Transcript Microsoft PowerPoint

KUMULACJA ZANIECZYSZCZEŃ
ORGANICZNYCH W TKANKACH
WĘGORZA EUROPEJSKIEGO
WYSTĘPUJĄCEGO W POLSCE
Grant Narodowego Centrum Nauki
Nr 2011/01/B/ST10/05398
Kierownik projektu: Joanna Szlinder-Richert
Dlaczego węgorz?
•
Ze względu na wysoką tendencję do bioakumulacji substancji o
charakterze lipofilowym oraz swój cykl życiowy może być dobrym
indykatorem zanieczyszczeń obecnych w środowisku w którym żyje.
• Od lat 80-tych ubiegłego wieku obserwuje się dramatyczne
załamanie populacji tego gatunku a brak sukcesu reprodukcyjnego
węgorza przypisuje się częściowo wysokim poziomom zanieczyszczeń
chemicznych oznaczanym w jego tkankach.
• Jako popularny i ceniony w Europie produkt żywnościowy, węgorz
stanowi drogę narażenia konsumentów na zanieczyszczenia
chemiczne.
Cele projektu:
•
Zbadanie kumulacji wybranych zanieczyszczeń w tkankach węgorza występującego
w polskich wodach śródlądowych i przybrzeżnych i sformułowanie na tej podstawie
wskazówek metodycznych do zastosowania węgorza jako bioindykatora stanu
środowiska
•
Przetestowanie hipotezy, że badane zanieczyszczenia wpływają negatywnie na
zawartość tłuszczu w tkankach węgorza i w ten sposób zmniejszają jego zdolność
do reprodukcji
•
Ocena aktualnego skażenia środowiska wodnego w Polsce przez zanieczyszczenia
pochodzenia antropogenicznego na tle innych państw europejskich
•
Ocena czy zanieczyszczenia objęte projektem stanowią zagrożenie dla
ekosystemów wodnych objętych badaniami (w oparciu o kryteria oceny jakości
środowiska)
•
Ocena bezpieczeństwa konsumentów narażonych na działanie toksyczne
zanieczyszczeń obecnych w węgorzu poławianym w polskich wodach
Zakres pracy:
• Pestycydy chloroorganiczne, PCB
• Polibromowane opóźniacze zapłonu:
PBDE, PBB, HBCDD
• Związki cynoorganiczne
• Metabolity WWA
Obszar objęty zakresem badań
Charakterystyka wybranych zanieczyszczeń
•
PBDE: dodatki do polimerów i żywic; od 2004 roku zakaz produkcji i stosowania
mieszanin penta i octa-; należą do związków powodujących zaburzenia
endokrynologiczne
•
PBB: w 1973 roku doszło w USA do zatrucia zwierząt hodowlanych w wyniku
skażenia pasz. Badania nad mechanizmem toksyczności PBB wykazały ich
podobieństwo do działania PCB, a więc wpływ na procesy reprodukcyjne oraz
właściwości kancerogenne. Stosowanie mieszanin heksa-BB jest obecnie zakazane
w Europie i Ameryce Południowej a produkcji deka-BB zaprzestano w Europie w roku
2000
•
HBCDD: Europejska Agencja Chemiczna umieściła ten związek na liście 14
substancji „of very high concern”. Jego obecność jest wykrywana w sedymentach
oraz w organizmach żywych, co sugeruje biodostępność tego związku. Wyniki
niektórych badań sugerują też jego zdolność do bioakumulacji. Związek jest używany
jako uniepalniacz m in. w styropianach. Do tej pory nie wprowadzono ograniczeń co
do produkcji i użycia tej substancji.
•
Metabolity WWA; WWA nie są akumulowane w organizmach ryb ale dość szybko
metabolizowane, do związków wykazujących wysoką toksyczność. Do oceny
narażenia organizmów wodnych na związki z tej grupy stosowany jest pomiar
metabolitów WWA w żółci ryb. Metabolizm tych związków może oczywiście
przebiegać różnie w różnych gatunkach ryb, dlatego potrzebne są badania, które
pozwolą wybrać gatunki mogące służyć za wskaźnikowe.
