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Neonico6noids and the Chesapeake Bay An overview of - PowerPoint PPT Presentation

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Neonico6noids and the Chesapeake Bay An overview of Aqua6c Toxicity Concerns October 28 th , 2015 Pes6cides an the Chesapeake Bay Watershed Project

  1. Neonico6noids ¡and ¡the ¡ ¡ Chesapeake ¡Bay ¡ ¡ An ¡overview ¡of ¡Aqua6c ¡Toxicity ¡Concerns ¡ ¡ October ¡28 th , ¡2015 ¡ Pes6cides ¡an ¡the ¡Chesapeake ¡Bay ¡Watershed ¡Project ¡ 9 th ¡Annual ¡Mee6ng ¡ Reisterstown, ¡MD ¡ Dr. ¡Carys ¡L. ¡Mitchelmore ¡ ¡ Aqua6c ¡Toxicology ¡Laboratory, ¡ UMCES, ¡Chesapeake ¡Biological ¡Laboratory ¡ ¡ mitchelmore@umces.edu ¡

  2. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Neonico6noids ¡-­‑ ¡Overview ¡ ¡ u ¡Rela&vely ¡new ¡class ¡(registered ¡in ¡U.S. ¡in ¡1994) ¡ u Used ¡as ¡agricultural ¡and ¡urban ¡insec&cides ¡ ¡ ¡ u Several ¡different ¡ac&ve ¡ingredients, ¡namely; ¡(order ¡high ¡to ¡low ¡use): ¡ ¡ ¡ Imidacloprid ¡ ¡ ¡ Focus ¡of ¡many ¡studies ¡ ¡Thiamethoxam ¡ ¡ (e.g. ¡66% ¡of ¡214 ¡aqua&c ¡ ¡Clothianidin ¡ invertebrate ¡toxicity ¡studies ¡ reviewed ¡by ¡Morrissey ¡ et ¡al .,2015) ¡ ¡ ¡Acetamiprid ¡ ¡ ¡Thiacloprid ¡ ¡ ¡Dinotefuran ¡ ¡ ¡Nitenpyram ¡ ¡ u Products ¡containing ¡these ¡use ¡single ¡and ¡mul&ple ¡ac&ve ¡compounds ¡

  3. Neonico6noids ¡– ¡Mechanism ¡of ¡ac6on ¡(MOA) ¡ ¡ u Broad-­‑spectrum ¡systemic ¡insec&cide ¡ u Highly ¡effec&ve ¡/ ¡toxic ¡to ¡a ¡broad ¡range ¡of ¡insects ¡ u Neurotoxin ¡ u Bind/ac&vate ¡nico&nic ¡acetylcholine ¡ ¡ ¡receptors ¡(con&nued ¡s&mula&on) ¡ u More ¡specific ¡to ¡insects ¡ ¡ u Range ¡of ¡sublethal ¡effects ¡(reproduc&on ¡/ ¡growth), ¡also: ¡ ¡ ¡* ¡Altered ¡behavior ¡ ¡ ¡-­‑ ¡decreased ¡movement ¡/ ¡immobility ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡decreased ¡feeding ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡* ¡Altered ¡predator ¡/ ¡prey ¡rela&onships ¡ ¡* ¡Effects ¡on ¡mol&ng ¡success ¡/ ¡Effects ¡on ¡emergence ¡ ¡

  4. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Aqua6c ¡Toxicity ¡Concerns ¡ ¡ u Widespread ¡detec6on, ¡increasing ¡levels ¡ in ¡the ¡aqua&c ¡environment. ¡ u Various ¡studies ¡show ¡neonico&noids ¡at ¡levels ¡ exceeding ¡aqua6c ¡life ¡ ¡standards . ¡ ¡ u Toxicological ¡risk ¡ to ¡aqua&c ¡invertebrates ¡may ¡be ¡ significantly ¡ ¡ ¡ ¡ ¡underes6mated. ¡ u Evidence ¡for ¡ ecological ¡implica6ons; ¡ ¡ ¡ impact ¡to ¡ecosystem ¡services ¡and ¡food ¡webs. ¡ ¡ u Imidacloprid ¡is ¡one ¡of ¡the ¡ major ¡pes6cides ¡ used ¡(top ¡10 ¡of ¡~360) ¡ ¡ ¡in ¡ Maryland ¡ (MDA, ¡2011 ¡survey) . ¡ ¡ ¡

