Accumulation of heavy metals in commercial aquatic organisms

Pagasitikos Gulf is located in central Greece and it is a sensitive marine ecosystem, which is inevitably exposed to pollution due to its proximity to the city of Volos and its use as a port and industrial area. Heavy metals’ concentrations were measured for a benthic (Mullus barbatus) and a benthopelagic fish species (Pagellus erythrinus). The aim of this study was to examine the concentration levels of four metals in the body tissue of two fish species and to determine whether metal concentration levels were affected by factors such as season, size and species. Fish samples were collected monthly from September 2009 until August 2010. Chromium (Cr), Copper (Cu), Zinc (Zn) and Cadmium (Cd) concentrations were measured in muscle, gills, vertebral column and in the “remaining body sample”. Analyses were performed even in the brain, gonads, heart, liver and vertebrae. Samples were wet digested in a microwave oven (Environmental Protection Agency’s 3052 protocol was used) and stored until metal analysis was performed. An Atomic Absorption Spectrometer was used to determine metal concentrations. Zn concentration was measured by using the Flame Technique (FAAS), whilst Cu, Cr and Cd were measured by using the Graphite Furnace Technique (GFAAS). The maximum safe consumption (MSC) was calculated depending on mean concentrations of Cr, Cu, Zn, and Cd in the muscle of both species. M. barbatus muscle samples occurred Cr levels (0,05-4,33 mg/Kg d.w), Cu (1,34-7,91 mg/Kg d.w), Zn (9,20-275,73 mg/Kg d.w) and Cd (0,00-0,40 mg/Kg d.w). In correspondence the P. erythrinus muscle samples showed Cr levels (0,37-6,24 mg/Kg d.w), Cu (1,56-6,75 mg/Kg d.w), Zn (7,87-74,00 mg/Kg d.w) and Cd (0,1-1,2 mg/Kg d.w). Seasonality, sampling and size was the main factors of variation on metals between species tissues. The Maximum Safe Daily Consumption for human’s (fish muscle) of M. barbatus (edible part) was above 150 g in women and exceeded 200 g in men. Furthermore, the MSDC for P. erythrinus’ edible parts exceeds 160 g in women and 220 g in men. In almost all of our samples, the data demonstrates that there were low Cr, Cu, Zn, and Cd concentrations. This means that the fish from this area are safe food for human intake. Heavy metal concentrations in the edible parts of M. barbatus and P. erythrinus did not show a risk for human consumption. Overall, this study provides information of heavy metal concentrations in two commercial fish species and the differences that each one represents in their tissues’ metal accumulation and how they infect to the public health.Η εργασία παρέχει πληροφορία για τις συγκεντρώσεις σε βαρέα μέταλλα δύο εμπορικών ειδών ιχθύων και τις διαφορές που καθένα παρουσιάζει στις συγκεντρώσεις που προσδιορίζονται στους ιστούς του, καθώς και κατά πόσο αυτό μπορεί να επηρεάσει τον άνθρωπο. Ο Παγασητικός Κόλπος (που βρίσκεται στην Κεντρική Ελλάδα) είναι ένα ευαίσθητο οικοσύστημα εξαιτίας της εγγύτητάς του με την πόλη του Βόλου, που χρησιμοποιείται ως λιμάνι και αποτελεί βιομηχανική περιοχή, αλλά και με την περιοχή του Αλμυρού, η οποία χαρακτηρίζεται από γεωργικές εκροές, αστικά και βιομηχανικά λύματα. Οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων μετρήθηκαν σε ένα βενθικό (Mullus barbatus) και ένα βενθοπελαγικό είδος (Pagellus erythrinus). Τα δείγματα συλλέχθηκαν σε μηνιαία βάση από το Σεπτέμβριο του 2009 μέχρι και τον Αύγουστο του 2010. Οι συγκεντρώσεις του