Undersökningar i Storumans kommun

advertisement
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
Undersökningar i Storumans kommun
Biologiska effekter i Långvattnet och Näsvattnet
Tina Hedlund, Johan Lindberg, Mattias Åkerstedt*
Miljötjänst Nord, Storuman
&
Ulla Tjärnlund, Per-Åke Hägerroth och Lennart Balk#
Institutet för tillämpad miljövetenskap, Stockholms universitet, Stockholm
*E-mail: [email protected]
#
E-mail: [email protected]
1
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
1. Innehållsförteckning
1. Innehållsförteckning
2
2. Introduktion och bakgrund
3
3. Material och metoder
4
4. Sjöarnas positioner och beskrivning av närmiljön
6
5. Resultat
8
6. Diskussion
20
7. Sammanfattning
23
8. Erkännande
23
9. Referenser
24
2
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
2. Introduktion och bakgrund
Detta är en rapport över biologiska effekter på fisk i Storumans kommun, gällande för de två
inlandsvattnen, Långvattnet och Näsvattnet. Rapporten föranleds av att gäddor fångade i Långvattnet
under senare år, enligt lokalbefolkningen, har uppvisat onaturliga skador. Ett faktum som har
dokumenterats med enstaka fotografier på de skadade fiskarna.
Initialt, i samband med att dessa skador har observerats, har en preliminär teoretisk diskussion om
möjliga källor till dessa skador omfattat dels utsläppen från ett kommunalt reningsverk, dels en (för
området) relativt stor avfallsdeponi. Andra antropogena aktiviteter i området såsom sågverk,
fordonsreparationer,
privat
lokalt
omhändertagande
av
sanitetsavlopp
och
eventuell
jordbruksaktivitet, har bedömts att vara av icke signifikant betydelse till de observerade skadorna.
Eftersom lokalbefolkningen oroas av de onaturliga skadorna på gäddorna i Långvattnet vill
Storumans kommun utreda om fisken är påverkad. Miljötjänst Nord i Storuman har därför fått
uppdraget att undersöka tillståndet hos fisken i sjön. Huvudsyftet med denna undersökning var
därmed att undersöka om det föreligger en påverkan på fisken i Långvattnet samt, i sådant eventuellt
fall, försöka bedöma vilken sorts gift(er) som kan vara orsak till påverkan. En sådan bedömning kan
utesluta eller påvisa tänkbara utsläppskällor. För detta ändamål har vi använt oss av olika biologiska
verktyg, såkallade biomarkörer. Biomarkörerna har varit könsmognad och gonadstorlek, dvs.
variabler som tillsammans kan peka på endokrina/hormonella störningar, och har betydelse för
fiskarnas reproduktion och fortlevnad i området. Vi har även studerat konditionsfaktorn, en ospecifik
variabel, som är vägledande för bl.a. olika typer av näringsfysiologiska störningar. Analogt kan även
leverstorleken spegla detta, men i detta fall kan också mer specifika toxikologiska mekanismer
kunna uttryckas, antigen genom en ökning, eller en minskning, av leverns storlek. Vidare har vi
studerat induktion av cytokrom P-450 systemet, en relativt specifik variabel som är erkänd för många
”klassiska” miljögifter såsom PCBer, dioxiner och furaner m.m.. Slutligen har vi också studerat
eventuell förekomst av skador och deformationer som kan anses vara en ospecifik variabel, svarande
för många olika möjliga typer av miljögifter och resultat av kronisk exponering av vissa.
Som kontroll till Långvattnet valdes Näsvattnet i dessa undersökningar, ett sjösystem beläget relativt
nära och syd-ost om Långvattnet, med liknande miljö angående förekommande fiskarter och
omgivande biotoper men dock tillhörande ett annat vattensystem. De här beskrivna studierna har
fokuserat på abborre (Perca fluviatilis), och även till viss del gädda (Esox lucius).
Arbetet har utförts som ett samarbete mellan Miljötjänst Nord, Storuman, och Institutionen för
Tillämpad Miljövetenskap, Stockholms Universitet, Stockholm.
3
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
3. Material och metoder
3.1 Kemikalier
NADPH (N-7505), bovint serum albumin (A-7030), resorufin (R-3257) och etoxyresorufin (E3763) inköptes från Sigma Aldrich, Tyskland. Heparin Leo, Leo Pharma A/S (5000 IE/ml)
inköptes på Apoteksbolaget, Sverige. Övriga kemikalier som användes var av högsta renhet och
inköptes från Merck, Tyskland eller Sigma-Aldrich, Tyskland.
3.2 Utrustning och instrument
Enzymatiska analyser genomfördes med användandet av en Hitachi U-3200 spektrofotometer och
en Jasco ST 777 spektrofluorimeter.
3.3 Insamling av biologiskt material
Insamlingsperioden var under tiden 28 september - 3 oktober, 2004. Ytvattentemperaturen (~0,4 m)
under denna period var 7,1-8,4º C i Långvattnet och 7,5º C i Näsvattnet. Fisken fångades med nät
med en maskstorlek av 30-33 mm (18 och 20 varv/aln). Under vittjandet av näten lossades fisken
direkt och placerades omedelbart i en sump i båten. Efter att näten tagits upp, transporterades
fisken direkt till stranden där de placerades i en sump i strandkanten. Från denna sump togs en fisk
i taget, för detaljerad undersökning och provtagning. För detta ändamål nyttjades ett mobilt
laboratorium som hade byggts upp i ett garage, beläget cirka 60 meter från strandkanten med den
sumpade fisken. Upprepade nätläggningar i Långvattnet var tvunget för att få tag i nödvändigt
biologiskt material, dvs. framförallt abborrhonor för erforderliga undersökningar.
