Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/5537
Title: Biomonitoring of arsenic, cadmium, lead and mercury with raptors from the Iberian Peninsula
Authors: Carneiro, Manuela Andreia Gonçalves
Advisor: Oliveira, Paula Alexandra Martins de
Colaço, Bruno Jorge Antunes
Lavín González, Santiago
Keywords: Ecossistemas
Metais tóxicos
Aves predadoras
Monitorização
Coleta de amostras
Issue Date: 3-Feb-2016
Abstract: A poluição ambiental é um problema de crescente relevância por constituir uma ameaça na estabilidade dos ecossistemas e consequentemente afetar a saúde humana. Entre os diferentes tipos de poluentes, os metais tóxicos têm merecido grande preocupação porque persistem muito tempo no meio ambiente, são ubíquos e apresentam uma pronunciada bioacumulação nos organismos e biomagnificação na cadeia alimentar. Por estas razões, a monitorização destes poluentes é de extrema importância. As aves de rapina por estarem no topo da cadeia alimentar e apresentarem uma vida longa, são adequadas para a monitorização de poluentes bioacumuláveis e biomagnificáveis como os metais tóxicos. Na Península Ibérica, principalmente em Espanha, têm sido realizados alguns estudos de biomonitorização de metais com aves de rapina, em determinadas áreas geográficas. Contudo, em Portugal este tipo de estudos é escasso e em Espanha ainda faltam informações relativamente à exposição de algumas espécies e em algumas áreas geográficas. O principal objetivo do presente trabalho foi avaliar o grau e tipo de exposição aos principais metais e metaloides tóxicos em três espécies de aves de rapina e assim determinar indiretamente a qualidade ambiental dos ecossistemas terrestres relativamente a estes poluentes. Para alcançar este propósito, utilizando a técnica de espetrometria de massa com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS), determinaram-se as concentrações de arsénio (As), cádmio (Cd), mercúrio (Hg) e chumbo (Pb) em amostras de sangue, fígado e rim obtidas a partir da espécie Águia-d’asa-redonda (Buteo buteo) e em amostras de sangue do Milhafre-preto (Milvus migrans) admitidos em diferentes centros de reabilitação de animais selvagens (CRAS) de Portugal. Também foram analisadas amostras de sangue de Grifos (Gyps fulvus) capturados e admitidos em CRAS da Península Ibérica para determinar as concentrações de Cd, Hg e Pb. Na espécie Águia-d’asa-redonda, o metal mais identificado foi o Hg e o menos identificado foi o As, nos três tipos de amostras recolhidas. De entre as diferentes amostras analisadas, as concentrações mais elevadas foram identificadas no rim para todos os elementos, o que sugere a existência de uma acumulação dos metais e do As neste órgão. As aves adultas apresentaram concentrações hepáticas e renais de Cd mais elevadas do que as juvenis. As concentrações sanguíneas de Pb e Hg parecem apresentar uma associação com a época de caça e a muda das penas, respetivamente. Considerando a espécie Milhafre-preto, as concentrações sanguíneas de metais mais elevadas foram obtidas para o Pb e Hg nas aves que vivem em liberdade. O grupo de aves que vive em cativeiro apresentou as concentrações mais baixas para todos os elementos químicos estudados, tendo-se observado diferenças significativas (p<0.01) com as aves de vida livre apenas para o Hg e Pb. Nos Grifos avaliados não foram detectadas concentrações sanguíneas de Cd e de Hg em mais de 95% dos animais, no entanto o Pb foi identificado em todos os animais. A intoxicação por Pb foi confirmada em três Grifos. A população de Grifos capturada na Catalunha (Espanha) apresentava as concentrações sanguíneas de Pb mais elevadas possivelmente devido ao contexto ecológico do habitat destas aves: área urbana e industrial, onde as lixeiras parecem fornecer uma fração significativa das suas necessidades alimentares. Os Grifos admitidos aos CRAS apresentaram concentrações de Pb sanguíneas significativamente mais baixas (p<0.05) que os animais capturados. Esta diferença pode ser explicada pelo facto da desnutrição ter sido a principal causa de admissão destes animais nos CRAS. Estes resultados indicam que os Grifos admitidos aos CRAS talvez não sejam representativos das populações locais quanto à exposição recente ao Pb. Comparando as três espécies estudadas, a Águia-d’asa-redonda apresentou as concentrações sanguíneas de Hg mais elevadas, o Grifo as de Pb e o Milhafre-preto as de As. O Cd sanguíneo não foi detetado numa grande percentagem de animais (>90%) nas três espécies de rapinas estudadas. Esta diferença interespecífica observada para o As, Hg e Pb sanguíneo parece estar relacionada principalmente com diferenças nos hábitos alimentares. Perante os nossos resultados pode-se afirmar que embora as aves de rapina estejam mais predispostas aos processos de biomagnificação que podem ocorrer na cadeia alimentar, as concentrações dos metais analisados e do As identificadas são compatíveis com uma exposição de baixo risco. Contudo, na Águia-d’asa-redonda os resultados obtidos sugerem uma exposição crónica a estes poluentes e o potencial risco do Hg deve ser considerado uma vez que esta espécie apresentou níveis relativamente elevados deste metal. O risco de toxicidade pelo Pb pode ser elevado principalmente no Grifo, e poderá ser um factor limitante para a conservação desta espécie.
