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 projektuWybór 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 ekosystemówŚrednie 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

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.

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 60-

80 cm.

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 (maksymalny dopuszczalny limit w żywności)

Suma DDT 1000 ng/g mokrej masy Council Directive 86/363/EEC (maksymalny dopuszczalny limit w żywności)

γ-HCH 200 ng/g mokrej masy Council Directive 86/363/EEC (maximum permissible limit for food)

Wsk. PCB 300 ng/g mm dla węgorza75 ng/g ww

Commission Regulation 1259/2011/EC

PCB 118 24 ng/g tłuszczu OSPAR EAC

PCB 153 1600 ng/g tłuszczu OSPAR EACHBCDD 167 ng/gmokrej masy Council Directive 2013/39/EU (EQS)

Sum PBDEs 0.0085 µg kg-1 mokrej masy Council Directive 2013/39/EU (EQS)

Sum PBDE 44.4 ng/ g mokrej masy Water framework Directive EQS sec. poisoning

Sum PBDEs 0.7 µg/kg bw/week EFSA; PTWI

TBT 15.2 ng/g  Council Directive 86/363/EEC(maksymalny dopuszczalny limit w żywności)

TBT 1.6 µg/kgbw/day WHO(1990). ADI acceptable daily intake

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/ kg mm

35/35 30/30 17/17 5/5 29/29

PBDEs 44.4 ng/g ww

0/35 0/30 0/17 0/5 0/29

TBT 0/35 18/25 1/17 0/5 0/18

PTWI dla PBDE: 0,7 µg/kg masy ciała/tydzień

Waga konsumenta[kg]

Dopuszczalne tygodniowe pobranie (DTP)

Porcja ryby zawierająca DTP (2 ng/g)

Pobranie z 300gRyby: 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 zawierająca DTP (30 µg/kg)

Pobranie z 300gRyby: 9 µg

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

PBDE –porównanie z innymi rejonami• Z. Wiślany

0,08-8,18 μg/kg

• Z. Szczeciński 0,08-5,61 μg/kg

Z. Pucka0,14-6,03 µg/kg

• Jeziora 0,19-1,84 μg/kg

Wisła0,89-3,81 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.Pucka0,4- 5 pg/g

• Jeziora 0,3-11,2 pg/g

• Wisła0,5-57 pg/g

• Węgorz w Irlandii5-12,7 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.Pucka0,86- 4,80 µg/kg

• Jeziora 0,10-2,28 µg/kg

• Wisła17,52 µg/kg

• Węgorz w Irlandii1,2-15 µg/kg10 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.