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Voici quelques contributions récentes.

Rare earth elements accumulation and patterns in abiotic and biotic compartments of a large river system influenced by natural and anthropogenic sources in Eastern Canada

La mobilisation des éléments des terres rares (ETR) dans les écosystèmes aquatiques devrait augmenter considérablement en raison de l'intensification de l'exploitation, de l'érosion et du changement climatique. Par conséquent, une plus grande attention a été accordée à l'étude de leur devenir dans l'environnement. Cependant, notre capacité d'évaluer les risques de contamination dans les organismes d'eau douce demeure limitée en raison du manque de données sur la composition et l'accumulation des ETR. Pour comprendre comment les organismes bioaccumulent les ETR, il faut connaître leurs conditions environnementales, leurs voies d'exposition et leurs caractéristiques écologiques , domaines que peu d'études ont explorés. Dans cette étude, nous avons examiné le devenir des ÉTR dans les compartiments abiotiques (eau, sédiments en suspension et sédiments) et biotiques (invertébrés et poissons) dans le fleuve Saint-Laurent (Canada), en identifiant les principaux facteurs de leur accumulation et de leur composition relative. Les résultats concordaient avec la biodilution des ETR le long de la chaîne alimentaire, avec des concentrations plus élevées dans les sédiments en suspension (ETR = 76,1 à 241,4 μg g−1) et en vrac (ETR = 4,2 à 204,2 μg g−1). Des concentrations plus élevées ont été observées dans les sédiments à grain fin, avec un enrichissement relatif dans les ETR moyens, probablement en raison de l'adsorption des ETR sur les minéraux contenant du Fe ou du Mn. Les invertébrés non prédateurs ingérant des sédiments en suspension, comme les éphéméroptères et les larves de diptères, présentaient des concentrations plus élevées d'ETR que les espèces filtreuses (c.-à-d. moules, polychètes) et les poissons. De plus, certains amphipodes présentaient des concentrations anormales de gadolinium (Gd/Gd∗ = 5,7, 2,6 et 2,0), provenant peut-être d'activités anthropiques près de l'île de Montréal. Alors que les poissons n'ont bioaccumulé que des ETR légers dans leur foie, de multiples modèles de régression ont révélé comment leur longueur et la concentration d'ETR dans l'eau environnante – sous forme dissoute ou sous forme d'ions libres – influaient sur leurs concentrations. Enfin, les espèces benthivores comme Moxostomaspp. et Ictalurus punctatus ont accumulé plus d'ETR que les Piscivores Sanderspp., reflétant les différences dans le comportement alimentaire et le niveau trophique. Dans l'ensemble, ces résultats donnent un aperçu de la façon dont les concentrations et les compositions d'ETR variaient d'un organisme à l'autre, probablement en raison de différences dans les conditions environnementales et les caractéristiques écologiques.

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Influence of vegetative cover on snowpack mercury speciation and stocks in the greening Canadian subarctic region