χρωμίου (Cr), του χαλκού (Cu), του ψευδαργύρου (Zn) και του καδμίου (Cd) μετρήθηκαν στον μυϊκό ιστό, στα βράγχια, στη σπονδυλική στήλη, αλλά και στο ίδιο το εναπομείναν άτομο έπειτα από την ανατομία και αφότου πραγματοποιήθηκαν οι απαραίτητες μετρήσεις. Επιπρόσθετα, μικρός αριθμός αναλύσεων πραγματοποιήθηκε στον εγκέφαλο, τις γονάδες, την καρδιά, το συκώτι και τους σπονδύλους των ιχθύων. Ο δείκτης ευρωστίας (K), ο γοναδοσωματικός δείκτης (GSI) και ο ηπατοσωματικός δείκτης (HSI) υπολογίστηκαν. Τα δείγματα χωνεύθηκαν σε σύστημα υγρής χώνευσης με μικροκύματα (χρησιμοποιήθηκε το πρωτόκολλο 3052 από την Αμερικανική Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος). Η συγκέντρωση του ψευδαργύρου (Zn) μετρήθηκε με την τεχνική της φλόγας (Flame Atomic Absorption Spectrometry) και τη χρήση συνδυασμού ακετυλενίου με αέρα, ενώ οι συγκεντρώσεις του χαλκού (Cu), του χρωμίου (Cr) και του καδμίου (Cd) μετρήθηκαν με την τεχνική του φούρνου γραφίτη (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry). Η Μέγιστη Ασφαλής Κατανάλωση – ΜΑΚ (Maximum Safe Consumption - MSC) υπολογίστηκε με δύο τρόπους: σε ημερήσια και σε εβδομαδιαία βάση. Για τα δείγματα μυϊκού ιστού της κουτσομούρας οι τιμές του περιεχομένου σε μέταλλα είναι ως εξής: σε Cr (0,05-4,33 mg/Kg ξ.β.), σε Cu (1,34-7,91 mg/Kg ξ.β.), σε Zn (9,20-275,73 mg/Kg ξ.β.) και σε Cd (0,00-0,40 mg/Kg ξ.β.). Οι τιμές των δειγμάτων μυϊκού ιστού του λυθρινιού είναι αντίστοιχα: Cr (0,37-6,24 mg/Kg ξ.β.), Cu (1,56-6,75 mg/Kg ξ.β.), Zn (7,87-74,00 mg/Kg ξ.β.) και Cd (0,1-1,2 mg/Kg ξ.β.). Η εποχή και το μέγεθος των ατόμων που εξετάστηκαν ήταν οι σημαντικότεροι παράγοντες επίδρασης στην μεταβλητότητα των συγκεντρώσεων των μετάλλων στα δείγματα των ειδών. Η «Μέγιστη Ασφαλής Ημερήσια Κατανάλωση» (ΜΑΗΚ) του είδους M. barbatus ήταν άνω των 150 g για τις γυναίκες και δεν υπερέβαινε τα 200 g για τους άντρες, ενώ για το P. erythrinus υπερέβαινε τα 160g για τις γυναίκες και τα 220g για τους άντρες. Οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων στα βρώσιμα μέρη των ειδών M. barbatus και P. erythrinus του Παγασητικού κόλπου δεν έδειξαν ενδεχόμενο κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία

Heavy metal concentrations in Mullus barbatus and Pagellus erythrinus in relation to body size, gender, and seasonality

Marine environments have been subjected to an increase in heavy metal pollution. Investigations were conducted in the bioaccumulation of heavy metals for both a benthic (Mullus barbatus) and a benthopelagic fish species (Pagellus erythrinus). The aim of this study was to examine the concentration levels of four metals in the body tissue of two fish species, in Pagasitikos Gulf in Greece, and to determine if metal concentration levels were affected by season, size, and species. Fish samples were collected monthly from September 2009 to August 2010. Chromium (Cr), Copper (Cu), Zinc (Zn), and Cadmium (Cd) concentrations were measured in muscle, gills, vertebral column, and in the "remaining fish sample." Statistical analysis pinpointed substantial differences in metal concentration levels between some size classes. Significant differences were observed between two fish species' tissues concerning Cu, Zn, and Cd concentrations. Cu and Zn concentrations varied amongst red mullet tissues as did Zn and Cd concentrations in common pandora. Ample variations were found seasonally in metal concentration levels; however, nonsignificant statistical differences were found among sexes