Mercury accumulation in fish species along the Portuguese Coast: Are there potential risks for Human health?

Abstract

O consumo de peixe é altamente recomendado uma vez que, além de apresentar uma fonte de ácidos gordos (ómega-3 e ómega-6), apresenta também efeitos benéficos na prevenção de doenças cardiovasculares. No entanto, ao longo da vida, os peixes tendem a acumular elementos potencialmente tóxicos nos seus tecidos, como por exemplo, o mercúrio (Hg), que é um dos mais tóxicos. O Hg é um elemento que se encontra no meio ambiente com a capacidade de se acumular ao longo das cadeias tróficas nos ecossistemas aquáticos e podendo atingir os humanos através do consumo de peixe. A população Portuguesa, sendo uma das maiores consumidoras de peixe no mundo, pode, portanto, estar exposta a um risco significativo de ingestão de mercúrio através da sua dieta. Dois objetivos distintos, mas complementares surgiram nesta tese. O primeiro grande objetivo foi quantificar o teor total de mercúrio (T-Hg) presente no músculo das espécies mais consumidas e exploradas nas águas Portuguesas: Cavala (Scomber colias), Sarda (Scomber scombrus), carapau (Trachurus trachurus), biqueirão (Engraulis encrasicolus) e sardinha (Sardina pilchardus). O risco para a saúde resultante do consumo de diferentes espécies assim como de diferentes tamanhos de peixe foi avaliado considerando três grupos de risco diferentes, bem como os valores presentes na legislação da Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (AESA) e da Organização Mundial da Saúde (OMS). Os resultados desta primeira tarefa variaram entre 0.003 e 0.20 mg kg-1 peso fresco, e indicam a ausência de diferenças significativas entre as concentrações médias Hg presentes em cada espécie. Além disso, todas as espécies, com exceção de Engraulis encrasicolus, apresentaram um aumento significativo no teor de T-Hg em relação ao tamanho dos peixes. Apesar de, em termos gerais, o teor de T-Hg estar muito abaixo dos limites presentes na legislação, observou-se algum risco associado ao consumo das classes de comprimento maiores de S. colias, S. scombrus, T. trachurus e S. pilchardus. Considerando o consumo médio diário da população Portuguesa, é de salientar a importância das escolhas do consumidor (espécie, tamanho do peixe), a fim de evitar potenciais problemas de saúde.Embora, em média, não tenham sido observadas diferenças significativas na quantidade de T-Hg presente no músculo de cada uma das espécies analisadas, a espécie Trachurus trachurus foi a espécie que apresentou os valores máximos de contaminação e, portanto, aquela que apresenta os maiores riscos de consumo. Sendo uma das espécies mais importantes na pesca industrial europeia, e com elevado valor económico, uma vez que é uma das espécies mais capturadas e consumidas pela população portuguesa, surgiu a necessidade de uma avaliação mais aprofundada dos padrões de bioacumulação de Hg nesta espécie.Os principais objetivos desta segunda tarefa foram avaliar a acumulação e a distribuição do T-Hg ao longo de 14 anos de vida no músculo, fígado, coração, guelras e cérebro. Inicialmente, a via de acumulação, distribuição e armazenamento do mercúrio total no organismo do peixe foi avaliado, assim como, as taxas de acumulação anuais entre os diferentes tecidos estimando o risco de consumo para a saúde humana. No geral, os níveis de T-Hg presentes em cada tecido analisado foram considerados baixos, apresentando-se bastante a baixo do limite 0,5 mg kg-1 de mercúrio em peso fresco de peixe. O padrão de bioacumulação deu-se segundo a ordem, músculo > fígado = coração > guelras > cérebro. Considerando a idade e as concentrações de T-Hg observadas, o padrão de bioacumulação ao longo da vida da espécie considera-se exponencial, devendo-se provavelmente a uma mudança na dieta durante a vida da espécie. Em termos de avaliação de risco, apesar de 10% das amostras analisadas excederem o limite de 4 μg kg-1 /peso corporal/semana, o risco associado ao consumo desta espécie poderá ser reduzido com uma escolha preferencial por peixes menores/mais jovens por parte do consumidor.

The consumption of fish is highly recommended due to its benefits for the prevention of cardiovascular diseases, and as an important source of omega-3 and omega-6 fatty acids. Throughout their life, fish may also bioaccumulate potentially toxic trace elements in their tissues, out of which mercury is one of the most toxic. Mercury is persistent in the environment, and accumulates along the trophic chains in aquatic ecosystems, reaching humans through fish and shellfish consumption. The Portuguese population is one of the largest fish consumers worldwide and may therefore be exposed to significant risk from dietary mercury intake. Two distinct but complementary research questions emerged in this Thesis; The first main goal was to quantify the total mercury content in edible fish tissue of several of the most common and commercially exploited fish species from the Portuguese waters: Atlantic Chub Mackerel (Scomber colias), Atlantic Mackerel (Scomber scombrus), Horse Mackerel (Trachurus trachurus), European Anchovy (Engraulis encrasicolus) and European Pilchard (Sardina pilchardus). The risk for human health resulting from the consumption of different species and different sizes was evaluated considering three different groups of risk as well as the reference values by the European Food Safety Authority (EFSA) and the World Health Organization (WHO). Results from this first task ranged from 0.003 to 0.20 mg kg-1 ww and indicate the absence of significant differences between the average concentrations of Hg in each species. In addition, all species with the exception of Engraulis encrasicolus presented a significant increase in T-Hg content with fish size. While overall, T-Hg content was far below the food safety thresholds, some risk was observed associated with the consumption of the largest S. colias, S. scombrus, T. trachurus and S. pilchardus. Considering the average daily consumption of the Portuguese population, pointing out the importance of consumer choices (species, size of fish) in order to prevent potential health issues. Although on average, no significant differences were observed in the amount of T-Hg present in the muscle of each of the analysed species, Trachurus trachurus was the species that presented the maximum values of contamination, and thus, the higher risks associated. Being one of the most important species in the European industrial fishery, and with high economic value since it is one of the most captured and consumed species by the Portuguese population, the need for a more thorough evaluation of the mercury bioaccumulation patterns emerged.The main objectives of this second task were to evaluate the T-Hg accumulation and distribution in muscle, liver, heart, gills and brain over 14 years of life of T. trachurus. The T-Hg accumulation pathway, distribution and storage among tissues was evaluated, and the annual T-Hg accumulation rates determined, while estimating the risk of consumption for human health. Overall, T-Hg levels in T. trachurus were considered low for all tissues analysed and well below the established legislation (0.5 mg kg-1 ww of fish) and the T-Hg contamination followed the order muscle>liver=heart>gills>brain. Considering age and T-Hg concentrations, the pattern of bioaccumulation over time was found to be exponential, probably as a result of dietary shifts during the lifespan of the species. In terms of risk assessment, despite 10% of the samples analysed exceeded the limit (4 μg kg-1 bw/week), the risk from the consumption of this species is reduced if the consumers options preferentially for smaller/ younger fish.