Modeling cadmium accumulation in indigenous yellow perch (Perca flavescens)

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Abstract:

We used field data from transplantation and caging studies with juvenile yellow perch (Perca flavescens) to test a kinetic bioaccumulation model for cadmium (Cd). The model, which considers both dietary and aqueous sources of Cd, was first used to predict the dynamics of Cd accumulation in perch exposed to high ambient Cd for 70days. Model simulations for hepatic Cd agreed well with the observed time course of Cd accumulation in the liver, but for the gills and gut, the predicted accumulations after 70days were about three times higher than the observed values, suggesting that these latter organs can alter their ability to take up and (or) eliminate Cd. The model was also used to predict steady-state Cd concentrations in the gills, gut, and liver of perch living in lakes along a Cd gradient. Agreement between predicted and observed steady-state Cd concentrations was reasonable in lakes with low to moderate Cd concentrations, but in lakes with high dissolved Cd (>1.5nmol·L–1), the model overestimated Cd accumulation, particularly in the gills and gut. These results suggest that kinetic bioaccumulation models may better apply to some organs than to others. Because metal-induced toxicity is normally organ-specific, their application in a risk assessment context should be undertaken with caution.

Nous avons testé un modèle cinétique de bioaccumulation du cadmium (Cd) chez la perchaude juvénile (Percaflavescens; branchies, intestin et foie) en nous servant de données obtenues dans le cadre d'expériences antérieures menées sur le terrain (transplantation; manipulation du régime alimentaire). Ce modèle biodynamique tient compte de l'accumulation du Cd à partir de l'eau et de la nourriture et il a d’abord été utilisé pour prédire l’accumulation du Cd chez des poissons exposés à des concentrations élevées en Cd pendant 70 jours. Les simulations pour le Cd hépatique se conformaient bien aux valeurs observées, mais pour les branchies et l’intestin, les valeurs prédites à la fin de la période de 70 jours étaient environ trois fois supérieures à celles observées, ce qui suggère que ces organes peuvent changer leur capacité de prendre en charge ou d’éliminer le Cd. Le modèle a également été utilisé pour prédire les concentrations en Cd à l’état stationnaire dans les branchies, l’intestin et le foie de perchaudes indigènes vivant dans des lacs situés le long d’un gradient en Cd. L’accord entre les simulations et les concentrations en Cd observées à l’état stationnaire était acceptable dans des lacs ayant des concentrations en Cd faibles ou modérées, mais dans les lacs les plus contaminés en Cd ([Cd]> 1,5nmol·L–1), le modèle a de nouveau surestimé l’accumulation, surtout dans les branchies et l’intestin. Ces résultats suggèrent que les modèles cinétiques de bioaccumulation s’appliquent mieux à certains organes qu’à d’autres. Puisque la toxicité induite par les métaux varie généralement d’un organe cible à un autre, l’application de ces modèles dans l'évaluation des risques posés par les métaux dans l'environnement doit être faite avec prudence.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2008

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