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饮用水安全是全球范围内广受关注的热门问题。饮用水中砷（arsenic,As）污染能够诱发癌症和多种疾病,威胁人类健康。除As外,饮用水中还存在消毒副产物（disinfection byproducts,DBPs）和一些常规元素（如Fe）等,它们对As在人体内的积累和代谢影响及其机制等仍认识不清,亟需开展As、DBPs和Fe等饮用水中不同类型污染物的联合毒性效应研究,为饮用水的安全毒性评估提供更为可靠的毒性数据依据。本论文以人肝癌细胞（HepG2）为受试细胞,通过二元和三元暴露体系,采用高通量PCR技术、代谢组学技术等系统研究了典型含氮DBPs—二氯乙酰胺（dichloroacetamide,DCAcAm）、Fe对As毒性效应的影响,主要开展了如下研究内容:（1）DCAcAm和Fe对As生物有效性及代谢转化的影响;（2）DCAcAm和As二元暴露的细胞毒性效应及其机制;（3）Fe、DCAcAm和As三元暴露的细胞毒性效应及其机制。具体研究结果及结论如下:（1）As和DCAcAm联合暴露显著促进了As在细胞内的积累,且DCAcAm暴露浓度越高,胞内As浓度越高。Fe的加入降低了细胞内总As浓度,且DCAcAm暴露浓度越高,Fe的影响越显著。As和DCAcAm联合暴露促进了As的甲基化,Fe的加入增加了低浓度（0.375 mg/L）As的甲基化,但降低了高浓度（0.75 mg/L）As的甲基化。As和DCAcAm联合暴露使胞内甲基供体S-腺苷蛋氨酸（Sadenosylmethionine,SAM）含量增多,变化趋势与As甲基化变化一致,Fe的加入进一步增加了细胞内SAM含量;As和DCAcAm联合暴露对内DNA甲基化调控基因表达产生抑制作用,Fe的加入进一步抑制了基因表达。（2）As和DCAcAm联合暴露显著抑制了细胞生长,且DCAcAm浓度越高抑制效果越强,二者对细胞存在协同毒性作用。高通量PCR技术研究发现,所检测的54个基因中,46.3%-72.2%的基因由于As的单独和联合暴露发生了差异表达,其中0.375 mg/L As和DCAcAm联合暴露引起的差异表达基因（differentially Expressed Genes,DEGs）数量与单独0.375 mg/L As暴露的相同,而0.75 mg/L As和DCAcAm联合暴露导致了更多基因差异表达。As和DCAcAm联合暴露引起了基因在功能和通路富集上的显著差异,与氧化应激、炎症免疫反应、凋亡和脂质代谢及DNA修复相关的DEGs数量增多,表达量也更高;其中氧化应激类变化最显著,参与该通路的DEGs比单独As暴露多6-9个,典型基因EGFR、AKT1表达倍数经0.375 mg/L As和DCAcAm联合暴露后分别增加28.1%和18.6%。代谢组学结果显示,As和DCAcAm联合暴露显著抑制HepG2细胞的氨基酸代谢,降低了缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸水平,抑制氨酰-t RNA生物合成过程。上述结果表明,与As单独暴露组相比,低浓度DCAcAm暴露显著增加了As对细胞生长和代谢的影响,高浓度DCAcAm暴露还显著影响细胞的基因表达。（3）As和Fe的二元联合暴露对HepG2细胞具有协同作用,且对HepG2细胞的生长影响与As和DCAcAm的联合效应相当,即As与Fe联合暴露和As与DCAcAm联合暴露对细胞的毒性相当。在As与DCAcAm联合暴露的基础上,Fe的加入显著降低了细胞存活率。基因表达分析结果显示,0.375 mg/L As和DCAcAm联合暴露对基因表达的干扰受Fe影响较小,Fe增加了0.75 mg/L As和DCAcAm联合暴露的基因差异表达。三元暴露导致了更多DEGs富集到氧化应激、细胞排毒和凋亡通路上,0.375 mg/L As、DCAcAm及Fe联合暴露组参与GO:0006979、GO:0098754、GO:0097190通路的基因数量比单独As暴露及As与Fe联合暴露多6-13个,0.75 mg/L As、DCAcAm及Fe联合暴露组多1-19个。多代谢组学分析发现,Fe的加入增加了As和DCAcAm联合暴露的差异代谢产物及其代谢途径的数量,涉及Beta丙氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸的代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成、降解,以及丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢。上述结果表明,与As单独及As和DCAcAm联合暴露组相比,Fe显著增加了它们的细胞增殖毒性,增强了对细胞基因表达和代谢的扰动。综上所述,DCAcAm会促进As的吸收和甲基化,增加As对HepG2的毒性效应,Fe的加入进一步增加了DCAcAm和As的联合毒性。研究结果为饮用水的复合污染评价研究提供了新的思路,当进行饮用水健康风险评估时,关注水的无机As污染的同时,饮用水中的典型有机污染物-DBPs和常量元素Fe对As毒性的影响不容忽视。