Ô nhiễm Thủy ngân ở một loài cá tổng hợp được giới thiệu với mức độ dinh dưỡng trung gian

Springer Science and Business Media LLC - Tập 85 - Trang 13-24 - 2023
D. P. Gedig1,2, M. Hauger1, D. A. Armstrong2, K. M. Jeffries1
1Department of Biological Sciences, University of Manitoba, Winnipeg, Canada
2Department of Environment and Geography, Centre for Earth Observation Science, University of Manitoba, Winnipeg, Canada

Tóm tắt

Ô nhiễm thủy ngân là một vấn đề toàn cầu vì nồng độ thủy ngân trong hệ thống thủy sinh bị ảnh hưởng bởi cả các con đường tự nhiên và nhân tạo. Tại đây, nồng độ thủy ngân tổng cộng (THg) trong gan và cơ của cá đen crappie (Pomoxis nigromaculatus) từ ba hồ boreal ở Đông Nam Manitoba, Canada, đã được liên kết với tuổi tác, hình thái và các đặc điểm sinh lý nhằm hiểu rõ hơn về động lực tích lũy thủy ngân trong một loài cá tổng hợp được giới thiệu. Những nồng độ THg này sau đó được so sánh với nồng độ thủy ngân ở cá đen crappie trong các nguồn nước khác của Canada và với nồng độ thủy ngân ở các loài cá nước ngọt khác ở Đông Nam Manitoba. Tuổi tác và kích thước có mối tương quan dương mạnh mẽ (P < 0.001, r ≥ 0.60) với nồng độ thủy ngân trong cơ. Không có bằng chứng nào về ô nhiễm nguồn điểm cấp tính hay suy giảm sinh lý ở cá đen crappie trong khu vực nghiên cứu. Phân tích THg trong gan cho thấy những tác động có thể của sự khác biệt theo mùa và sinh học trong chế độ ăn đến sự tiếp xúc. Hơn nữa, phân tích THg của mô gan và cơ cho thấy cách thức tìm kiếm thức ăn tổng hợp có thể hạn chế sự tiếp xúc thủy ngân ngày càng tăng và các hậu quả sinh lý kết quả dự kiến từ sự thay đổi chế độ ăn theo sinh học ở cá đen crappie. Mặc dù có vẻ như có các mức độ tiếp xúc thủy ngân (tức là, THg trong gan) thay đổi theo thời gian theo giới tính, nhưng không có hiệu ứng giới tính nào được quan sát trong việc tích lũy thủy ngân lâu dài trong cơ. Cá đen crappie tích lũy ít thủy ngân hơn ở tuổi hơn các loài ăn thịt chính trong khu vực. Những kết quả này sẽ giúp tăng cường hiểu biết về sự sinh học tích lũy thủy ngân trong một khu vực chịu ảnh hưởng bởi thủy ngân di sản.

Từ khóa

#ô nhiễm thủy ngân #cá đen crappie #thủy ngân tổng cộng #sinh học tích lũy #ảnh hưởng giới tính #động lực tích lũy

Tài liệu tham khảo

Armstrong FAJ, Metner D, Capel MJ (1972) Mercury in sediments and waters of Clay Lake Northwestern Ontario. In: Uthe JF (ed) Mercury in the aquatic environment: a summary of research carried out by the freshwater institute 1970–1971. Fisheries Research Board of Canada, Winnipeg, MB, pp 46–67

Beuchel JS, Marschall EA, Aday DD (2013) Energy allocation patterns in a multiple spawning sunfish: evidence for an income-based reproductive strategy. Fish Manag Ecol 20(6):508–517. https://doi.org/10.1111/fme.12041

Burrows WD, Krenkel PA (1973) Studies on uptake and loss of methylmercury-203 by bluegills (Lepomis macrochirus Raf.). Environ Sci Technol 7(13):1127–1130. https://doi.org/10.1021/es60085a012

Cizdziel J, Hinners T, Cross C, Pollard J (2003) Distribution of mercury in the tissues of five species of freshwater fish from Lake Mead, USA. J Environ Monit 5(5):802–807. https://doi.org/10.1039/B307641P

Coordinated Aquatic Monitoring Program (CAMP) (2019) CAMP fish and fish mercury data 2008–2016. Manitoba Sustainable Development and Manitoba Hydro