Wyniki projektu
Wybór tkanki do badań
Dla pestycydów chloroorganicznych, PCB
, PBDE i PBB lepszym wskaźnikiem
narażenia jest tkanka mięśniowa niż
wątroba węgorza. Stężenia ΣDDTs i
ΣPBDEs były około dwukrotnie wyższe w
tkance mięśniowej niż w wątrobie a
stężenia HCB i ΣHCHs były od trzy- do
czterokrotnie wyższe w tkance
mięśniowej. Najmniejsze różnice
zaobserwowano dla związków z grupy PCB
dla których stosunek stężeń w mięśniach
i wątrobach węgorza wynosił zaledwie
1,2. W przypadku związków
cynoorganicznych stężenia w wątrobie są
wielokrotnie (nawet do 25 razy) wyższe
niż w tkance mięśniowej i wątroba jest
lepszym wskaźnikiem narażenia na
związki cynoorganiczne niż tkanka
mięśniowa.
Porównanie ekosystemów
Średnie stężenia większości badanych
zanieczyszczeń były dwa do trzech razy
wyższe w węgorzach poławianych w
Wiśle i w Zatoce Puckiej niż w
węgorzach złowionych na Zalewie
Wiślanym i Szczecińskim oraz w
jeziorach.
Porównanie ekosystemów
Poziomy związków cynoorganicznych były wielokrotnie wyższe
w próbkach pochodzących z Zalewu Szczecińskiego niż w
węgorzach pochodzących z innych obszarów, co sugeruje
istnienie punktowego źródła tych zanieczyszczeń na tym
obszarze.
Stężenia-wielkość osobnika
Na Zalewie Wiślanym udziały procentowe
osobników mniejszych niż 60 cm oraz
większych niż 80 cm stanowią po około
20% całkowitego wyładunku, podczas gdy
około 60% wyładunku to osobniki
mieszczące się w zakresie długości od 6080 cm.
W przypadku HBCDD i OCTs nie obserwowano zasadniczych różnic stężeń pomiędzy
poszczególnymi klasami długości.
W przypadku HCH, PCBs i DDT stężenia zmierzone w osobnikach większych niż 80cm były
niemal dwukrotnie wyższe niż w przypadku pozostałych osobników. Oznacza to, że te
najwyższe stężenia dotyczą około 20% połowów węgorza. W przypadku PBDE sytuacja jest
niestety mniej korzystna gdyż dla tych związków stężenia w osobnikach większych niż 80 cm
i tych z przedziału 60-80 cm były bardzo podobne (0.5 ng/g), natomiast dwukrotnie niższe
poziomy stwierdzono w osobnikach najmniejszych. Oznacza to, że wyższe poziomy dotyczą
aż 80% połowów.
Wpływ zanieczyszczeń na zawartość
lipidów
•
Negatywnie zweryfikowano hipotezę zakładającą że narażenie węgorza na
zanieczyszczenia obecne w środowisku przyczynia się do obniżenia zawartości
lipidów w mięśniach.
•
Zawartość lipidów w mięśniach węgorza jest uznawana za wskaźnik zdrowia
populacji, świadczący o zdolności do reprodukcji. Badania wykazały, że dla
osiągnięcia dojrzałości gonad oraz podjęcia skutecznej wędrówki na miejsce tarła,
zawartość tłuszczu w tkance mięśniowej węgorza powinna wynosić przynajmniej
20%. Wykazano też, że niektóre zanieczyszczenia, jak pestycydy czy PCB wykazują
negatywny efekt na metabolizm lipidów, poprzez ich mobilizację i wywoływanie
mimowolnych ruchów mięśni, zmniejszając tym samym zdolność węgorz do
rozrodu. Stężenie lipidów w tkance mięśniowej osobników pochodzących z polskich
wód wahało się w granicach od 4.89 % do 30.90 %. Zawartość lipidów powyżej 20%
zaobserwowano w 37% próbek pochodzących z Zalewu Wiślanego, 43% próbek
pochodzących z Zalewu Szczecińskiego 56% próbek Zatoki Puckiej oraz 26% próbek
pochodzących z jezior.