Un verdissement et un réchauffement notables de l'Arctique et du Subarctique en raison des changements climatiques ont des implications incertaines pour le cycle mondial du mercure (Hg). Les manteaux neigeux sont des réservoirs dynamiques de mercure sensibles au rayonnement solaire et au pompage du vent, la couverture végétative pouvant modifier la photochimie du mercure. Toutefois, l'impact du verdissement nordique sur la transformation des principales espèces de mercure et sur les stocks de mercure demeure mal compris. L'échantillonnage temporel de la neige et des snowpits de surface a été effectué sous des auvents d'arbres et des sites de toundra ouverte à l'écotone de la toundra boréale au Nunavik, au Canada. Des concentrations maximales (moyennes) de mercure total (HgT) de 69,1 ng/L (8,8 ng/L) et de mercure réactif (HgT) de 46,9 ng/L (5,5 ng/L) ont été mesurées dans la neige de surface des forêts, les maximums ayant été attribués à des épisodes rapides d'oxydation atmosphérique. D'importantes réductions post-sédimentationnelles ont été enregistrées dans la baie, la toundra et la forêt (67 à 99 % de HgR) et ont suggéré qu'une plus grande séquestration du mercure pourrait se produire sous les auvents des arbres. Des concentrations croissantes de méthylmercure (MeHg), de HgT et de carbone organique dissous (COD) ont été détectées à travers un gradient de végétation se déplaçant vers la matière organique de type humique. Notamment, les profils de profondeur printaniers présentaient une accumulation d'environ 12 fois plus importante de HgT sous les auvents des arbres par rapport à la toundra ouverte (p < 0,01), avec des stocks jusqu'à 16 fois plus élevés (HgT, MeHg, DOC) à une densité de végétation élevée (p < 0,05). Dans le Nord, l'augmentation de la couverture végétale et le réchauffement de la surface peuvent favoriser l'accumulation et la méthylation du mercure dans les manteaux neigeux, facilités par les interactions avec la matière organique et encore enrichis par la réduction de l'exposition au vent et au soleil sous les auvents forestiers.

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Effect of cooking temperature on metal concentrations and speciation in fish muscle and seal liver

Les poissons et les mammifères marins constituent une partie importante de l'alimentation traditionnelle de nombreuses communautés autochtones au Canada. Ces animaux accumulent parfois des éléments essentiels ainsi que des niveaux élevés de métaux toxiques. Nous avons évalué expérimentalement comment les changements de température de cuisson (23 à 99 °C par ébullition) modifiaient les concentrations élémentaires dans les muscles du corégone et le foie de phoque gris (deux organes couramment consommés dans certaines communautés nordiques). Les concentrations élémentaires humides et sèches ont changé linéairement en fonction de la température, et deux tendances ont été observées : le méthylmercure, le sélénium et les éléments des terres rares avaient tendance à rester associés aux aliments pendant la cuisson, tandis que les alcalis, les métaux alcalino-terreux et l'arsenic étaient transférés de manière significative aux jus de cuisson. Les bilans massiques indiquaient que la spéciation du mercure était stable pendant la cuisson. Parce que les éléments se comportent généralement de manière similaire à ceux de leur groupe de tableaux périodiques ou de leurs classes écotoxicologiques (A, B, intermédiaire), nous proposons que le comportement élémentaire pendant la cuisson est en partie fonction de l'affinité chimique, et cette relation peut être utilisée pour prédire le comportement des éléments pauvres en données de préoccupation émergente, tels que les éléments critiques pour la technologie. De plus, les augmentations et les diminutions marquées des concentrations d'éléments pendant la cuisson (p. ex. -14 % As et +39 % Se chez le corégone ; −22 % Cd et +55 % Hg dans le foie de phoque, sur la base du poids humide) devraient être prises en compte lors de l'évaluation du risque, car les modèles d'exposition actuels ne tiennent généralement compte que des concentrations élémentaires dans les aliments crus.

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Understanding food web mercury accumulation through trophic transfer and carbon processing along a river affected by recent run-of-river dams

Contrairement aux grands barrages qui favorisent la méthylation du mercure dans les sols inondés sur de longues périodes, les barrages au fil de l’eau sont conçus pour inonder une zone limitée de sols et ne devraient donc pas affecter de manière significative le cycle du mercure (Hg) ou le traitement du carbone. Nous avons étudié les cycles du mercure et du carbone dans les réseaux trophiques de plusieurs secteurs le long de la rivière Saint-Maurice, Québec, Canada, qui diffèrent par la façon dont ils sont influencés par deux barrages au fil de l’eau et d’autres perturbations du bassin versant. Nous avons observé des concentrations maximales de mercure dans les poissons cinq ans après la retenue, mais ces niveaux ont été réduits trois ans après ce pic. Les concentrations de méthylmercure chez les poissons et les invertébrés à faible niveau trophique étaient liées à leur source de carbone (δ13C) plutôt qu’à leurs positions trophiques (δ15N). La bioamplification, mesurée par les pentes de grossissement trophique, a été entraînée principalement par les concentrations de méthylmercure dans les organismes à faible niveau trophique et les facteurs environnementaux liés à la dégradation de la matière organique et à la méthylation du mercure. Les secteurs fluviaux, δ13C et δ15N, ont prédit jusqu’à 80 % de la variabilité des concentrations de méthylmercure dans le réseau trophique. L’installation de barrages au fil de l’eau et des étangs connexes, en association avec d’autres perturbations des bassins versants, a modifié le traitement du carbone, favorisé la méthylation du mercure et son accumulation à la base du réseau trophique, et a entraîné une augmentation temporaire des niveaux de mercure dans les poissons

