一些重金属在环境介质中不能被分解，在环境因子变化下或与其他物质联合胁迫会产生不同的毒性效应。砷(As)为元素周期表中VA族中的一种类金属元素，在自然界中分布广泛，是环境中最常见和最严重的致癌污染物之一。因其理化性质和环境行为与重金属有许多相似之处，故在环境化学和毒理学领域将其归入重金属研究范畴。不同的环境条件下As的毒理作用会随之变化。秀丽隐杆线虫(C.elegans)被广泛用做模式生物进行生命科学研究，并作为指示生物应用于生态监测。秀丽隐杆线虫成为生态毒理学首选的模式生物之一，主要进行污染物标准化毒性测试。分子生物标志物（molecular biomarkers）可以直接反映外来理化因素与细胞靶分子的相关关系，作为分子伴侣的热休克蛋白因其在胁迫下的显著效应被广泛关注。本研究以C.elegans为活体模型，并通过细胞体外试验，探讨砷的毒理学机制。利用LC50、头摆行为、繁殖率等端点判定指标，研究了不同温度影响下As的毒性变化；揭示砷与一种典型农药草甘膦，及与一种典型重金属Cu的复合作用模式；基于线虫突变体和蛋白表达方法，探讨了Hsp90作为砷污染生物标志物的可行性及最优检测方法，探讨砷胁迫下线虫休眠（dauer)反应及hsp90响应特征。最后，通过As对不同细胞作用的体外试验，深入探究了砷的毒理学机制。研究结果表明在20℃正常培养温度下，As对N2成虫的LC50值为130.5mg/L。环境温度降低在一定程度上可增加线虫成虫抗As的能力，冷冲击与As对N2成虫的联合胁迫表现为拮抗效应，热极限温度通过削弱机体机能可大幅度协同增强重金属的毒性。强热与As对线虫的胁迫表现为协同增强作用。线虫头摆率与繁殖率随砷胁迫强度的增大而降低。草甘磷作对秀丽隐杆线虫的24h LC50为18.53mg/L，草甘磷对秀丽隐杆线虫表现出较强的生殖毒性。低浓度的砷与低浓度的草甘磷协同作用不显著，低浓度的砷与高浓度的草甘磷表现出极强的协同作用，草甘磷对较高浓度的砷毒性协同作用明显。与砷相比，低浓度的草甘膦对线虫行为的抑制作用较强。低浓度砷与草甘膦联合胁迫，对线虫头摆率表现出协同效应。而较高浓度的联合作用下，对线虫行为的协同作用不明显。低浓度胁迫强度下，砷与草甘膦的联合效应对线虫繁殖率表现为协同效应；高强度下二者对线虫繁殖率的联合效应表现为拮抗作用。与砷相比，铜对线虫繁殖率的影响较弱。作为典型重金属，砷与铜对线虫行为的毒性效应存在差异。砷与铜对线虫行为的抑制效应为协同作用。Cu浓度越低，与砷的这种协同作用越明显。低浓度胁迫下砷与铜联合作用下线虫繁殖率显著降低。高浓度胁迫下，铜与砷的联合作用对线虫繁殖率的影响表现为拮抗效应。环境温度变化会影响As对C.elegans的毒性。秀丽隐杆线虫进入休眠阶段增强了机体对砷的抗性，环境温度变化可影响其砷胁迫下的应激反应，进入休眠阶段的幼虫可作为环境温度变化下砷污染的指示生物。免疫印迹法和酶联免疫法均可以用于C.elegans的Hsp90表达水平半定量分析；但酶联免疫法的特异性优于免疫印迹。因此，与野外实际相符的污染强度下（一般为中低强度的污染），利用酶联免疫检测线虫蛋白标志物的精确度会好于免疫印迹法。此外，与免疫印迹法相比，酶联免疫法还具有操作简单、检测通量高及自动化等的特点，使其更适合环境污染物的高通量检测。砷胁迫下秀丽隐杆线虫Hsp90蛋白表达量有下调趋势，与休眠相关的基因daf-21在线虫对砷的应激耐受通路中具有负调控表现，应激蛋白Hsp90可作为高强度砷胁迫的生物标志物。体外毒性试验表明砷的细胞毒性与细胞种类有关，砷通过增加细胞中ROS (reactiveoxygen species)量而影响细胞功能。砷与细胞作用过程具有浓度和能量依赖性。结合活体试验（动物模型）与体外试验（细胞）进行砷毒理研究，对低浓度砷暴露的针对性防治，砷的生物毒性产生过程和致毒机理具有理论与应用意义。