Mercury in Amazonian fish from Madeira River basin, Rondonia state, Brazil

This investigation was carried out at the Madeira River basin, located in the state of Rondonia, Brazilian Amazon. Fish from Madeira, Jaciparana, and Jamari rivers between 7 and 11 degrees parallels south and between 62 and 65 degrees meridians west in Rondonia state, Brazil, were sampled and chemically analyzed for mercury in order to evaluate if the inputs of this metal into the food-chain is occurring in levels reaching values above those recommended by the World Health Organization. This is because such an element is very dangerous when ingested by humans and its presence was extensively identified some years ago in the area, since it was utilized as an amalgam in processes for recovering alluvial gold.

Mercury in feral fish: distribution, accumulation and toxicity

O principal objectivo desta dissertação foi estudar a acumulação de mercúrio em vários tecidos de peixes marinhos, a sua relação com factores biológicos e as respectivas respostas bioquímicas. O trabalho realizado permitiu obter novos conhecimentos sobre a acumulação de mercúrio em peixes, possibilitando avaliar a influência da biodisponibilidade do elemento e as suas possíveis implicações no ambiente. O trabalho foi desenvolvido na Ria de Aveiro (Portugal), uma zona costeira onde existe um gradiente ambiental de mercúrio, o que oferece a oportunidade de estudar a sua acumulação e os seus efeitos tóxicos em condições realísticas. As amostragens foram efectuadas em dois locais considerados críticos em termos de contaminação por mercúrio – Largo do Laranjo (L1 e L2) e num local afastado da principal fonte de poluição, usado como termo de comparação (Referência; R); L1 e L2 corresponderam a locais moderadamente e altamente contaminados, respectivamente. Foram escolhidos juvenis de duas espécies ecologicamente diferentes e representativas da comunidade piscícola local, a tainha garrento (Liza aurata) e o robalo (Dicentrarchus labrax). Em cada local foram recolhidas amostras de água e de sedimento para determinação de mercúrio. Foram quantificadas as concentrações de mercúrio total (T-Hg) e orgânico (O-Hg) em vários tecidos dos peixes, escolhidos tendo em conta a sua função relativamente à toxicocinética e toxicodinâmica de metais. As respostas antioxidantes (Catalase- CAT, glutationa peroxidase- GPx, glutationa reductase- GR, glutationa –S-transferase- GST e conteúdo em glutationa total- GSHt), o dano peroxidativo (LPO) e o conteúdo em metalotioninas (MTs) foram também avaliados. A acumulação de T-Hg foi semelhante para as duas espécies de peixes estudadas, embora D. labrax tenha apresentado concentrações tendencialmente maiores. Ambas as espécies demonstraram capacidade de reflectir o grau de contaminação ambiental existente, indicando claramente que a acumulação depende da concentração ambiental. A acumulação revelou-se específica de cada tecido. O padrão da acumulação em L. aurata foi rim > fígado > músculo > cérebro > guelras > sangue e em D. labrax foi fígado > rim > músculo > cérebro ≈ guelras > sangue. Relativamente à acumulação de OHg, verificou-se que D. labrax exibiu concentrações mais elevadas que L. aurata. Todos os tecidos foram capazes de reflectir diferenças entre R e L2. Os níveis de O-Hg no fígado, músculo e nos conteúdos intestinais foram diferentes entre espécies, sendo mais elevados para D. labrax. As guelras e o intestino foram os tecidos onde se obtiveram os valores mais baixos de O-Hg e observaram-se valores idênticos para as duas espécies. Com excepção das guelras, as concentrações de O-Hg variaram em função do valor observado nos conteúdos intestinais, indicando que a alimentação é a via dominante da acumulação. As concentrações de O-Hg nos conteúdos intestinais revelaram ser uma informação relevante para prever a acumulação de O-Hg nos tecidos, pois verificou-se uma razão praticamente constante entre o teor de mercúrio no fígado, no músculo e nos conteúdos intestinais. A percentagem de O-Hg no músculo e no fígado variou de acordo com o grau de contaminação ambiental e com o tipo de assimilação preferencial do elemento (alimentação vs. água), sugerindo que o fígado exerce um papel protector em relação à acumulação de mercúrio nos outros órgãos. Ambas as espécies de peixes demonstraram ser boas sentinelas da contaminação ambiental com mercúrio (T-Hg e O-Hg), sendo o cérebro e o músculo os tecidos que melhor reflectiram o grau de acumulação com o elemento. A análise conjunta dos dados de bioacumulação e de respostas ao stress oxidativo permitiram estabelecer uma relação entre as concentrações de mercúrio nas guelras, fígado, rim e cérebro e a sua toxicidade. As respostas do cérebro aos efeitos tóxicos do mercúrio revelaram ser específicas de cada espécie. Enquanto que para o cérebro de L. aurata se verificou um decréscimo de todos os parâmetros antioxidantes estudados nos locais contaminados, sem haver evidência de qualquer mecanismo compensatório, no D. labrax observaram-se respostas ambivalentes, que indicam por um lado a activação de mecanismos adaptativos e, por outro, o decréscimo das respostas antioxidantes, ou seja, sinais de toxicidade. Embora em ambas as espécies de peixe fosse evidente uma condição pró-oxidante, o cérebro parece possuir mecanismos compensatórios eficientes, uma vez que não se verificou peroxidação lipídica. As respostas antioxidantes do cérebro de D. labrax foram comparadas em diferentes períodos do ano - quente vs. frio. O período quente mostrou ser mais crítico, uma vez que no período frio não se verificaram diferenças nas respostas entre locais, ou seja, a capacidade antioxidante do cérebro parece ser influenciada pelos factores ambientais. As guelras revelaram susceptibilidade à contaminação por mercúrio, uma vez que se verificou uma tendência para o decréscimo da actividade de CAT em L2 e ausência de indução em L1. O fígado e o rim demonstraram mecanismos adaptativos face ao grau de contaminação moderada (L1), evidenciados pelo aumento de CAT. O rim também demonstrou adaptabilidade face ao grau elevado de contaminação (L2), uma vez que se verificou um aumento GST. Embora o grau de susceptibilidade tenha sido diferente entre os órgãos, não se verificou peroxidação lipídica em nenhum. A determinação do conteúdo em MTs em D. labrax e em L. aurata revelou que este parâmetro depende não só da espécie, mas também do tecido em causa. Assim, em D. labrax foi observado um decréscimo de MTs no cérebro, bem como a incapacidade de síntese de MTs no sangue, guelras, fígado, rim e músculo. Em L. aurata observou-se um aumento do conteúdo em MTs no fígado e no músculo. Estes resultados indicam que a aplicabilidade das MTs como biomarcador de exposição ao mercúrio parece ser incerta, revelando limitações na capacidade de reflectir os níveis de exposição ao metal e por consequência o grau de acumulação. Este trabalho comprova a necessidade de se integrarem estudos de bioacumulação com biomarcadores de efeitos, de modo a reduzir os riscos de interpretações erróneas, uma vez que as respostas nem sempre ocorrem para os níveis mais altos de contaminação ambiental com mercúrio.

