Universitätsbibliothek Wien

Cadmium, copper, zinc and iron accumulation in aquatic food chains

Kamel, Samar (2011) Cadmium, copper, zinc and iron accumulation in aquatic food chains.
Dissertation, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Wittmann, Karl

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DOI: 10.25365/thesis.13985
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29854.81473.457765-5

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Abstract in English

No data on the cadmium, copper, zinc and iron contents of cultured trout and carp or of wild and market fish in Austria are available. A total of 608 samples were collected between March 2007 and October 2008. Four fish farms were visited at least twice. At carp sampling site 2, samples were collected eighteen times in the period between April and November 2007. At each sampling date abiotic water parameters were recorded. Water samples, fish, sediment, hydrophytes, macroinvertebrates and zooplankton were collected. Other sampling included market fish and wild fish. Cadmium analysis was carried out by GF-ASS (Graphite furnace atomic absorption spectrometer), whereas copper, zinc and iron were analysed by ET-ASS (Flame atomic absorption spectrometry). Carp sampling sites showed higher primary production (represented by chlorophyll-a), turbidity and zooplankton density than trout sampling sites. Cadmium levels in muscle of cultured trout and carp were similar, with the exception of one site where concentrations were three-fold higher in trout. The gut and liver had higher cadmium contents than other organs. Antagonism between iron/cadmium occurred in farmed trout gills and brains. The major factors modifying cadmium accumulation in the fish were sampling site, species, age, weight, length and season. Cadmium in both trout sites accumulated in the muscle with growth. Nonetheless, the concentrations in cultured trout and carp were below the permissible level 50 µg/kg (EC European community regulation No.104/2000 and 2001/22/EC). One swordfish muscle sample exceeded the regulatory guideline (59.4 µg/kg). Copper and iron concentrations in cultured trout and carp were non-detected in muscle. Zinc in muscle was within permissible levels (40 mg/kg). Zinc in cultured young trout and carp muscle showed significantly higher concentrations than in older fish. The organs of wild fish generally showed higher levels of the four metals than those of cultured fish. No evidence was found for cadmium, copper, zinc and iron bioaccumulation. The farmed trout food chain was shorter than the farmed carp food chain because the former fed on commercial pellets, the latter also on zooplankton and macroinvertebrates. The food supplements (pellets) fed to both trout and carp showed high cadmium concentrations ((488 and 218 µg/kg, respectively); some components of the benthos and nekton also showed elevated cadmium levels. Cadmium, copper, zinc and iron levels in the muscle of cultured and wild fish in Austria did not exceed the environmental quality standard.

