Genotoxic Effects of Water Pollution on Barbus plebejus Living in Karasu River, Erzurum

Abstract

Karasu River, which is the only river in the Erzurum plain, is the source of the river Euphrates (Eastern Anatolia of Turkey). The river is in a serious environmental situation as a result of pollution by agricultural and industrial sewage and domestic discharges. In this study, the genotoxic effects of toxic metals were investigated on the fish species (Barbus plebejus) collected from contaminated site of the Karasu River, in comparison with fish from a non-polluted reference site. Some heavy metals (Cd, Al, As, Pb, Cu, Mn, Cr) concentrations in surface water of the river were determined. The condition factor (CF) was taken as a general biomarker of the health of the fish, and genotoxicity assays such as micronucleus (MN) and other nuclear abnormalities (NA) were carried out on the fish studied. MN and NA such as kidney-shaped nucleus, notched nucleus, binucleated, lobed nucleus and blebbed nucleus were assessed in peripheral blood erythrocytes, gill epithelial cells and liver cells of the fish.A significant variation in CF values associated with a significant elevation in MN and NA frequencies was observed in fish collected from the polluted sites compared with those from the reference site.In conclusion, high concentrations of heavy metals have a potential genotoxic effects, and the toxicity is possibly related to industrial, agricultural and domestic activities.

Keywords

• Biomonitoring, Freshwater fish, Toxicity

Karasu Nehri’ndeki Su Kirliliğinin Barbus plebejus’daki Genotoksik Etkileri

Öz

Erzurum Ovası’nın tek nehri olan Karasu Nehri, Doğu Anadolu’daki Fırat Nehri’nin de kaynağını oluşturmaktadır. Tarımsal ve endüstriyel atıklar ile şehir kanalizasyon sistemlerinin nehre deşarjı sonucu ciddi olarak birtakım kirlilik problemleri ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada nehir suyundaki toksik metallerin genotoksik etkileri nehrin iki farklı noktasında belirlenen istasyonlarda (kirlenmiş alan ve kirlenmemiş referans alan) yakalanan  Barbus plebejus türü balıklar üzerindeki etkisi araştırıldı. Nehrin yüzey suyunda bulunan bazı ağır metallerin (Cd, Al, As, Pb, Cu, Mn, Cr) konsantrasyonları ölçüldü. Balık sağlığının genel bir belirteci olarak Kondisyon Faktörü (KF) hesaplandı. Genotoksik araştırmalarda mikroçekirdek (MÇ) oluşumu ve diğer çekirdek anormallikleri (ÇA) Barbus plebejus balık türünde araştırıldı. Balığın kanındaki eritrositlerde, solungaç epitel hücrelerinde ve karaciğer hücrelerinde MÇ, böbrek şekilli çekirdek, çentikli çekirdek, çift çekirdek, loplu çekirdek ve tomurcuklu çekirdek gibi çekirdek anormallikleri tespit edildi. Kirlenmemiş referans alanı ile kirlenmiş nehir alanı karşılaştırıldığında, MÇ ve ÇA frekansında kirlenmiş alan balıklarında bir artışın olduğu, KF değerinin ise değiştiği görüldü. Ağır metal konsantrasyonundaki artışın potansiyel genotoksik etkilere sahip olduğu ve bu toksisitenin endüstriyel, tarımsal ve evsel atıkların nehre deşarjı sonucu olabileceği kanaatine varıldı.

