve karma arazi kullanımı) makroomurgasız topluluklarını etkileyebilir ve arazi kullanımıyla ilişkili olabilir (58, 59, 61).Her ne kadar bu çalışmada karışık faktörlerin etkisini en aza indirmek için SPEAR pestisit göstergesi ve suda yaşayan organizmaya özgü fipronil toksisite özellikleri kullanılmış olsa da, SPEAR pestisit göstergesinin performansı habitat bozulmasından etkilenebilir ve fipronil Pestisit ile ilgili diğer ürünlerle karşılaştırılabilir (4, 17, 51, 57).Bununla birlikte, ilk iki bölgesel çalışmanın (Ortabatı ve Güneydoğu) saha ölçümleri kullanılarak geliştirilen çoklu stres etkeni modeli, pestisitlerin nehirlerdeki makroomurgasız topluluk koşulları için yukarı yönde önemli bir stres etkeni olduğunu gösterdi.Bu modellerde, önemli açıklayıcı değişkenler arasında pestisitler (özellikle bifentrin), Orta Batı'daki çoğu tarımsal deredeki besinler ve habitat özellikleri ve güneydoğudaki çoğu şehirdeki pestisitler (özellikle fipronil) yer almaktadır.Oksijen, besin maddeleri ve akıştaki değişiklikler (61, 62).Bu nedenle, bölgesel çalışmalar pestisit dışı stres faktörlerinin tepki göstergeleri üzerindeki etkisini ele almaya ve tahmin göstergelerini fipronilin etkisini tanımlayacak şekilde ayarlamaya çalışsa da, bu anketin saha sonuçları fipronilin görüşünü desteklemektedir.) Amerika nehirlerindeki, özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nin güneydoğusundaki en etkili baskı kaynaklarından biri olarak düşünülmelidir.
Çevrede pestisit bozunmasının meydana geldiği nadiren belgelenmektedir, ancak suda yaşayan organizmalara yönelik tehdit, ana organizmadan daha zararlı olabilir.Fipronil durumunda, saha çalışmaları ve orta ölçekli deneyler, örneklenen akışlarda bozunma ürünlerinin ana gövde kadar yaygın olduğunu ve aynı veya daha yüksek toksisiteye sahip olduğunu göstermiştir (Tablo 1).Ortam membran deneyinde, fluorobenzonitril sülfon incelenen pestisit bozunma ürünleri arasında en toksik olanıydı ve ana bileşikten daha toksikti ve ayrıca ana bileşiğe benzer bir frekansta tespit edildi.Yalnızca ana pestisitler ölçülürse, potansiyel toksisite olayları fark edilmeyebilir ve pestisit bozunması sırasındaki toksisite bilgilerinin göreceli eksikliği, bunların ortaya çıkmasının ve sonuçlarının göz ardı edilebileceği anlamına gelir.Örneğin, bozunma ürünlerinin toksisitesine ilişkin bilgi eksikliği nedeniyle, 134 pestisit bozunma ürününü içeren İsviçre akıntılarındaki pestisitlerin kapsamlı bir değerlendirmesi yapıldı ve ekotoksikolojik risk değerlendirmesinde yalnızca ana bileşik ana bileşik olarak kabul edildi.
Bu ekolojik risk değerlendirmesinin sonuçları, fipronil bileşiklerinin nehir sağlığı üzerinde olumsuz etkileri olduğunu göstermektedir; dolayısıyla fipronil bileşiklerinin HC5 seviyesini aştığı her yerde olumsuz etkilerin gözlemlenebileceği çıkarımı makul bir şekilde yapılabilir.Mezoskopik deneylerin sonuçları lokasyondan bağımsız olup, birçok akarsu taksonunda fipronil ve onun bozunma ürünlerinin konsantrasyonunun daha önce kaydedilenlerden çok daha düşük olduğunu göstermektedir.Bu keşfin muhtemelen herhangi bir yerdeki bozulmamış akarsulardaki protobiyotaya kadar genişletilebileceğine inanıyoruz.Orta ölçekli deneyin sonuçları büyük ölçekli saha çalışmalarına uygulandı (Amerika Birleşik Devletleri'ndeki beş ana bölgede kentsel, tarımsal ve karma arazi kullanımlarından oluşan 444 küçük akarsu) ve birçok akarsuyun konsantrasyonunun fipronilin tespit edildiği yerde bu durumun ortaya çıkması beklenmektedir. Ortaya çıkan toksisite, bu sonuçların fipronilin kullanıldığı diğer ülkeleri de kapsayabileceğini düşündürmektedir.Raporlara göre Japonya, İngiltere ve ABD'de Fipronil kullananların sayısı artıyor (7).Fipronil, Avustralya, Güney Amerika ve Afrika dahil hemen hemen her kıtada mevcuttur (https://coherentmarketinsights.com/market-insight/fipronil-market-2208).Burada sunulan orta-alan çalışmalarının sonuçları, fipronil kullanımının küresel ölçekte ekolojik öneme sahip olabileceğini göstermektedir.
Bu makaleye ilişkin ek materyaller için lütfen http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/43/eabc1299/DC1 adresine bakın.
Bu, Creative Commons Atıf-Ticari Olmayan Lisans koşulları altında dağıtılan açık erişimli bir makaledir; bu makale, nihai kullanımı ticari kazanç amaçlı olmadığı sürece ve herhangi bir ortamda kullanıma, dağıtıma ve çoğaltmaya izin verir. Orijinal çalışma doğrudur.Referans.
Not: Sayfaya önerdiğiniz kişinin e-postayı görmesini istediğinizi ve spam olmadığını bilmesi için e-posta adresinizi vermenizi rica ediyoruz.Herhangi bir e-posta adresini yakalamayacağız.
Bu soru ziyaretçi olup olmadığınızı test etmek ve otomatik spam gönderimini önlemek için kullanılır.
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
Çalışmalar, Amerika'daki akarsularda sıklıkla tespit edilen yaygın pestisitlerin önceden düşünülenden daha zehirli olduğunu göstermiştir.
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
Çalışmalar, Amerika'daki akarsularda sıklıkla tespit edilen yaygın pestisitlerin önceden düşünülenden daha zehirli olduğunu göstermiştir.
©2021 Amerikan Bilimi İlerletme Derneği.her hakkı saklıdır.AAAS, HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ve COUNTER'ın ortağıdır.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.