Trophic transfer of arsenic and antimony in a freshwater ecosystem: A field study

Culioli, Julia-Laurence; Fouquoire, Aurélie; Calendini, Serge; Mori, Christophe; Orsini, Antoine

doi:10.1016/j.aquatox.2009.07.016

Cited by 63 publications

(25 citation statements)

References 37 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Within an aquatic environment, arsenic is not likely to biomagnify [20], [21], [47], though it is bioavailable and does accumulate in invertebrates, as seen in B. scimitra . With regards to the linkages between aquatic and terrestrial arsenic cycles, there are no published field studies investigating the movement of this contaminant via emergent insects, or the effects they have on terrestrial predators, although there is theoretical evidence that inputs could be substantial [5], [9].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…While the abiotic processes linking terrestrial and aquatic arsenic cycles have been extensively studied [3], [4], the ecological interactions of biovectors and arsenic cycling pertaining to insects is not well understood. The trophic transfer of arsenic between an invertebrate prey and insect [16]–[19] or vertebrate [20], [21] predators has been documented for aquatic systems. However, in terrestrial systems, trophic transfer of arsenic has only been evaluated for movement to vertebrate predators [22]–[26].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Trophic Transfer of Arsenic from an Aquatic Insect to Terrestrial Insect Predators

et al. 2013

View full text Add to dashboard Cite

The movement of energy and nutrients from aquatic to terrestrial ecosystems can be substantial, and emergent aquatic insects can serve as biovectors not only for nutrients, but also for contaminants present in the aquatic environment. The terrestrial predators Tenodera aridifolia sinensis (Mantodea: Mantidae) and Tidarren haemorrhoidale (Araneae: Theridiidae) and the aquatic predator Buenoa scimitra (Hemiptera: Notonectidae) were chosen to evaluate the efficacy of arsenic transfer between aquatic and terrestrial environments. Culex tarsalis larvae were reared in either control water or water containing 1000 µg l−1 arsenic. Adults that emerged from the control and arsenic treatments were fed to the terrestrial predators, and fourth instar larvae were fed to the aquatic predator reared in control or arsenic contaminated water. Tenodera a. sinensis fed arsenic-treated Cx. tarsalis accumulated 658±130 ng g−1 of arsenic. There was no significant difference between control and arsenic-fed T. haemorrhoidale (range 142–290 ng g−1). Buenoa scimitra accumulated 5120±406 ng g−1 of arsenic when exposed to arsenic-fed Cx. tarsalis and reared in water containing 1000 µg l−1 arsenic. There was no significant difference between controls or arsenic-fed B. scimitra that were not exposed to water-borne arsenic, indicating that for this species environmental exposure was more important in accumulation than strictly dietary arsenic. These results indicate that transfer to terrestrial predators may play an important role in arsenic cycling, which would be particularly true during periods of mass emergence of potential insect biovectors. Trophic transfer within the aquatic environment may still occur with secondary predation, or in predators with different feeding strategies.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Trophic Transfer of Arsenic from an Aquatic Insect to Terrestrial Insect Predators

et al. 2013

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Antimony and As are both chalcophilic elements that often cooccur in association with sulfide minerals around hydrothermal ore deposits. Ecosystems surrounding mining and smelting operations can therefore become contaminated due to oxidative dissolution of Sb-and As-sulfides in sulfidic mine tailings (5)(6)(7)(8).…”

mentioning

confidence: 99%

Microbiological Oxidation of Antimony(III) with Oxygen or Nitrate by Bacteria Isolated from Contaminated Mine Sediments

Terry

Kulp

Wiatrowski

et al. 2015

Appl Environ Microbiol

View full text Add to dashboard Cite

c Bacterial oxidation of arsenite [As(III)] is a well-studied and important biogeochemical pathway that directly influences the mobility and toxicity of arsenic in the environment. In contrast, little is known about microbiological oxidation of the chemically similar anion antimonite [Sb(III)]. In this study, two bacterial strains, designated IDSBO-1 and IDSBO-4, which grow on tartrate compounds and oxidize Sb(III) using either oxygen or nitrate, respectively, as a terminal electron acceptor, were isolated from contaminated mine sediments. Both isolates belonged to the Comamonadaceae family and were 99% similar to previously described species. We identify these novel strains as Hydrogenophaga taeniospiralis strain IDSBO-1 and Variovorax paradoxus strain IDSBO-4. Both strains possess a gene with homology to the aioA gene, which encodes an As(III)-oxidase, and both oxidize As(III) aerobically, but only IDSBO-4 oxidized Sb(III) in the presence of air, while strain IDSBO-1 could achieve this via nitrate respiration. Our results suggest that expression of aioA is not induced by Sb(III) but may be involved in Sb(III) oxidation along with an Sb(III)-specific pathway. Phylogenetic analysis of proteins encoded by the aioA genes revealed a close sequence similarity (90%) among the two isolates and other known As(III)-oxidizing bacteria, particularly Acidovorax sp. strain NO1. Both isolates were capable of chemolithoautotrophic growth using As ( A ntimony (Sb) is a redox-sensitive toxic trace metalloid that is of increasing environmental concern around the world, particularly in areas where it is mined for use in an array of products, including semiconductors, fire retardants, batteries, munitions, automobile brake linings, cable sheathing, and solders (1-3). The element is classified as a priority pollutant by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA), which sets the current maximum contaminant level for drinking water at 6 g/liter. Chronic Sb exposure can result in health impacts similar to those of arsenic (As) poisoning, such as damage to the heart, liver, lungs, and kidneys (4). Antimony and As are both group 15 metalloids, thereby sharing a number of chemical properties in addition to their toxicity. They both typically exist in the ϩ5 valence state in oxygenated environments and in the ϩ3 state under anoxic conditions. These variations in oxidation state influence the toxicity, bioavailability, and environmental mobility of the two metalloids. Antimony and As are both chalcophilic elements that often cooccur in association with sulfide minerals around hydrothermal ore deposits. Ecosystems surrounding mining and smelting operations can therefore become contaminated due to oxidative dissolution of Sb-and As-sulfides in sulfidic mine tailings (5-8).Biologically mediated oxidative and reductive transformations of As between the pentavalent As(V) and trivalent As(III) oxidation states are well studied in a wide range of phylogenetically diverse prokaryotes (9, 10). Four operons from bacteria are implicated in transf...