3.4 Provtagning för analys av biologiska effekter
3.4.1 Längd, vikt, konditionsfaktor och organosomatiska index
Efter att fisken, en i taget, håvats upp från sumpen, togs blod direkt från ett caudalt blodkärl med
hjälp av en hepariniserad spruta. Fisken vägdes och mättes sedan för parametrarna total vikt och
total längd (inkluderande hela stjärtfenan). Vidare dissekerades levern och gonaderna för vägning.
Därefter beräknades somatisk vikt (total vikt minus gonadvikt), somatisk konditionsfaktor (100 x
somatisk vikt dividerad med längd (cm) i kubik (SCF)), leversomatiskt index (100 x levervikt
dividerad med somatisk vikt (LSI)), och gonadsomatiskt index (100 x gonadvikt dividerad med
somatisk vikt (GSI)). Från levern togs ett prov om cirka 1 gram som homogeniserades 4 ggr upp
och ned i en Potter-Elvehjem homogenisator vid 400 rpm i en lika del 0,25 M sukros. Homogenatet
späddes därefter till ett 20 procentigt homogenat som centrifugerades vid 9000gav under 10
minuter. Supernatanten (S-9) sögs därefter försiktigt av med hjälp av en pasteur-pipett. Därefter
blandades och alikvoterades supernatanten upp i cirka 1 ml alikvoter i cryo-rör (1,5 ml) som
omedelbart frystes ned i flytande kväve till –196º C. S-9 subfraktionen av levern förvarades
därefter i det flytande kvävet för transporten till laboratoriet. I laboratoriet flyttades proverna över
4
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
till en lågtemperaturfrysbox (–140º C), i vilken de förvarades fram till att de enzymatiska
analyserna genomfördes. Inför utvärderingen av de erhållna resultaten delades abborrarna upp efter
kön (morfologiska hannar och honor). Vidare delades honorna upp i två grupper; dels honor med
en gonad lika med eller mindre än 1 procent GSI, dvs sexuellt omogna honor (sexually immature
females: (SIM)) och dels honor med en gonad större än 1 procent, dvs. sexuellt mogna honor
(sexually mature females: (SM)). Provtagningsarbetet följde i övrigt procedurer som har beskrivits
tidigare (Balk et al. 1996; Balk et al. 1993; Noaksson et al. 2001).
Detta är en förslutsrapport; varför provtagning av operculum (gällocksben) för eventuell senare
ålderbestämmning enligt LeCren 1947, genomfördes. Vidare provtogs gallblåsan med dess innehåll
av galla för att eventuellt senare kunna analysera konjugat av kanske framförallt polycykliska
kolväten enligt vedertagen teknik (Aas et al. 2000). Dessutom säkrades ett antal alikvoter av S-9
fraktionen från levern för ytterligare enzymatiska analyser av eventuellt påverkade leverenzymer
(Balk et al. 1994). En central bit av levervävnaden och ett helblod-prov säkrades också för att, om
önskvärt senare, kunna analysera genotoxicitet mha DNA addukt analys (Aas et al. 2003).
3.4.2 Yttre och inre skador samt deformationer
Under dissektionsarbetet var speciell tid avsatt för att noggrant kunna registrera eventuella
förekomster av olika skador på hud, fenor, huvudregionen samt skador och morfologiska
förändringar i den öppnade bukhålan. Skador och patologiska förändringar registrerades
regelbundet under dissektionsarbetet genom foto-dokumentation. Analyser av skador och
deformationer följde procedurer som har beskrivits tidigare (Noakssson et al. 2001). På
förekommen anledning, dvs dokumenterade observationer av gäddor (Esox lucius) med mycket
kraftiga deformationer fångade i Långvattnet under senare tid (T. Rönnholm, Långsjöby, personlig
kommunikation), undersöktes de fångade gäddorna för dessa deformationer i de båda undersökta
inlandsvattnen. Även i detta fall dokumenterades skadorna mha fotografering. Från dessa
fotografier kunde skallens deformations index (pike jaw deformity (PJD)) beräknas, enligt tidigare
publicerad metodik (Lindesjöö and Thulin 1992). Vidare sparades, genom helkroppsinfrysning, de
insamlade gäddorna för senare planerad röntgenundersökning av huvudregionen för dessa fiskar.
Även detta i enlighet med tidigare redovisade undersökningar av denna skada hos gädda i
förorenade vatten (Lindesjöö and Thulin 1992). Då gäddornas kranier skall röntgenundersökas
senare, anges inga kvantitativa data för gäddorna i denna rapport rörande andel påverkade
individer, istället registreras dessa data i samband med upptiningen av fiskarna i anknytning till
röntgenundersökningarna.
3.4.3 Cytokrom P450 1A induktion, EROD aktivitet
CYP1A induktion analyserades i lever S-9 supernatant som Etoxyresorufin O-deetylase aktivitet
(EROD) enligt metod som har beskrivits tidigare (Burke och Mayer 1974), med användandet av en
5
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
Jasco ST, fluorimeter. Proteinkoncentration i lever S-9 supernatanten analyserades också enligt
metod som har beskrivits tidigare (Lowry et al. 1951), med bovint serum albumin som standard.
Vid upptiningen av prov för samtliga enzymatiska analyser följdes procedurer som minimerar
negativa tiningseffekter, dvs. snabb upptining utan att höja temperaturen i provet över 0º C.
3.5 Statistik
Varje enzymatisk analys genomfördes minst i duplikat på S-9 leversupernatanten. Dessa resultat
samt övriga resultat redovisas i stapeldiagram eller i tabellform med visande av medelvärde och ett
95%-igt konfidensintervall. Det 95%-iga konfidensintervallet har uträknats med användande av tfördelning med respektive antal frihetsgrader. Signifikanta skillnader, mellan Näsvattnet och
Långvattnet, ansågs föreligga vid ett P<0,05.
