Wpływ kwasu fenyloarsonowego – produktu rozkładu arsenoorganicznych bojowych środków trujących, na wioślarki Daphnia magna

Broń chemiczna oraz bojowe środki trujące (BŚT) były produkowane na masową skalę w trakcie obu Wojen Światowych. Po zakończeniu II Wojny Światowej, rozpoczęto globalne zatapianie dużych ilości niewykorzystanej broni chemicznej i bojowych środków trujących (BŚT) w morzach i oceanach. W Morzu Bałtyckim zatopiono około 50 000 ton broni chemicznej zawierającej 15 000 ton BŚT. Zaobserwowano rozprzestrzenianie się tych substancji oraz produktów ich degradacji ze stref zatopień, a także bioakumulację w organizmach wodnych. Największe obawy związane są z arsenoorganicznymi BŚT oraz produktami ich rozkładu, ponieważ mogą prowadzić do wtórnego skażenia toksycznymi związkami arsenu. Niemniej jednak, ryzyko, jakie te substancje chemiczne mogą stanowić dla organizmów wodnych, nie zostało jeszcze w pełni oszacowane. Celem przeprowadzonych badań było oszacowanie chronicznej toksyczności kwasu fenyloarsonowego (PAA) (produktu degradacji fenylodichloroarsyny (PDCA) – organicznego arsenowego BŚT) na parametry historii życia pelagicznych wioślarek Daphnia magna: śmiertelność, wydajność reprodukcyjną, płodność, osobnicze tempo wzrostu (g) oraz długość przy pierwszej reprodukcji (SFR). Przeprowadzono dwa różne doświadczenia oceniające chroniczną toksyczność: 1) 21-dniowy eksperyment, przeprowadzony zgodnie z wytycznymi OECD (OECD 211), w ramach którego badano wpływ PAA na śmiertelność i wysiłek reprodukcyjny Daphnia magna, 2) Standardowy test chronicznej toksyczności (Life History Test) badający wpływ PAA na płodność, osobnicze tempo wzrostu (g) oraz długość przy pierwszej reprodukcji (SFR). Stwierdzono, że kwas fenyloarsonowy (PAA) jest toksyczny (21-dniowe LC50: 6,54 mg × L-1), wpływa na wysiłek reprodukcyjny (EC50: 3,96 mg × L-1), a także na płodność i osobnicze tempo wzrostu D. magna. Nie stwierdzono wpływu PAA na długość przy pierwszej reprodukcji (SFR) zwierząt. Stwierdzono, że wśród badanych klonów D. magna istnieje zróżnicowanie we wrażliwości na toksyczne działanie PAA. Niniejsze doświadczenie jest pierwszym, w którym, na podstawie uzyskanych wyników, można było zaklasyfikować badany związek jako toksyczny. Wyniki przeczą oczekiwaniom, zakładającym, że produkty rozkładu arsenoorganicznych BŚT w środowisku wodnym nie będą stanowiły zagrożenia dla organizmów wodnych. co podkreśla konieczność prowadzenia dalszych badań nad efektem oddziaływania tych związków na ekosystemy wodne.

Chemical weapons (CW) and chemical warfare agents (CWA) were produced on a large scale during both World Wars. After World War II, substantial quantities of unused CW and toxic CWA were dumped into seas and oceans worldwide. An estimated 50,000 tons of chemical weapons containing 15,000 tons of CWAs were dumped into the Baltic Sea. The spread of these substances and their degradation products from dumping sites, as well as their bioaccumulation in marine organisms, has been observed. The main concern revolves around organic-arsenic based CWAs and their degradation products, as they can cause secondary contamination with toxic arsenic compounds. However, the potential risk these chemicals pose to marine life has not been fully evaluated. The purpose of this study was to assess the chronic toxicity of phenylarsonic acid (PAA), a degradation product of phenyldichloroarsine (PDCA) – an organic arsenical CWA – on the life history parameters of the pelagic cladoceran Daphnia magna, focusing on mortality, reproductive output, fecundity, somatic growth rate (g), and size at first reproduction (SFR). To achieve this aim, two separate experiments were conducted: 1) a 21-day test, following OECD guidelines (OECD 211), which evaluated the effect of PAA on mortality and reproductive output in D. magna, and 2) a standard chronic toxicity test (Life History Test) that assessed the effects of PAA on fecundity, somatic growth rate, and size at first reproduction (SFR). Phenylarsonic acid was found to be toxic (21-day LC50: 6.54 mg × L⁻¹), exerting impact on reproductive output (EC50: 3.96 mg × L⁻¹), as well as fecundity and somatic growth rate in D. magna. No effect of PAA on SFR was observed. Sensitivity to PAA's toxic effects varied among the different tested clones of D. magna. This study was the first to classify the compound as toxic. These findings contradict prior assumptions that degradation products of arsenic-based CWAs in aquatic environments would not pose a threat to marine organisms, highlighting the need for further research on the impact of these substances on aquatic ecosystems.