Derksen AJ (1979) A summary report of mercury contamination in fishes from manitoba waters to march, 1971. Manitoba Department of Mines Natural Resources and Environment, Winnipeg, MB

Dillon T, Beckvar N, Kern J (2010) Residue-based mercury dose–response in fish: an analysis using lethality-equivalent test endpoints. Environ Toxicol Chem 29(11):2559–2565. https://doi.org/10.1002/etc.314

Driscoll CT, Mason RP, Chan HM, Jacob DJ, Pirrone N (2013) Mercury as a global pollutant: sources, pathways, and effects. Environ Sci Technol 47(10):4967–4983. https://doi.org/10.1021/es305071v

Friedmann AS, Costain EK, MacLatchy DL, Stansley W, Washuta EJ (2002) Effect of mercury on general and reproductive health of largemouth bass (Micropterus salmoides) from Three Lakes in New Jersey. Ecotoxicol Environ Saf 52(2):117–122. https://doi.org/10.1006/eesa.2002.2165

Gaeta JW, Ahrenstorff TD, Diana JS, Fetzer WW, Jones TS, Lawson ZJ, McInerny MC, Santucci VJ Jr, Vander Zanden MJ (2018) Go big or… don’t? A field-based diet evaluation of freshwater piscivore and prey fish size relationships. PloS ONE 13(3):e0194092. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0194092

George SS (2007) Streamflow in the Winnipeg River basin, Canada: trends, extremes and climate linkages. J Hydrol 332(3–4):396–411. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2006.07.014

Gewurtz SB, Bhavsar SP, Jackson DA, Fletcher R, Awad E, Moody R, Reiner EJ (2010) Temporal and spatial trends of organochlorines and mercury in fishes from the St. Clair River/Lake St. Clair corridor Canada. J Gt Lakes Res 36(1):100–112. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2009.12.008

Goldstein RM, Brigham ME, Stauffer JC (1996) Comparison of mercury concentrations in liver, muscle, whole bodies, and composites of fish from the Red River of the North. Can J Fish Aquat Sci 53(2):244–252. https://doi.org/10.1139/f95-203

Hanson JM, Qadri SU (1984) Feeding ecology of age 0 pumpkinseed (Lepomis gibbosus) and black crappie (Pomoxis nigromaculatus) in the Ottawa River. Can J Zool 62(4):613–621. https://doi.org/10.1139/z84-090

Hurley JP, Benoit JM, Babiarz CL, Shafer MM, Andren AW, Sullivan JR, Hammond R, Webb DA (1995) Influences of watershed characteristics on mercury levels in Wisconsin Rivers. Environ Sci Technol 29(7):1867–1875. https://doi.org/10.1021/es00007a026

Keast A (1968) Feeding biology of the black crappie Pomoxis nigromaculatus. J Fish Board Can 25(2):285–297. https://doi.org/10.1139/f68-024

Lake of the Woods Control Board (2000) Winnipeg River drainage basin. Map, Canada

Lavoie RA, Jardine TD, Chumchal MM, Kidd KA, Campbell LM (2013) Biomagnification of mercury in aquatic food webs: a worldwide meta-analysis. Environ Sci Technol 47(23):13385–13394. https://doi.org/10.1021/es403103t

Lescord GL, Johnston TA, Branfireun BA, Gunn JM (2018) Percentage of methylmercury in the muscle tissue of freshwater fish varies with body size and age and among species. Environ Toxicol Chem 37(10):2682–2691. https://doi.org/10.1002/etc.4233

Lescord GL, Johnston T, Branfireun BA, Gunn JM (2019) Mercury bioaccumulation in relation to changing physicochemical and ecological factors across a large and undisturbed boreal watershed. Can J Fish Aquat Sci 76(12):2165–2175. https://doi.org/10.1139/cjfas-2018-0465

Madenjian CP, Blanchfield PJ, Hrenchuk LE, Van Walleghem JLA (2014) Mercury elimination rates for adult northern pike Esox lucius: evidence for a sex effect. Bull Environ Contam Toxicol 93(2):144–148. https://doi.org/10.1007/s00128-014-1256-z

Manitoba Hydro (2018) Generating stations. https://www.hydro.mb.ca/corporate/facilities/generating_stations. Accessed 10 Oct 2019

Manitoba Land Initiative (2001) Her majesty the Queen in right of Manitoba, as represented by the minister of conservation. All rights reserved