4. Sjöarnas positioner och beskrivning av närmiljön
De undersökta inlandsvattnens position visas översiktligt i Figur 1, vilken utgör en översiktskarta
över undersökningsområdet. De båda undersökta inlandsvattnen, Långvattnet och Näsvattnet, kan
beskrivas som relativt oligotrofa sjöar vilka håller en likartad artsammansättning av benfiskar
såsom, gädda (Esox lucius), abborre (Perca fluviatilis) och sik (Coreganus sp). Vidare är de
belägna på ungefär samma höjd över havet (412-407 m), vilket innebär att de omgivande
biotoperna är mycket likartade runt sjöarna. Vattenflödet gällande Långvattnet är, om än relativt
svagt, genom utflödet i nord-västra delen av sjön. Näsvattnet är beläget i syd-ostlig rikning (~ 5-7
km) från Långvattnet och ligger något lägre (5 m) än Långvattnet. En vattendelare i landskapet gör
dock att Näsvattnet har sitt utflöde i syd-ostlig riktning, samt att ett inflöde till sjön kommer från
dels Lubbträsket i väster och dels Sabotssjön i norr. Följaktligen utgjorde Näsvattnet ett
kontrollvatten i jämförelse med Långvattnet, som undersökningarna initialt var riktade emot.
Utmed Långvattnets östra del ligger samhället Långsjöby utmed dess norra strand. Byn är relativt
liten med cirka 140 bofasta personer (sammantaget bor ca 200 personer bofast runt Långvattnet)
och har inga dominerande industriella aktiviteter. De enda uppenbara potentiella större
punktkällorna för antropogena ämnen är dels en kommunal avloppsanläggning belägen ungefär i
mitten av samhället och dels en numera nedlagd deponi belägen utanför samhällets västra kant.
Utsläppen från den kommunala avloppsanläggningen går via ett avloppsrör rakt ut, cirka 100 meter
i sjön Långvattnet, utom i de fall när anläggningen uppenbarligen har bräddats och utsläppen har
skett strandnära. Lakvattnet från deponin följer en bäck som till synes ser ut att dränera stora delar
av deponin, eftersom den kommer ut ur deponins syd-östra kant och därifrån rinner ut i
Långsjövattnet utanför byns västra område. Förutom dessa potentiella punktkällor kan
sågverksaktivitet, fordonsreparationer och privata avloppsanläggningar konstateras som mänskliga
aktiviteter i området, förutom eventuellt en viss mindre jordbruksaktivitet. Näsvattnet, kontrollen
mot Långvattnet i dessa undersökningar, uppvisar inga potentiella punktkällor även om enstaka
6
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
fastigheter är belägna i området. Spår finns dock på flera platser av tidigare deponerings aktivitet.
Innehållet i ovannämda deponier är okänt. Även innehållet i utloppet från de olika
avloppsanläggningarna, förutom vanligt sanitetsavlopp, är i stort okänt.
o
##
##
║
o
# #
#
║
##
Fig. 1. Översiktskarta över hur Långvattnet är belägen i föhållande till Storuman. Långvattnet är den
bananformade sjön i västra delen av kartan. Vid Långsjöby, belägen i nord-östra delen av Långvattnet
visas nätens (##) placering. Vidare visas avloppsröret från det kommunala reningsverket (║), samt var den
kanske största deponin (o) är belägen i området. I Näsvattnet, beläget i nedre delen av kartan, visas
nätens placering (##).
7
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
5. Resultat
5.1 Längd, vikt och andel sexuellt mogna abborrhonor
Utgångspunkten för dessa undersökningar var att Långvattnet kan vara ett inlandsvatten som är
påverkat av antropogena ämnen. Som lokalt jämförelsematerial, dvs en kontroll, valdes därför det
närbelägna Näsvattnet (grön stapel i samtliga figurer). Ett påverkat Långvatten (orange stapel i
samtliga figurer) skulle således uppvisa en förändring vid en jämförelse mot Näsvattnet. I tabell 1
redovisas längden och vikten hos de undersökta abborrhonorna från de två undersökta
inlandsvattnen. Abborrhonor över 21 cm undersöktes för att de undersökta fiskarna med största
sannolikhet (cirka 95%) skulle vara vuxna med avseende på längd, vikt och könsmognad. I tabellen
visas att de undersökta honorna har en medellängd över 21 cm, för både Näsvattnet och
Långvattnet, oavsett om de uppvisar en gonad under utveckling (sexually mature: SM) eller om de
inte uppvisar en gonad under utveckling (sexually immature:SIM). För respektive inlandsvatten
förelåg ingen statistisk skillnad gällande längd eller vikt mellan SM honor och SIM honor.
Däremot kunde konstateras att de fångade fiskarna från Långvattnet var både något kortare och
vägde något mindre jämfört med fiskarna från Näsvattnet.
Tabell 1. Total längd och somatisk vikt för abborrhonor från Näsvattnet
och Långvattnet.
______________________________________________________
Station [SM/SIM] (n)
Längd ± 95% CI (mm)
Vikt ± 95% CI (gram)
________________________________________________________________
Näsvattnet [SM]
(31)
265 ± 8,88
205 ± 25,6
Långvattnet [SM]
(16)
248 ± 7,41*
161 ± 17,9*
Näsvattnet [SIM]
(35)
260 ± 6,48
193 ± 15,5
Långvattnet [SIM]
(8)
236 ± 13,0*
138 ± 26,7*
___________________________________
__________________
*Signifikant skilt från ovanstående kontroll vid Näsvattnet (P<0,05)
Andelen sexuellt mogna honor var cirka 70% i Långvattnet (Figur 3). I Näsvattnet var dock
andelen sexuellt mogna honor ännu lägre, endast cirka 50%, vilket inte var förväntat.
