Ci. e Nat., Santa Maria, v. 41, e56, 2019.

DOI: http://dx.doi.org/10.5902/2179460X 36467

Received: 21/01/2019 Accepted: 23/10/2019

Section Environment

Analysis of inorganic contaminants in Hoplias aimara (Valenciennes, 1846) (Trairão) explored by the fishing activity in the high Araguari River, Amapá, Brazil

Edilena Oliveira Luz^I

Antonio Ferreira Oliveira^II

Luiza Prestes Souza^III

Netiê Izabel da Silva Oliveira^IV

Elis Lima Perrone^V

Roberto Messias Bezerra^VI

Alexandro Cezar Florentino^VII

^IGrupo de Pesquisa em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais, Universidade Federal do Amapá., Macapá, Amapá, Brasil - eluz3304@gmail.com

^IIBolsista do Programa Nacional de Pós-Doutorado pela CAPES,Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento Regional. Universidade Federal do Amapá, Macapá, Amapá, Brasil - supent2011@bol.com.br

^IIILaboratório de Dinâmica de Populações Pesqueiros, Curso de Engenharia de Pesca, Universidade do Estado do Amapá, Macapá – Amapá, Brazil - luliprestes@gmail.com

^IVGrupo de Pesquisa em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais, Universidade Federal do Amapá., Macapá, Amapá, Brasil - netieoliveira@gmail.com

^VGrupo de Pesquisa em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais, Universidade Federal do Amapá., Macapá, Amapá, Brasil - elisperrone@gmail.com

^VIGrupo de Pesquisa em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais, Universidade Federal do Amapá., Macapá, Amapá, Brasil - messias@unifap.br

^VIIGrupo de Pesquisa em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais, Universidade Federal do Amapá., Macapá, Amapá, Brasil - alexandro.cezar@gmail.com

Abstract

The contamination by inorganic contaminants in aquatic ecosystems becomes quite troubling, as it causes significant changes in physical behavior, chemical and biological species. Its main feature is the capacity of biomagnify and bioaccumulate in the food chain. This study aims to evaluate the concentration of inorganic contaminants in Hoplias aimara (Valenciennes, 1846), coming from FLONA-AP in the upper Rio Araguari, State of Amapá. The fishes were collected with of gill nets fishery and fishhooks. One total of fourteen fish were collected. Each fish was extracted a sample of muscle tissue being properly stored and transported to the Atomic Absorption Laboratory and Bioprospecting of the Federal University of Amapá. Subsequently were weighed one gram (1g) of each sample and then passed through drying and macerated and calcined in a muffle furnace at a temperature of 450°C for 48 hours to carry out the digestion. The readings of metal were made by Atomic Absorption spectrophotometry. The results were presented as means and standard errors associated and compared with reference values established by ANVISA. The results showed that the average concentration of species present in the muscle samples analyzed for metals cadmium (Cd), chromium (Cr), copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn) and cobalt (Co) is not exceeded limits established by the Brazilian legislation. However, there is a need for studies that consider other variables and include other toxic metals and different protocols, in order to contribute to environmental monitoring and ensure the quality of the fish consumed by the population.

Keywords: Water pollution; Bioaccumulation; Fishes

1 Introduction

One of the main concerns at present are the environmental impacts and the pollution of waters. Pollution at large scales exceed the limits of self-purification of the rivers causing irreversible consequences to the species that inhabit it (FARIA, 2008). The importance of the preservation of water resources has led to the need to monitor and control the contamination of these environments. Inorganic contaminants are among the most toxic and persistent contaminants in the aquatic environment (Campos et al., 2002; FERRANTE et al., 2017).