  5. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Key ¡Recent ¡Reports ¡/ ¡Studies ¡of ¡Interest ¡ ¡ (1) ¡August, ¡2015; ¡USGS ¡study ¡ ¡ ¡-­‑ ¡(Hlaik ¡& ¡Kolpin, ¡Environ. ¡Chem.) ¡ ¡ ¡-­‑ ¡Measured ¡levels ¡in ¡various ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡U.S. ¡streams, ¡including ¡in ¡Maryland ¡– ¡first ¡Na&onwide ¡survey ¡ (2) ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡ ¡-­‑ ¡Review ¡of ¡effects ¡in ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡aqua&c ¡invertebrates ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(over ¡200 ¡studies) ¡ ¡ (3) ¡Center ¡for ¡Food ¡Safety ¡Report ¡(September ¡, ¡2015) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡“Water ¡Safety ¡; ¡Aqua&c ¡Contamina&on ¡by ¡neonico&noid ¡Insec&cides ¡in ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡the ¡United ¡States” ¡ ¡ ¡ (4) ¡>60 ¡others ¡reviewed ¡and ¡presented ¡by ¡Drs. ¡Mitchelmore ¡and ¡Schog ¡at ¡ ¡Maryland ¡Senate ¡and ¡House ¡2015 ¡bill ¡hearings. ¡

  6. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Neonico6noids ¡– ¡Environmental ¡Fate ¡ ¡ u Persistent ¡: ¡ ¡-­‑ ¡Oien ¡longer ¡half ¡life ¡than ¡expected ¡ ¡ ¡ ¡-­‑ ¡Studies ¡have ¡shown ¡presence ¡before ¡first ¡use ¡of ¡the ¡year ¡ ¡-­‑ ¡Repeated ¡applica&ons ¡ ¡ Many ¡product ¡ labels ¡list ¡ u Soluble ¡: ¡ groundwater ¡ contamina&on ¡ ¡-­‑ ¡Leach ¡from ¡soil ¡ ¡ poten&al ¡ ¡-­‑ ¡Contaminate ¡aqua&c ¡systems, ¡including ¡groundwater ¡and ¡ ¡ ¡ ¡move ¡into ¡streams ¡and ¡wetlands ¡ ¡-­‑ ¡Agricultural ¡and ¡Urban ¡storm-­‑water ¡runoff ¡ ¡ ¡-­‑ ¡Other ¡routes ¡into ¡the ¡aqua&c ¡environment ¡ ¡

  7. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Neonico6noids ¡– ¡Aqua6c ¡Toxicity ¡ ¡ KEY ¡FINDINGS ¡in ¡Review ¡by ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡ ¡ ¡ Acute ¡toxicity ¡tests ¡(LC50 ¡: ¡lethal ¡concentra6on ¡to ¡kill ¡50% ¡of ¡test ¡organisms) ¡ ¡ u Aqua&c ¡Invertebrate ¡species ¡sensi&vity ¡differ ¡up ¡to ¡ several ¡orders ¡of ¡magnitude ¡ u Common ¡laboratory ¡test ¡species ¡are ¡quite ¡resistant ¡/ ¡tolerant ¡(e.g. ¡ Daphnia ¡magna ) ¡ ¡ u Most ¡sensi&ve ¡are ¡common ¡and ¡ecologically ¡important ¡stream ¡species ¡: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Ephemeroptera/Trichoptera/Diptera ¡ Geometric ¡means ¡derived ¡from ¡acute ¡toxicity ¡tests ¡(24-­‑96h ¡L[E]C50) ¡by ¡taxa ¡and ¡ac&ve ¡compound ¡ ¡ Many ¡species: ¡ ¡ Acute ¡<1ppb ¡ Increasing ¡ ¡ Chronic ¡<0.01ppb ¡ Rela6ve ¡ Toxicity ¡ ¡ Table ¡from ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡ ¡

