频繁爆发的水危机唤醒了人类对水污染与饮用水安全的认识,安全饮水是保障人群健康的基本条件已成为共识。近年来,受工农业污水和生活污水排放影响,我国多数水体的富营养化状态日益加剧,致使湖泊河流等水体的藻类爆发时有发生。藻类污染和藻类毒素的存在严重的影响了城市供水和人群健康。藻毒素作为肝癌的危险因素之一,在水体和底泥等环境中普遍存在,如何快速、灵敏的检测环境中的藻毒素是评价其在环境中的暴露水平和风险评估的先决条件。淮河流域某县因其肿瘤聚集特别是部分村落肝癌高度聚集受到政府和学者关注。这些村落与淮河流域污染严重且最大的支流沙颍河临近,肿瘤村落中普遍存在沟塘。来自国家环境保护部的数据显示,沙颍河上游化工造纸印染等企业众多。沙颍河流域水体富营养化严重。淮河Ⅰ期研究发现,肿瘤发生可能与饮水污染有关。由于缺乏沙颖河流域的藻类及其毒素的污染状况的基础数据,肿瘤发生是否与藻类毒素污染存在关联尚不清楚。众所周知,水体与饮水中的污染物往往具有一致性,饮水中的污染物类型和数量与水体污染密切相关。饮用水中的污染物复杂多样,效应各异。有研究表明单一污染物浓度在安全限值内,但多种污染物的混合暴露共同存在时,可能产生协同作用从而导致显著的健康危害。因此,发展混合暴露的效应研究的方法极为重要,既往研究表明,混合暴露的效应既可通过析因设计研究多个物质间的交互作用；也可将污染物作为一个整体,在研究混合暴露的生物学效应基础上,结合污染物谱解析,建立污染谱到生物学效应的预测模型,从而可利用污染谱快速预测复杂混合物的生物学效应。本研究围绕淮河流域沙颖河的污染问题,在建立藻毒素的固相萃取-高效液相色谱检测方法基础上,研究淮河流域X县地表水、地下水、底泥中的藻毒素分布规律。从细胞毒性、遗传毒性两方面评价藻毒素与MX的交互作用；利用有机提取物的细胞毒性、遗传毒性与GC-MS污染谱解析间的关系建立回归模型；利用污染谱预测其有害效应。第一部分淮河流域X县藻类及其毒素污染状况本研究通过ODS富集水中、底泥中的藻毒素,通过优化富集洗脱程序,建立基于液相色谱检测藻类毒素MC-LF/LR/LW/RR/YR的测定方法,实现一次进样,同时检测MC-LF/LR/LW/RR/YR五种毒素。方法学评价结果显示检出限在0.01μg/L-0.02gg/L,回收率在68.78%-123.08%,符合EPA质控要求。于平水期、丰水期采集淮河流域X县地表水、底泥样品,分别测定总氮、总磷、COD、叶绿素a、藻细胞分类计数、藻毒素浓度(溶解性、藻细胞内、底泥),结果显示该地区地表水污染严重,均处于Ⅲ类-劣Ⅴ类。干流水质丰水期较好,支流、池塘水水质平水期较好；藻细胞密度最高为丰水期池塘水,237.00×106/L,丰水期蓝藻成为优势藻；地表水中溶解性、藻细胞内MC-RR最高浓度分别为4.297μg/L和17.731μg/L；底泥中MC-RR达0.802μg/g。于2008年-2010年对该地区地表水和地下水常规水质指标及藻毒素浓度进行连续监测,结果表明地下水常规水质指标显著优于地表水(P<0.05),地表水中藻细胞密度与叶绿素a相关系数达0.94(P<0.05)。地表水中藻毒素浓度MCs在0.007gg/L-2.298gg/L。地下水中藻毒素MCs浓度均值为0.061μg/L,最大为0.118μg/L。不同乡镇、不同深度的地下水藻类毒素间没有显著性差异(P=0.05)；地下水藻毒素浓度与河水存在显著的相关性(R2=0.85,P<0.05),相关性随距离远近而改变,距离越近相关性越高；河水中MC-LR的比例高于地下水,MC-RR的比例低于地下水,MC-YR则没有显著性差异。第二部分MX和MC-LR联合作用的细胞毒性和遗传毒性研究细胞毒性和遗传毒性是认识污染物毒理学效应和特征的重要内容,本研究利用析因设计研究MX与MC-LR的联合细胞毒性和遗传毒性。利用CCK-8细胞毒性试剂盒研究MX与MC-LR的联合作用。利用鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验(Ames)和体外胞质阻滞微核实验研究遗传毒性。结果表明0～5μM MC-LR未见显著的细胞毒性,MX与MC-LR在细胞毒性中呈现微弱的拮抗作用(交互作用项R2=0.0114,P<0.0001),MC-LR的浓度为0μM、0.5μM、5μM的作用下,MX的IC50分别为64.61μM、67.84μM、75.44μM。在S9存在时,MC-LR.MX单独、联合作用未表现TA100、TA98致突变性；无S9存在时,MC-LR单独作用未表现出致突变性,而MX单独作用在TA100、TA98中表现出极强的致突变性,MC-LR与MX联合作用是对TA100、TA98均存在显著的交互作用。0.1nmol的MC-LR即可显著增加MX诱发的鼠伤寒沙门氏菌TA100、TA98菌株的回复突变数(P<0.05)。微核实验中,5μM MC-LR可导致核芽率有微弱的提高,5-20μMMX可导致微核率、核桥率、核芽率显著的提高,但两者没有表现出显著的交互作用。第三部分淮河流域水体有机提取物的细胞毒性和遗传毒性及其与GC-MS污染谱的回归模型研究混合暴露的健康效应是健康风险评估面临的重要问题。水体中污染物复杂多样,污染严重的水样中污染物种类多达数百种,试图逐一分离单个污染物再进行效应评估基本没有可能。目前常通过对水样富集后,将富集物作为整体对其生物学效应进行评估并借助于先进的分析测试手段对产生生物学效应的污染物进行解析。随着GC-MS等分析仪器的广泛应用,揭示混合物成分解析与生物学效应间的内在联系不仅成为可能,也成为探究污染物健康效应的重要方法和手段。因此本研究于2008年9月-2010年1月期间,以淮河流域沙颍河为现场,采集河水、井水、池塘水,经XAD-2富集后对水样的有机提取物进行了细胞毒性和鼠伤寒沙门氏菌回复突变测试。同时,利用GC-MS技术对水质污染物谱进行解析。为将统计学模型应用于毒理学效应预测,将Ames实验结果设为2分类变量,考虑到样本量较少,变量较多,且可能存在共线性,利用主成分分析和logistic回归拟合Ames与污染谱；以偏最小二乘法回归(PLS)拟合细胞毒性与污染谱,建立污染谱到生物学效应的回归模型。所有水样中,6个水样出现了TA98的阳性,包括了井水、河水,表明该地区水体仍有一定的致突变性；水样有机提取物IC50在0.023L/ml-0.338L/ml,井水细胞毒性低于河水；河水、井水在秋冬季节毒性较小,春夏季节毒性较大。Logistic回归拟合Ames与污染谱结果较好,灵敏度特异度分析AUC为0.823,能够对水样的Ames实验结果进行预测；PLS回归拟合细胞毒性与污染谱的模型R2为0.91,实际值预测值间差异较小,能够对水样的毒性进行有效的预测。本研究结果为混合物的效应预测提供了有力的工具。