沉积物既是水环境中污染物的汇又是污染物的源,具有重要的环境意义。如今沉积物的污染问题普遍存在于全球的水生生态系统中。但沉积物污染的监测、评价、修复以及后续管理都很不方便且昂贵。因此,对沉积物生物毒性的研究远比地表水和化学物质的少,缺乏测定沉积物毒性的标准方法及实际应用例子。国内外对沉积物质量的评价多以生态相关性较差的化学方法为主,较少进行综合评价。东江是珠三角地区重要的饮用水源,但近年来东江水体污染日趋严重,复合污染特征明显。虽然已有大量关于东江流域沉积物的化学监测数据,但对沉积物的生态毒理效应和综合评价的研究却很薄弱,难以评价污染物对生态环境的真正影响。本研究选取了三种不同营养级的代表生物发光菌、绿藻和斑马鱼胚胎,分别对东江流域20个采样点的孔隙水(发光菌测试法、绿藻测试法和斑马鱼胚胎测试法)和全沉积物(固定化绿藻测试法和斑马鱼胚胎测试法)进行成组生物毒性测试。其中沉积物斑马鱼胚胎实验从发育和基因表达差异两方面进行,研究斑马鱼胚胎的发育异常并初步分析斑马鱼胚胎金属硫蛋白(MT)、细胞色素P450酶1A(CYP1A)、卵黄蛋白原(VTG)、应激蛋白(HSP70)、雄激素受体(AR)和甲状腺激素受体(THRB)的m RNA表达量的变化。本研究采用灰色逼近理想点法的思路,整合化学分析、生物毒性测试和底栖生物群落结构调查结果,建立了沉积物质量综合评价方法,比较了东江流域不同样点间的生态风险大小。沉积物风险评价通过设置的两个虚拟比较点,将每个样点评为高、中等及低风险。整个沉积物质量评价通过编写好的Excel VBA(Visual Basic for Application)程序进行,使综合评价变得简单可行。输入生物毒性测试结果、化学致污物浓度和底栖生物群落结构调查结果,即可获得东江流域沉积物质量的综合评价结果。本研究的主要结果如下:1)生物毒性测试表明:研究区域的孔隙水对发光菌的生物毒性较小,发光菌的发光抑制率在–34%-29%之间。孔隙水样品对绿藻的生长抑制率在–114%-79%之间;沉积物样品对绿藻的生长抑制率基本在38%-76%之间;全沉积物实验能减少营养物质的干扰,更能表现沉积物毒性。孔隙水和全沉积物斑马鱼实验的FTI(Fish Teratogenicity Index)指数在0-3之间,许多样点(尤其是石马河)对斑马鱼胚胎显示了很高的发育毒性。2)斑马鱼胚胎基因表达实验表明:斑马鱼胚胎的6种m RNA中,MT、THRB和AR在大部分25%全沉积物样品中表达量下调;VTG、CYP1A和HSP70在大部分25%全沉积物样品中表达量上调。大部分样品的各种基因表达的变化倍数都在1-3之间,变化不是很明显,而石马河的S12和S13的所有基因表达差异都比较显著。基因的表达量变化与多种环境因素有关。3)不同生物毒性实验显示的沉积物毒性高低为:全沉积物斑马鱼胚胎发育实验>全沉积物绿藻实验>孔隙水斑马鱼胚胎发育实验>孔隙水绿藻实验>孔隙水发光菌实验>25%全沉积物斑马鱼胚胎基因表达实验。全沉积物实验比孔隙水实验显示出更高的生物毒性,更能反映沉积物的实际情况。4)生物毒性最低的点位于水库与西枝江上游,毒性较低的点位于西枝江与东江下游,毒性最高的样点位于淡水河上游与石马河。5)根据不同证据进行的沉积物质量评价发现:研究区域的沉积物所受化学污染为低到中等污染,生物毒性为中等到高毒性,底栖生物群落结构为高风险。综合不同证据进行的评价发现:研究区域的沉积物的总体风险评价为中等到高风险,其中石马河的沉积物质量最差;其次是淡水河,西枝江和东江下游的沉积物质量较好。6)本研究建立的沉积物质量综合评价法能够整合不同的证据,对不同样点间的生态风险大小进行比较与评级,评价过程简便,评价结果准确。