•
Osobniki poławiane w Zatoce Puckiej charakteryzowały się najwyższymi poziomami
zanieczyszczeń oraz najwyższą zawartością lipidów w mięśniach
Metabolity WWA
•
•
•
•
•
Metabolity WWA oznaczono z zastosowaniem metody HPLC, pozwalającej na
ilościowe oznaczenie poszczególnych związków oraz z zastosowaniem metody
pomiaru fluorescencyjnego, który pozwala na oznaczenie sumarycznej zawartości
metabolitów poszczególnych grup związków (metabolity naftalenu, metabolity
fenantrenu) i wyrażenie stężenia jako równoważnik stężenia związku wyjściowego.
Węgorz może być uznany za dobry bioindykator narażenia na zanieczyszczenia z
grupy WWA. Pobór żółci jest stosunkowo łatwy i możliwe jest uzyskanie
odpowiedniej do badania ilości materiału.
Wykonane badania wskazały na konieczność normalizacji wyników stężeń
metabolitów względem zawartości pigmentów w żółci oraz na potrzebę
uwzględnienia normalizacji przy opracowaniu kryteriów oceny ryzyka
Najwyższymi poziomami badanych związków charakteryzowały się osobniki
poławiane na Zatoce Puckiej.
Metoda oparta o pomiar fluorescencji pozwala na oznaczenie szerszego spektrum
związków niż metoda HPLC i daje lepszą zgodność przy porównywaniu wyników
otrzymanych dla dwóch różnych gatunków ryb pochodzących z tego samego
obszaru.
Ocena wyników
W celu umożliwienia interpretacji danych dotyczących poziomów
zanieczyszczeń w różnych matrycach środowiskowych, na podstawie
dostępnych danych toksykologicznych opracowane zostały wartości,
służące do oceny w kategoriach ryzyka stwarzanego przez
zanieczyszczenia dla środowiska i zdrowia ludzi. Przykładem takich
wartości odniesienia są środowiskowe normy wartości (EQS), które nie
powinny być przekroczone aby móc uznać stan środowiska za dobry.
Wartości EQS zostały zaproponowane przez ekspertów pracujących
nad wdrażaniem Ramowej Dyrektywy Wodnej. Wartości EQS
wyznaczono dla substancji z listy priorytetowej, w odniesieniu do
różnych matryc, w tym dla ryb. Ponadto dla takich związków jak
pestycydy chloroorganicznye, TBT, i PCB ustalono najwyższe
dopuszczalne poziomy w żywności, mające na celu ochronę zdrowia
konsumentów.
Kryteria oceny
Związek/grupa
związków
Wartość referencyjna
Źródło wartości referencyjnej
HCB
100 ng/g mokrej masy
Council
Directive
86/363/EEC
dopuszczalny limit w żywności)
(maksymalny
Suma DDT
1000 ng/g mokrej masy
Council
Directive
86/363/EEC
dopuszczalny limit w żywności)
(maksymalny
γ-HCH
200 ng/g mokrej masy
Council Directive 86/363/EEC (maximum permissible
limit for food)
Wsk. PCB
300 ng/g mm dla węgorza
75 ng/g ww
Commission Regulation 1259/2011/EC
PCB 118
PCB 153
HBCDD
Sum PBDEs
Sum PBDE
24 ng/g tłuszczu
1600 ng/g tłuszczu
167 ng/gmokrej masy
0.0085 µg kg-1 mokrej masy
44.4 ng/ g mokrej masy
OSPAR EAC
OSPAR EAC
Council Directive 2013/39/EU (EQS)
Council Directive 2013/39/EU (EQS)
Sum PBDEs
TBT
0.7 µg/kg bw/week
15.2 ng/g
EFSA; PTWI
TBT
1.6 µg/kgbw/day
WHO(1990). ADI acceptable daily intake
Water framework Directive EQS sec. poisoning
Council Directive 86/363/EEC