Mercury fractionation in dourada (Brachyplatystoma rousseauxii) of the Madeira River in Brazil using metalloproteomic strategies

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mercury and DDT exposure risk to fish-eating human populations in Amazon

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

GFAAS determination of mercury in muscle samples of fish from Amazon, Brazil

In the present study, a simple, rapid and sensitive method was developed for the determination of mercury concentrations in the muscle tissue of fish from the Brazilian Amazon using graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) following acid mineralization of the samples in an ultrasonic cold water bath. Using copper nitrate as a chemical modifier in solution and sodium tungstate as permanent modifier, we were able to attain thermal stabilization of the mercury up to the atomisation temperature of 1600 °C in the GFAAS assay. The calculated limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were 0.014 and 0.047 mg kg-1, respectively. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Metallomic study of mercury in fish from Amazon region - Brazil

This paper presents preliminary findings for a metallomics study of mercury in the muscle of the fish from Amazonas region - Brazil, after protein separation by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D-PAGE) and subsequent evaluation of mercury by Thermal Decomposition and Amalgamation Coupled with Atomic Absorption (TTA-CAAS). It was found that mercury is present in 18 protein spots of dourada muscle (Brachyplatystoma rousseauxii) and 9 protein spots of pacu muscle (Myleus sp.). The protein spots in which they were determined the presence of mercury present molecular weight of 13.5 and 21.4 kDa and isoelectric point of 3.8 and 9.2, respectively.

Metallomic study of mercury in fish muscle (Semaprochilodus sp.) from Amazon - Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mercury in Finnish forest lakes and reservoirs : anthropogenic contribution to the load and accumulation in fish

Yhteenveto: Elohopea Suomen metsäjärvissä ja tekoaltaissa: ihmisen vaikutus kuormitukseen ja pitoisuuksiin kaloissa.

