Lead (Pb) exposure and source tracing in Scandinavian brown bears (Ursus arctos)

Abstract

Bly (Pb) er et giftig tungmetall som er blitt fjernet fra de fleste hverdagsprodukter, inkludert bensin og maling. Som et resultat har blynivåene hos mennesker og i miljøet blitt drastisk redusert. Brunbjørner (Ursus arctos) i Skandinavia har blynivåer som motsier denne generelle utviklingen. Ved å sammenligne blykonsentrasjoner i blodet hos brunbjørn med andre vilter og de viktigste matkildene, hadde denne studien som mål å kartlegge nivåer av blyeksponering i populasjonen og å spore blykilder. Blykonsentrasjon ble målt med induktivt koblet plasmamassespektrometri i blodprøver samlet mellom 2010 og 2023 i Skandinavia og Alaska. Gjennomsnittlig (SD) blykonsentrasjon i blodet hos de undersøkte bjørnene var 89 (36) μg/L, med et spenn på 20-221 μg/L. Dette er høyere enn hos elger (Alces alces) [7 (3) μg/L] og ulver (Canis lupus) [3,5 (4) μg/L], men lavere enn hos ravner (Corvus corax) [192 (132) µg/L]. Eksponeringen for bly hos brunbjørner i store nasjonalparker i Alaska var betydelig lavere enn hos skandinaviske brunbjørner og den laveste rapporterte for noen brunbjørnpopulasjon. Laktasjon var assosiert med økt blykonsentrasjon i blodet og melken hos binner, med påfølgende høy blyeksponering hos diende unger. Den isotopiske sammensetningen av bly i bjørnenes blod var lik den som er i miljøet og blyholdig jaktammunisjon. Blykonsentrasjonen i blodet hos bjørner var høyere i områder med høye blykonsentrasjoner i miljøet og en større tetthet av slakteplasser fra elgjakt. Skandinaviske brunbjørner eksponeres for bly fra tidlig alder, med blodnivåer som anses som en helsefare hos mennesker. Sammensetningen av blyisotoper i blodet skiller seg romlig i forskjellige grupper av bjørner og sannsynligvis er dette fra bly som tas opp når bjørner eter maur og materiale fra maurtuer. Blykonsentrasjon i skogsbær, maur og maurtuer er ikke høyere enn i matjord og kan ikke forklare de høye konsentrasjonene målt hos bjørner. Ravn og bjørn er åtseletere og slakterester fra dyr skutt med blyholdig kan sannsynligvis forklare de høye blykonsentrasjonene i blodet hos disse artene.

Abstract: Lead (Pb) is a toxic heavy metal that has been eliminated from most everyday products including gasoline and paint. As a result, Pb exposure levels in humans and the general environment have dramatically declined. Brown bears (Ursus arctos) in Scandinavia have Pb exposure levels that contradict this general development. Using blood Pb concentrations of brown bears, sympatric wildlife and concentrations in food items, this study aims to map exposure levels within the population and trace sources of Pb exposure. Whole blood samples were collected between 2010 and 2024 in south-central Scandinavia and Alaska and Pb concentrations measured using inductively coupled plasma mass spectrometry. The mean (SD) blood Pb concentration in the studied Scandinavian bears was 89 µg/L (36), with a range of 20 – 221 µg/L. Higher as compared to sympatric moose (Alces alces) (7 µg/L [3]) and wolves (Canis lupus) (3.5 µg/L [4]) but less than in common ravens (Corvus corax) (192 [132]). Exposure to Pb in brown bears in large national parks in Alaska were significantly lower than in Scandinavian brown bears and the lowest reported for any brown bear population. Lactation was associated with increased blood Pb concentration which in turn was reflected in the milk, resulting in high exposure in nursing cubs. The isotopic composition of blood Pb in bears was similar to that of environmental background and Pb based hunting ammunition. Blood Pb concentration in bears was higher in areas with higher environmental background Pb concentrations, and in areas with a denser distribution of hunter-killed moose. Scandinavian brown bears are exposed to Pb from early life, at levels considered a health concern in humans. Environmental background Pb, likely taken up when bears unintentionally ingest ant nest material, influences Pb isotopic compositions in spatially different groups. Pb concentrations in food items and ant nest material are not higher than in topsoil and unlikely to explain the high concentrations measured in bears. Scavenging on hunting remains of animals shot with Pb-based ammunition is a source with high exposure potential, likely contributing to the high blood Pb concentrations in bears and ravens.