[01155228]稀土尾矿库复合污染对花背蟾蜍繁殖力的影响机理研究

1.课题来源与背景 两栖类是湿地生态系统的重要组成部分,在农、林、牧业生产和维护自然生态平衡中起重要作用。两栖类种群数量的迅速下降乃至灭绝已成为一个备受关注的现象,环境污染是导致两栖类种群数量下降的重要原因。伴随着我国重工业的快速发展、以及稀土矿的开采和冶选,大量的废液、废渣排放并堆积在一些尾矿库中。目前,我国大小尾矿库数量多达10000多座,由于一些尾矿库的自然渗漏等原因导致其周边生态环境受到了不同程度的污染。其主要污染物主要包括各类盐离子、氨氮、重金属、稀土元素和放射性污染物等,属典型的复合性污染。对鱼类、两栖类和哺乳类动物的繁殖力和种群结构造成不同程度的影响。某稀土金属冶选尾矿库自然渗漏导致其周边湿地水域中各类污染物浓度升高,复合污染使其周边的生物多样性逐年下降,并且已威胁到很多当地土著生物如两栖类的正常生存。繁殖力对于两栖类种群数量的维持具有不可替代的作用,然而目前,在野外真实环境条件下,有关稀土金属冶选尾矿库复合污染如何改变两栖类繁殖力的文献报道尚未查到。 2.研究目的与意义 本项目以北方地区广布种花背蟾蜍（Bufo raddei）为研究对象,以受污染的某稀土金属冶选尾矿库周边水域湿地和相对无污染的小白河黄河湿地保护区为研究样地。在野外实地调查、采样的基础上,采用凝胶电泳、电镜观察、骨龄鉴定、理化分析等方法,对比研究两地区不同性别、不同年龄花背蟾蜍的繁殖力及影响因素（性激素水平、精子和卵细胞质量、性腺结构、产卵量、受精率、胚胎成活率等）,结合种群动态参数相关指标（种群密度、性比、出生率、变态率、死亡率等）,探讨稀土尾矿库复合污染对花背蟾蜍繁殖力的影响机理。对当地两栖类种群保护具有重要意义;可为稀土金属冶选尾矿库复合污染防控、评价以及当地的生态环境生物监测提供一定的理论依据。 3.主要论点与论据 在花背蟾蜍的胚胎发育过程中,尾矿库周边水域污染对其产生严重的毒性效应。 （1）通过直接影响雄性花背蟾蜍的种群密度与雌雄比例、成体的生殖力、幼体的繁殖,使该物种的种群数量下降。 （2）使雄性花背蟾蜍的精子活力和雄性激素含量下降,从而使蟾蜍的受精率和抱对率受到影响,导致蟾蜍的繁殖受到影响。 （3）致使花背蟾蜍成体和蝌蚪体内的氧化胁迫加重,最终导致其组织的脂质过氧化程度显著升高,明显抑制了花背蟾蜍体内的抗氧化能力。具有一定的遗传损伤作用。 （4）尾矿库周边水域污染物有很强的诱变性,致使花背蟾蜍成体和蝌蚪血细胞的核异常率都著升高。 （5）花背蟾蜍的组织中出现大量的含铁血黄素和其它的病变,使花背蟾蜍的组织和生殖性腺受到不同程度的损伤。 （6）对其蝌蚪种群数量和发育产生了显著的负面影响。 4.创见与创新 在野外真实环境条件下,利用种群水平、个体水平、生化水平及细胞水平研究方法相结合的方式,研究稀土金属冶选尾矿库复合污染对两栖类繁殖力的影响作用与机理是本项目的特色,也是本项目的创新之处。国内、外在这方面的研究报道文献尚未查到。 5.社会经济效益,存在的问题 本研究理论方法在国内外生物监测方法体系的构建方面应用前景较好。早到欧洲的工业革命时期已开始使用生物监测对生态环境进行污染评估的研究,很多发达国家的生物学者都参与了此项研究。1980 年,荷兰发生了一次突发性的水体污染的事故,从而生物监测技术就应用到污染预警和治理方面,环境的生物监测技术的研究在国内外生物学及相关领域中受到重视。水生生物的毒性试验在评估环境中化学物质的含量已被广泛采用,水生生物的毒性试验已被纳入德国生态标记的“蓝色守护神”的计划中。 本研究研究结果在水生生物物种多样性保护上有较好的应用前景。在自然环境条件下,水体污染可导致各类污染物在鱼类和两栖类体内的大量蓄积,导致其生理生化指标,遗传稳定性及运动能力受到影响,其生境中两栖类的性别比例失调,同时在污染较重的工业区观察统计到了两栖类不同类型的发育畸变。我们在工业区构建人工湿地对当地受污染水体进行净化后发现,鱼类和两栖类抗氧化酶活性得到提高、DNA损伤率降低、畸变现象消失。基于此,我们申报并获批了发明专利（用于污染场地两栖类保护的W型人工湿地[P],中国,ZL 201410031842.3）可望在工业区水生生物的物种保护上贡献微薄力量。 6.主要成果 （1） 明确了稀土金属冶选尾矿库复合污染对其周边区域花背蟾蜍繁殖力的影响作用,并阐明了其可能的影响机理,为尾矿库复合污染地区两栖类的保护提供了理论依据和数据支持。 （2）发表了SCI论文4篇,中文核心论文9篇;获批了专利4项,其中发明专利1项;出版了专著2部。 7.历年获奖情况 无