Aquatic organisms tend to accumulate inorganic and organic contaminants in their tissues, even when water has levels of these compounds below the maximum concentration tolerated by the legislation, there are great risks of contamination within the trophic chain (OLIVEIRA, 2003). The availability of inorganic contaminants in the aquatic environment is mainly related to the mining activities that contribute considerably to increase these elements in the soil and water near the mining zones (MUNIZ; OLIVEIRA FILHO, 2006). Fish are considered biological indicators in aquatic systems mainly for estimations of pollution by toxic elements (CURCHO, 2009, DANZEI, VERCELLINO, 2018). Bioindicators in turn allow the identification of the interactions between the mineral constituents and the living organisms. This favors the prediction of possible toxic effects, allowing remediation and prevention actions to be implemented (SERRÃO et al., 2014).

Fish as an integral part of aquatic environments are more susceptible to the changes that occur in this environment and are constantly used like the indicators of environmental quality, mainly because of their potential access routes of inorganic contaminants to man, mainly because to their potential as eventual access route of inorganic contaminants to man. Fish actively participate in the remobilization and export of inorganic contaminants from the aquatic environment to the terrestrial via the food chain (COSTA, 2007; REPULA et al., 2012).

Fish are usually sold to the local population, so the analysis of inorganic contaminants is important in assessing the quality of the fish and the possible risks to human health through its consumption. In this way, there is concern about whether the fish exploited by fishermen are free of these environmental contaminants, or whether they are at acceptable levels, since most of the inorganic contaminants occur naturally in the Amazon. In view of the above, this paper has the objective of evaluating the concentration of inorganic contaminants in the Hoplias aimara (Valenciennes,1846) species from the upper Araguari River, State of Amapá, considering the risks that contamination of the fish can cause along the trophic chain.

2 Material and methods

2.1 Study area and design

We conducted our study in Araguari river basin is located in the central-eastern region of the State of Amapá, with a total area of approximately 42,711.18 km², being the main and largest river in the State, approximately 300 km long (BRITO, 2008). The study area belongs to the Amapá National Forest (FLONA-AP) region and is located in the central region of the state. It has an area of approximately 412,000 hectares and its geographical boundaries are defined by the Araguari river Basin and its tributaries, the Falsino and the Mutum rivers (Figure 1). The vegetation is very diverse and 143 plant species have been recorded (PEREIRA et al., 2007), being characterized by elements of tropical rainforest, savanna and floodplain (BEZERRA et al., 1990). Experimental fisheries were carried on the upper Araguari river in FLONA-AP region, which is one of the fishing sites of the fishermen of the colony Z16 of Porto Grande, Amapá (Figure 1).

Figure 1 - Study area in the Araguari River Basin, Amapá, Brazil

2.2 Fish sampling

The fish samples were collected in February and March (2014). The fishes were collected with of gill nets fishery and fishhooks, totaling fourteen specimens of H. aimara. In each fish an incision was made on the back of the species and a piece of the muscle tissue was removed. Subsequently, it was packed in a plastic bag, which is placed in a thermal box to transport to the laboratory where it was transferred to the freezer and kept frozen.

2.3 Preparation of Samples for Analysis of Metal Concentration

The preparation of the muscle tissue samples of the collected fish was performed at the Laboratory of Atomic Absorption and Bioprospection (LAAB) of the Federal University of Amapá (UNIFAP), based on the methods described by Pedreira Filho et al. (2009). Fourteen muscle samples of the H. aimara were removed from the freezer and thawed at room temperature. Then, in a greenhouse at a temperature of 80 ° C, they were dried for 48 hours in order to promote removal of the water and reach constant dry weight. After this procedure the samples were macerated and weighed one gram (1g) of each sample and then calcined in a muffle oven at 450°C for 48h. After this process, the samples were withdrawn and deposited in the dissector until completely cooled.

Ashes were obtained, then the chemical digestion was done with addition of 1 mL of distilled water, 2 mL of perchloric acid (HClO₄) and 3 mL of nitric acid (HNO₃) in test tubes specific for acid digestion. Samples were heated by heating at 90°C for two hours. Subsequently the digested samples were transformed into aqueous solutions and transferred to properly calibrated glass vials for redilution with distilled water up to the volume of 50 mL. Then they were filtered on quantitative paper coupled to a glass funnel which were packed in teflon containers and remained stored until the inorganic contaminant concentrations were read. The concentrations of the inorganic contaminants Cd, Cr, Cu, Pb, Zn and Co in the fish samples were measured using the Atomic Absorption (F-AAS) model AA-6300 in LAAB/UNIFAP.

