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包头市的湿地面积正在逐年缩小并受到不同程度的污染,污染物主要包括稀土、重金属、各类盐离子、放射性污染物、抗生素和氨氮等,属于典型的复合污染。导致湿地生态功能和生物物种遭到严重破坏。目前,城市湿地的研究主要集中在人工湿地的构建和污水处理等方面,对城市湿地复合污染的生物监测与评价报道相对较少。该研究的目的在于,明确包头市典型湿地复合污染的主要污染因子,通过研究复合污染对花背蟾蜍的毒性效应,以期待找到一种或几种能够反映水质的生物监测指标,并利用这些生物监测指标来评估湿地的污染程度。该研究对当地两栖类种群保护和城市湿地污染的防控、监测与评价具有重要意义。本研究以花背蟾蜍(Bufo raddei)为研究对象,以内蒙古某尾矿库湿地和昆黄交汇口湿地为研究样地,以相对无污染的小白河黄河湿地为对照样地。结合野外实地调查的和实验室分析,通过对比分析三个样地中底泥、水体和花背蟾蜍各组织中的重金属及稀土元素含量来分析主要污染因子。通过分析遗传毒性、抗氧化酶活性、组织病理学变化和生理反应,研究包头市典型湿地复合污染对当地两栖类的生态毒性效应。利用单因子污染指数和内梅罗指数评价研究样地中重金属污染程度。采用综合生物标志物响应指数法(IBRv2)来评估包头市典型城市湿地复合污染对花背蟾蜍的整体压力,揭示湿地水环境风险研究状况。通过以上指标的相关性分析来研究包头市典型湿地复合污染的生物监测与评价效果。其中基因毒性主要分析了微核率(Micronuclei,MN)和DNA损伤程度。抗氧化酶活性主要分析了总超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽过氧化氢酶(Glutathione peroxidase,GPx)、总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)等。组织病理学变化主要分析了花背蟾蜍肝脏、肾脏和精巢组织结构变化程度。生理反应主要分析了两栖类的体长、体重、条件因子(CF)和肝体指数(LSI)。研究结果表明:理化分析结果表明,与黄河湿地相比,Cr、Cu、Zn、Cd在尾矿库湿地底泥和昆黄湿地底泥中的重金属含量均具有显著性差异(p<0.05)。尾矿库底泥中的各轻稀土元素含量显著高于昆黄和黄河(p<0.05),其中含量最高为Ce(9884.72±1682.49 mg/kg)。生物蓄积因子(BAF)结果表明,在被检测的重金属中,Zn、As、Cr、Cu和Pb最容易被花背蟾蜍吸收。遗传毒性分析结果表明,花背蟾蜍红细胞的DNA损伤程度为昆黄>尾矿库>黄河,昆黄和尾矿库分别是黄河的4.49倍和3.62倍。花背蟾蜍红细胞的微核率表现为尾矿库>昆黄>黄河,尾矿库和昆黄分别为黄河的11.7倍和5.8倍。抗氧化酶活性结果表明:尾矿库和昆黄花背蟾蜍的SOD活性,MDA和TAOC含量在精巢、肝和肾中显著高于黄河(p<0.05)。尾矿库的IBRv2指数高于昆黄和黄河。因此,这些研究结果表明:(1)重金属元素是包头市典型湿地复合污染主要污染因子。(2)尾矿库和昆黄花背蟾蜍组织中重金属含量较高,说明重金属是造成花背蟾蜍毒性的主要原因。(3)包头市典型湿地复合污染对花背蟾蜍遗传毒性、氧化应激和生理反应产生影响。其中DNA损伤、MDA、T-AOC、MN、CF和LSI等6种最灵敏,顺序为MN>LSI>CF>DNA损伤>T-AOC>MDA。(4)综合生物标志物响应指数IBRv2结果显示尾矿库污染最严重。IBRv2能够全面直观的对湿地环境污染做出早期预警,通过理化分析和IBRv2相结合使环境监测更加完善与科学。本项目研究成果直观的揭示了包头市典型湿地复合污染对两栖类毒理学影响机理。并利用两栖类污染生态学指标对包头市典型湿地复合污染现状进行了较为合理的评估,对当地两栖类种群保护及稀土尾矿库污染防控、监测与评价具有重要意义。