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随着工业发展和城市化进程的加快，人类面临着多种已知和未知有毒有害化学品复合污染的威胁，如何在区域尺度上筛选风险污染物，认识其可能导致的健康危害是一个具有挑战性的课题。目前对于土壤环境，污染物危害认定与评价主要依据现有土壤环境质量标准或环境安全值，但由于污染物的种类和数量日益增加，且绝大多数污染物缺乏基本的毒性资料和有效准确的化学测试手段，单一应用化学监测结合土壤标准/基准方法评价污染物环境风险，已逐渐不能满足环境管理的需要；而且过去在区域环境污染问题上的研究侧重于描述化学物质的空间和时间分布，忽视了复合污染造成的生态毒理效应：环境中有毒污染物导致的生态和健康风险通常是慢性、低剂量和长期暴露的结果，很难简单通过污染物浓度推论其毒害效应。本论文采用生物毒性效应指标和化学分析综合评价区域性环境污染，探索了生态风险评价的方法和途径。
以天津地区为例，应用不同的生物标志物描述了该区域环境的复合污染状况，采用地统计学方法探讨土壤遗传毒性，内分泌干扰效应，芳烃受体(AhR)效应高低的空间分布及各效应之间的相互关系，研究了土壤遗传毒性评价中，活体土壤动物暴露和离体生物测试之间的关系和影响，初步阐述了生物标志物在生态风险评价中的作用。主要结果如下：
(1)利用鼠肝癌细胞EROD试验、重组雌激素受体酵母试验和鼠伤寒沙门氏大肠杆菌的SOS/umu试验研究了天津地区表层土壤的Ah受体效应、内分泌干扰效应和遗传毒性。结果表明，天津地区的表层土壤受到了各种不同类型污染物的污染，三种效应在空间分布上有相似，也有差异，天津城区的三种效应值均偏高，而遗传毒性和内分泌干扰效应在其他区域上却不一致：(2)利用蚯蚓体腔细胞彗星尾距表示DNA损伤程度，在3天活体暴露试验中，发现筛选出的土壤样品所导致的动物体内基因损伤水平显著高于空白对照，且和离体遗传毒性测试的结果一致，认为活体彗星试验可以确认离体SOS/umu试验的结果，并尝试从机理上解释二者的相关性；(3)提出了等毒性土壤量的概念，在遗传毒性表征终点的选择上，用内插法推算出诱导比率IR＝2时的每孔所用的土壤量比诱导比率更为准确和科学；(4)在方法学上探讨了离体和活体生物测试相结合在生态风险评价过程中的可行性。
本论文的主要创新点包括：发展了以离体成组生物毒性测试筛选，通过活体暴露来确认生态风险胁迫因子的生态毒理学方法；建立了以不同的生物效应标志物来评价区域生态风险的方法体系，并应用这些方法对天津地区土壤污染的生态风险进行评价。