铀尾矿渣对实验红鲫胚胎发育的毒性研究：一项探究成果

铀尾矿渣，是指为提取铀从矿石加工过程中产生的细碎残渣，包括水冶过程产生的残余物和堆浸处理矿石而产生的残渣。铀矿在经过加工、水冶等工艺产生的大量尾矿多年集中在一个规定的地方排放，然后就形成了一个大的尾矿库。尾矿中的放射性污染物经过长时间的风化，并在其他地球化学作用下被大量释放，随着尾矿库周边的河流或地下水向其他地方扩散，使水土的环境污染区更加扩大。在尾矿区开采铀矿石所造成的铀污染使环境中的铀含量逐渐增高，WHO曾经报道，有些铀矿地区的水环境中铀浓度范围在0.06～1.00mg/L之间，在很大程度上已经超出了WHO所规定的饮用水铀浓度的限值（15μg/L）。此外，尾矿区的铀矿沉淀在长时间的雨水淋湿后，形成一大块浸渍水，导致由水和尾矿之间浸渍水的pH值降低。在这样的pH环境中，尾矿中含有的放射性核素和其他有毒污染物被水所浸渍，使浸渍的水中也渗入了大量的放射性核素和其他有毒有害物质，如铀、钍和镭等，更可能渗入周围的河流和地下水，从而造成生态污染。目前，国内外都有利用铀尾矿渣对环境污染问题进行各种模拟研究，让人们更多地了解铀尾矿对环境、人类健康损害的严重性。本次试验通过研究铀尾矿渣对实验红鲫胚胎发育的毒性作用来评价分析铀尾矿渣对环境的毒性作用，并验证实验红鲫作为指示生物对铀尾矿渣毒性研究的可行性。

1.试验目的

探讨铀尾矿渣对实验红鲫胚胎发育的毒性效应：对实验红鲫胚胎受精卵孵化率的影响以及对胚胎死亡率与畸形率的影响，并验证实验红鲫作为指示生物对铀尾矿渣毒性研究的可行性。

2.试验方法

（1）铀尾矿渣浸出液的获取

试验所需的铀尾矿渣是从南华大学核六所研究院取得。本次试验使用的铀尾矿渣量少，辐射性较小，不足以危害人体健康，可忽略不计，不需要进行个人的防护措施。制备铀尾矿渣浸出液：首先称取铀尾矿渣100g，将其用纱布包裹，再放入预先准备好的5000mL烧杯中，按照固液比1∶10的比例加入1000mL已除氯的水，摇晃使其混合后，放置鱼房中静置24h，24h后将纱布包裹的废渣取出，烧杯中的即为浸出液。

（2）试验设置与分组

首先进行预试验，参考相关文献，设置五组浓度梯度分别为2.00mg/L、5.00mg/L、10.00mg/L、15.00mg/L、20.00mg/L的铀尾矿渣浸出液，对胚胎进行急性毒性试验。48h以后，观察并记录红鲫胚胎发育在毒性研究中的各项指标。获得48h铀尾矿渣对红鲫胚胎的半数致死浓度。

根据预试验结果，48h的半数致死浓度为9.01mg/L，设置3组不同浓度的铀尾矿渣浸出液试验组与一个空白对照组。其中，试验组中的铀尾矿渣浸出液浓度分别为0.56mg/L（1/16 LC50）、1.13mg/L（1/8 LC50）、4.51mg/L（1/2 LC50）。试验用水均为暴气充氧、除氯24h的本地自来水。

（3）实验红鲫受精卵或胚胎染毒

本次试验选用的是半静态式的研究方法。在鱼卵受精成功后30min内试验组与对照组中分别放入120粒受精卵，0h、24h、48h、72h和96h等多个时间段观察并记录红鲫胚胎发育过程中的现象及数据。试验重复3次，直到胚胎孵出的幼体完全吸收或者对照组试验中的幼体饥饿开始死亡。

（4）试验观察、数据记录

观察记录实验红鲫受精卵孵化，实验红鲫胚胎死亡率与畸形率，实验红鲫胚胎形态与行为观察，数据统计。

3.结果

在0.56mg/L时，实验红鲫受精卵平均孵化率为75%、96h后胚胎平均死亡率为27%、红鲫胚胎的畸形率为17%；与对照组相比有显著差异。当浓度增大时，实验红鲫受精卵孵化率随着浓度的升高而降低；低浓度时，孵化率与畸形率在5h以内无显著差异，在96h后孵化率、死亡率以及畸形率均有显著差异（P＜0.05）。具体观察现象及数据如下：

（1）实验红鲫胚胎染毒后各个发育阶段的形态学观察

实验红鲫卵呈现半透明状，这有利于实验红鲫胚胎形态的观察。在生物立体显微镜下可以观察到胚胎在各个不同时间段的发育情况。在红鲫胚胎被铀尾矿渣浸出液染毒后，观察到胚胎有明显的形态变化。本次试验一共观察4个不同时期的发育情况。将正常发育情况与染毒后的不同时期的形态进行比较，如表4-43。

