近年来,随着社会经济的快速发展,越来越多的污染物进入水环境中,造成了严重的水污染。沉积物是水环境的重要组成部分,明确其中污染物的毒性,对于准确开展水环境风险评估至关重要,也是目前国内外研究的热点。疏水性污染物经地表径流、地表渗透等进入水环境,蓄积于沉积物中。沉积物颗粒组成、材质、大小等性质不同,使其具有不同的沉降速度和沉降距离,形成沉积物不同粒径分布,进而影响沉积物中污染物的吸附/解吸行为,可能导致高毒性污染物生物可利用性和毒性差异,从而改变沉积物的生态风险。但沉积物粒径粒径对高毒性污染物的生物可利用性和毒性的影响仍不清楚。本研究以对底栖动物具有高毒性的杀虫剂氯氰菊酯为目标污染物,从微观层面研究不同粒径沉积物的性质差异,包括总有机碳(TOC)含量、组成、材质、比表面积、孔体积和吸附量;同时,结合生物累积(夹杂带丝蚓)和仿生萃取技术,包括Tenax吸附解吸和固相微萃取(SPME),探讨沉积物粒径对氯氰菊酯解吸过程及生物可利用性的影响。最后,以摇蚊幼虫和钩虾为模式生物开展毒性测试,评估沉积物粒径对毒性的影响。首先,通过湿筛法将野外采集沉积物分成五个粒径,即<20、20-63、63-180、180-500和>500μm,并分别对其进行性质表征。沉积物性质表征结果显示,不同粒径的沉积物TOC含量存在差异,分别为1.78±0.02%、0.817±0.12%、1.04±0.12%、1.66±0.15%和7.99±1.8%。从组成和材质上,五种沉积物可分成四个类型,<20μm的沉积物颗粒主要是表面疏松多孔的黏土;20–63和63–180μm的沉积物既包含表面光滑块状的沙壤土,又包含少量黏土;180–500μm的沉积物颗粒呈块状,表面光滑的沙土;>500μm的沉积物颗粒主要是植物碎屑。不同粒径沉积物的孔体积、比表面积和吸附能力随沉积物粒径的减小而增加。然后,利用这些沉积物开展仿生萃取和生物积累测试,并结合沉积物孔体积和TOC研究沉积物粒径对生物可及性和生物可利用性的影响。结果显示,沉积物中氯氰菊酯的快速解吸部分(F_r)随着孔体积的增加(粒径的减小)而增加;快速解吸速率(k_r)随着TOC含量的增加而增加。另外,孔隙水中氯氰菊酯的自由溶解态浓度(C_f)随着沉积物中TOC含量的增加而降低。不同粒径沉积物中k_r和C_f的变化并未影响氯氰菊酯在生物体内的累积,表明生物摄食沉积物的行为对氯氰菊酯在生物体内蓄积具有重要作用。最后,建立了不同粒径沉积物中氯氰菊酯对摇蚊幼虫和钩虾的剂量-效应曲线,结果显示沉积物粒径越细,氯氰菊酯的半致死浓度(LC50)值越小,即毒性越强。对比仿生萃取数据,虽然粗粒径沉积物中氯氰菊酯解吸速率更快,自由溶解态浓度更高,但细颗粒沉积物的毒性更强,这也进一步表明摄食细颗粒是影响氯氰菊酯毒性的重要暴露途径。在研究沉积物中污染物生物可利用性和毒性时,需要考虑沉积物粒径,特别是细颗粒沉积物的摄食暴露。