8
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
n=24
n=66
n=66
n=24
Figur 3. Andel i procent, av sexuellt mogna honor (SM).
5.2 Somatisk konditionsfaktor hos abborrhonor
Vid beräkning av den somatiska konditionsfaktorn för samtliga (n=66) abborrhonor från Näsvattnet
erhölls en konditionsfaktor på 1,08 ± 0,0294. Motsvarande konditionsfaktor för samtliga
abborrhonor från Långvattnet var 1,04 ± 0,0373 (n=24). Ingen statistisk skillnad kunde konstateras
när det gäller konditionsfaktorn mellan de två inlandvattnen. Den lägre andelen SM honor i den
antagna kontrollsjön Näsvattnet (Figur 3) har därmed troligtvis inte sin orsak i en sämre möjlighet
till näringsupptag. Vid jämförelse för respektive grupp av honor, SM honor (Figur 4) och SIM
honor (Figur 5), kan konstateras att ingen statistisk skillnad kan säkerställas vid jämförelse mellan
de två inlandsvattnen. Endast ett något högre medelvärde kan konstateras för de två grupperna (SM
och SIM) av abborrhonor från Näsvattnet relativt de två grupperna i Långvattnet. Den högsta
konditionsfaktorn, 1,11 ± 0,043 (n=35), kunde konstateras för SIM honorna från Näsvattnet (Figur
5).
n=31
n=16
Figur 4. Somatisk konditionsfaktor för abborrhonor med gonad
under utveckling (GSI >1,00), SM honor.
9
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
n=35
n=8
Figur 5. Somatisk konditionsfaktor för abborrhonor, för de utan
gonad under utveckling (GSI ≤ 1,00), SIM honor.
5.3 Gonadstorlek hos abborrhonor
Vid undersökning av könsorganens storlek hos de honor som uppvisar en gonad under utveckling
(GSI >1,00 : SM honor), uppvisar honorna i Långvattnet en något större gonad genom ett högre
medelvärde (Figur 6), medelvärdet är dock inte signifikant högre än för de honor som utvecklar en
gonad i Näsvattnet. Ej heller för de honor som inte utvecklar en gonad (GSI ≤ 1,00 : SIM honor)
kan någon skillnad mellan gonadernas storlek observeras mellan de två undersökta inlandsvattnen
(Figur 7).
n=31
n=16
Figur 6. Gonadstorlek hos abborrhonor för de med gonad under
utveckling (GSI >1,00), SM honor.
10
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
n=35
n=8
Figur 7. Gonadstorlek hos abborrhonor för de utan gonad under
utveckling (GSI ≤ 1,00), SM honor.
5.4 Leverstorlek hos abborrhonor
Vid undersökningar av leversomatiskt index för SM honor kan konstateras att det inte finns någon
statistisk skillnad mellan leverns storlek i de två inlandsvattnen (Fig 8). Endast ett förhöjt
medelvärde som inte var statistiskt singnifikant säkerställt kunde iakttas för Långvattnet jämfört
med Näsvattnet. Motsvarande resultat kunde observeras (Figur 9), när leverstorleken jämfördes för
honorna som inte utvecklade någon gonad (SIM).
n=31
n=16
Figur 8. Leversomatiskt index för abborrhonor med gonad under
utveckling (GSI >1,00), SM honor.
11
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
n=35
n=8
n=35
n=8
Figur 9. Leversomatiskt index för abborrhonor, för de utan gonad
under utveckling (GSI ≤ 1,00), SIM honor.
5.5 Yttre och inre skador, samt deformationer hos abborrhonor
Vid undersökningen av abborrhonor både i Långvattnet, men kanske speciellt i Näsvattnet kunde
ett stort antal morfologiska och anatomiska felaktigheter hos dessa konstateras. Exempel på dessa
förändringar var sammanväxning av inre organ med en collagenliknande struktur, mycket
omfattande och kraftiga fenskador med sannolik fenröta, krusiga och fransiga fenor, fenor utan
hud, böjda fenstrålar, partiell avsaknad av utväxt av fenor inklusive fenstrålar samt ärrbildningar på
kroppens sidor inklusive deformerade fjäll. I enstaka fall förekom också en förkortad överkäke
samt runt sår på stjärtroten. I Figur 11 redovisas detalj-exempel på normala abborrhonors utseende
och i Figur 12 visas exempel på några av de registrerade felaktigheterna. I Figur 10 redovisas
andelen av de påverkade abborrhonorna för en eller flera skador/deformationer. I figuren kan
utläsas att hela 56% av abborrhonorna var påverkade i Näsvattnet och att 21% var påverkade i
Långvattnet. Båda inlandsvattnen uppvisade således en mycket stor, och därmed alarmerande andel
skador/deformationer hos abborrhonornas populationer.
12
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
n=66
n=24
Figur 10. Andel abborrhonor uppvisande olika morfologiska och
anatomiska felaktigheter. Häri ingår ffa olika fenskador och
onaturlig bindvävsliknande sammanväxt av inre organ. I Figur 12
visas några av de olika felaktigheterna dokumenterade genom
fotografering.
13
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
_________________________________________________________________________
.
Framkroppen hos en
abborrhona uppvisande
normalt utseende.
Kroppssida hos en abborrhona
uppvisande normalt utseende, dvs. utan
sår, ärr eller deformerade fjäll.
Stjärtfenan hos en abborrhona
uppvisande normalt utseende, dvs. utan
krusiga fenstrålar eller fransiga fenor.
Analfenan hos en
abborrhona uppvisande
normalt utseende.
___________________________________________________________________________
Figur 11. Fotografier illustrerande abborrhonor utan skador eller deformationer, som ffa kunde
observeras i Långvattnet.