2.4 Data analysis

The collected samples were submitted to analysis of the average concentration of metals under study based on reference values established by Decree No. 55.871, of March 26, 1965 of the Ministry of Health and Portaria no. 685, of August 27, 1998 ANVISA. The data were presented through means and associated standard errors and compared with the reference values.

3 Results

Fourteen samples of muscle tissue of the H. aimara were analyzed. From this total, six individuals were females and eight were males that presented weight ranging from 424 to 4104 grams and lengths of 29 to 50.5 centimeters (Table 1).

Table 1 - Biometry of the fish of the species Hoplias aimara (Valenciennes, 1846) captured in the upper Araguari river basin, State of Amapá, Brazil.

Species analyzed	Weight (g)	Length (cm)	Sex
1	2022	44	female
2	424	29,5	female
3	1620	44,5	female
4	454	29	female
5	632	32,5	male
6	1530	42	male
7	598	32,5	female
8	4104	59	male
9	2765	53	male
10	2312	50,5	male
11	826	35	male o
12	447	29	male
13	806	36	female
14	1200	52	male

In the analysis of the concentration of inorganic contaminants in the samples, the cadmium (Cd) had a mean concentration of 0.001 μg.g^-1 and a standard deviation of 0.003 μg.g^-1 in the ranges of 0 to 0.01 μg.g^-1 , not exceeding the limit established by the Brazilian legislation, which is 1,0 μg.g^-1. Chromium (Cr) presented an average concentration of 0.074 μg.g^-1 with a standard deviation of 0.002 μg.g^-1 in the intervals of 0.04 to 0.11 μg.g^-1, showing no change in relation to the maximum limit that is 0.1 μg.g^-1. Copper (Cu) had a mean concentration of 0.065 μg.g^-1 and a standard deviation of 0.003 μg.g^-1 in the ranges of 0.02 to 0.15 μg.g^-1 well below the established limits. Lead (Pb) had a mean concentration of 0.25 μg.g^-1 and a standard deviation of 0.024 μg.g^-1 with ranges from 0 to 0.8 μg.g^-1, not higher than that established by legislation which is 2.0 μg.g^-1. The zinc (Zn) had a mean concentration of 0.36 μg.g^-1 and a standard deviation of 0.02 μg.g^-1 with ranges of 0.02 to 0.5 μg.g^-1 well below the maximum limits established that is 50.0 μg.g^-1. Finally, Cobalt (Co) with a mean concentration of 0.009 μg.g^-1 and standard deviation 0.0018 μg.g^-1 in the range of 0 to 0.02 μg.g^-1. It was possible to observe that none of the metals analyzed exceeded the maximum limits established by Brazilian legislation (Table 2).

Table 2 - Concentrations of the inorganic contaminants (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn and Co) found in the muscular tissue of the Hoplias aimara captured in the upper Araguari river basin, Amapá State, Brazil

Metals	Average Concentrations (μg.g^-1)	Variation Intervals (μg.g^-1)	Reference values
Cadmium (Cd)	0.001 ± 0.003	0 – 0.01	1.0^a,b μg.g^-1
Chromium (Cr)	0.074±0,002	0.04 – 0.11	0.1^b μg.g^-1
Copper (Cu)	0.065±0.003	0.02 – 0.15	30.0^bμg.g^-1
Lead (Pb)	0.25±0.024	0 – 0.8	2.0^a,b μg.g^-1a,b
Zinc (Zn)	0.36±0.02	0.02 – 0.55	50.0^b μg.g^-1
Cobalt (Co)	0.009±0.0018	0 – 0.02	ND

ND- Not determined.^aANVISA, Ordinace n° 685, August 27, 1998; ^bBRAZIL, Decree n° 55.871, of March 26, 1965.

