Levels of Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), trace elements, and steroid hormones in Arctic char (Salvelinus alpinus) from Lake Diesetvatnet, Svalbard
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3028263Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for kjemi [1415]
Sammendrag
Arktis betegnes ofte som et uberørt område, men tilstedeværelsen av forurensninger som Per- og polyfluoralkylstoffer (PFAS) og kvikksølv har blitt påvist i miljøet og dyrelivet på grunn av at disse forbindelse har potensialet for å bli langtransportert. Disse forbindelse har vist seg å være persistente, giftige og bioakkumulerende i arktisk fauna. Arktisk røye er en egnet art for overvåking av arktiske ferskvannsøkosystemer på grunn av dens nordlige sirkumpolare utbredelse. Formålet med denne studien var å kvantifisere nivåene av steroidhormoner, PFAS og sporstoffer i arktisk røye fra Diesetvatnet. I tillegg ble det undersøkt om langkjedet PFAS (≥ 8 karboner) dominerte i plasma prøver fra arktisk røye. Videre ble fordelingen av utvalgte sporstoffer i ulike vev fra arktisk røye studert. Plasmaprøver ble ekstrahert for steroidhormoner og PFAS med hybrid fastfaseekstraksjon (Hybrid SPE), og ble henholdsvis analysert med ultra-performance superkritisk væskekromatografi-tandem massespektrometri (UPSFC-MS/MS) og ultra-performance væskekromatografi-tandem massespektrometri (UPLC-MS/MS). Total ble 41 sporelementer i vev fra Arktisk røye analysert med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS). Fordelingen av utvalgte sporelementer i vev ble undersøkt med hovedkomponentanalyse (PCA), og konsentrasjonen av sporelementene Hg, Cd, Pb og As ble statistisk testet for forhøyede konsentrasjoner i nyre og lever. Steroidhormonene androstenedion, testosteron, dihydrotestosteron og 11-Ketotestosteron ble observert i plasma til Arktisk røye. Totalt ble 9 PFAS-forbindelser observert i plasma; 6:2 FTS, PFNA, PFOSA, PFOS, PFDA, PFUnA, PFDoDA, PFTriDA og PFECHS. PFAS forbindelser av karbonkjedelengdene C8 til C13 dominerte i de analyserte plasmaprøvene. PCA indikerte at sporelementene var ulikt fordelt mellom forskjellige vev. Nyreprøver korrelerte sterkt med sporelementene Hg, Cd, Se og Tl, og Cu korrelerte med leverprøver. Konsentrasjonen av Hg i nyrene var signifikant høyere enn Hg konsentrasjonen i plasma. Konsentrasjonen av Cd i nyre var signifikant høyere enn Cd i hjerne, kjønnsorgan og rogn, mens As-konsentrasjonen i nyre og kjønnsorgan var signifikant høyere enn As i røde blodceller og plasma. Det ble ikke funnet noen statistisk forskjell i konsentrasjonen av Pb mellom de ulike vevene, og leverprøvene indikerte ingen signifikant høyere konsentrasjoner av Hg, Cd, Pb og As. Nivåene av PFAS og sporelementer observert i Arktisk røye fra Diesetvatnet er lave, men indikerer tilstedeværelse av forurensninger som har blitt langtransportert da det ikke er noen kjente lokale forurensningskilder i nærheten av Diesetvatnet. Resultatene indikerer også at PFAS og sporelementene Hg, Cd og As viser potensialet til å bioakkumulere i Arktisk røye. The Arctic environment is considered a pristine area, however, the presence of contaminants such as Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) and mercury have been detected in the environment and wildlife due to their potential to undergo long-range transport. These chemicals have proven to be persistent, toxic, and bioaccumulate in Arctic animals. Arctic char is a suitable sentinel species for monitoring Arctic freshwater ecosystems due to its northern circumpolar distribution. The main objective of this study was to quantify the levels of steroid hormones, PFAS, and trace elements in Arctic char from Lake Diesetvatnet. Moreover, the study aimed to determine whether long-chained PFAS (≥ 8 carbons) dominated in the plasma of Arctic char and to study the distribution of selected trace elements in various tissues from Arctic char. Plasma samples were extracted for steroid hormones and PFAS with Hybrid solid phase extraction (Hybrid SPE), and analyzed with ultra-performance supercritical fluid chromatography-tandem mass spectrometry (UPSFC-MS/MS) and ultra-performance-liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS), respectively. A total of 41 trace elements in tissues from Arctic char were analyzed with inductively coupled-plasma mass spectrometry (ICP-MS). The distribution of selected trace elements was investigated with principal component analysis (PCA), and the concentration of trace elements Hg, Cd, Pb, and As was statistically tested for elevated concentrations in the kidney and liver. Steroid hormones androstenedione, testosterone, 5a-Dihydrotestosterone, and 11-Ketotestosterone were observed in the plasma of Arctic char. In total, 9 PFAS compounds were observed in the plasma of Arctic char including 6:2 FTS, PFNA, PFOSA, PFOS, PFDA, PFUnA, PFDoDA, PFTriDA, and PFECHS which were dominated by carbon chain lengths C8 to C13. PCA indicated that trace elements were differently distributed within tissues of Arctic char. Kidney samples correlated strongly with trace elements Hg, Cd, Se, and Tl, and Cu correlated with liver samples. The concentration of Hg in the kidney was significantly higher than Hg in plasma, and Cd concentration in the kidney was significantly higher than Cd in the brain, gonad, and hard roe, whereas As concentrations in the kidney and gonad were significantly higher than As in red blood cells and plasma. No statistical difference in Pb concentrations between tissues was found, and the liver tissue showed no significantly higher concentrations of Hg, Cd, Pb, and As. The levels of PFAS and trace elements observed in Arctic char from Lake Diesetvatnet were low but indicate the presence of contaminants that have been long-range transported to Lake Diesetvatnet as there are no local contamination sources in the vicinity of the Lake. Moreover, these results indicate that PFAS and the trace elements Hg, Cd, and As exhibit the potential to accumulate in Arctic char.