Schlagwörter in Englisch

cadmium / copper / zinc / iron / trout / carp / food chain / heavy metals

Abstract in German

Daten zu Cadmium- Kupfer- Zink- und Eisengehalt in Karpfen und Forellen aus österreichischen Zuchtbetrieben waren bisher nicht verfügbar. Von März 2007 bis Oktober 2008 wurden insgesamt 608 Proben genommen. Vier Fischfarmen wurden mindestens zweimal besucht. Bei jeder Probenentnahme wurden sowohl abiotische Wasserparameter verzeichnet als auch Wasserproben entnommen sowie Fische unterschiedlichen Alters. Weiters wurden Sedimentproben, Wasserpflanzen, Macroinvertebraten und Zooplankton soweit möglich beprobt. Als Eränzung wurden Fische aus dem Maktverkauf sowie Wildfänge dem Untersuchungsmaterial zugefügt. Alle Proben wurden mittels Absorptionsphotospectrometrie untersucht. Der Cadmiumanteil wurde mittels GF-ASS (Graphite furnace atomic absorption spectrometer) analysiert, die Elemente Kupfer, Zink und Eisen mittels ET-ASS (Flame atomic absorption spectrometry). Die Karpfenstandorte zeigten grundsätzlich höhere Primärproduktion (bezogen auf den Chlrorphyll a – Wert), Trübe und Zooplanktondichte als Forellenstandorte. Cadmiumkonzentration in Muskelgewebe von Forellen und Karpfen unterschieden sich nur unwesentlich mit Ausnahme von Forellenstandort zwei, deren durchschnittliche Konzentration dreimal höhere Werte aufwies. Im Vergleich einzelner Organe zeigten Darm und Leber grundsätzlich höhere Werte als andere Organe. Ein Antagonismus von Cadmium und Eisen konnte für Kiemen und Hirn der Zuchtforellen festgestellt werden. Die wesentlichen Faktoren für Aufnahme und Akkumulation von Cadmium setzen sich aus Spezies, Standort, Gewicht, Alter, Länge, Gewicht und Jahreszeit zusammen. Bei beiden Forellenzuchtbetrieben konnte eine zunehmende Cadmiumkonzentration in Muskel mit zunehmendem Alter festgestellt werden. Bei allen untersuchten Proben aus österreichischen Fischfarmen lagen die gefundenen Werte für Cadmium unter dem zulässigen Grenzwert (EC European community regulation No.104/2000 and 2001/22/EC). Anders verhielt es sich bei Betrachtung der Marktproben – Eine Schwertfischprobe lag mit 59,4µg/kg deutlich über dem erlaubten Grenzwert von 50µg/kg. Die Konzentrationen für Kupfer und Eisen lagen sowohl für Forellen als auch Karpfen unter den zulässigen Grenzwerten im Muskelgewebe. Auch die Werte für Zink bewegten sich innerhalb zulässiger Parameter (40mg/kg), sowohl in Forelle als auch im Karpfen ließen sich bei Jungfischen weit höhere Konzentrationen feststellen als bei Adulttieren. Generell läßt sich feststellen, dass Wildtiere für alle vier untersuchten Schwermetalle höhere Konzentrationen aufwiesen als Tiere aus Zuchtbetrieben. Die erlaubten Grenzwerte in Muskelgewebe wurden allerdings in keinem Fall überschritten. Es wurden keine Hinweise für Bioakkumulation innherhalb der Nahrungskette gefunden. Die Tiere in den Forellenzuchtbetrieben wiesen durch reine Pelletfütterung eine kürzere Nahrungskette als die Tiere in den Karpfenzuchtbetrieben auf, die auch auf Zooplankton und Macroinvertebraten angewiesen waren. Grundsätzlich zeigte das in allen Zuchtbetrieben verwendete Pelletfutter mit 488 bzw 218 µg/kg hohe Cadmiumkonzentrationen. Erhöhte Cadmiumwerte wurden auch in Teilen der Benthos- und Nektonproben gefunden. Weitere Untersuchungen zur Thematik Cadmium in Fischfutter und Einflussnahme auf die Nahrungskette von Zuchtfischen scheint angebracht. Abschließend läßt sich sagen, dass nach den derzeit gültigen Umweltqualitätsnormen sich alle vier untersuchten Schwermetalle (Cu, Zn, Cd, Fe) in Muskelfleisch von von Zucht- und Wildfischen innerhalb zulässiger Konzentrationen befinden.

Schlagwörter in Deutsch

Cadmium / Kupfer / Zink / Eisen / Forelle / Karpfen / Nahrungskette / Schwermetalle

Item Type: Hochschulschrift (Dissertation)
Author: Kamel, Samar
Title: Cadmium, copper, zinc and iron accumulation in aquatic food chains
Subtitle: initial survey of trout and carp ponds in Austria
Umfangsangabe: 92 S.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2011
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Wittmann, Karl
Assessor: Burton, Allen
2. Assessor: Waidbacher, Herwig
Classification: 42 Biologie > 42.93 Limnologie
43 Umweltforschung, Umweltschutz > 43.11 Umweltüberwachung
42 Biologie > 42.97 Ökologie: Sonstiges
AC Number: AC08514259
Item ID: 13985
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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