（2）铀尾矿渣浸出液暴露下的实验红鲫受精卵孵化率

铀尾矿渣浸出液暴露下的实验红鲫受精卵孵化率如表4-44和图4-10。由表4-44可以看出，各试验组的实验红鲫受精卵均在3天后孵化出膜，时间一致。被铀尾矿渣浸出液染毒后，实验红鲫受精卵孵化率受到影响。对照组中实验红鲫平均孵化率为98%，0.56mg/L浓度的试验组中实验红鲫平均孵化率为75%，1.13mg/L组的实验红鲫平均孵化率为68%，4.51mg/L组的实验红鲫平均孵化率为39%，与对照组相比，当浓度在4.51mg/L时，其孵化率有显著差异（P＜0.05）。图4-10显示，低浓度开始，浓度升高时，孵化率随着浓度的增大而降低。

表4-43　对照组与试验组实验红鲫胚胎各个发育时期的形态特征

表4-44　铀尾矿渣对实验红鲫胚胎孵化总数的影响

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图4-10　铀尾矿渣浸出液暴露下胚胎的孵化率

注：n＝3；*表示与空白对照组相比，P＜0.05；**表示P＜0.01。

（3）铀尾矿渣浸出液暴露下实验红鲫胚胎的死亡率

铀尾矿渣浸出液暴露下的实验红鲫胚胎平均死亡数和平均死亡率分别如表4-45和图4-11所示。表4-45显示，随着时间的延长，幼鱼死亡数也在逐渐增加。图4-11显示，当浓度高于0.56mg/L时，三组的实验红鲫胚胎的死亡率有升高，与对照组相比，结果显著（P＜0.05）。随着浸出液浓度的增加，胚胎死亡率增大。不管是在0.56mg/L时还是在4.51mg/L时，都呈现出短时间内多个个体死亡的现象。当浓度为4.51mg/L时，幼鱼在96h后的死亡率与对照组相比，差异极其显著（P＜0.01）。

表4-45　胚胎不同时间段新增平均死亡数（x±S）

图4-11　铀尾矿浸出液暴露96h后胚胎的平均死亡率

注：n＝3；*表示与空白对照组相比，P＜0.05；**表示P＜0.01。

（4）不同浓度铀尾矿渣浸出液暴露下幼鱼的畸形率

铀尾矿渣浸出液暴露下的实验红鲫幼鱼致畸情况见表4-46与图4-12。从表4-46中可以看出，从低浓度至高浓度，实验红鲫幼鱼的畸形率在不断增加。从图4-12中可知，浸出液浓度增大，畸形率随之增大。当浓度在1.13mg/L和4.51mg/L时，差异显著（P＜0.05）。

表4-46　铀尾矿渣对实验红鲫不同时间段幼鱼畸形数的影响

图4-12　铀尾矿渣暴露下幼鱼的畸形率

注：n＝3；*表示与空白对照组相比，P＜0.05；**表示P＜0.01。

4.讨论

本试验中实验红鲫胚胎的死亡率随铀尾矿渣浓度增大、时间延长而逐渐升高。利用铀尾矿渣浸出液处理红鲫鱼卵后，幼鱼畸形率逐渐增高，与对照组相比，有明显差别。可以得出，铀尾矿渣不仅对实验红鲫孵化率有影响，更引起了红鲫胚胎死亡率与畸形率的升高。将红鲫胚胎进行染毒以后，表现出各种毒性症状，主要包括肌节出现缓慢、卵凝集、卵黄囊水肿、尾部部分延伸等形态。曾有关于铀尾矿渣中所含的铀元素对小鼠胚胎的毒性效应研究，发现铀元素对小鼠胚胎的外部有着极大的毒性作用，使其胚胎体形、重量等明显降低。不过关于铀尾矿中的铀元素诱导动物生殖和发育的毒性还有待观察。以前对于红鲫毒性试验的研究一般是对红鲫本身，而对于胚胎试验，仅仅有斑马鱼胚胎的毒性试验。在这次试验中，我们主要探讨的是铀尾矿渣对实验红鲫胚胎发育的毒性效应。实验红鲫胚胎受精卵孵化率变化以及胚胎死亡率、畸形率变化的各项指标，为准确评估铀尾矿渣的生态安全提供了科学依据，也增加了对红鲫胚胎毒性试验的认知。

在国内，对于水生生物作为辐射和防护药物方面的评价包括临床上的研究一般常用斑马鱼。本次研究则用实验红鲫作供试动物。实验红鲫在生物方面研究甚广，应用于医学研究中也取得了好的成绩。国内外有许多专业研究人员常使用斑马鱼、剑尾鱼、稀有鲫以及鲫鱼作为研究对象，在遗传学、胚胎学、生物学、病理学、内分泌学、毒理学、药理学和环境科学等众多科学领域中开展研究。对于实验红鲫的研究依然不多，近十年来，少有研究放射性污染物对红鲫胚胎发育的毒性效应。像红鲫这种对毒物敏感的实验动物，应用于生物医学方面将非常广泛。本研究可以为实验红鲫应用于铀尾矿渣对生态环境的安全检测与评价提供一定的依据。

5.结论

一定浓度的铀尾矿渣浸出液对实验红鲫胚胎发育具有毒性作用。经过一定浓度的铀尾矿渣浸出液染毒后，实验红鲫胚胎发育出现异常。实验红鲫受精卵的孵化率随着铀尾矿渣浸出液浓度的增高而降低，胚胎死亡率与畸形率则随着铀尾矿渣浸出液浓度的增高而升高。

实验红鲫对铀尾矿渣毒物敏感，可以作为铀尾矿渣毒性研究的指示生物。