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沉积物是水生态系统重要组成部分，也是影响水生态系统安全的重要因素之一。对大多数持久性污染物，沉积物仅仅是其暂存之地，随着物化条件改变，将再次释放到上覆水体中，并随食物链进入生态系统，最终威胁人类健康。但另一方面，对受污染沉积物进行修复的费用又极为庞大，全流域治理条件并不具备。与水体相比，因其迁移性较差，污染物在沉积物中的分布常呈现“点状”或“片状”分布，如能精准确定受污染沉积物区域和污染物类别，将有助于开展生态修复。因此，建立一套沉积物风险筛查评价体系，确定流域内沉积物污染分布热区，并在此基础上分析其化学组成及污染来源，对选择相应的修复策略、完善流域水环境治理具有重大意义。 本论文尝试构建了一套多指标权重沉积物质量现状评估、复杂体系致毒因子识别、目标污染物溯源追踪的方法体系。以海河流域平原段河流为研究对象，分析了沉积物中主要化学污染物的含量和空间分布，测试了沉积物的生物毒性，同时调查了海河流域底栖动物种类和分布特征;在参阅文献的基础上，基于证据权重法构建了多指标河流沉积物质量评价方法，并以此对海河流域平原段河流沉积物质量进行评估筛查;随之将沉积物的毒性鉴别程序(TIE)和效应导向毒性分析(EDA)技术联用，甄别了高生态风险区域的致毒因子，最后采用受体模型对沉积物中主要致毒因子进行了源解析。主要研究内容和结果如下: (1)对海河流域平原段河流开展了现状调查，结果表明该区域沉积物污染较重，底栖动物生态退化严重。海河流域各水系均受到不同程度的污染，特别是子牙河流域;主要污染物为氨氮、Cr、Ni、Zn和PAHs等;利用摇蚊和发光细菌开展的生物毒性测试结果表明，全流域50％以上点位沉积物表现出高生物毒性;底栖动物群落组成单一，优势种以摇蚊、颤蚓、螺等耐污种为主，全流域45.5％点位生物多样性较差。 (2)综合化学组分、生物毒性和底栖群落结构指标，构建了适用于河流系统的沉积物质量综合评价指数(SQI)，并评估了海河流域平原区河流沉积物质量水平。该指数以沉积物质量三元法为基础，分别从化学污染、个体毒性和底栖生态三个角度表征沉积物的，确定了不同指标的选取标准、评价流程及权重值，构建模型对沉积物质量分级评价。本评价方法可实现对大流域范围沉积物质量的初步筛查，发现其高风险“热区”。其优点是为沉积物质量评价提供了一个通用的框架，在实际应用中，可根据保护对象和保护等级，选取适宜的评价基准值，从而满足不同评价目的的需要。在海河流域平原段的应用表明，海河流域平原段表层沉积物质量极差，约70％上的点位表现出重度以上风险，其中子牙河中游的邢台段是全流域风险最严重区域。 (3)以摇蚊为模式生物，选择存活率及生物标志物反应为效应终点，将TIE和EDA技术联用，甄别了海河流域平原段沉积物中主要致毒物质。实验结果表明海河流域平原段沉积物污染具有高度复杂性，氨氮、重金属和有毒有机物对沉积物生物毒性均有贡献，且不同流域间略有差异，其中:徒骇马颊河以氨氮、有毒有机物污染为主;漳卫河与黑龙港运东水系以有毒有机物、重金属污染为主;大清河与子牙河流域沉积物毒性为氨氮、重金属、有毒有机物复合污染。对持久性特征污染物识别表明重金属中Cd、Zn和Cr的生态风险较高，有机风险污染物主要为多环芳烃类、芳香族类和胺类化工原料、农药类、抗生素等。海河流域沉积物的高生态风险和复合污染的特点将会增加河流开展生态修复的难度。 (4)利用正定矩阵因子分解法(PMF)等受体模型解析了海河平原段典型污染物（重金属、多环芳烃）的污染来源及其贡献率。明确了海河流域污染物以人为输入源为主，其中工业生产（钢铁、电镀、电池、皮革）、汽车尾气、农业生产是重金属的主要来源;煤燃烧、焦化、交通废气、秸秆等生物质焚烧等是沉积物中PAHs的主要污染源。 本研究结果表明，海河流域平原段河流沉积物质量较差，污染现状严重，污染组成复杂，污染来源多样，水生态风险态势严峻，河流水生态修复面临多重挑战。