14
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
___________________________________________________________________________
.
Bakre ryggfena uppvisande
dels krusiga fenstrålar och
dels förkortade fenstrålar.
Ryggfena utan hud, och
sannolikt med fenröta.
Sår på stjärtspolen hos en abborrhona.
__________________________________________________________________________________
Figur 12. Fotografier illustrerande abborrhonor med olika skador eller deformationer som ffa kunde
observeras i Nätvattnet.
15
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
5.6 P450 aktivitet i levern
Etoxyresorufin O-deethylase (EROD) aktiviteten analyserades i levern utifrån en framtagen
supernatant vid 9000 gav. Den specifika aktiviteten presenteras i Figur 13 för abborrhonor med en
gonad under utveckling (SM) från Näsvattnet och Långvattnet. För abborrhonor från Näsvattnet
och Långvattnet som inte utvecklar en gonad (SIM) presenteras den specifika aktiviteten i Figur 14.
EROD aktiviteten i Långvattnet var inte statistiskt inducerad jämfört med Näsvattnet, för någon av
de undersökta grupperna av abborrhonor. Vid jämförelse mellan de två grupperna av abborrhonor
kan observeras att honorna från båda vattnen generellt uppvisar högre EROD aktivitet när de inte
bär på en gonad under utveckling. En dryg fördubbling av aktiviteten kan observeras i dessa honor.
n=8
n=16
Figur 13. Etoxyresorufin O-deetylase (EROD) aktivitet i lever hos
aborrhonor med gonad under utveckling, dvs ”sexually mature”
honor (SM).
n=6
n=8
Figur 14. Etoxyresorufin O-deetylase (EROD) aktivitet i lever hos
aborrhonor utan gonad under utveckling, dvs ”sexually immature”
honor (SIM).
16
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
5.7 Undersökningar av abborrhannar
Resultaten från undersökningarna av abborrhannarna från Näsvattnet och Långvattnet presenteras i
Tabell 2 och i Figur 15. I Tabell 2 visas total längd, somatisk vikt, somatisk konditionsfaktor och
de organsomatiska indexen för levern och gonaden. I tabellen kan observeras att materialet var
homogent, dvs ingen skillnad i längd eller somatisk vikt kan iakttagas mellan hanfiskarna som
fångades i de två inlandsvattnen. Vidare kan observeras att den somatiska konditionsfaktorn var i
det närmaste identisk i Långvattnet jämfört med Näsvattnet. Leverstorleken var inte heller
statistiskt skild mellan de två vattnen, även om ett högre medelvärde kan observeras i Långvattnet.
Ett högre medelvärde kan också observeras för gonadens storlek i Långvattnet, även om inte heller
detta var statistiskt säkerställt.
Tabell 2. Total längd, somatisk vikt, somatisk konditionsfaktor, lever
somatiskt index och gonadosomatiskt index för abborrhannar från
Näsvattnet och Långvattnet.
__________________________________________________
Variabel
Näsvattnet
Långvattnet
___________________________________________________________
Total längd (mm)
241 ± 10,4 (16)
238 ± 9,41 (12)
Somatisk vikt (g)
143 ± 19,9 (16)
140 ± 24,9 (12)
Somatisk kond. faktor
1,01 ± 0,075 (16)
1,01 ± 0,064 (12)
Lever somatiskt index (%)
0,867 ± 0,109 (16)
1,28 ± 0,343 (12)
Gonadosomatiskt index (%)
4,87 ± 0,363 (16)
5,62 ± 0,751 (12)
_____________________________________________________________
I analogi med en onaturlig och kraftig förhöjning av yttre och inre skador samt deformationer hos
abborrhonorna uppvisade även hanabborrarna en kraftig förhöjning i Näsvattnet jämfört med
Långvattnet (Figur 15). I figuren kan utläsas att inga av de 12 undersökta hannarna från
Långvattnet uppvisade några felaktigheter, i Näsvattnet däremot uppvisade cirka 65 procent av
abborrhanarna synbara felaktigheter. Skadorna motsvarade de som kunde observeras för honorna,
med ett enda undantag. Undantaget utgjorde den hanne som uppvisade en eventuellt lekmogen
gonad eftersom gonaden var rinnade.
17
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
Figur 15. Andel abborrhannar uppvisande olika morfologiska och
anatomiska felaktigheter. Häri ingår ffa olika fenskador och
onaturlig bindvävsliknande sammanväxt av inre organ. I Figur 12
(ovan) visas exempel på några av de olika felaktigheterna
dokumenterade genom fotografering.
5.8 Undersökningar av gäddor
Ett mindre antal gäddor (~5 stycken) fångades i Långvattnet. Av dessa uppvisade ingen uppenbara
deformationer i huvudregionen. I Näsvattnet fångades ungefär dubbelt så många gäddor (~10), och
där kunde en allvarlig och mycket anmärkningsvärd stor andel, cirka hälften av gäddorna, direkt
ses uppvisa mycket allvarliga deformationer i huvudregionen. Några av dessa deformationer
illustreras i Figur 16. Gäddskallens deformations index, ”Pike Jaw Deformity” (PJD), uträknas som
ett PJD index enligt tidigare beskriven metodik (Lindesjöö and Thulin 1992). I Figur 16 är även
de hjälplinjer som användes för att beräkna PJD inlagda. Förenklat kan det beskrivas med att den
korta röda linjens längd divideras med längden för den långa (vinkelrät dragna) röda linjen. PJD
intervallet för de presenterade gäddorna i Figur 16 låg i intervallet 0,0659-0,105. Detta kan
jämföras mot att en normal gädda har ett PJD-värde på 0,020 – 0,021. Gäddorna i Figur 16 har
därmed värden som ligger mellan 3-5 gånger högre än normalt.
