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沉积物中多种污染物共存。本课题组前期用沉积物毒性鉴别评价(ToxicityIdentification Evaluation，TIE)方法分析野外采集沉积物的主要毒性贡献者时发现结果出现波动，研究中发现沉积物内以残留油类(oil residues)为主的色谱难分辨混合物（unresolved complex mixture，UCM）对其它污染物生物可利用性的影响是其中一个重要原因。因此，本研究特别考虑沉积物中这类污染物自身所产生毒性及其对其它有机污染物（拟除虫菊酯类农药和多环芳烃）的生物可利用性和毒性的影响。另一方面，目前沉积物中有机污染物对水生动物的毒性研究主要集中在急性毒性方面，但对痕量污染物可能引起的慢性毒性的研究相对较少。本论文选择底栖无脊椎动物摇蚊作为模式生物，研究了拟除虫菊酯类农药和多环芳烃对摇蚊的慢性毒性及其与UCM的联合毒性效应，并且通过对污染物生物可利用性的研究，对联合毒性的原因进行了探讨。
本研究分为两大部分。第一部分工作主要是沉积物中UCM自身对摇蚊的急性和慢性毒性效应的研究。第二部分工作选用氯菊酯和苯并[a]芘来代表珠三角地区沉积物中常见的拟除虫菊酯和多环芳烃类有机污染物，研究其单独存在时对底栖无脊椎动物伸展摇蚊整个生命周期（自第一代刚孵化出不超过24小时的幼虫至第二代幼虫）的慢性毒性效应，以及UCM对氯菊酯和苯并[a]芘慢性毒性影响实验，同时探讨了UCM对多环芳烃的生物积累和生物可利用性的影响。污染物毒性终点参数包括实验开展第20天和结束时摇蚊幼虫存活率以及一系列半致死性效应参数，如生长情况、羽化情况和繁殖情况。最后，分别以目标污染物有机碳标准化浓度（TOC-normalized sediment concentration）和Tenax可萃取的生物可利用性浓度（Tenax-extractable concentration）为浓度指标，建立了污染物浓度与摇蚊全生命周期过程各项毒性效应参数之间的剂量-效应关系，即毒性效应谱，以便更加准确直观地表达污染物在不同浓度水平时对靶标生物所产生的慢性毒性效应，并将包含生物可利用性信息的慢性毒性数据用于沉积物的生态风险评价中。
本研究主要结论为：沉积物中UCM对摇蚊幼虫的10天急性半数致死浓度LC50为0.92％(0.57％-1.4％)，而当UCM加标浓度为仅为0.1％时，摇蚊幼虫的生长情况明显受到抑制，这说明石油烃污染的沉积物中UCM自身单独存在时可能对生活在其中的底栖动物，如摇蚊幼虫产生半致死毒性，甚至致死毒性。慢性毒性实验表明，三种目标污染物无论在单独存在还是混合存在(UCM和氯菊酯，UCM和苯并[a]芘)时均会对伸展摇蚊产生明显的慢性毒性效应，并且污染物浓度的改变会对摇蚊存活率、生长情况、羽化率、产卵率和孵化率等产生不同程度的抑制作用，其中繁殖情况是对污染物最敏感的毒性效应指标。具体而言，UCM自身在20天和第59天实验结束时对摇蚊的半致死性浓度(LC50)分别为0.100±0.075％和0.073±0.022％（g矿物油/g沉积物干重）。5％和半数效应浓度(EC5，EC50)生长情况为0.010±0.007％和0.063±0.033％（g矿物油/g沉积物于重）、羽化情况为0.008±0.000％和0.045±0.025％(g矿物油/g沉积物干重)、繁殖情况为0.007±0.004％和0.039±0.020％（g矿物油/g沉积物干重）;氯菊酯在20天和第58天实验结束时对摇蚊的半致死性浓度分别为1.83±1.13和1.20±0.55μg/g OC（有机碳总重）。5％和半数效应浓度生长情况为0.034±0.006和1.09±0.564μg/g OC、羽化情况为0.016±0.008和0.838±0.077μg/g OC、繁殖情况为0.009±0.008和0.039±0.105μg/g OC;苯并[a]芘在20天和第43天实验结束时对摇蚊的半致死性浓度分别为92.5±19.6和56.9±1.76μg/g OC。5％和半数效应浓度方面，生长情况为6.63±0.82和41.1±1.61μg/g OC、羽化情况为3.41±0.53和26.9±1.43μg/g OC、繁殖情况为2.18±0.34和13.4±1.13μg/g OC。与单独污染物的慢性实验相比，浓度为0.01％（g矿物油/g沉积物干重）的UCM与氯菊酯或苯并[a]芘混存时，摇蚊生长延迟，实验周期延长，毒性效应参数也有所变化:在UCM和氯菊酯联合慢性毒性实验中，暴露20天后和第62天实验结束时氯菊酯对摇蚊的半致死性浓度分别为1.83±0.16和1.01±0.01μg/g OC。5％和半数效应浓度生长情况为0.040±0.001和0.86±0.14μg/gOC、羽化情况为0.017±0.001和0.51±0.06μg/g OC、繁殖情况为0.004±0.002和0.025±0.006μg/g OC; UCM和苯并[a]芘混存时，暴露20天后和第50天实验结束时苯并[a]芘对摇蚊的半致死性浓度分别为51.4±3.94和32.3±3.47μg/gOC。5％和半数效应浓度生长情况为3.99±1.38和28.4±3.35μg/g OC、羽化情况为2.64±0.97和22.4±3.11μg/g OC、繁殖情况为1.65±0.62和9.19±2.22μg/g OC。为了解UCM对污染物毒性的影响，我们研究了UCM对PAHs的生物积累性和生物可利用性。UCM影响沉积物其它疏水性有机污染物（如PAHs）的生物可利用性，而这种影响与UCM浓度相关。当UCM以较低浓度存在时(0.01％)，提高PAHs的生物可利用性，增加污染物的毒性;而当UCM浓度较高(0.5％)，形成非水相液体(non-aqueous phase liquids，NAPLs)，增强沉积物对疏水性有机污染物的吸附作用，反而降低PAHs的生物可利用性。