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难降解有毒污染物由于具有环境持久性、生物易累积和高毒性，严重危害着生态系统和人体健康，目前已与臭氧层破坏和温室效应一起成为了21世纪影响人类生存与健康的三大环境问题。长江流域是我国经济比较发达的地区，工农业生产过程中产生了大量的有毒污染物，已使得长江水质恶化，严重影响着长江水质安全，开展长江水系有毒污染物研究具有重要意义。
选取了长江水系武汉段为研究区域，从水系的角度出发，同时采集了长江干流、支流以及武汉市湖泊中水、悬浮颗粒物和沉积物样品，利用气相色谱和气质联用，系统的研究了水环境中典型有毒有机污染物污染特征。研究结果表明长江水系武汉段表层水和悬浮颗粒物中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)污染属于低到中等水平，但沉积物中DDTs和PCBs平均含量分别为6.93 ng g<-1>dw 和 11.00ng g<-1>dw，污染生态风险较大，应引起足够的重视；武汉段五氯酚(PCP)残留水平较低，但个别悬浮颗粒物中仍发现较高的PCP残留。同时，研究还发现长江水系武汉段有毒污染物分布具有明显的区域特征，支流和湖泊中OCPs、PCBs和PCP残留大于长江干流，支流输入的OCPs和PCBs明显影响着长江干流武汉段污染水平，但支流输入的PCP对长江的影响不明显；沉积物性质强烈影响着沉积物中有毒有机污染物的分布，其中沉积物中有机碳含量显著增加了有机污染物的残留。长江水系武汉段有机污染物来源复杂，虽然工业品HCHs和DDTs在我国已禁用多年，但本次调查仍发现历史使用是长江水系武汉段OCPs残留的主要来源，另外仍在使用的林丹和三氯杀螨醇已成为了OCPs污染的新来源；PCBs污染主要来源于变压器油和电容器的拆卸，同时武汉市工业废水和城市生活污水排放也是PCBs的重要来源；由于PCP的难降解性，历史上为控制血吸虫和作为清塘剂而过量使用的PCP或Na-PCP是武汉段水体残留PCP的主要来源。
同时采集了长江水系武汉段沉积物，利用感应耦合等离子体质谱和原子荧光，研究了沉积物中重金属污染水平及形态分布特征。结果表明，相对于武汉土壤背景值，Cd、Hg、Zn、Pb、Cu、Cr、Ni和As均有富集，其中以Cd富集最为严重。与效应临界浓度相比，Cd污染最严重，Hg和Zn次之。同时，潜在生态危害指数法评价结果表明，长江水系武汉段36.1％的沉积物重金属污染存在中等生态危害，16.7％的沉积物存在较强生态危害，11.1％的沉积物存在着很强的生态危害，其中以支流和长江干流污染生态风险最大。长江干流中各重金属输入源不同，Zn和Cd受支流影响较大，其它重金属含量受支流影响不明显。武汉段沉积物中各重金属形态分布迥异，As、Hg、Cr和Ni以残留态为主，而Cd、Pb、Cu和Zn的生物可利用态含量高，存在较大生态风险。主成分分析表明，工业废水和生活污水是长江水系武汉段沉积物中重金属污染的主要来源。
利用湖泊沉积物的记录作用，运用<210>pb和<137>Cs的计年方法，首次高分辨地研究了武汉地区典型持久性有机污染物的污染历史与变化趋势。研究结果表明，由于我国20世纪60年代开始生产PCBs，70年代沉积物中PCBs含量达到一个峰值；80年代后虽停止了PCBs生产，但由于含有PCBs来源的各种工业的大量出现，沉积物中PCBs含量呈现出明显的增加趋势。沉积物中PCBs以前主要来源于变压器油和电力电容器等，近年来不但存在变压器油和电力电容器污染源，而且城市工业废水和生活污水也是其重要来源。沉积物同样记录了武汉段多环芳烃(PAHs)的污染历史及其变化趋势。20世纪70年代末以来，沉积物中PAHs出现了较大幅度的增长，低环PAHs比重逐渐减少，高环多环芳烃逐渐增加，高温燃烧过程的贡献越来越大，反映了华中地区从农业经济向工业经济的转变。虽然近年来该区域进行了能源结构的调整，但煤的燃烧仍是沉积物中PAHs主要来源。1990年以后，PAHs毒性当量浓度急剧增加，表层沉积物的潜在毒性很大，长江水系武汉段PAHs污染趋势严峻。