18
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
_________________________________________________________________________
A
B
C
_________________________________________________________________________
Figur 16 A, B och C. Gäddhuvuden uppvisande olika grad av deformationer.
”Pike jaw deformity” analyserat och uträknat enligt Lindesjöö and Thulin 1992
var 0,0659 för A, 0,0945 för B och 0,105 för C.
19
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
7. Diskussion
Den övergripande målsättningen med alla miljöövervakningsundersökningar är att erhålla underlag
för att kunna undvika och/eller åtgärda den negativa påverkan på miljön som mänsklig aktivitet ger
eller har gett upphov till. När det gäller organiska miljögifter (antropogena substanser) så är det de
biologiska effekterna av dessa som man vill undvika. Följaktningen blir det logiskt att det är de
biologiska effekterna som bör analyseras och vid behov följas upp.
I föreliggande studie har endast en biomarkör på subcellulär nivå hittills analyserats, nämligen
EROD aktivieten i levern. Cytokrom P-450 gruppen av enzymer, där etoxyresorufin O-deetylering
(EROD) aktiviteten ingår och framförallt speglar ett av isoenzymerna med beteckningen CYP 1A,
har flera viktiga funktioner i cellen. Det är känt att hydroxyleringar, dealkyleringar, deamineringar,
N-oxideringar, dehalogeneringar, peroxideringar och epoxideringar utförs av miljögifter som
substrat till denna grupp av enzymer. I de flesta fall leder detta till att miljögiftet får en ökad
vattenlöslighet eller till att det kan metaboliseras vidare av andra enzymer till en ökad
vattenlöslighet. Detta sker för att cellen och därmed individen skall kunna utsöndra gifterna
(avgiftas), via dess vattenlösliga utsöndringsvägar som är urin och faces. Denna utsöndring är ofta
en stegvis process där cytokrom P-450 gruppen av enzymer således tillhör fas I i denna process.
Som fas II kommer ofta epoxidhydrolaser och glutation-S-transferaser som har förmåga att addera
vatten eller tripeptiden glutation, respektive, till epoxider bildade av cytokrom P-450 systemet.
Dessa enzymatiska steg leder till en drastisk ökning av vattenlösligheten hos miljögiftet och
underlättar därmed utsöndringen av detta.
Resultaten visade att EROD aktiviteten inte var signifikant inducerat i aborrhonorna från
Långvattnet. Detta var gällande för både SIM och SM honor. Skillnaden i EROD-aktivitet hos SM
och SIM honor i båda inlandsvattnen beror på att honor med en gonad under utveckling (SMhonor) har högre halter av östradiol i blodplasman som har en naturlig nerreglerande funktion på
EROD-aktiviteten. SM-honorna i Långvattnet uppvisar dock en högre EROD-aktivitet än förväntat
då de även har en något större gonad i förhållande till abborrhonorna i Näsvattnet. I jämförelse med
andra kontrollvatten (Noaksson et al. 2001) kan konstateras att den specifika aktiviteten i båda
inlandsvattnen, ca 30 pmol/min x mg S-9 protein för SM honor och cirka 80 pmol/min x mg S-9
protein för SIM honor, eventuellt kan betraktas som något, dock marginellt förhöjd. I detta
sammanhang (bedömningen av EROD aktiviteten) bör man också ha i åtanke att många
abborrhonor uppvisade tydliga skador och infektioner (se nedan). Det är välkänt att infektioner kan
leda till att EROD induktionen ej kan påvisas, även i fall där EROD inducerande miljögifter
påvisligen förekommer i miljön. I dessa inlandsvatten, och framförallt gällande för Näsvattnet,
finns det således en risk att denna subcellulära biomarkör redan har ”spelat ut sin roll” eftersom
abborrhonorna uppvisar en så hög grad av skador, inkluderande infektioner.
20
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
Abborrhonorna uppvisade en längd och vikt som högst sannolikt visar att de representerar adulta
honor i båda de undersökta inlandsvattnen. Faktum var vidare att honorna, både SM och SIM,
dessutom var något större i Näsvattnet. Däremot kunde konstateras att det för respektive vatten inte
förelåg någon skillnad i storlek (längd eller vikt) mellan SM och SIM honor. Följdaktligen var det
oväntat att andelen SM honor i Näsvattnet endast utgjorde cirka 50 procent. Även i Långvattnet var
andelen SM honor låg, endast cirka 70 procent. I normala kontrollvatten längre söderut i Sverige
ligger andelen SM honor oftast kring 95 procent (Noaksson et al. 2003). Dock, de här undersökta
inlandsvattnen ligger i omedelbar närhet till abborrens norra utbredningsområde i Sverige. Det kan
därför inte uteslutas att siffran 70 procent kan vara normalt förekommande så här långt norrut, i
jämförelsevis kalla och mörka vatten. Det är känt att abborrhonornas förmåga att gå till lek
påverkas negativt, dvs mindre andel SM honor, i samband med onormalt förhöjda
vattentemperaturer (Linderoth et al. 2000). Således, en motsvarande mindre andel SM honor i
samband med nordliga, och därmed relativt kalla vatten, kan inte uteslutas för närvarande. Däremot
blir den ytterligare lägre andelen SM honor i Näsvattnet svårare att naturligt förklara, speciellt mot
bakgrunden att de är större och uppvisar likartad eller högre somatisk konditionsfaktor. Den högsta
konditionsfaktorn kunde konstateras för SIM honorna i Näsvattnet, nämligen 1,11. En sådan hög
konditionsfaktor kan ha sin bakgrund i att honorna inte har förmåga att gå till lek, och att den
normala energi- och näringsåtgången för gonadutvecklingen istället fördelats till den somatiska
tillväxten.