  8. Range ¡of ¡neonico6noid ¡toxicity ¡in ¡all ¡aqua6c ¡ invertebrates ¡tested ¡ ¡ Standard ¡ Invertebrate ¡ ¡ Test ¡Species ¡ ¡ Caddisflies ¡ Acute ¡and ¡Chronic ¡Toxicity ¡ range ¡0.1 ¡– ¡0.3 ¡ug/L ¡(ppb) ¡ Mayflies ¡ NOTE: ¡Log ¡scale; ¡L[E]C50 ¡24-­‑96hr. ¡ ¡From ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡(lines ¡are ¡geometric ¡means) ¡ Open ¡bars ¡are ¡examples ¡of ¡common ¡test ¡species ¡for ¡three ¡different ¡orders ¡

  9. Acute ¡Toxicity ¡Species ¡Sensi6vity ¡Distribu6on ¡curve ¡ ¡ 137 ¡laboratory ¡tests ¡with ¡42 ¡different ¡aqua&c ¡invertebrate ¡species ¡ (circles ¡: ¡aqua&c ¡insects; ¡triangles ¡: ¡crustaceans ¡ ¡ From ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡ ¡

  10. Chronic ¡Toxicity ¡Species ¡Sensi6vity ¡Distribu6on ¡curve ¡ ¡ 36 ¡laboratory ¡tests ¡with ¡18 ¡different ¡aqua&c ¡invertebrate ¡species ¡ (circles ¡: ¡aqua&c ¡insects; ¡triangles ¡: ¡crustaceans) ¡ ¡ From ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡ ¡

  11. Toxicity ¡Ranges ¡of ¡6 ¡neonico6noids ¡among ¡ crustaceans ¡and ¡insects ¡ Dinotefuran ¡(DIN), ¡ ¡ u Highlights ¡sensi&vity ¡of ¡aqua&c ¡insects ¡ Thiamethoxam ¡(THX), ¡ ¡ Acetamiprid ¡(ACE), ¡ ¡ u Large ¡range ¡for ¡some ¡compounds ¡(e.g. ¡Imidacloprid) ¡ Clothianidin ¡(CLO), ¡ ¡ Thiacloprid ¡(THC), ¡ ¡ u Effects ¡at ¡environmentally ¡relevant ¡levels ¡ ¡ Imidacloprid ¡(IMI). ¡ From ¡Morrissey ¡ et ¡al ., ¡2015 ¡(lines ¡are ¡geometric ¡means; ¡L[E]C50 ¡24-­‑96hr) ¡

  12. Concern ¡for ¡Chesapeake ¡Bay ¡Stream ¡Insects ¡ u Neonico&noid ¡concentra&ons ¡in ¡Maryland ¡ ¡ ¡Streams ¡at ¡levels ¡of ¡concern ¡for ¡ ¡ ¡aqua&c ¡insects, ¡e.g. ¡Mayfly, ¡Caddisfly ¡ ¡ u Important ¡food ¡for ¡economically ¡important ¡ ¡ ¡and ¡recrea&onal ¡fish ¡species ¡ ¡(indirect ¡effect ¡to ¡fish) ¡ ¡ u Altered ¡predator ¡– ¡prey ¡rela&onships ¡ ¡ ¡ u Important ¡for ¡a ¡variety ¡of ¡Ecosystem ¡Services ¡ ¡ ¡e.g. ¡nutrient ¡cycling ¡ ¡ ¡detrivore ¡macroinvertebrates ¡ ¡ ¡ ¡(leaf ¡liger ¡breakdown) ¡ ¡ hgp://www.teara.govt.nz/en/diagram/11628/freshwater-­‑food-­‑web ¡ ¡

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