Use of goldfish to monitor wastewater and reuse water for xenobiotics


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Abstract

Goldfish were exposed to either treated municipal effluent (FE wastewater) or reuse water produced through membrane ultrafiltration (MF reuse water) or membrane ultrafiltration followed by activated carbon filtration (MCF wastewater) for up to 90 days. The xenobiotics present in the wastewater were identified using gas chromatography–mass spectroscopy and the efficacy of their removal by membrane ultrafiltration and activated carbon filtration were determined. At various time points post-exposure to wastewater or reuse water the following biological parameters were assessed: vitellogenin (Vtg) induction, immune gene expression, and mitogen-induced proliferation of blood leukocytes. Membrane ultrafiltration alone did not remove xenobiotics from FE wastewater, while activated carbon filtration efficiently reduced the levels of most xenobiotics. Vitellogenin was induced in fish exposed to both FE wastewater and MF reuse water, but not in fish exposed to MCF reuse water. Messenger ribonucleic acid (mRNA) expression of select immune genes (tumor necrosis factor alpha, colony stimulating factor receptor-1) were up-regulated in FE and MF exposed fish on days 7 and 21 post exposure, while Toll-like receptor 22 mRNA level was similar in fish exposed to wastewater or control water. Prolonged exposure of fish to FE and MF wastewaters caused a significant reduction in the mitogen-induced proliferation of blood leukocytes. Our results suggest that goldfish may be used as biosentinels for xenobiotics present in wastewater and reuse water.RésuméDes poissons rouges (cyprins dorés) ont été exposés à un effluent municipal traité (eaux usées FE) ou à de l'eau réutilisée produite par ultrafiltration par membrane (eaux réutilisées MF) ou par ultrafiltration à membrane suivie d'une filtration au charbon activé (eaux usées MCF) pendant une durée atteignant 90 jours. Les xénobiotiques présents dans les eaux usées ont été identifiés par chromatographie en phase gazeuse–spectrométrie de masse et l'efficacité de leur élimination par ultrafiltration par membrane et filtration au charbon activé a été déterminée. Les paramètres suivants ont été évalués à divers moments après l'exposition aux eaux usées ou à l'eau réutilisée: induction de vitellogenine (Vtg), expression génétique immunitaire et prolifération des leucocytes du sang induite par les mitogènes. L'ultrafiltration par membrane seule n'éliminait pas les xénobiotiques des eaux usées FE, alors que la filtration sur charbon activé réduisait efficacement les niveaux de la plupart des xénobiotiques. La Vtg a été induite dans les poissons exposés aux eaux usées FR et à l'eau réutilisée MF, mais dans aucun poisson exposé à l'eau réutilisée MCF. L'expression de l'ARNm de gênes immunitaires sélectionnés (facteur de nécrose tumorale alpha, récepteur-1 facteur de croissance de globules blancs) a été mise à jour pour les poissons exposés aux FE et aux MF aux jours 7 et 21 après l'exposition, alors que le niveau des récepteurs de type Toll 22 ARNm était similaire dans les poissons exposés aux eaux usées ou à l'eau témoin. Une exposition prolongée des poissons aux eaux usées FE et MF a engendré une réduction importante de la prolifération des leucocytes du sang induite par les mitogènes. Nos résultats suggèrent que les poissons rouges peuvent être utilisés en tant que bioindicateurs pour détecter les xénobiotiques présents dans les eaux usées et les eaux réutilisées.

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