Muohi, Ann Wairimu (2007) Bioaccumulation of trace metals in biota (algae and chironomids) from Kenyan saline lakes (Bogoria and Nakuru): evaluation and verification of two compartment toxicokinetic models. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

This study aimed to assess the suitability of aquatic biota from some Kenyan Saline lakes as biomonitors of trace metals. The use of compartment models as predictive tools in assessment environmental quality was also evaluated. The test organisms (Algae Arthrospira fusiformis and chironomids Lepotochironomous deribae) exhibited organism dependent and element specific metal uptake and elimination trends. Metal uptake in algae was fast (within hours) but in chironomids it was within days. Copper unlike Cd, Pb and Zn had a more rapid uptake rate in algae. Cd and Cu elements though, had more reliable models. Model reproducibility was element specific and ecosystem dependent. Concentration dependent metal uptake trends (CDMET) were inconsistent except for Cu in Nakuru algae. A higher predictability chance for metal uptake trends was demonstrated using model parameters and data obtained from the same lake. For chironomids reliable models were obtained for all elements Cd, Cu, Pb and Zn. CDMET were more distinct and consistent. The Zn element had the most predictable uptake trend. In algae it was Cu. Compartment models can be used to clarify biological and related environmental bioaccumulation occurrences. Lake Bogoria has a higher capacity to withstand metal pollution (due to reduced metal bioavailability) as compared to L. Nakuru. However L. Nakuru has a higher contamination potential due to its location near Nakuru town. Metal concentrations in Nakuru and Bogoria sediments are still within relevant geological background levels. Studies towards the next steps in calibration of the relevant organisms as biomonitors of the specific ecosystems are needed.

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Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, die Eignung von Organismen aus kenianischen Salzseen für das Biomonitoring ausgewählter Schwermetalle zu untersuchen. Hierzu wurden Experimente zur Aufnahme und Ausscheidung von Metallen durch Organismen durchgeführt und analysiert, ob toxicokinetische Zwei-Kompartmentmodelle bzw. logistische Regressionsmodelle für die Vorhersage der Bioakkumulation in den untersuchten Seen herangezogen werden können. Die Versuchsorganismen, Algen (Arthrospira fusiformis) und Chironomiden (Leptochironomous deribae), zeigten eine deutliche Bioakkumulation. Die Verläufe der Aufnahme und Ausscheidung der Elemente waren organismusabhängig und elementspezifisch. Die Aufnahme von Metallen in Algen erfolgte schneller (innerhalb von Stunden) als in Chironomiden (innerhalb von Tagen). In den Algen wurde Cu schneller aufgenommen als Cd, Pb und Zn und es konnten für Cd und Cu bessere Modelle angepasst werden als für Pb und Zn. Der Erfolg einer Modellverifizierung hing vom betrachteten Element und See ab. Die Konzentrationsabhängigen Bioakkumulation in den Algen war uneinheitlich, am besten für Cu und den Nakuru See. Die Prognose der konzentrationsabhängigen Akkumulation war besser, wenn Modelle und unabhängige Experimente aus demselben See verglichen wurden. Für Chironomiden wurden gut angepasste Modelle für alle Elemente (Cd, Cu, Pb und Zn) erhalten. Zusätzlich waren die konzentrationsabhängigen Verläufe der Metallaufnahme eindeutiger als bei den Algen. Die besten Vorhersagen bei Chironomiden wurden für Zn erhalten, bei den Algen für Cu. Insgesamt haben sich Kompartment-Modelle als geeignet erwiesen, die Bioakkumulation in den untersuchten Organismen abzuklären. Dabei wurde für den Bogoria See, aufgrund der geringeren Bioverfügbarkeit von Metallen, ein höheres Potential gefunden, um einer Metallverunreinigungen zu widerstehen. Demgegenüber gibt es aber mehr potentielle Belastungsquellen am Nakuru See aufgrund der in der Nähe liegenden Stadt Nakuru. Metallkonzentrationen in Sedimenten aus beiden Seen lagen innerhalb der geologischen Hintergrundwerte. Zukünftige Untersuchungen sollten eine weitere Kalibrierung relevanter Organismen als mögliche Biomonitoren für die jeweiligen Seen zum Gegenstand haben.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Autor/in vergeben.]
Controlled Keywords:	Organismen, Biomonitoring
Subjects:	Science and mathematics > Life sciences, biology
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:12
Last Modified:	08 Jul 2013 13:02
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/37
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-679
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