矿山废水污染河道底栖生物多样性特征及其标志物效应研究

To further enrich the biomarker theory and propose the warning index for the early monitoring of waters under the impact of acid mine drainage, this project, with the waters affected by acid mine drainage in Dexing City, Jiangxi Province - Le An River of Poyang Lake as the study site, with the clean waters in upstream Le An River as the background area, based on the screening of indicator organisms, with the "local" benthos as monitoring objects, through the construction of active biomonitoring platform on site, and combined with the passive biomonitoring and indoor simulation experiments of monitoring water area, conducted the analysis of heavy metal distribution and benthic biodiversity characteristics in the waters affected by acid mine drainage, and carried out the research on toxic effect and biomarker of indicator organisms under the threat of acid mine drainage. The project mainly clarified the spatial and temporal distribution of benthic biodiversity at the typical monitoring sections of waters affected by acid mine drainage, showed the toxic effect of indicator organisms under the exposure to acid mine drainage, proposed the main risk factors of waters affected by acid mine drainage, carried out the ecological risk assessment of waters affected by acid mine drainage, and established the biomarker index system of waters affected by acid mine drainage.

为进一步丰富生物标志物理论，提出用于早期监测矿山废水影响水域的预警指标，本项目以江西省德兴市矿山废水影响水域-鄱阳湖乐安河为研究现场，以乐安河上游清洁水域为背景地，在筛选指示生物的基础上，以"本土"底栖生物为监测对象，通过构建现场主动生物监测平台，结合监测水域被动生物监测和室内模拟实验，分析矿山废水影响水域重金属元素分布与底栖生物多样性特征，开展矿山废水胁迫下指示生物的毒性效应和生物标志物研究。重点阐明矿山废水影响水域典型监测断面底栖生物多样性时空分布特征，揭示矿山废水暴露下指示生物的毒性效应，提出矿山废水影响水域的主要风险因子，开展矿山废水影响水域生态风险评价，建立矿山废水影响水域的生物标志物指标体系。

利用BCR 3步提取法对乐安河中下游12个断面表层沉积物样品中重金属Cu、Zn 、Pb和Cd的形态进行调查研究，结果表明，表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征明显，表现为中游＞下游＞中下游＞上游断面；可交换态、氧化态与残渣态是乐安河中下游城市断面表层沉积物中4种重金属的主要赋存形态，4种重金属的可提取态比例均大于50%，具有较高的二次释放潜力。可提取态重金属Cu, Zn, Cd和Cr浓度的动态变化与TOC相似的规律，并且两者呈显著线性正相关。对该流域的浮游动物的时空分布进行调查与分析，结果表明：饶河干流浮游动物有4类50种；种类最多的是轮虫共10科15属31种，占62%；枝角类的种类较少，为5科6属7种，占14%；桡足类6科7属7种，占14%，原生动物种类较为匮乏，有4科4属5种，占10%。时间分布上浮游动物丰度丰水期大于枯水期，密度变动范围为54~405个/L。结合浮游动物丰度与水质指标进行相关分析结果表明，浮游动物的分布情况与水体水质特征关系密切相关；经分析饶河干流水质综合评价为中度污染至较重污染状态。.以中华圆田螺（Cipangopaludina cahayensis）为研究对象，开展重金属暴露下室内胁迫试验，研究表明（1）MT含量对重金属的反应最为敏感。（2）MDA含量对Pb2+和Zn2+暴露污染较为敏感，且存在剂量-效应关系可以作为环境中评价Cu2+和Cd2+、Pb2+和Zn2+污染的生物标志物。（3）Cu2+和Cd2+联合作用下，对田螺组织中MT含量的影响表现为简单相加效应，对SOD活性、GSH含量、MDA含量的影响表现为拮抗效应，对TChE活性的影响表现为：低浓度时为拮抗效应，高浓度时则为协同作用。.在乐安河上游背景区，中游以及下游污染区设置11处监测点，构建基于“笼养”技术的主动生物监测技术对重金属复合污染水域开展不同季节生物监测。多重生物标志物响应结果表明，研究水域重金属复合污染物质对中华圆田螺产生显著的胁迫风险。结合IBR综合指数，上游段监测点对IBR产生较大贡献率的指标较少，主要为MDA，且上游段标志物综合指数相对较低；到中游段以及下游段标志物综合指数呈现走高趋势，对IBR产生较大贡献率的指标开始增加，且其余指标在不同程度上都呈现上升趋势。研究结果能够较好的反映乐安河上游、中游以及下游不同监测点重金属综合污染情况。