(maksymalny dopuszczalny limit w żywności)
Związek/grupa
związków
Liczba próbek przekraczających limit/liczba przebadanych próbek
Zalew Wiślany
Zalew
Szczeciński
Zatoka Pucka
Wisła
Jeziora
HCB
0/35
0/30
0/17
0/5
0/38
Sum DDT
0/35
0/30
0/17
0/5
0/38
γ-HCH
0/35
0/30
0/17
0/5
0/38
HBCDD
0/22
0/30
0/6
0/5
0/29
wsk PCBs 75 ng/ g
2/35
1/30
5/17
1/5
0/38
wsk PCBs 300 ng/ g
0/35
0/30
0/17
0/5
0/38
PCB 118
7/35
2/30
5/17
5/5
0/38
PCB 153
0/35
0/30
0/17
0/5
0/38
PBDEs 0.0085 µg/ 35/35
kg mm
30/30
17/17
5/5
29/29
PBDEs
ww
0/30
0/17
0/5
0/29
18/25
1/17
0/5
0/18
TBT
44.4 ng/g 0/35
0/35
PTWI dla PBDE: 0,7 µg/kg masy
ciała/tydzień
Waga
konsumenta
[kg]
Dopuszczalne
Porcja ryby Pobranie
z
tygodniowe
zawierająca 300g
pobranie (DTP) DTP (2 ng/g) Ryby: 0,6 µg
70
49 µg
24,5 kg
1,22% DTP
50
35 µg
17,5 kg
1,70% DTP
30
21 µg
10,5 kg
2,86% DTP
ADI TBT: 1,6 µg/kg masy ciała
na dzień
Waga
konsumenta
[kg]
Dopuszczalne
tygodniowe
pobranie (DTP)
Porcja ryby Pobranie
zawierająca
300g
DTP
(30 Ryby: 9 µg
µg/kg)
70
784 µg
26,1 kg
1,15% DTP
50
560 µg
18,7 kg
1,61% DTP
30
336 µg
11,2 kg
2,68% DTP
z
PBDE –porównanie z innymi
rejonami
Z. Wiślany
•
0,08-8,18 μg/kg
• Z. Szczeciński
0,08-5,61 μg/kg
Z. Pucka
0,14-6,03 µg/kg
• Jeziora
0,19-1,84 μg/kg
Wisła
0,89-3,81 µg/kg
• Niemcy 7,9-17,0 μg/kg
• Holandia 1,40-379μg/kg
• Szkocja 2,83-132 μg/kg
• Francja 45±25 μg/kg ( w
węgorzach od 500-600
mm)
PBB-porównanie z innymi rejonami
• Z. Wiślany
0,2- 7,0 pg/g
• Z. Szczeciński
2-18,5 pg/g
• Z.Pucka
0,4- 5 pg/g
• Jeziora
0,3-11,2 pg/g
• Wisła
0,5-57 pg/g
• Węgorz w Irlandii
5-12,7 pg/g
• Morze Północne (śledź,
skarp, łosoś)
22-80 pg/g
• Morze Bałtyckie (śledź)
14,3 pg/g i 0,5 pg/g
HBCDD-porównanie z innymi rejonami
• Z. Wiślany
0,16- 4,92 µg/kg
• Z. Szczeciński
0,10-3,61 µg/kg
• Z.Pucka
0,86- 4,80 µg/kg
• Jeziora
0,10-2,28 µg/kg
• Wisła
17,52 µg/kg
• Węgorz w Irlandii
1,2-15 µg/kg
10 krajów Europejskich
(rzeki i jeziora)
1-50 µg/kg
Podsumowanie:
•
W odniesieniu do większości badanych zanieczyszczeń stan środowiska
przebadanych wód jest dobry.
• Nie stwierdzono, aby poziomy zanieczyszczeń w węgorzu powodowały
zmniejszenie zawartości lipidów w ich mięśniach co byłoby zjawiskiem
niekorzystnym.
• Poziomy zanieczyszczeń dla których ustalone są maksymalne dopuszczalne
limity w żywności na ogół nie były przekraczane (wyjątek stanowiły
poziomy TBT w węgorzach z Zalewu Szczecińskiego).
• Spośród badanych zanieczyszczeń największą uwagę należy w przyszłości
poświęcić związkom z grupy PBDE. Brak jest uregulowań prawnych,
dotyczących dopuszczalnych poziomów PBDE w żywności. W żadnej z
przebadanych próbek nie obserwowano wprawdzie przekroczenia limitu
tych związków, który został ustalony w rybach dla ochrony drapieżników,
które się nimi odżywiają. Jednak związki te charakteryzowały się
najwyższym potencjałem do bioakumulacji spośród badanych
zanieczyszczeń a mechanizmy ich toksyczności nie są dzisiaj dostatecznie
poznane i w chwili obecnej trudno jest jednoznacznie ocenić czy stanowią
one zagrożenie w odniesieniu do polskich wód.