长江作为沿江流域重要的饮用水源地，受到日益严重的污染。在长江的多个区段已检测出多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)、有机农药（organic pesticides，OPs）、酞酸酯(phthalate esters，PAEs)等有机污染物及重金属，饮用水源水的环境健康受到威胁。关于长江水源水污染引起的遗传毒性、生殖毒性及致癌风险，已有不少报道。以往的研究往往针对浓缩水样，局限于单一化合物的单一毒性。然而水源水的污染组分复杂，逐一研究每一组分的毒性并不现实，难以反映长江水源水中的所有污染物的生物毒性及健康风险。　　与传统的毒理学方法相比，代谢组学方法能够从组学的角度更加全面、系统地研究环境污染物对生物体的毒性作用。本研究围绕长江南京饮用水源水的潜在毒性，建立了基于一维氢谱核磁共振技术(proton nuclear magnetic resonance，1H-NMR)的水源水代谢组毒性检测方法，并筛选出了新的生物标志物。研究结果可为饮用水源水健康风险早期预警提供科学依据，并为基于代谢组的生物组学技术在环境毒理中的应用奠定基础。本研究的主要结果如下:　　(1)利用GC/MS及ICP-AES/AFS对长江南京饮用水源水及自来水进行了化学检测。结果发现，长江南京饮用水源水中PAHs和砷(As)浓度分别为0.388μg/L和11μg/L，超过了中国饮用水标准(GB5749-2006)，表明长江南京饮用水源水潜在健康风险。此外，南京自来水中PAHs浓度为0.23μg/L，表明常规自来水生产工艺不能有效去除水源水中痕量的有机污染物。　　(2)利用基于1H-NMR的代谢组技术，分析小鼠血清代谢轮廓的变化，建立饮用水源水代谢组毒性检测方法。结果表明，水源水组小鼠与对照组相比差异显著，并且水源水组中糖蛋白(δ2.06)、丙酮(δ2.24)、丙氨酸(δ1.48)和肌酸酐(δ3.06)等关键性代谢物发生显著改变。代谢组学方法可以有效检测饮用水源水的潜在毒性。　　(3)利用基于1H-NMR的代谢组技术及主成分分析方法(principalcomponent analysis，PCA)，检测分析了南京自来水对小鼠血清代谢轮廓的影响。由PCA分析的的结果可以看出，南京自来水组小鼠与对照组可以明显区分开，并且发现自来水组中乳酸(δ1.34)、丙氨酸(δ1.48)、肌酸酐(δ3.06)和缬氨酸(δ0.97)等代谢物发生显著改变，可以作为南京自来水潜在毒性的生物标志物。　　(4)通过基于代谢组的生物组学技术，结合传统的毒理学方法，对长江南京饮用水源水的潜在致毒模式及机理进行深入的研究。结果发现，水源水组共有243个基因差异表达，其中141个基因表达上调，102个基因表达下调。京都基因与基因组百科全书数据库（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）的生物学通路分析及血清代谢组检测结果发现，外毒物和药物代谢通路，胆汁酸生物合成通路以及PPAR信号通路受到显著影响。血清中丙酮酸、谷氨酰胺、胆碱、柠檬酸、脂质、牛磺酸和氧化三甲胺，可作为长江南京饮用水源水潜在毒性的候选生物标志物。　　综上所述，基于代谢组的生物组学方法灵敏度高，能从生物体整体水平上系统全面地反映微污染天然水体的复合毒性，在饮用水源水环境健康早期预警中具有良好的应用前景。