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联用毒性鉴别与效应导向：解析广州河涌沉积物致毒物

一、引言

1.1研究背景与意义

广州作为中国南方的重要城市，经济发展迅速，人口密集。然而，随着城市化和工业化进程的加快，广州的河涌面临着严峻的污染问题。河涌沉积物作为水体污染的“汇”与“源”，不仅记录了污染物的历史累积情况，还在一定条件下向水体释放污染物，对水生态系统和人类健康构成潜在威胁。

近年来，广州对河涌治理投入了大量的人力、物力和财力，但部分河涌水质仍未得到根本性改善。其中一个重要原因是未能准确识别沉积物中的致毒物，导致治理措施缺乏针对性。传统的化学分析方法虽然能够检测出沉积物中多种污染物的含量，但无法直接判断哪些污染物是导致生物毒性的主要因素。因此，寻找一种有效的方法来筛查河涌沉积物中的致毒物，对于制定科学合理的治理方案、提高河涌治理效果具有重要的现实意义。

毒性鉴别评价（ToxicityIdentificationEvaluation，TIE）技术和效应导向分析（Effect-DirectedAnalysis，EDA）技术作为新兴的环境分析方法，能够将生物毒性测试与化学分析相结合，有效鉴别出复杂环境样品中的致毒物质。将这两种技术联用，有望为广州河涌沉积物中致毒物的筛查提供新的思路和方法，从而推动广州河涌污染治理工作的深入开展。

1.2水体沉积物污染概述

水体沉积物是指在水体底部沉淀并积累的物质，它由各种颗粒物质、有机物、微生物以及吸附在这些物质上的化学物质组成。水体沉积物污染是一个全球性的环境问题，广泛存在于河流、湖泊、海洋等各类水体中。其来源十分广泛，主要包括工业废水排放、生活污水排放、农业面源污染、大气沉降以及固体废弃物的倾倒等。

水体沉积物污染具有诸多危害。首先，它会对水生态系统造成严重破坏。沉积物中的污染物会影响水生生物的生长、繁殖和生存，改变生物群落结构和生态功能。例如，重金属污染物会导致水生生物的生理功能紊乱，影响其神经系统、呼吸系统和生殖系统等；有机污染物则可能干扰水生生物的内分泌系统，导致其发育异常和繁殖能力下降。其次，水体沉积物污染还会对人类健康产生潜在威胁。通过食物链的传递，沉积物中的污染物可能进入人体，引发各种疾病。此外，沉积物污染还会影响水体的美学价值，降低水体的旅游和娱乐功能。

在广州的河涌中，沉积物常见的污染物包括重金属（如汞、镉、铅、铬、砷等）、有机污染物（如多环芳烃、多氯联苯、农药、兽药等）以及营养物质（如氮、磷等）。这些污染物在沉积物中不断积累，导致河涌生态环境恶化，水体黑臭现象频发。例如，广州的一些河涌由于长期受到工业废水和生活污水的污染，沉积物中重金属含量严重超标，对水生生物造成了极大的毒害作用；同时，大量的有机污染物和营养物质也使得河涌水体富营养化，藻类过度繁殖，进一步破坏了水生态平衡。

1.3毒性鉴别评价技术（TIE）

1.3.1TIE的原理与发展

毒性鉴别评价技术（TIE）是一种将毒性测试与化学分析相结合的方法，其核心原理是通过一系列的物理、化学和生物操作，对环境样品（如水体、沉积物等）进行处理，观察处理前后样品毒性的变化，从而鉴别出导致样品毒性的主要物质或因素。具体来说，TIE首先对样品进行毒性测试，确定其具有毒性；然后对样品进行各种处理，如调节pH值、曝气、过滤、添加化学试剂等，这些处理可以改变样品中污染物的形态、浓度或存在方式；再次对处理后的样品进行毒性测试，比较处理前后的毒性差异；根据毒性变化情况，结合化学分析手段，推断出可能的致毒物质。

TIE的发展经历了多个阶段。该技术最早于20世纪80年代由美国环境保护署（EPA）提出，最初主要应用于废水毒性的鉴别。随着环境科学研究的不断深入和对沉积物污染问题的日益重视，TIE逐渐被应用于沉积物毒性评估领域。在发展过程中，TIE的实验方法和流程不断完善，测试指标和分析技术也日益多样化。早期的TIE主要侧重于对单一污染物的鉴别，随着环境样品中污染物的复杂性增加，现代的TIE更加注重对多种污染物的综合分析以及污染物之间的相互作用。同时，新的测试生物和毒性测试方法不断涌现，提高了TIE的灵敏度和准确性。

1.3.2TIE在沉积物毒性评估中的应用

在沉积物毒性评估中，TIE的应用主要包括以下几个步骤。首先是样品采集与制备，需要采集具有代表性的沉积物样品，并对其进行预处理，如去除杂质、均质化等，以保证后续测试的准确性。然后进行毒性测试，选择合适的测试生物（如大型溞、斑马鱼、摇蚊幼虫等），采用标准化的毒性测试方法（如急性毒性测试、慢性毒性测试等），测定沉积物样品对测试生物的毒性效应，常用的毒性终点包括死亡率、生长抑制率、繁殖率等。接着进行毒性表征，通过对样品进行一系列的物理化学处理（如pH调节、曝气、添加螯合剂等），观察