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水源水污染日益严重,饮用水深度处理工艺应用越来越广泛,但臭氧氧化等替代消毒工艺过程中可能会产生新型污染物,特别是具有遗传毒性的污染物越来越引起关注。遗传毒性效应涉及多通路、多层次,作用方式具有复杂性和复合性,而目前饮用水遗传毒性评价指标单一,不能全面分析毒性潜力,并且可能存在假阴性结果。对饮用水处理过程开展多终点遗传毒性评估,研究饮用水存在潜在的安全风险十分重要。 本文针对饮用水遗传毒性效应检测,优化了表征染色体/纺锤体损伤的基于流式细胞细胞仪体外微核自动化测试和建立了活体暴露稀有鮈鲫外周血红细胞微核检测技术,同时对表征DNA损伤/修复的SOS/umu实验进行优化。利用所建立的方法对我国北方、南方和中原地区4个城市中5个水源地和9个饮用水厂处理过程及部分管网水在DNA水平和染色体水平的遗传毒性特征进行分析,结合损伤作用类型分析遗传毒性效应的成因,主要结论如下: 将所优化的基于流式细胞仪体外微核自动化测试技术应用于饮用水中典型遗传毒物单一化学品检测,对中国仓鼠卵巢细胞(CHO k1)的染色体损伤效应评价发现碘乙酸>溴乙酸>三溴乙酸>>二氯乙酸;对于SOS/umu实验表征的DNA损伤/修复效应证实存在同样规律。将所建立的中国特有实验生物稀有鮈鲫外周血红细胞微核试验,同青鳉等其他模式鱼类对比,发现稀有鮈鲫对饮用水中遗传毒性物质具有更高敏感度,且适用于饮用水染色体损伤评价,为后续在线生物监测饮用水处理过程遗传毒性效应提供技术支撑。 对5个典型水源地进行遗传毒性效应研究发现,五种水源水直接和间接DNA损伤/修复效应的TEQ4-NQO和TEQB[a]P范围分别是0.02-0.18μg/L和0.10-0.46μg/L;水源水中非整倍体毒剂和染色体断裂剂共同造成染色体损伤,不同水源地两类物质的贡献存在差异。全二维气相色谱飞行时间质谱分析3个水源地发现DNA水平和染色体水平遗传毒性效应均最强的样点污染物种类和遗传毒性物质明显高于其他样点。 对4个城市9个饮用水厂处理过程遗传毒性特征研究发现,饮用水消毒工艺出水不同遗传毒性终点结果差异明显;氯化消毒出水DNA损伤/修复效应显著,而臭氧氧化出水可能会增强染色体损伤效应,其主要贡献物质为染色体断裂剂;管网水随传输距离的不同遗传毒性效应存在差异。综上表明饮用水遗传毒性评价需要多终点、多层次检测体系。