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Role of organic matter and microbial communities in mercury retention and methylation in sediments near run-of-river hydroelectric dams

On s’attend à ce que le nombre de centrales au fil de l’eau triple au cours des prochaines décennies au Canada. On ne s’attend pas à ce que ces structures favorisent considérablement la mobilisation et le transport du mercure (Hg) et sa transformation microbienne ultérieure en méthylmercure (MeHg), une neurotoxine capable de se bioamplifier dans les réseaux trophiques jusqu’à l’homme. Pour vérifier si la construction des RE avait un effet sur le transport et la transformation du mercure, nous avons étudié les concentrations de mercure et de MeHg, les teneurs en matière organique et l’abondance et la composition de la communauté microbienne méthylante dans les sédiments d’une section de la rivière Saint-Maurice (Québec, Canada). Cette section de la rivière a été touchée par la construction de deux barrages roR et son bassin versant a été perturbé par un incendie de forêt, l’exploitation forestière et la construction de terres humides. Des concentrations plus élevées de mercure total (THg) et de MeHg ont été observées dans les sédiments de surface des sites inondés en amont des RE. Ces pics dans le THg et le MeHg ont été corrélés avec les proportions de matière organique dans les sédiments (r2 = 0,87 et 0,82, respectivement). En revanche, la proportion de MeHg, une approximation du potentiel de méthylation, s’expliquait mieux par les rapports carbone/azote, ce qui expliquait l’importance de la matière organique terrigène comme substrat labile pour la méthylation du mercure dans ce système. L’analyse métagénomique des communautés de Hg-méthylating basée sur le marqueur de gène fonctionnel de hgcA a indiqué une abondance de méthanols, de réducteurs de sulfate et de fermenteurs, suggérant que ces guildes métaboliques puissent être des methylators primaires de Hg dans ces sédiments de surface. Nous proposons que les bassins roR agissent comme des pièges pour les sédiments, la matière organique et le mercure, et que cette rétention puisse être amplifiée par d’autres perturbations du bassin versant telles que les feux de forêt et l’exploitation forestière. Les sites inondés de roR peuvent être propices à la méthylation du mercure dans les sédiments et peuvent servir de portes d’entrée pour la bioaccumulation et la bioamplification du MeHg le long des réseaux trophiques, en particulier dans les bassins versants perturbés.

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Photooxidation of arsenic in pristine and mine-impacted Canadian subarctic freshwater systems