Anahtar Kelimeler

• Biyogözlem, Tatlısu balıkları, Toksisite

Kaynakça

1. APHA, AWWA, WPCF. 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20th Edition. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation, Washington, DC.
2. Bombardier, M., Bermingham, N., Legault, R. ve Fouquet A. 2001. Evaluation of an SOS Chromo test-based approach fort the isolation and detection of sediment-associated genotoxins. Chemosphere, 42 (8), 931-44.
3. Carrasco, K. R., Tilbury, K. L. ve Myers, M. S. 1990. An assessment of the piscine micronucleus test as an in-situ biological indicator of chemical contaminant effects. CanadianJournal of Fisheries andAquatic Sciences, 47 (11), 2723-2136.
4. Cihangir, B. ve Küçüksezgin, F. 2001. İzmir Körfezi; Kirlenme ve Balıklar. Dokuz Eylül Üniversitesi Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Enstitüsü, İzmir.
5. Danış, Ü. 1996. Et işleme tesisleri ve yerleşim yeri atıklarının karasu nehrine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2 (1), 9-14.
6. Deguchi, Y., Toyoızımı, T., Masuda, S., Yasuhara, A., Mohrı, S., Yamada, M., Inoue, Y.ve Kınae, N. 2007. Evaluation of mutagenic activities of leachates in landfill sites by micronucleus test and comet assay using goldfish. Mutation Research, 627 (2), 178-185.
7. Ergene, S., Çavas, T., Çelik, A., Köleli, N., Kaya, F. ve Karahan, A. 2007. Monitoring of nuclear abnormalities in periphera lerthrocytes of three fish species from Göksu delta (Turkey): genotoxic damage in relation to water pollution. Ecotoxicology, 16 (4), 385-391.
8. Gül, S. 2008. Kura-Aras Havzasında yaygın olarak bulunan Orthriasangorae Steindachner, 1897), Orthriaspanthera (Heckel, 1843) ve Orthriastigris (Heckel, 1843)’de kromozomal çalışmalar. Tübitak, Proje No: 105T319, Kars.

9. Koca, Y. B., Koca, S., Yıldız, S., Gürcü, B., Osanç, E., Tunçbaş, O. ve Aksoy, G. 2005. Investigation of histopathological and cytogenetic effects on Lepomisgibbosus (Pisces: Perciformes) in the Çine stream (Aydın/Turkey) with determination of water pollution. EnvironmentalToxicology, 20 (6), 560–571.
10. Koca, S., Koca, Y. B., Yıldız, Ş. ve Gürcü, B. 2008. Genotoxic and histopathological effects of water pollution on two fish species, Barbus capito pectoralis and Chondrostoma nasus in the Büyük Menderes River, Turkey. Biological Trace Element Research, 122 (3), 276-291.
11. Matsumoto, S. T., Mantovanı, M. S., Malaguttıı, M. I. A., Dıas, A. L., Fonseca, I. C.ve Marın Morales, M. A. 2006. Genotoxicity and mutagenicity of water contaminated with tannery effluents ,as evaluated by the micronucleus test and comet assay using the fish Oreochromis niloticus and chromosome abberrations in onion root tips. Genetics and Molecular Biology, 29 (1), 148-158.
12. Omar, W. A., Zaghloul, K. H., Abdel-Khaleka, A. A. ve Abo-Hegab, S. 2012. Genotoxic effects of metal pollution in two fish species, Oreochromis niloticus and Mugil cephalus, from highly degraded aquatic habitats. Mutation Research, Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 746 (1), 7– 14.
13. Sönmez, Y. A. 2011. Karasu Irmağı’nda ağır metal kirliliğinin belirlenmesi ve bulanık mantıkla değerlendirilmesi. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
14. Şişman, T., İncekara, Ü. ve Yıldız, Y. Ş. 2008. Determination of acute and early life stage toxicity of fat-plant effluent using zebrafish (Danio rerio). Environmental Toxicology, 23 (4), 480-486.
15. Türk Standartları Enstitüsü (TSE), 2005. İnsani Tüketim Amaçlı Sular. Standart No: TS 266.
16. Türkez, H., Şişman, T., İncekara, Ü., Geyikoğlu F., Tatar, A., ve Keleş, M. S. 2009. The genotoxic and biochemica leffects of waste water samples from a fat plant in Erzurum BAÜ FBE Dergisi, 11 (2), 55-63.
17. Yazıcı, Z. ve Şişman, T. 2014. Genotoxic effects of water pollution on two fish species living in Karasu River, Erzurum, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, (2014) 186:8007–8016.