Iron Accumulation in Selected Elements of Pond Ecosystem Food Chain

• Autorzy: Niemiec M. , Cupiał M. , Klimas A. , Szeląg-Sikora A. , Sikora J.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(10)100

Warianty tytułu

PL

Akumulacja żelaza w wybranych elementach łańcucha pokarmowego ekosystemu stawowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to determine the accumulation of iron in the individual links of aquatic ecosystems food chain under extensive farming of carp. Based on ascertained in these organisms the contents of this element calculated value of bioaccumulation in the aquatic system and evaluated the degree of contamination. The study was performed in the breeding pond, located in Mydlniki, supplied with water from the river Rudawa. From the study pond collected: water, sediment from the bottom of the pond, benthic organisms represented by the larvae of flies of the chironomid family organs in, and carps from which were dissected the most associated with metals metabolism organs (gills, gonads, liver and muscle). In all samples determine the content of iron by atomic emission spectrometry in the camera JY 238 Ultrace Jobin Yvon Emission. Digestion of the samples were made by the wet method in a closed system with the use of microwave energy. Based on the results concluded that in the studied ecosystem, there is no risk of iron poisoning. The contents of this element in the water and bottom sediments are comparable to other reservoirs, of anthropogenic and natural origin. Was found a high value of the sediments enrichment factor sediments with iron in relation to its content in the water. The content of iron in the benthic organisms have taken high values, from 1189 to 1997 mg kg^–1 d.m. The iron content in organisms of the examined fish ranged from 2.951 to 395.9 mg kg^–1 d.m. Most of this element was found in the gills, then in liver, gonads and the least iron is accumulated muscles. Literature data show that regardless of the amount of iron in the environment, bioaccumulation factor in fish organs takes a value close to those obtained in own research. The content of iron in the liver and gills of fish is the most authoritative indicator of environmental contamination by iron compounds.

PL

Celem pracy było określenie akumulacji żelaza w poszczególnych ogniwach łańcucha pokarmowego ekosystemu wodnego w warunkach ekstensywnego chowu karpi. Na podstawie zawartości tego pierwiastka w biotycznych i abiotycznych elementach ekosystemu oszacowano stopień jego zanieczyszczenia. Badania wykonano w stawie hodowlanym, położonym w Mydlnikach, zasilanym wodą z rzeki Rudawa. Z badanego stawu pobrano: wodę, osad z dna stawu, organizmy bentosu reprezentowane przez larwy muchówek z rodziny ochotkowatych, a także karpie, z których wypreparowano narządy w największym stopniu związane z metabolizmem metali (skrzela, gonady, wątroba i mięśnie). We wszystkich próbkach oznaczono zawartość żelaza metodą emisyjnej spektrometrii atomowej w aparacie JY 238 ULTRACE Jobin Yvon Emission. Mineralizację próbek wykonano metodą na mokro w systemie zamkniętym z wykorzystaniem energii mikrofalowej. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że w badanym ekosystemie nie ma zagrożenia zatrucia żelazem. Zawartości tego pierwiastka w wodzie i osadach dennych są porównywalne do innych akwenów, pochodzenia antropogennego i naturalnego zasobnych w ten pierwiastek. Stwierdzono dużą wartość współczynnika wzbogacenia osadów w żelazo w stosunku do jej zawartości w wodzie. Zawartość żelaza w organizmach bentosu przyjmowała duże wartości, od 1189 do 1997 mg kg^–1 s.m. Wartości współczynnika bioakumulacji żelaza w larwach ochotkowatych w stosunku do jego ilości w wodzie i osadach wynosiły odpowiednio 1602 i 0,198. W organizmach badanych ryb zawartość żelaza kształtowała się w zakresie 2,951 do 395,9 mg kg^–1 s.m. Najwięcej tego pierwiastka stwierdzono w skrzelach, następnie w wątrobie, gonadach, a najmniej żelaza akumulowały mięśnie. Dane literaturowe wskazują, że zawartość żelaza w rybach zależy od ilości tego pierwiastka w środowisku, ale w większym stopniu od właściwości abiotycznych elementów środowiska. Sumaryczna zawartość żelaza w osadach dennych i wodzie nie pozwala ocenić zagrożenia środowiska zanieczyszczeniem żelazem, dlatego tak ważne jest stosowanie bioindykacji. Zawartość żelaza w skrzelach i wątrobie ryb jest najbardziej miarodajnym wskaźnikiem zanieczyszczenia środowiska związkami żelaza. Wartość współczynnika bioakumulacji żelaza w skrzelach badanych karpi wynosiła w stosunku do jej zawartości w wodzie i osadach dennych odpowiednio 195,1 i 0,024 natomiast w stosunku do jego zawartości w larwach owadów wartość tego parametru wynosiła 0,122. Dane literaturowe wskazują, że poziom akumulacji żelaza w organizmach żywych jest uzależniony od środowiska w którym żyją.