On pense que les transformations d’oxydoréduction de l’arsenic (As) dans les lacs sont principalement contrôlées par des processus algales/microbiens. Nous avons testé si l’oxydation photochimique pouvait également être un processus redox important dans les systèmes d’eau douce du Nord. Nous avons exposé des échantillons d’eau naturelle filtrée provenant de quatre lacs touchés par la mine dans le Nord (Territoires du Nord-Ouest, Canada) et de trois étangs non expurgés (Nunavik, Canada) à un rayonnement solaire simulé, et suivi l’oxydation As(III). Au cours d’expériences d’incubation à court terme (moins de 8 h), tous les échantillons modifiés avec As(III) présentaient une photooxydation rapide (environ 0,06-0,27 h−1) alors qu’aucune oxydation significative n’a été observée dans l’obscurité. Ce processus de photooxydation a été contrôlé par le rayonnement UV, a été influencé par des oxydants à courte durée de vie et a été en partie entraîné par les concentrations de matière organique. Les complexes naturels as dans les échantillons d’eau non modifiés ont été photooxydés plus rapidement que dans les échantillons avec des amendements As(III). L’ajout de goethite ou la simulation de la fonte des neiges n’a pas modifié les taux de photooxydation de manière significative. Dans l’ensemble, ces résultats impliquent que la photooxydation de A devrait être considérée comme un mécanisme potentiellement important de contrôle de la spéciation inorganique as dans les systèmes aquatiques. Cela est particulièrement vrai pour les systèmes nordiques touchés par les activités minières et par les changements d’apports de matière organique liés aux changements climatiques.

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Microbial Diversity and Mercury Methylation Activity in Periphytic Biofilms at a Run-of-River Hydroelectric Dam and Constructed Wetlands

Le monométhylmercure (MMHg) est une neurotoxine bioampnifiable préoccupante à l’échelle mondiale dont les risques pour la santé humaine sont principalement associés à la consommation de poisson. On sait que les réservoirs hydroélectriques sont des sources de MMHg de nombreuses années après leur mise en eau. On sait cependant peu de choses sur les barrages au fil de l’eau qui inondent de plus petites zones terrestres, bien que leur nombre devrait augmenter considérablement dans le monde entier dans les décennies à venir. La production de MMHg est associée principalement à des processus anaérobies, mais il a été démontré que la méthylation du mercure se produit dans les biofilms périphytes situés dans les zones oxiques de la colonne d’eau. Par conséquent, dans cette étude, nous avons étudié la production in situ de MMHg par les communautés périphytes dans les habitats touchés par la construction d’un barrage au fil de l’eau en combinant des mesures du taux de transformation avec des approches génomiques ciblant les gènes hgcAB, responsables de la méthylation du mercure. Ces résultats fournissent des connaissances approfondies sur les méthylateurs du mercure dans les écosystèmes fluviaux touchés par les barrages au fil de l’eau dans les habitats tempérés.

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Assessment of in vitro bioaccessibility and in vivo oral bioavailability as complementary tools to better understand the effect of cooking on methylmercury, arsenic, and …

T Charette, D Bueno Dalto, M Rosabal, JJ Matte, M AmyotToxics 9 (2), 27

La consommation de poisson est la principale voie d’exposition du méthylmercure neurotoxique (MeHg) chez les humains. Le risque associé à l’exposition au MeHg peut être modifié par ses interactions avec le sélénium (Se) et l’arsenic (As). Des études de bioaccessibilité in vitro ont démontré que la cuisson du muscle du poisson diminue considérablement la solubilité du MeHg et, par conséquent, son absorption potentielle par le consommateur. Cependant, ce phénomène n’a pas encore été validé par des modèles in vivo. Notre étude visait à tester si la bioaccessibilité du MeHg peut être utilisée comme substitut pour évaluer l’effet de la cuisson sur la disponibilité in vivo du MeHg. Nous avons nourri des porcs crus et cuit des repas de thon et avons recueilli des échantillons de sang des cathéters dans la veine porte et l’artère carotide à : 0, 30, 60, 90, 120, 180, 240, 300, 360, 420, 480 et 540 minutes après le repas. Contrairement aux modèles in vitro, la biodisponibilité orale du MeHg chez le porc n’a pas été affectée par la cuisson, bien que la cinétique d’absorption de MeHg ait été plus rapide pour le repas cuit que pour le repas cru. Nous concluons que la bioaccessibilité ne devrait pas être facilement utilisée comme substitut direct pour les études in vivo et que, contrairement aux résultats in vitro, la cuisson du muscle de poisson n’a pas diminué l’exposition du consommateur au MeHg.

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