Mercury isotopic characterization in fish from aquitanian lakes: potential application on mercury source tracing
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|---|---|
| Data de Publicação: | 2017 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/35960 |
Resumo: | Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017 |
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Mercury isotopic characterization in fish from aquitanian lakes: potential application on mercury source tracingMercuryMethylmercuryStable isotopeTrophic guild;Freshwater lakeLakesMestrado Integrado - 2017Ciências da SaúdeTrabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017Mercury (Hg) is an ubiquitous contaminant with a severe impact in public health. In general, humans are mainly exposed to this metal due to fish and seafood consumption where high concentrations of this element can be found due to the bioaccumulation and biomagnification processes occurring in the water environments. A previous study driven by ANSES showed high mercury concentrations on fish from the Aquitanian lakes and this work integrates a new research program that aims at determining the origin of Hg pollution to the biota living in these lakes. The species analysed by CVG-MC-ICP-MS include clams, crayfish, bream, pike, perch and pike-perch collected from September to November 2015 in Hourtin-Carcans, Lacanau, Casaux-Sanguinet, and Parentis-Biscarrose lakes. Hg is involved in several transformations due to environmental and biological processes that influence its stable isotope composition. Therefore, Hg isotopic mass dependent (MDF) and mass independent fractionation (MIF) are powerful tools to identify the major sources and processes involved in Hg bioaccumulation in foodwebs. In the samples analysed, δ202Hg showed a wide range (-0.93‰ to 0.60‰). In general, δ202Hg is increased from clam to crayfish to bream to pike to perch to pike-perch. MIF had a wider range (0.11‰ to 3.84‰) and clam showed the smallest value. Pike, perch and pike-perch displayed the highest ∆199Hg value. In these samples, the mercury bioaccumulated results principally of MeHg demethylation (∆199Hg/∆201Hg = 1.3). Additionally, the stable isotopic composition of Hg was related to the trophic levels of the species calculated by using δ13C, δ15N. The results obtained are a good contribution for the understanding of the mercury biogeochemical cycle in the Aquitanian lakes although there is a need for analysis of samples such as sediments and prey fish to conclude about the trophic transferences of mercury existing in the Aquitanian lakes.O mercúrio é um poluente ubíquo na Natureza, existindo na atmosfera, no solo e nos meios aquáticos, incluindo os meios lacustres, onde é acumulado e alvo de diversas reações, entre elas a alquilação, maioritariamente realizada por bactérias anaeróbias, cujo produto é o metilmercúrio. O metilmercúrio é acumulado no plâncton e devido à sua elevada afinidade pelos grupos sulfidrilo das proteínas citosólicas, é bioacumulado ao longo da cadeia alimentar, atingindo elevadas concentrações em peixes predadores. O consumo de peixe é a maior fonte de exposição de metilmercúrio para os humanos. De acordo com o conhecimento atual, o mercúrio é acumulado principalmente nos rins e no fígado, uma vez que estes são órgãos depuradores. Por outro lado, o metilmercúrio é principalmente acumulado no músculo e no cérebro. A maior parte do metilmercúrio ingerido a partir do peixe é absorvido no trato gastrointestinal e após a formação de um complexo com a L-cisteína, consegue mimetizar a metionina e atravessar a barreira hematoencefálica. Assim, este composto atinge concentrações no cérebro, 3 a 6 vezes superiores às do sangue, levando a neurotoxicidade. Num estudo feito pela ANSES - Agência de segurança alimentar de França em 2011, foi verificada a existência de elevadas concentrações de mercúrio em determinadas espécies de peixes dos lagos Aquitâneos,levando à proibição da pesca nos lagos Hourtin-Carcans e Lacanau. O projeto Contamination des Lacs AQuitains et impacts Humains (CLAQH) surge no seguimento destes acontecimentos e com o intuito de ser compreendida a extensão da poluição por mercúrio nos lagos Aquitâneos, a sua origem e distribuição nos diferentes ecossistemas, o impacto que pode ter na população humana e a perceção de risco para os consumidores. As tarefas estão divididas entre diferentes grupos, sendo que o objetivo deste trabalho específico foi rastrear a transferência do mercúrio ao longo da cadeia trófica por análise isotópica. Para isso, foram pescados dos lagos Hourtin-Carcans, Lacanau, Casaux-Sanguinet e Parentis-Biscarrose, as espécies Abramis brama, Esox Lucius, Perca fluviatilis, Sander lucioperca, Procambarus clarkii e Corbicula flumínea entre Setembro e Novembro de 2015. O elemento mercúrio tem diversos isótopos estáveis, entre eles, 196Hg, 198Hg, 199Hg, 200Hg, 201Hg, 202Hg e 204Hg, cuja abundância natural é de 0,15%, 9,97%, 16,87%, 23,10%, 13,18%, 29,86% e 6,87%, respetivamente. O fracionamento isotópico tem a ver com a ocorrência de variações na composição isotópica natural do elemento. A análise isotópica do mercúrio permite rastrear as fontes de mercúrio por forma a reduzir a exposição das populações a este composto neurotóxico. Quando submetidos a reações de transformação ou troca, todos os isótopos de mercúrio são sujeitos a fracionamento