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新型污染物（Emerging Contaminants,ECs）产生的环境污染和生态毒性效应是目前全球面临的重大环境问题之一。抗生素、双酚类污染物、全氟化合物及其替代品是三类典型的新型污染物,其本身或中间产物在环境介质中被频繁检出,对人体健康和生态环境具有潜在危害。因此,深入研究三类新型污染物的细胞毒性和作用机制具有重要意义。常规污染物体外毒性评价方法具有周期长、成本高、部分染色剂有毒等缺点,而细胞电化学方法是基于电化学与细胞生物学发展起来的新方法,具有无需标记、简单、灵敏、快速等优点,可为新型污染物的毒性评价提供有效手段。目前电化学检测所用细胞多为人体癌细胞,与之相比,鱼类细胞可以更加直接地反映污染物对水生生物的毒性作用,但鱼细胞的电化学响应信号较弱,需要制备电催化性能更为优异的修饰电极,以提高检测灵敏度。综上,本文以碳纳米管、石墨烯、碳纳米角为基底材料,制备了三种电催化性能较高的复合修饰电极,利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、透射电子显微镜、X射线能谱、拉曼光谱、循环伏安法进行了表征。以草鱼肾脏细胞（CIK）为模型细胞,建立了基于不同纳米修饰电极的细胞电化学方法,分别研究了抗生素类污染物、双酚类污染物、全氟化合物及其替代品对CIK细胞的毒性,并与传统噻唑蓝比色法（MTT）进行了比较。进一步结合氧化应激与细胞凋亡指标进行综合分析,深入揭示了其细胞毒性作用机制。主要研究结果如下:1.利用酸化多壁碳纳米管（f-MWCNTs）与溴甲酚紫（BCP）对玻碳电极（GCE）进行修饰,制备了二元纳米复合修饰电极f-MWCNTs/BCP/GCE。表征结果表明,该电极拥有较大的电活性表面积（0.149 cm~2）和良好的电子传递性能,对CIK细胞表现出良好的电催化活性。结合高效液相色谱分析证实所测得电化学信号归因于细胞中的鸟嘌呤和黄嘌呤。在优化检测条件的基础上,建立了基于f-MWCNTs/BCP/GCE的细胞电化学方法,实现了对抗生素类污染物（四环素类、喹诺酮类、磺胺类）的毒性检测。结果表明,六种抗生素对CIK细胞生长均具有明显的抑制作用,细胞毒性与其浓度对数呈线性关系。四环素、土霉素、环丙沙星、氧氟沙星、磺胺异恶唑、磺胺甲恶唑对CIK细胞作用48 h的半数抑制浓度(IC50)分别为184.51、229.09、354.98、380.19、660.69和831.51μM,四环素类抗生素对CIK细胞的毒性高于喹诺酮类与磺胺类。与MTT法相比,两种方法测得的毒性规律一致,电化学方法测得的六种抗生素的IC50值均低于MTT法测得的IC50值,证明电化学方法是可靠的且更为灵敏。2.采用羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）、罗丹明B（Rh B）和金纳米粒子（Au NPs）修饰丝网印刷电极（SPE）,制备了可用于微量细胞检测的三元纳米复合修饰电极MWCNTs-COOH/RhB/AuNPs/SPE。对其进行表征发现,MWCNTs-COOH、Au NPs和Rh B之间存在协同效应,可以显著提高电子转移速率,增大电活性表面积（为SPE的2.21倍）。该三元复合修饰电极对CIK细胞具有优异的电催化活性。在优化检测条件的基础上,建立了基于MWCNTs-COOH/RhB/AuNPs/SPE的细胞电化学方法,利用该方法研究了五种双酚类污染物对CIK细胞活性的影响。结果表明,五种双酚类污染物对CIK细胞生长均具有明显的抑制作用,细胞毒性与其浓度对数呈线性关系。双酚AF、双酚B、双酚A、双酚F和双酚S对CIK细胞作用48 h的IC50值分别为21.33、72.44、112.20、158.49、173.78μM,双酚AF、双酚B对CIK细胞的毒性高于双酚A,表明二者不是双酚A的环境友好型替代品。在相同条件下与MTT法的检测结果进行比较,细胞电化学方法更为灵敏、快速。3.采用酸化碳纳米角（f-CNH）和负载金纳米粒子石墨烯（GR/Au NPs）修饰丝网印刷电极（SPE）,制备了三元纳米复合修饰电极f-CNH/GR/Au NPs/SPE。表征结果表明,GR-Au NPs与f-CNH的复合可以有效解决GR片层间易团聚的问题,该复合电极的电活性表面积增大为SPE的2.37倍,极大地促进了电子转移速率,并对CIK细胞表现出优异的电催化活性。在优化检测条件的基础上,建立了基于f-CNH/GR/Au NPs/SPE的细胞电化学方法。使用该方法研究了全氟化合物及其替代品对CIK细胞的毒性,结果表明,五种全氟化合物及其替代品对CIK细胞生长均具有明显的抑制作用,细胞毒性与其浓度对数呈线性关系。六氟环氧丙烷三聚体羧酸、六氟环氧丙烷二聚体羧酸、全氟辛烷磺酸、全氟辛酸、6:2氟调聚羧酸对CIK细胞48 h的IC50值分别为:88.53、192.84、252.99、506.22、627.55μM,六氟环氧丙烷三聚体及二聚体羧酸对CIK细胞的毒性高于全氟辛烷磺酸和全氟辛酸,表明其不是全氟化合物的环境友好型替代品。细胞电化学方法所得毒性规律与传统MTT法一致,但该方法得到的IC50值更低,说明其灵敏度更高。4.将电化学方法测得的三类新型污染物的细胞毒性数据与氧化应激、细胞凋亡参数进行相关性分析,发现其细胞毒性与氧化应激及细胞凋亡指标间均存在显著相关性,具体为:细胞毒性与细胞内活性氧（ROS）、DNA损伤尾距（TM）正相关,与谷胱甘肽（GSH）含量、超氧化物岐化酶（SOD）活力、线粒体膜电位（MMP）红绿光比值负相关;细胞内ROS与GSH、SOD、MMP显著负相关,与TM显著正相关,均符合细胞内ROS上升导致细胞氧化应激损伤及细胞凋亡的代谢机制。三类新型污染物作用于CIK细胞后,均会引起细胞内ROS含量上升,促使细胞内抗氧化系统失衡,GSH含量降低,SOD酶活力下降,进而导致细胞内MMP下降,DNA损伤加剧,最终导致细胞凋亡。但其毒性作用机制也存在一定差异,其中,抗生素可与GSH及构成SOD酶的碱性氨基酸相互作用而导致GSH与SOD酶活力下降,加重CIK细胞的氧化应激损伤,同时,通过影响细胞内DNA合成进而造成DNA损伤;双酚类污染物可使细胞内产生更多ROS,加重细胞的氧化应激损伤,并导致DNA损伤;全氟化合物及其替代品本身的弱酸性使其与构成SOD酶的碱性氨基酸相互作用而导致SOD酶活力下降,并通过与GSH作用加重细胞氧化应激损伤,通过对线粒体作用而致使MMP下降,进而加重细胞凋亡。