2017年5月和2018年5月，在海河流域非常规水源补给下的河流中选取了五大河之一的潮白河和北京城区内四个典型中水补给的河流(清河、亮马河、北小河和凉水河)为研究水体，分析了沉积物中三种典型持久性有机污染物的含量及其变化，采集了底栖动物铜锈环棱螺和摇蚊幼虫的样本进行生物标志物测定以及转录组测序，并利用沉积物样本分析了研究区域的化学污染现状。运用理化监测与生物监测相结合的方法评估了受试生物的毒性效应，同时结合转录组测序技术查明其毒性作用机制。主要研究结果如下：
　　(1)北京四个典型污水处理厂出水补给河流沉积物表层的化学污染物状况
　　北京四个典型污水处理厂出水补给河流12个采样点的沉积物样品中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)、邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Ester, PAEs)和内分泌干扰素(Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)含量最高的是北小河污水处理厂出水河段上游采样点，其中，Σ18PAHs含量达到1013ng/g。每个污水处理厂出水河段3种污染物含量从上游采样点到出水口采样点再到下游采样点呈现递减趋势，说明污水厂处理后中水的排入起到了稀释作用。
　　(2)北京四个典型污水厂出水补给河流底栖动物的生物标志物水平以及综合生物标志物指数(IBRv2)
　　底栖生物样本中的6种生物标志物(乙酰胆碱酯酶、脱乙基酶、谷胱甘肽巯基转移酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和丙二醛)水平具有明显的空间分布差异性，生物标志物浓度与沉积物化学污染物含量有显著的相关性。两年检测显示，四个污水处理厂出水河段除了2018年的清河污水处理厂出水河段外，抗氧化防御系统相关酶活性均被激活。从IBRv2的结果来看2017年各采样点按受影响严重程度排序为：北小河上游＞小红门上游＞北小河出水口＞酒仙桥上游＞小红门出水口＞酒仙桥出水口＞北小河下游＞小红门下游＞酒仙桥下游；2018年IBRv2情况与2017年基本一致。从影响程度来看，污水厂上游污染严重，下游因有中水补给的稀释作用而污染程度有所降低。
　　(3)北京四个典型污水处理厂出水补给河段底栖生物的转录组测序
　　在本实验中，我们运用RNA-seq测序技术获得了大量的差异表达基因，对这些基因的生物信息学统计分析表明，径流中的污染源影响了铜锈环棱螺以及摇蚊幼虫体内多条信号通路，包括细胞周期、细胞凋亡信号通路、p53信号通路、氧化磷酸化、心肌收缩、溶酶体等，这些信号通路与DNA损伤和细胞代谢等有紧密联系。其次，通过对组装的转录本序列进行比对和注释发现，底栖动物转录组测序得到的转录本的注释率较低。
　　(4)潮白河表层沉积物的化学分析
　　2017年和2018年潮白河沉积物中含量最高的样点均是处于下游农业区的大刘坡，其值分别为411.25ng/g和482.38ng/g，含量最低值均出现在上游山区的水泉裕样点，其值分别为69.66ng/g和67.22ng/g；。两年监测均显示沉积物PAEs含量最高的采样点出现在下游农业区漫水桥，其值为2961.5ng/g和12194.1ng/g，最低值出现在上游山区的水泉裕样点其值分别为1017.1ng/g和2713.16ng/g；沉积物中EDCs空间分布规律与PAHs、PAEs相同年都是下游农业区采样点污染严重而上游山区污染较轻。
　　(5)潮白河摇蚊幼虫生物标志物的响应特征与转录组测序
　　潮白河摇蚊幼虫生物标志物响应在不同的采样点表现出了很大的差异。摇蚊幼虫组织中乙酰胆碱脂酶活性在城市区和农业区的5个采样点表现出较高水平。同样这5个采样点的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽转移酶等酶活性都有显著的升高，说明生物受外源性污染物影响氧化应激响应。IBRv2结果显示，2017年和2018年各采样点受影响程度排序均为：大刘坡＞漫水桥＞后独立＞白庙村＞万福辛庄＞古北口＞水泉裕，下游由于一些再生水回用汇入径流使得沉积物中污染物浓度升高，生态风险增加。通过对KEGG信号通路分析发现，疾病相关的信号通路的unigenes数量最多，这些信号通路与疾病发生、细胞凋亡和细胞离子交换相关，其次是参与代谢系统相关通路，包括柠檬酸循环、氧化磷酸化等。整理发现，从上游采样点到下游采样点随污染程度的加深代谢信号通路减少，而氧化损伤、炎症反应以及癌症效应等信号通路逐渐增加。转录组结果很好地验证了化学品分析以及生物标志分析的结果。
　　综上，再生水回用对本身污染较重而受纳北京四个典型污水厂出水补给的河流有一定的稀释作用，但对潮白河污染较轻的河段有加重作用，说明不同污染程度的纳污河流或河段受再生水回用的影响不同；大型底栖动物铜锈环棱螺和摇蚊幼虫的生物标志物指标可以很好地反映水体沉积物的污染程度以及变化，可以用于评价水体沉积物中多环芳烃等持久性污染物的生态风险。