show abstract

“…Для молоді райдужної форелі прояв токсичної дії три-і п'ятивалентного миш'яку спостерігається за акумуляції його в тканинах на рівні 2-4 і 4-6 мг/кг сирої маси відповідно. Оцінка критичних для функціонування організму риб рівнів токсиканта проводиться за його вмістом в печінці та нирках -органах, найбільш тісно пов'язаних з аліментарним надходженням миш'яку [28,[43][44][45].…”

unclassified

“…Разом з тим, має місце біодимінуція -зменшення концентрації токсиканта з підвищенням трофічного рівня [28,[43][44][45].…”

unclassified

Effect of Non-Essential Elements (Mercury. Arsenic) on Salmonids (Salmonidae) (Review)

Hrytsyniak¹,

Yanovych²,

Bekh³

2015

Ribogospod. nauka Ukr.

View full text Add to dashboard Cite

ВПЛИВ НЕЕСЕНЦІАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ (РТУТЬ, МИШ'ЯК) НА ОРГАНІЗМ ЛОСОСЕВИХ (SALMONIDAE) РИБ (ОГЛЯД)І ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМИ ТА АНАЛІЗ ОСТАННІХ ДОСЛІДЖЕНЬ І ПУБЛІКАЦІЙУ переліку ксенобіотиків, які можуть надходити з навколишнього середовища в організм гідробіонтів, одними з найнебезпечніших є важкі метали. 19Серед 84 металів перелік важких, за різними критеріями, становить понад 40. Окремі з них, такі як хром, цинк, мідь та залізо, у фізіологічних концентраціях є життєво необхідними для здійснення регуляторних функцій в організмі риб, передусім як складові елементи ферментів [1,2]. Загалом, близько 25 елементів визначені як есенціальні, тобто необхідні для нормального перебігу фізіолого-біохімічних процесів. Разом з тим, перелік важких металів включає в себе елементи, біологічна роль яких для живих організмів не встановлена, і які здійснюють токсичний вплив на організм навіть у незначних концентраціях. Сюди належать: кадмій, ртуть, срібло і свинець -високотоксичні метали, що відносяться до неессенціальних елементів. Група неесенціальних елементів включає також миш'як та алюміній. , утворює сполуки з неорганічними і органічними лігандами, комплексні сполуки з хлором і гідроксилом, сильні ковалентні комплекси з сірковмісними амінокислотами та оксикарбоновими кислотами, а також інтенсивно зв'язується з твердими завислими частинками. Ртуть входить до складу специфічних металоорганічних сполук, проявляючи амфіфільні та ліпофільні властивості. У водні екосистеми забруднювач надходить переважно у формі метилртуті [3][4][5]. РтутьДжерела надходження ртуті у водне середовище. Серед природних джерел надходження ртуті в атмосферне повітря переважаюча роль належить процесам дегазації у земній корі (зокрема в зонах ртутної мінералізації) і випаровування з океанів. Дещо менше значення мають вулканічна діяльність, вітрова ерозія ґрунтів або утворення летких сполук в різних середовищах за дії мікроорганізмів. З атмосферним повітрям ртуть може мігрувати на значні відстані, потрапляючи у водойми з атмосферними опадами. Крім того, в прісні водойми ртуть надходить з материнських порід, внаслідок вилуговування з ґрунтів, розкладання рослинності і водних організмів, що її містять, а також зі стічними водами різних підприємств [4, 6,7].Вплив ртуті на організм лососевих риб. Ртуть є небезпечною як через свій прямий токсичний вплив, так і внаслідок здатності акумулюватися в живих організмах у значних концентраціях, які зростають у трофічному ланцюзі, а також через віддалені гонадо-, нейротоксичні і канцерогенні наслідки [4,[8][9][10]. У водному середовищі Hg 2+ трансформується мікроорганізмами у високотоксичну метилртуть (Hg(CHО 2 ), яка, потрапляючи в організм риб аліментарним шляхом та через зябра під час дихання, інтенсивно поглинається тканинами і накопичується в жирових клітинах. Крім того, метилювання неорганічної ртуті може відбуватися у печінці та кишківнику риб. Водночас, лише 6% неорганічної ртуті, що міститься в кормі, може бути абсорбовано рибою [11].Понад 90% токсиканта міститься в організмі риб у формі метилртуті [10, 12]. Період н...

show abstract

Trophic transfer of arsenic and antimony in a freshwater ecosystem: A field study

Cited by 63 publications

References 37 publications

Trophic Transfer of Arsenic from an Aquatic Insect to Terrestrial Insect Predators

Trophic Transfer of Arsenic from an Aquatic Insect to Terrestrial Insect Predators

Microbiological Oxidation of Antimony(III) with Oxygen or Nitrate by Bacteria Isolated from Contaminated Mine Sediments

Effect of Non-Essential Elements (Mercury. Arsenic) on Salmonids (Salmonidae) (Review)

Contact Info

Product

Resources

About