Słowa kluczowe

EN

iron; bioaccumulation; food chain; aquaculture; carp

PL

żelazo; bioakumulacja; łańcuch pokarmowy; akwakultura; karp

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 10
• Strony: 1103--1113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Niemiec M.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Cupiał M.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Klimas A.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Szeląg-Sikora A.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Sikora J.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture in Krakow, al. A. Mickiewicza 21, 31–120 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Oberholster PJ, Myburgh JG, Ashton PJ, Coetzee JJ, Bothae A-M. Ecotoxicol Environ Safe. 2012;75(1):134-141. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2011.08.018.
• [2] Yuvanatemiya V, Boyd CE. Aquacult. 2006;35(2):199-205.
• [3] Henry F, Amara R, Courcot L, Lacouture D, Bertho M-L. Environ Intern. 2004;30(5):675-683. DOI: 10.1016/j.envint.2003.12.007.
• [4] Kwong RWM, Niyogi S. Comp Biochem Phys C. 2009;150(4):442-449.
• [5] Moore JK, Abbott MR, Richman JG, Nelson DM. Global Biogeochem Cy. 2000;(14):455-475. DOI: 10.1029/1999GB900051.
• [6] Tsuda A, Takeda S, Saito H, Nishioka J, Nojiri Y, Kudo I, Kiyosawa H, Shiomoto A, Imai K, Ono T, Shimamoto A, Tsumune D, Yoshimura T, Aono T, Himuma A, Kinugasa M, Suzuki K, Sohrin Y, Noiri Y, Tani H, Deguchi Y, Tsurushima N, Ogawa H, Fukami K, Kuma K, Saino T. Deep-Sea Res Pt II. 2003;(300):958-961. DOI: 10.1126/science.1082000.
• [7] Gurzau ES, Neagu C, Gurzau AE. Ecotoxicol Environ Safe. 2003;56(1):190-200. DOI:10.1016/S0147-6513(03)00062-9.
• [8] Wiśniowska-Kielian B, Niemiec M. Ecol Chem Eng. 2004;11(8):823-832.
• [9] Fish JT. Aquacult Eng. 2009;41(2):97-108. DOI: 10.1016/j.aquaeng.2009.06.005.
• [10] Lappivaara J, Kiviniemi A, Oikari A. Arch Environ Contam Toxicol. 1999;37:196-204. DOI: 10.1007/s002449900506.
• [11] Sykora JL, Smith EJ, Synak M. Water Res. 1972;6(8):935-950. DOI: 10.1016/0043-1354(72)90045-0.
• [12] Cooper CA, Bury NR, Grosell M. Comp Biochem Physiol. 2006;143(3):292-298. DOI: 10.1016/j.cbpa.2005.11.024.
• [13] Martin JH, Gordon RM, Fitzwater SE. Limnol Oceanogr. 1991;36:1793-1802.
• [14] Tipping E. Chem Geol. 1981;33(1-4):81-89. DOI: 10.1016/0009-2541(81)90086-3.
• [15] Vuori KM. Ann Zoologici Fennici. 1995;32(3):317-329.
• [16] Vymazal J, Švehla J. Ecol. Eng. 2013;50:69-75. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2012.04.027.
• [17] Vymazal J. Wetlands – Nutrients, Metals and Mass Cycling. Leiden, The Netherlands: Backhuys Publishers; 2003:341-363. DOI: 10.1007/s10933-005-5269-9.
• [18] García-Berthou E. J Fish Biol. 1999;55:135-147.
• [19] Faria MS, Lopes RJ, Malcato J, Nogueira AJA, Soares AMVM. Environ Pollut. 2008;151(1):213-221. DOI: 10.1016/j.envpol.2007.01.050.
• [20] Nurhasan M, Maehre HK, Malde MK, Stormo SK, Halwart M, James D, Elvevoll EO. J Food Compos Anal. 2010;23(3):205-213. DOI: 10.1016/j.jfca.2009.12.001.
• [21] Foxall C, Chale F, Bailey-Watts A, Patterson G, West K. Pollution Special Study (PSS) Pesticide and heavy metals in fish and molluscs of Lake Tanganyika. Pollution Special Study (PSS), Pollution Control and Other Measures to Protect Biodiversity in Lake Tanganyika (RAF/92/G32); 2000:1-12.
• [22] Mackenzie B, Hediger MA. Arch Eur J Physiol. 2004;447:571-579. DOI 10.1007/s00424-003-1141-9.
• [23] Tekin-Özan S, Aktan N. J Zool. 2012;44(5):1405-1416.
• [24] Gunnars A, Blomqvist S, Johansson P, Andersson C. Geochim Cosmochim Ac. 2002;66(5):745-758. DOI: 10.1016/S0016-7037(01)00818-3.
• [25] Güngördü A, Erkmen B, Kolankaya D. Environ Toxicol Phar. 2012;33(3):431-439. DOI: 10.1016/j.etap.2012.01.003.
• [26] Bury N, Grosell M. J Exp Biol. 2003:260(19):3520-3535.
• [27] Cooper CA, Bury NR, Grosell M. Comp Biochem Physiol: Molecular & Integrative Physiology. 2006;143(3):292-298. DOI: 10.1016/S1532-0456(03)00021-8.
• [28] Cooper CA, Handy RD, Bury NR. Aquat Toxicol. 2006;79(2):167-175. DOI: 10.1016/j.aquatox.2006.06.008.
• [29] Lei B, Liang Chen L, Hao Y, Hao T, Zhang X, Yu Y, Fu J. Ecotoxicol Environ Safe. 2013;96:160-167. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2013.06.032.
• [30] Witter AE, Hutchins DA, Butler A, Luther III GW. Mar Chem. 2000;69:1-17. DOI: 10.1016/S0304-4203(99)00087-0.
• [31] Uysal K, Emre Y, Köse E. Microchem J. 2008;90(1):67-70. DOI:10.1016/j.microc.2008.03.005.
• [32] Roos N, Thorseng H, Chamnan C, Larsen T, Gondolf HU, Bukhave K, Thilsted SH. Food Chem. 2007;104(3):1226-1235. DOI: 10.1016/j.foodchem.2007.01.038.
• [33] Łuczyńska J, Tońska E, Borejszo Z. Żywn Nauk Techn Jakość. 2011;3(76):162-172.
• [34] Canli M, Atli G. Environ Pollut. 2003;121(1):129-136. DOI: 10.1016/S0269-7491(02)00194-X.
• [35] Nyberg P, Andersson P, Degerman E, Borg H, Olofsson E. Water Air Soil Poll. 1995;85:333-340. DOI: 10.1007/BF00476945.