Mercury in Florida Bay fish: spatial distribution of elevated concentrations and possible linkages to Everglades restoration

Health advisories are now posted in northern Florida Bay, adjacent to the Everglades, warning of high mercury concentrations in some species of gamefish. Highest concentrations of mercury in both forage fish and gamefish have been measured in the northeastern corner of Florida Bay, adjacent to the dominant freshwater inflows from the Everglades. Thirty percent of spotted seatrout (Cynoscion nebulosus Cuvier, 1830) analyzed exceeded Florida’s no consumption level of 1.5 μg g−1 mercury in this area. We hypothesized that freshwater draining the Everglades served as the major source of methylmercury entering the food web supporting gamefish. A lack of correlation between mercury concentrations and salinity did not support this hypothesis, although enhanced bioavailability of methylmercury is possible as freshwater is diluted with estuarine water. Stable isotopes of carbon, nitrogen, and sulfur were measured in fish to elucidate the shared pathways of methylmercury and nutrient elements through the food web. These data support a benthic source of both methylmercury and nutrient elements to gamefish within the eastern bay, as opposed to a dominant watershed source. Ecological characteristics of the eastern bay, including active redox cycling in near-surface sediments without excessive sulfide production are hypothesized to promote methylmercury formation and bioaccumulation in the benthos. Methylmercury may then accumulate in gamefish through a food web supported by benthic microalgae, detritus, pink shrimp (Farfantepenaeus duorarum Burkenroad, 1939), and other epibenthic feeders. Uncertainty remains as to the relative importance of watershed imports of methylmercury from the Everglades and in situ production in the bay, an uncertainty that needs resolution if the effects of Everglades restoration on mercury levels in fish are to be modeled and managed.

Mercury contamination in fanned fish setup on former garimpo mining areas in the Northern Mato Grosso State, Amazonian region, Brazil

The garimpo gold mining activity has released about 2.500 tons of mercury in the Brazilian Amazonian environment in the 1980-1995 period. The northern region of Mato Grosso State, an important gold mining and trading area during the Arnazonian gold rush is now at a turning point regarding its economic future. Nowadays, the activities related to gold mining have only a low relevance on its economy. Thus, the local communities are looking for economic alternatives for the development of the region. Cooperative fish farming is one of such alternatives. However, some projects are directly implemented on areas degraded by the former garimpo activity and the mercury left behind still poses risks, especially by its potential accumulation in fish. The objective of the present study was to evaluate the levels of mercury contamination in two fish farming areas, Paranaita and Alta Floresta, with and without records of past gold-washing activity, respectively. Data such as mercury concentration in fish of different trophic level, size, and weight as well as the water physical and chemical parameters were measured and considered. These preliminary data have shown no significant difference between these two fish fanning areas, relatively to mercury levels in fish. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mercury in soils and sediments from gold mining liabilities in Southern Amazonia

The 1980-1990 Amazonian gold rush left an enormous liability that increasingly has been substituted by developing fish aquaculture. This work aimed at the identification of the mercury levels in the environment, associated with fish farms located in the North of Mato Grosso State, Southern Amazon. Sediment and soil samples were analyzed for total organic carbon and total mercury. Results indicate that the chemical characteristics of the sediment largely depend on the management procedures of the fish pond (liming, fish food used and fish population). The soils presented relatively low concentrations when compared with other data from the literature.

The role of organic matter on the adsorption of mercury in sediments from Amazon lakes, Brazil

Gold has been exploited intensively in the Brazilian Amazon during the past 20 years, and the elemental mercury (Hg) used in amalgamating the gold has caused abnormal Hg concentrations in waterways. Since 1986 particular attention has been given to the Madeira River because it is the largest tributary of the Amazon River and gold mining was officially allowed on a 350-km sector of the river. In this paper, samples of sediments from nine lakes located in the Madeira River basin, Rondonia State, Brazil, were analysed for mercury and organic matter. The average Hg content ranged between 33 and 157 ppb, which is about 8-40 times higher than the average value corresponding to 4.4 ppb for rocks occurring in the area (regional background). Significant correlation was found between the Hg content and organic matter in the sediments, indicating its importance on the retention of this heavy metal.

A Preliminary and Qualitative Metallomics Study of Mercury in the Muscle of Fish from Amazonas, Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparative study of human exposure to mercury in riverside communities in the Amazon region

Four populations in the Amazon area were selected for a comparative study of mercury-exposed and non-exposed populations: São Luiz do Tapajós, Barreiras, Panacauera, and Pindobal Grande. The highest mercury levels in human hair samples were found in São Luiz do Tapajós and Barreiras, greatly exceeding the limits established by the World Health Organization. Panacauera showed an intermediate level below 9 µg/g. This was the first comparative and simultaneous evaluation of mercury exposure in the Amazon area. Also, thanks to this type of monitoring, we were able to eliminate the uncertainties about the reference dose. On the basis of these data, we can conclude that the mercury levels detected in exposed populations of the Tapajós River basin may be dangerous not only because they are above the World Health Organization limits, but also because the simultaneous mercury detection in non-exposed populations with similar characteristics provided a valid control and revealed lower mercury levels. Our results support the importance of continuous monitoring in both exposed and non-exposed populations.