Gonadstorleken hos SM honorna uppvisade inga signifikanta skillnader mellan de båda undersökta
vattnen. Dock kan konstateras att det högre medelvärdet för Långvattnet inte återspeglas i ett lägre
medelvärde för EROD aktiviteten i dessa djur (se också ovan). Näsvattnet uppvisade en normal
förväntad leverstorlek (LSI 1,4 - 1,6 %, för SM), medan enstaka honor (SM och SIM) i Långvattnet
ser ut att uppvisa en förhöjd och eventuell onormal leverstorlek.
Även för abborrhannar var det infångade materialet homogent med avseende på total längd,
somatisk vikt och somatisk konditionsfaktor. Inga signifikanta skillnader kunde heller konstateras
för leverstorlek och gonadstorlek, även om LSI värdet för Långvattnet ser ut att ligga
anmärkningsvärt högt (Noaksson et al. 2003).
I kontrast till ovan diskuterade och analyserade variabler, som inte uppvisar tydliga och statistiskt
säkerställda signifikanta skillnader som kan påvisa antropogen påverkan, var resultaten gällande
yttre och inre skador, samt deformationer mycket alarmerande. Detta var gällande för både
abborrhonor, abborrhannar samt gäddor. I Långvattnet (cirka 20%) och framförallt Näsvattnet
(cirka 55%) uppvisade abborrhonorna mycket höga frekvenser av olika skador jämfört med tidigare
undersökta normala kontrollvatten (Noaksson et al. 2003, Lindesjöö och Thulin 1992, Lindesjöö
och Thulin 1990). Den höga frekvensen av skador kunde också observeras hos abborrhannar i
Näsvattnet. Ytterligare tecken på antropogen påverkan i Näsvattnet konstaterades vid studierna på
21
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
gäddor där deformerade huvuden av mycket kraftig och allvarlig karaktär var uppenbar. Faktum
var att deformationsgraden var av omfattningen att det går att jämföra med de mest
exponerade/påverkade gäddorna från studier utanför pappermassaindustrin med förlegad teknik
som användes under 1980-talet (Lindesjöö och Thulin 1992), då halogenerade kolväten som
resultat av blekningsprocessen var misstänkt agens.
Föreliggande rapport utgör en ”förslutsrapport” genom att provtagningen av biologiskt material har
utförts i en omfattning som delvis har överskridit de senare tillgängliga resurserna för lämpliga
kemiska och biokemiska analyser (se ovan/nedan). Följaktligen finns det en möjlighet att, vid
önskemål, utvidga analysresultaten som kan möjliggöra vidare, mer utförliga, tolkningar. Resultaten
presenterade i denna förslutsrapport är dock möjliga att använda till tolkningar, om än av delvis
preliminär karaktär, som föreslår kraftig biologisk påverkan i området. Dock, inte i
överensstämmelse med denna undersöknings ursprungliga målsättning, dvs att avgöra om fisken i
just Långvattnet utanför Långsjöby var påverkad eller ej av antropogen verksamhet. Eftersom
påverkan kunde noteras på fiskarna i såväl Långvattnet som Näsvattnet bör utsläpp som specifikt
härrör till Långvattnet kunna uteslutas som primär källa. Ett exempel på en sådan källa är den
kommunala reningsanläggningen. I sammanfattning har resultaten indikerat att båda de undersökta
inlandsvattnen sannolikt är påverkade av antropogen verksamhet. Förvånande har vi kunnat
konstatera att Näsvattnet ser ut att vara mer påverkat än Långvattnet. Dessa resultat föranleder att
vidare undersökningar är mycket önskvärt.
Vidare studier
För att biologiska effekter inte skall riskera att utvecklas till irreversibla skador på organismerna
och därmed på ekosystemet är det starkt motiverat att koncentrera studierna på de första
interaktionerna mellan biota och de antropogena substanserna. De första interaktionspunkterna
(effekterna av miljögifter) drabbar djuren på cellnivå. Eller mer korrekt uttryckt, på subcellulär
nivå. Således är det önskvärt att undersökningarna koncentreras på denna nivå, där skadorna i
många fall kan betraktas som reversibla, om än kanske inte för individen, men förhoppningsvis för
populationen eller arten. Dessa analyser är dock relativt kostsamma, varför endast en biomarkör på
subcellulär nivå kunde analyseras i denna studie, nämligen EROD aktivieten i levern. För att kunna
hålla kostnaderna nere, och samtidigt kunna öka kunskapen om de här observerade störningarna,
kan det vara lämpligt att först försöka ”ringa in” problemet geografiskt. Man bör fiska i fler sjöar
för att se hur utbrett denna påverkan på fisken är. Spridningen av sjöar med påverkade fiskar och
frekvensen av påverkade fiskar i de olika sjöarna kan dessutom ge vägledning om vad som kan
ligga bakom problemen, samt att en eller flera referenssjöar (opåverkade sjöar) måste hittas för att
kunna jämföra det insamlade materialet med. När utökad kunskap funnits härvidlag blir det aktuellt
att arbeta vidare med specifika variabler på cellnivå såsom, enzyminduktion, DNA addukter,
gallmetaboliter m.m.. Dessa specifika biomarkörer kommer sen att kunna vara vägledande för
22
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
kemiska anlyser, som slutgiltligt kan peka ut ansvariga substanser och/eller substansgrupper. Detta
kan tyckas vara en lång och mödosam väg att gå, dock vårt nuvarande kemikaliesamhälle ger oss
inga andra möjligheter till ett systematiskt och realistiskt arbetssätt.