Neumann RM, Ward SM (1999) Bioaccumulation and biomagnification of Mercury in Two Warmwater fish communities. J Freshw Ecol 14(4):487–497. https://doi.org/10.1080/02705060.1999.9663707

Orihel DM, Paterson MJ, Blanchfield PJ, Bodaly RA, Hintelmann H (2007) Experimental evidence of a linear relationship between inorganic mercury loading and methylmercury accumulation by aquatic biota. Environ Sci Technol 41(14):4952–4958. https://doi.org/10.1021/es063061r

Page LM, Burr BM (2011) Peterson field guide to freshwater fishes, 2nd edn. Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company, New York, NY

Pirrone N, Cinnirella S, Feng X, Finkelman RB, Friedli HR, Leaner J, Mason R, Mukherjee AB, Stracher GB, Streets DG, Telmer K (2010) Global mercury emissions to the atmosphere from anthropogenic and natural sources. Atmos Chem Phys 10(13):5951–5964. https://doi.org/10.5194/acp-10-5951-2010

Pollom RA, Rose GA (2015) Size-based hydroacoustic measures of within-season fish abundance in a boreal freshwater ecosystem. PLoS ONE 10(4):e0124799. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124799

Porvari P, Verta M (1995) Methylmercury production in flooded soils: a laboratory study. Water Air Soil Pollut 80(1):765–773. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0153-0_82

Public Safety Canada (2022) The Canadian disaster database. Government of Canada. https://www.publicsafety.gc.ca/cnt/rsrcs/cndn-dsstr-dtbs/index-en.aspx. Accessed 22 April 2023

QGIS Development Team (2018) QGIS geographic information system (3.14.12). Software

RStudio Team (2021) RStudio (1.2.5019). Software

Rypel AL (2010) Mercury concentrations in lentic fish populations related to ecosystem and watershed characteristics. Ambio 39(1):14–19. https://doi.org/10.1007/s13280-009-0001-z

Sackett DK, Cope WG, Rice JA, Aday DD (2013) The influence of fish length on tissue Mercury dynamics: implications for natural resource management and human health risk. Int J Environ Res Public Health 10(2):638–659. https://doi.org/10.3390/ijerph10020638

Sando SK, Wiche GJ, Lundgren RF, Sether BA (2003) Reconnaissance of Mercury in Lakes, Wetlands, and Rivers in the Red River of the North Basin, North Dakota, march through august 2001. US Department of the Interior, US Geological Survey Reston, , VA

Schramm HL Jr, Doerzbacher JF (1982) Use of Otoliths to age Black crappie from Florida. In: Proceedings of the annual conference for the Southeastern association of fish and wildlife agencies, p 95-105

Selvendiran P, Driscoll CT, Bushey JT, Montesdeoca MR (2008) Wetland influence on mercury fate and transport in a temperate forested watershed. Environ Pollut 154(1):46–55. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2007.12.005

Tam KC, Armstrong FAJ (1972) Mercury contamination in fish from Canadian waters. In: Uthe JF (ed) Mercury in the aquatic environment: a summary of research carried out by the freshwater institute 1970–1971. Fisheries Research Board of Canada, Winnipeg, MB, pp 4–22

Teledyne Technologies Incorporated (2015) Hydra IIC Mercury analyzer. http://www.teledyneleemanlabs.com/resource/Documents/Hydra%20II%20C%20Brochure.pdf. Accessed 13 Oct 2019

Van Walleghem JL, Blanchfield PJ, Hintelmann H (2007) Elimination of Mercury by Yellow Perch in the wild. Environ Sci Technol 41(16):5895–5901. https://doi.org/10.1021/es070395n

Water Quality Management Section (2020a) Manitoba fish Mercury data: Black crappie data file, Manitoba Agriculture and Resource Development, Winnipeg, MB

Water Quality Management Section (2020b) Water quality data: Caddy Lake, big Whiteshell Lake and Lac du bonnet/general chemistry, nutrients, metals, chlorophyll-a and microbiology. Data file, Manitoba Agriculture and Resource Development, Winnipeg, MB

Wildlife and Fisheries Branch (2015a) Caddy Lake. Map, Manitoba Agriculture and Resource Development, Winnipeg, MB

Wildlife and Fisheries Branch (2015b) Big Whiteshell Lake. Map, Manitoba Agriculture and Resource Development, Winnipeg, MB