4 Discussion

The results show that the average concentration of the metals found in the samples is relatively below of the limits established by ANVISA Ordinance No. 685, August 27, 1998 and Decree No. 55.871 of March 26, 1965 of the Ministry of Health, indicating that the H. aimara species presents a minimum amount of metals and that the ingestion of this fish does not present risks to the health of the population.

Several studies to analyze the concentration of inorganic contaminants present in fish species are carried out, mainly in rivers where fishing activities predominate (SOARES, 2006; DANZEI; VERCELLINO, 2018). Muscle is one of the most explored parts of the fish because it is considered the largest portion and is normally consumed and constantly used in human health risk assessments (REPULA et al., 2012). Lima (2013) studied possible contamination by inorganic contaminants in fish muscle tissue of the Cassiporé river basin where the Lourenço region is situated one of the main mining areas of the state of Amapá. In comparative terms, the concentrations identified by Lima (2013) in the H. aimara species for lead metals (0.092 μg.g-1) and zinc (0.162 μg.g^-1) were relatively lower than those found in this study, although both results are below the maximum limit established by Brazilian legislation, however, the Cassiporé river basin is strongly impacted by mining activities associated with higher environmental liabilities in relation to the region of the upper Araguari river, indicating that this can undergo other processes related to the increase of the erosion and weathering of the rocks that may be associated with the geological formations of the area that are possibly influencing the greater disposition of these metals in the aquatic environment in relation to the Cassiporé river basin.

Santos et al. (2005) also studied levels of Arsenic (As), Cd and Pb in Hoplias malabaricus muscle from gold mining areas of the upper Guaporé region of Mato Grosso State, and compared them with values maximum levels established by ANVISA's Ordinance 685/1998, found that the fish were not contaminated by these metals, associated this result mainly to the fact that the mining activities in the area had already been ceased for more than twenty-five years and did not offer a risk of contamination . In analogy with the results obtained in this work, because the average concentration of the metals identified in the samples were considered normal, it can be inferred that the traces of the gold mining activities that occur or occurred along the region of the upper Araguari river probably are not affecting species in the aquatic environment with contamination by inorganic contaminants, this factor may be related to the considerable increase of the inspections to inhibit the occurrence of illegal mining in the area. However, Teles et al. (2008) emphasizes that other variables should be considered in the study of inorganic contaminants in fish, when analyzed 77 species of fish of commercial interest of the Caiapó river, state of Goiás, of different eating habits and identified that the species of carnivorous habits presented greater diversities of trace elements in his musculature, associated the influences of environmental impacts caused mainly by the construction of a hydroelectric in the region emphasizing that other anthropic activities can influence in the increase of the contamination of metals. Also, Arrifano et al. (2018) confirmed that populations living around plants suffer greater contamination by heavy metals due to bioaccumulation and biomagnification in fish. Therefore, it is important to explore studies that may include a greater number of species with different eating habits, mainly those most consumed by the population, in order to expose the risks of contamination of the high concentrations of these elements, as well as the mitigating measures that must be adopted.

5 Conclusion

The average concentrations of the inorganic contaminants Cd, Cr, Cu, Pb, Zn and Co in the samples of the H. aimara species were all below the maximum tolerance limits described by ANVISA Ordinance 685/98 and Decree 55.871 / 65, noting that this fish is not contaminated with inorganic contaminants and therefore does not pose risks to the population as to its consumption. However, there is a need for studies that consider other variables and include other toxic metals and different protocols, in order to contribute to environmental monitoring and ensure the quality of the fish consumed by the population.

Acknowledgements

the authors thank the International Conservation of Brazil (CI), Walmart Brazil and the Chico Mendes Institute for Biodiversity Conservation (ICMBio), for their support in the field of biology and ethnoecology of the ichthyofauna in the Amapá National Forest, in which these data were collected.

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