dependente da massa (MDF). Por outro lado, o fracionamento independente da massa (MIF) é principalmente verificado nos 2 isótopos ímpares de mercúrio (199Hg e 201Hg) e pensa-se que este último fenómeno ocorra devido a diferenças na paridade do isótopo ao invés da sua massa. Os diferentes isótopos de um elemento têm ligeiras diferenças na sua massa, o que faz com que os isótopos participem em processos físicos e reações bioquímicas com eficiências diferentes. Este fenómeno é denominado de fracionamento dependente da massa e é a forma mais comum de fracionamento, sendo uma ferramenta útil na obtenção de informação acerca de processos físicos e reações químicas aos quais os elementos foram expostos. Este parâmetro é comummente representado por δXXXHg. Observa-se o fracionamento independente da massa quando é observado um desvio na composição isotópica esperada pelo fracionamento dependente da massa. Normalmente, este parâmetro é representado por ΔXXXHg. Pensa-se que o fracionamento independente da massa ocorra devido a ligeiras diferenças na interação entre o núcleo destes isótopos e a sua nuvem eletrónica, o que vai afetar algumas características de certos isótopos, nomeadamente o bonding. Estes processos ocorrem essencialmente nos isótopos de massa ímpar. Diferentes estudos, compilados por Blum et al., 2014, indicam que variações negativas no fracionamento dependente da massa são observadas em amostras atmosféricas e sedimentos enquanto que variações positivas são observadas em amostras colhidas de humanos e material geológico. Peixes de água doce apresentam uma grande variação desde valores negativos a positivos de MDF. Valores positivos de fracionamento independente da massa são observados em peixes e invertebrados enquanto que valores negativos são observados e amostras atmosféricas e vegetação. Em suma, processos que contribuam para a absorção e manutenção do mercúrio na cadeia alimentar originam valores positivos de Δ199Hg. Por outro lado, processos responsáveis pela libertação do mercúrio para a atmosfera estão associados a valores negativos de Δ199Hg. Os isótopos de mercúrio de massa atómica par são úteis para a rastreabilidade do metilmercúrio durante transferências tróficas e bioacumulação, uma vez que estes fracionam principalmente através de reações fotoquímicas. É sugerido que na mesma cadeia alimentar é observado um enriquecimento isotópico, sendo verificado um valor positivo de δ202Hg. Em geral, na mesma cadeia alimentar, os predadores possuem valores de δ202Hg superiores às presas. A assinatura MIF permite identificar fontes específicas de mercúrio como antropogénicas derivadas da indústria ou atividade mineira. Permite ainda o seguimento da fonte de exposição para os organismos uma vez que à luz do conhecimento atual, o fracionamento independente da massa não foi observado em processos biológicos. A assinatura isotópica do mercúrio permite também o melhor conhecimento do ciclo biogeoquímico deste elemento, uma vez que diversos processos de transformação causam um aumento na assinatura isotópica do mercúrio. Em meios aquáticos o mercúrio pode ser transformado por processos biológicos e não biológicos tal como oxidação/redução e metilação/desmetilação, entre outros. Em geral, processos de oxidação e de metilação provocam um incremento em Δ199Hg enquanto que processos de redução e desmetilação provocam uma diminuição no valor deste parâmetro. Neste trabalho, a composição isotópica do mercúrio foi determinada em diferentes níveis tróficos do ecossistema existente em alguns lagos Aquitâneos, para os quais também foram determinados a concentração total de mercúrio, a composição isotópica do carbono e azoto (δ13C e δ15N) e o cálculo das posições tróficas a partir da composição isotópica do azoto. Os valores de δ202Hg variaram de -0,93‰ a 0,60‰. Os 2 maiores lagos (Hourtin-Carcans e Casaux-Sanguinet) apresentaram valores positivos enquanto que nos 2 lagos de menores dimensões (Lacanau e Parentis-Biscarrosse) os valores foram negativos. No geral, os valores de δ202Hg variam muito pouco mas verifica-se uma ligeira tendência crescente de amêijoa-asiática (Corbicula flumínea) para lagostim-vermelho (Procambarus clarkii) para brema (Abramis brama) para lúcio (Esox Lucius) para perca (Perca fluviatilis) para lucioperca (Sander lucioperca). O rácio ∆199Hg/∆201Hg obtido foi aproximadamente 1.3, o que indica que o mercúrio bioacumulado nestas amostras resulta de reações de desmetilação. Os valores do MIF apresentaram uma variação superior (0,11‰ a 3,84‰). A Corbicula fluminea apresenta valores inferiores aos encontrados em Procambarus clarkii e Abramis brama. Esox Lucius, Perca fluviatilis e Sander lucioperca apresentaram os valores superiores de ∆199Hg. Para caraterizar melhor a transferência de mercúrio ao longo das cadeias alimentares existentes nestes lagos, é necessária a realização de estudos posteriores com uma amostragem mais completa.Zayas, Zoyne PedreroCarvalho, CristinaMonperrus, MathildeRepositório da Universidade de LisboaSilva, Tiago José Caetano2020-12-07T01:30:17Z2017-12-0720172017-12-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/35960enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:32:17Zoai:repositorio.ul.pt:10451/35960Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:50:19.285435Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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