近年来，我国水体重金属污染严重，传统理化分析虽然能够精确检测水体污染物的组成和含量，但是无法进行快速、实时在线检测，不能反映污染水体对生物种群的综合毒性。水质生物毒性检测可弥补传统理化方法的不足，深入研究重金属胁迫水质生物的毒性过程和机理，可以为研发用于水体重金属毒性检测的生物传感器提供理论依据和方法支持，这对提升环境监管能力、完善水环境质量评价体系、保障我国水环境安全具有重要意义。　　本文将藻类作为受试生物，系统深入的研究了确保水体重金属毒性检测结果正确可靠的实验方法和实验条件，重点研究了水体重金属Hg2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+胁迫蛋白核小球藻的毒性机理和模型，扩展了实验室藻类光合活性原位测量系统的软件功能，开发可用于藻类水体重金属毒性检测的系统，并验证了系统的正确性，取得的创新研究成果如下:　　(1)筛选蛋白核小球藻作为检测四种受试重金属的敏感藻种，确定蛋白核小球藻用于水体重金属毒性检测的最佳暗适应时间为5min:实验通过测定和分析斜生栅藻、蛋白核小球藻、普通小球藻三种藻PSⅡ系统各荧光参数，以重金属离子对三种藻的抑制率为首要条件，结合三种供试藻对四种重金属达到某一抑制率时的响应时间，确定蛋白核小球藻为敏感藻种;实验以光照组和暗适应组相同胁迫时间下蛋白核小球藻和斜生栅藻光合荧光参数Fv/Fm、Yield、NPQ的变化规律为前提，qP值为主要分析参考依据，通过方差分析和多重比较的方法对三种藻的最佳暗适应时间进行分析，得到蛋白核小球藻和斜生栅藻最佳暗适应时间分别为5min和10min，铜绿微囊藻无需进行暗适应的结论;　　(2)选取叶绿素荧光诱导动力学法作为水体重金属毒性检测最适合的方法:实验对比研究了三维荧光光谱技术、同步扫描荧光光谱技术和叶绿素荧光诱导动力学三种荧光光谱技术测定蛋白核小球藻受不同浓度重金属胁迫前后荧光光谱的变化结果，发现:叶绿素荧光诱导动力学法相比于其他方法，可以通过快速测定和分析受重金属胁迫前后多个光合荧光参数Fv/Fm、Yield、qP、NPQ的变化，更全面深入的对重金属抑制藻类光合作用机理的内在性做出解释;实验还比较了叶绿素荧光诱导动力学法和藻类毒性检测的国标方法——藻类生长抑制实验法的检测结果，分析认为48h、53h、72h、77h和96h的藻光合活性抑制率和96h比生长率抑制率间具有较好的S函数关系(R^2＞0.95)，确保叶绿素荧光诱导动力学法进行水体重金属毒性检测结果的准确可靠。　　(3)解析并建立水体单一及联合重金属Hg2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+胁迫蛋白核小球藻的毒性机理与模型:在单一重金属胁迫机理模型研究中，结合双因子方差分析和相关性分析的方法，深入分析各光合荧光参数随重金属胁迫浓度、时间及浓度时间交互作用的变化规律，由Log-logistic模型拟合得到四种重金属毒性当量与藻活性抑制率间的关系，建立基于叶绿素荧光诱导动力学法的蛋白核小球藻单一重金属毒性检测模型;在联合重金属胁迫机理模型研究中，采用24析因设计方法和一般线性模型方差分析方法进行实验设计和分析，认为主效应Hg、Cd、Cu、Zn以及交互作用Hg*Cu、Hg*Zn和Hg*Cu*Zn对蛋白核小球藻光合荧光参数Fv/Fm具有显著性影响(Sig.＜0.05)，其他交互组的影响不显著(Sig.＞0.05)，利用多元线性回归的方法，建立了重金属浓度与蛋白核小球藻光合抑制率间的关系模型y[％]=-22.557+19.926Hg+5.282Cu+0.015Zn+0.029Hg*Zn-0.002Hg*Cu*Zn，并对模型进行拟合优度检验、F检验、t检验和残差分析，证明模型具有较好的拟合效果，可用于Hg2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+胁迫蛋白核小球藻的联合毒性估计。　　(4)在实验室研制的浮游植物光合作用活性原位测量系统的基础上，将本文研究所得的重金属毒性与藻类光合活性抑制率间的剂量-效应关系模型加入软件处理部分，扩展原有系统功能，开发出可用于实验室已知种类的四种重金属毒性检测的藻类生物传感器系统，并验证了系统的正确性。　　综上所述:本文从实验条件研究、实验方法选择、机理分析和模型建立、系统开发和验证多个方面对水体重金属胁迫藻类的毒性作用过程和机理进行了系统深入的研究，为研发用于水体重金属毒性检测的生物传感器提供了理论依据和方法支持，并建立了可用于藻类水体重金属毒性检测的系统雏形。