Comparing mercury (Hg) concentration in pike (Esox lucius) from the lakes Djupetjern, Holmetjern and Visterflo in Southeast Norway : effects of selenium (Se), individual growth and water chemistry

Abstract

The objective of this study was two-sided; to establish if there was a difference of mercury (Hg) and selenium (Se) in pike (Esox lucius) from two areas of the Glomma catchment area in Østfold County, Lake Djupetjern and Lake Holmetjern in Degernes, and Lake Visterflo. The study would also investigate what could cause this possible difference in the level of total Hg (THg) and Se measured in muscle of pike, whether it was biologic processes or water chemistry. The results were viewed in the light of consumption risks for humans, as both areas are used for recreational fishing. Hg is a toxic trace metal and the trade limits put forth by the EU is at 0.5 mg Hg/kg w.w., which has continued in Norway, with the exception of pike where the limit is set at 1 mg Hg/kg w.w. The dietary guidelines in Norway state that pike should not be consumed at any location. Both THg and Se concentrations were analysed, in addition to carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) isotope ratio, the latter to establish if there was biomagnification of Hg. The results showed a distinct difference between the two areas, where Degernes exhibited the highest THg concentrations, both individual (2.6 mg/kg w.w.) and predicted THg in a 1kg pike (approximately 1.25 mg/kg w.w.) in comparison to Lake Visterflo (max: 0.71 mg/kg w.w. and 1 kg pike: approximately 0.28 mg/kg w.w.). Se concentrations co-varied with the THg values, but showed no significant bioaccumulation or biomagnification pattern. In contrast, THg exhibited a significant, positive correlation in both Degernes and Lake Visterflo, with biomagnification rates (BMR) higher than has been observed in southeastern Norway. Of the different water chemistry variables, pH and dissolved organic carbon (DOC) are discussed as possible influences and Se were shown to have an effect on the THg concentration in pike. Although Se is not an effective protector against THg toxicity as the molar ratio of Se/THg was below 1 for the majority of the individuals. In addition to this, biodilution proved to considerably affect individual THg values. These results are pertinent to the existing dietary guidelines for pike in Norway, as pike from Degernes showed concentrations beyond >0.5 mg Hg/kg w.w. in all individuals but one. This study displays the difficulties with extrapolating guidelines encompassing larger areas based on information about singular populations, as there was a clear discrepancy between the THg concentrations of the two locations.

Problemstillingen i denne oppgaven var todelt; å fastsette om det var forskjell i konsentrasjonen av total kvikksølv (THg) og selenium (Se) i gjedde (Esox lucius) fra to områder innenfor nedbørsfeltet til Glomma i Østfold, innsjøene Djupetjern og Holmetjern i Degernes, og Visterflo. Studiet skulle videre se på hva som kunne forårsake de eventuelle forskjellene i THg og Se i muskel fra gjedde, om det kunne være vannkjemien i innsjøene eller variasjoner innen populasjonene. Resultatene ble sett i lys av helserisiko for mennesker, da alle tre innsjøene brukes av fritidsfiskere. Kvikksølv (Hg) er et giftig tungmetall og EU har satt salgsgrensen for kvikksølv i fisk på 0.5 mg Hg/kg w.w. noe Norge har videreført, med det unntak at gjedde har en økt grense på 1 mg Hg/kg w.w. Landsomfattende kostholdsråd for gjedde i Norge spesifiserer at denne fisken ikke burde spises. Både konsentrasjonen av THg og Se ble målt, i tillegg til at karbon (δ13C) og nitrogen (δ15N) isotopratio ble målt, den sistnevnte for å avgjøre om det var biomagnifisering av Hg. Resultatene viste en tydelig forskjell mellom de to populasjonene, hvor Degernes hadde de høyeste konsentrasjonene av THg, både individuelt (2.6 mg/kg w.w.) og i predikert THg i en 1 kg gjedde (ca. 1.25 mg/kg w.w.), sammenlignet med Visterflo (maks: 0.71 mg/kg w.w. og 1 kg gjedde: ca. 0.28 mg/kg w.w.). Konsentrasjonen av Se speilet variasjonene i THg, men viste ingen signifikant tendens til bioakkumulering eller biomagnifisering. THg derimot viste signifikante, positive korrelasjoner i begge populasjonene og hadde biomagnifiseringsrater (BMR) som var høyere enn hva som har blitt sett ved tidligere studier i samme område. Av de ulike vannkjemiske variablene hadde pH, løst organisk karbon (DOC) og selen en effekt på THg nivået i gjedde. Dette til tross for at Se ikke fungerer som beskyttelse mot toksiske virkninger av THg siden den molare ratioen mellom Se/THg var under 1 for de fleste individene. I tillegg til dette viste biofortynning seg å være en viktig faktor for å kunne forutsi individuelle THg-verdier. Disse resultatene har relevans i forhold til det nåværende kostholdsrådet for gjedde i Norge ved at populasjonen i Degernes viste konsentrasjoner godt over grenseverdiene (>0.5 mg Hg/kg w.w.) i samtlige individer med unntak av ett. Fordi det var svært stor forskjell mellom konsentrasjonen av THg i de ulike populasjonene viser dette studiet vanskelighetene ved å ekstrapolere kostholdsråd for større områder basert på informasjon om enkeltpopulasjoner.