GERBAM — Deuxième Colloque International de Bactériologie marine — CNRS, Brest, 1-5 octobre 1984
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 579-587
69
CHITIN/TOXICANT INTERACTIONS AND MICROBIAL DEGRADATION WITHIN ESTUARINE ECOSYSTEMS
R.J. PORTIER* and S.P. MEYERS**
* Aquatic/Industrial Toxicology Laboratory, Institute for Environmental Studies,
Louisiana State University, BATON ROUGE, LOUISIANA 70803 (USA)
** Department of Food Science, Louisiana State University, BATON ROUGE,
LOUISIANA 70803 (USA)
ABSTRACT - The environmental effect and fate of several agricultural and industrial source toxicants were
evaluated in controlled laboratory microcosm systems in the presence of the aminopolysaccharide polymer,
chitin. Toxicants examined included methyl parathion, phenol, pentachlorophenol, 2,4 dichlorophenol, 1,2
dichloroethane and Kepone.
Microcosm operating parameters, including pH/Eh, salinity, temperature, flow rate and sediment/water
interface conditions, were based on comparable in situ measurements. Fate analysis predictions were based on
mineralization of the parent toxicant compound as measured by chromatographic analysis or
14 CO 2 expiration.
Chitin, amended to continuous flow microcosms, promoted either cometabolic or cooxidative biotransformation for each toxicant as a result of epiphytic cross-coupling of toxicant and aminopolysaccharide. In the
absence of chitin, toxicant/ substrate biotransformation profiles were significantly altered. A ranking profile of
relative postulated toxicity to the aquatic food web can be determined for each chemical class using this
microcosm approach.
Key words : chitin, toxicant, estuaries, aquatic microcosms, biotransformation, prediction.
RÉSUMÉ - L’effet sur l’environnement et le devenir de quelques substances toxiques d’origine agricole et
industrielle ont été évalués dans des systèmes microcosmiques contrôlés en laboratoire, en présence d’un
aminopolysaccharide polymérique, la chitine. Les substances toxiques examinées sont le méthylaparathion, le
phénol, le pentachlorophénol, le 2,4 dichlorophénol, le 1,2 dichloroéthane et le kepone. Les paramètres utilisés
au niveau du microcosme sont comparables à ceux mesurés in situ. Ils concernent le rapport pH/ Eh, la salinité,
la température, le taux d’écoulement et les conditions à l’interface eau-sédiment. Les analyses prévisionnelles de
leur devenir sont basées sur la minéralisation des composés toxiques d’origine par analyse chromatographique
ou par mesure du taux de
14 CO 2 expiré. La chitine, mêlée au flux continu du microcosme, favorise la
transformation soit cometabolique, soit cooxydaire de chaque substance toxique et l’aminopolysaccharide. En
l’absence de chitine, les profils de biotransformation sont significativement altérés. Par cette approche microcosmique, une bonne estimation de la toxicité relative de chaque espèce chimique peut être déterminée au niveau
de la chaîne alimentaire aquatique.
Mots clés : chitine, substance toxique, estuaires, microcosmes aquatiques, biotransformation, prévision.
INTRODUCTION
Chitin, or poly-N-acetyl D-glucosamine, is distributed widely in aquatic and marine
environments, comprising 12 % of freshwater crayfish meal, 13 % of crab meal and 8 % of
shrimp meal (Patton and Chandler, 1975). An excellent summary on chitin preparation
and its adsorptive/desorptive properties has been compiled by Muzzarelli (1977). Lord
(1948) first reported that DDT is sorbed by chitin. However, few articles have been
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IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 579-587
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CHITIN/TOXICANT INTERACTIONS AND MICROBIAL DEGRADATION WITHIN ESTUARINE ECOSYSTEMS
R.J. PORTIER* and S.P. MEYERS**
* Aquatic/Industrial Toxicology Laboratory, Institute for Environmental Studies,
Louisiana State University, BATON ROUGE, LOUISIANA 70803 (USA)
** Department of Food Science, Louisiana State University, BATON ROUGE,
LOUISIANA 70803 (USA)
ABSTRACT - The environmental effect and fate of several agricultural and industrial source toxicants were
evaluated in controlled laboratory microcosm systems in the presence of the aminopolysaccharide polymer,
chitin. Toxicants examined included methyl parathion, phenol, pentachlorophenol, 2,4 dichlorophenol, 1,2
dichloroethane and Kepone.
Microcosm operating parameters, including pH/Eh, salinity, temperature, flow rate and sediment/water
interface conditions, were based on comparable in situ measurements. Fate analysis predictions were based on
mineralization of the parent toxicant compound as measured by chromatographic analysis or
14 CO 2 expiration.
Chitin, amended to continuous flow microcosms, promoted either cometabolic or cooxidative biotransformation for each toxicant as a result of epiphytic cross-coupling of toxicant and aminopolysaccharide. In the
absence of chitin, toxicant/ substrate biotransformation profiles were significantly altered. A ranking profile of
relative postulated toxicity to the aquatic food web can be determined for each chemical class using this
microcosm approach.
Key words : chitin, toxicant, estuaries, aquatic microcosms, biotransformation, prediction.
RÉSUMÉ - L’effet sur l’environnement et le devenir de quelques substances toxiques d’origine agricole et
industrielle ont été évalués dans des systèmes microcosmiques contrôlés en laboratoire, en présence d’un
aminopolysaccharide polymérique, la chitine. Les substances toxiques examinées sont le méthylaparathion, le
phénol, le pentachlorophénol, le 2,4 dichlorophénol, le 1,2 dichloroéthane et le kepone. Les paramètres utilisés
au niveau du microcosme sont comparables à ceux mesurés in situ. Ils concernent le rapport pH/ Eh, la salinité,
la température, le taux d’écoulement et les conditions à l’interface eau-sédiment. Les analyses prévisionnelles de
leur devenir sont basées sur la minéralisation des composés toxiques d’origine par analyse chromatographique
ou par mesure du taux de
14 CO 2 expiré. La chitine, mêlée au flux continu du microcosme, favorise la
transformation soit cometabolique, soit cooxydaire de chaque substance toxique et l’aminopolysaccharide. En
l’absence de chitine, les profils de biotransformation sont significativement altérés. Par cette approche microcosmique, une bonne estimation de la toxicité relative de chaque espèce chimique peut être déterminée au niveau
de la chaîne alimentaire aquatique.
Mots clés : chitine, substance toxique, estuaires, microcosmes aquatiques, biotransformation, prévision.
INTRODUCTION
Chitin, or poly-N-acetyl D-glucosamine, is distributed widely in aquatic and marine
environments, comprising 12 % of freshwater crayfish meal, 13 % of crab meal and 8 % of
shrimp meal (Patton and Chandler, 1975). An excellent summary on chitin preparation
and its adsorptive/desorptive properties has been compiled by Muzzarelli (1977). Lord
(1948) first reported that DDT is sorbed by chitin. However, few articles have been
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