7. Sammanfattning
Utvärderingen av de erhållna resultaten indikerar att det inte föreligger stora skillnader avseende
antropogen belastning mellan Näsvattnet och Långvattnet. Faktum är att referensstationen inte kan
betraktas som en ”ren” referens eller ”bakgrundstation”. Resultaten visar att båda de undersökta
inlandsvattnen högst sannolikt är påverkade av antropogen verksamhet samt att Näsvattnet t.o.m.
ser ut att vara mer påverkat än Långvattnet.
De resultat som är mest alarmerande är frekvenserna av inre och yttre skador samt deformationer. I
Långvattnet uppvisar 21% av abborrhonorna någon eller några av dessa skador. I Näsvattnet som
skulle agera som referensvatten i denna undersökning uppvisade hela 56% av abborrhonorna, 65%
av abborrhanarna och ca 50% av gäddorna någon form av skada. Deformationsgraden hos de
skadade gäddorna är jämförbar med de mest exponerade/påverkade gäddorna utanför
pappersmassafabriker på 1980-talet. Det är alarmerande att hitta deformerade gäddor i denna del av
Sverige, långt från den typ av tunga industrier som hittills har utpekats som orsak till denna typ av
skador.
Denna studie visar således på en alarmerande antropogen påverkan i både Långvattnet och
Näsvattnet. De utförda analyserna ger dock ingen tydligt vägledning angående vilka typer av
föroreningar som kan ha medfört denna påverkan, eftersom responsen främst observeras på
ospecifika biologiska effektvariabler, såsom deformationer och skador. Vidare studier är således
ytterst önskvärda.
7. Erkännanden
Storumans kommun tackas för finansiell hjälp under dessa undersökningar. Vidare vill vi tacka
Henry och Signe Gregorsson som lånade ut sitt garage under en hel vecka samt Robert
Salomonson, Jenny Stenberg (med föräldrar), Lage Rönnholm och Ture Rönnholm som bistod med
båtar till nätfisket. Ture Rönnholm var även till stor hjälp under undersökningsveckan och han
bistod bl.a. med hjälp under provfisket.
23
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
8. Referenser
Aas, E., Baussant, T., Balk, L., Liewenborg, B. and Andersen, O.K.(2000) “PAH
metabolites in bile, Cytochrome P4501A and DNA adducts as environmental risk
parameters for chronic oil exposure: a laboratory experiment with Atlantic cod” Aquatic
Toxicology, 51, 241-258.
Aas, E., Liewenborg, B., Grøsvik, B.E., Camus, L., Jonsson, G., Børseth, J-F. and Balk, L.
(2003) “DNA adduct levels in fish from pristine areas are not detectable or low, when
analysed using the nuclease P1 version of the 32P-postlabelling technique.” Biomarkers, 8
(6), 445-460
Balk, L., Andersson, T., Förlin, L., Söderström, M. and Larsson, Å. (1993) “Indications of
regional and large-scale biological effects caused by bleached pulp mill effluents.”
Chemosphere 27, 631-650.
Balk, L., Ericson, G., Lindesjöö, E., Petterson, I., Tjärnlund, U and Åkerman, G. (1994)
“Effects of exhaust from two-stroke outboard engines on fish. -Studies of genotoxic,
enzymatic, physiological and histological disorders at the individual level.”, 66 pages,
TemaNord 1994:528, ISBN 92 9120 439 0.
Balk, L., Larsson, Å. and Förlin, L. (1996) “Baseline studies of biomarkers in the feral
female perch (Perca fluviatilis) as tools in biological monitoring of anthropogenic
substances.” Marine Environmental Research, 42 (1-4), 203-208.
Burke, M.D. and Mayer, R.T. (1974) “Ethoxyresorufin: Direct fluorimetric assay of a
microsomal O-dealkylation which is preferentially inducible by 3-methylcholanthrene.”
Drug Metab. Dispos. 2, 583-588.
Linderoth, M., Noaksson, E., Tjärnlund, U., Bosveld, A. T. C. and Balk, L. (2000) “Undersökning av
reproduktions- och hormonstörande effekter på abborrhonor av lakvatten från avfallsdeponier i
Dalarna, Bergslagen och Småland. RVF-rapport 00:15, ISSN 1404-4471, 41 sidor.
Lindesjöö, E. and Thulin, J. (1992) “A skeletal deformity of Northern pike (Esox lucius)
related to pulp mill effluents.” Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 49 (1),
166-172.
Lindesjöö, E. and Thulin, J. (1990) “Fin erosion of perch Perca fluviatilis and ruffe
Gymnocephalus cernua in a pulp mill effluent area.” Diseases of aquatic organisms, 8,
119-126.
Lowry,O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L. and Randall, R.J. (1951). “Protein measurement
with the Folin phenol reagent.” Journal of Biological Chemistry, 193, 265-275.
Noaksson E, Tjärnlund U, Bosveld ATC, Balk L. (2001) Evidence for endocrine disruption
in perch Perca fluviatilis and roach Rutilus rutilus in a remote Swedish lake in the vicinity
of a public refuse dump. Toxicology and Applied Pharmacology, 174: 160-176.
Noaksson, E., Linderoth, M., Tjärnlund, U. and Balk L. (2004) ”Toxicological effects and
reproductive impairments in female perch (Perca fluviatilis) exposed to leachate from Swedish
refuse dumps.” In Press.
24
Undersökningar i Storumans kommun; FÖRSLUTSRAPPORT
Noaksson, E., Gustavsson, B., Linderoth, M., Zebühr, Y., Broman, D. and Balk, L. (2004)
“Gonad development and plasma steroid profiles by HRGC/HRMS during one
reproductive cycle in reference and leachate-exposed female perch (Perca fluviatilis).”
Toxicology and Applied Pharmacology, 195; 247-261
25
Download
Random flashcards
Ölplugg

1 Cards oauth2_google_ed8be09c-94f0-4e6a-8e55-87a3b14a45db

Create flashcards