Pollution is a problem of growing relevance because it is a serious threat to the stability of ecosystems and it affects the human health. Unlike many other pollutants, toxic metals have been contaminants of great concern because they are persistent, ubiquitous and they have a pronounced bioaccumulation in tissues and biomagnification in food chains. For these reasons, monitoring the toxic metals has become increasingly important. Raptors are considered especially suitable for monitoring bioaccumulable and biomagnificable pollutants mainly due to their position at the top of trophic chain and their susceptibility to bioaccumulate contaminants over time. In the Iberian Peninsula, although several biomonitoring studies using several raptor species have been performed in Spain, still remains lack of information regarding the exposure to metals in some raptor species and about environmental contamination in some geographical areas. In Portugal, biomonitoring studies with raptors have been scarce. The main goal of the present work was to evaluate in three raptors species the degree and type of exposure to the toxic metals and arsenic (As) and thus indirectly determine the environmental quality of terrestrial ecosystems related to these pollutants. For this purpose, the concentrations of As, cadmium (Cd), mercury (Hg) and lead (Pb) were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) in blood, liver and kidney samples taken from Common buzzards (Buteo buteo) and in blood samples taken from captive and free-living Black kites (Milvus migrans) admitted to different Portuguese wildlife rehabilitation centres (WRCs). Blood samples taken from Griffon vultures (Gyps fulvus) caught in the wild or admitted to WRCs in the Iberian Peninsula were also analysed for Cd, Hg and Pb. In the Common buzzard, Hg and As were the elements which appeared in the highest and lowest concentrations, respectively. The kidney was the analyzed sample which showed the highest concentrations of each element, what suggests an accumulation of the toxic metals. Adults’ Common buzzards showed higher hepatic and renal Cd concentrations than juveniles, because this metal is accumulated throughout the life span of the birds. Blood Pb and Hg concentrations seem to show an association with the hunting and molting season, respectively. Regarding the Black kite, the highest mean blood concentrations were found for Pb in free-living birds followed by Hg. The captive birds had the lowest blood concentrations for all analyzed toxic elements, but significant differences (p<0.01) with the free-living birds were only observed for Hg and Pb. Therefore, an available source of Pb and Hg seems to be present in the habitat of the Black kite. In the studied Griffon vultures, Cd and Hg were not detected in more than 95% of the birds, while Pb was detected in all birds. Pb poisoning was confirmed in three Griffon vultures. The population of vultures captured in Catalonia (Spain) has the highest mean blood Pb concentration possible due to the ecological context of the bird’s habitat: an urban and industrial area, where rubbish dumps provide a significant fraction of their trophic needs. Birds admitted to WRCs had significantly lower Pb concentrations (p<0.05) than animals caught in the wild. This may be explained by the fact that malnutrition was the main cause of their admission to WRCs, once the ingestion has been described as the most significant pathway for Pb exposure in raptors. Therefore the Griffon vultures admitted to WRCs do not seem to be representative of the local free-living populations in terms of recent Pb exposure. The comparison between the three species shows that the Common buzzard had the highest blood Hg concentrations, while the highest blood Pb concentrations were obtained for Griffon vulture. Blood As was higher in the free-living Black kites. A high percentage of birds (>90%) with not detected blood Cd concentrations were found in the three species. The interspecific difference observed for blood As, Hg and Pb concentrations seems to be mainly related with the different dietary habits. Although raptors are potentially exposed to any biomagnification processes that may occur in a food web, the concentrations of metals and As detected in the samples collected from the three raptor species could be considered compatible with a low-risk exposure. However, chronic exposure to these metals was verified for Common buzzard and the potential risk of Hg should be considered due to the relatively high Hg concentrations found in this species. In certain cases, Pb can be related to toxic side effects and it could be a limiting factor for the Griffon vulture conservation. Keywords: Toxic metals, Common buzzard, Black kite, Griffon vulture, Portugal, Spain.
Description: Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias - Clínica
URI: http://hdl.handle.net/10348/5537
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:TD - Teses de Doutoramento

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