面对21世纪水资源十分严峻的供需状况，如何有效地控制和扭转我国水环境继续恶化的局面和保护已有的水资源，尤其是保护好与人们生活密切相关的饮用水源，是摆在我们面前刻不容缓的重要任务。统计结果表明，我国河流的水环境污染有近60％是由于有机物污染所致，因此控制有机物污染是改善我国河流污染状况的关键所在。自九十年代以来，水环境中有机污染物，尤其是优先控制污染物的来源、迁移和转化及其生态毒理效应等方面一直是研究热点。 在众多的有机污染物中，大多数半挥发性有机物及有机氯农药都是优先控制污染物，达到一定的污染水平会导致生物或人类行为反常，生理机能紊乱，基因突变，发育不正常，甚至死亡。因此研究有机污染物的污染水平，对其进行生态风险评价是一项紧迫的任务。本文依托欧盟国际合作项目，围绕半挥发性有机物及有机氯农药两类重要的污染物，以淮河江苏段水体作为研究对象，对污染物的监测分析技术、污染水平及生态风险评价进行了较为系统的研究。 对淮河江苏段水体悬浮物及沉积物中的54种半挥发有机物，包括取代苯、取代苯酚、多环芳烃及邻苯二甲酸酯类化合物，进行了定性定量分析。结果表明大部分半挥发性有机物在淮河水体中都能检测到。多环芳烃在悬浮物及沉积物中都是主要的检出物质，尤其在淮河大桥及红光化工厂两个断面，含量占检出半挥发性有机物总量的50％左右，这可能与盱眙县城内居民的燃煤、燃气及河段船只运输有关。在肖嘴断面，取代苯酚及取代苯检出浓度较高，可能是来自安徽省内炼油、炼焦化工厂或小型造纸厂的污染。邻苯二甲酸酯类化合物在样品中也都有检出，可能与近年来这类化合物被广泛用作塑料增塑剂有关。 对淮河江苏段水体悬浮物及沉积物中的有机氯农药的污染进行了监测分析，主要包括滴滴涕类、六六六类、六氯苯外，还有硫丹、狄氏剂、艾氏剂及七氯等16种有机氯农药。在淮河水体悬浮物和沉积物中，所检出的有机氯农药总浓度的平均值范围分别为16.70-28.46ng·L-1和4.55-5.59ng·g-1，其污染水平高于长江水体，相当于或稍微低于辽河污染程度。检测到的大部分有机氯农药在水体中的分布是均一的，在同一断面不同采样点或不同断面的污染水平差别都不明显。比较不同水文时期分析结果发现，枯水期比丰水期污染稍微重一些，但差别不显著。 另外还对淮河沉积物中8种重金属，即Hg、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Zn的分布状况及富集特征进行了研究，并采用Hakanson的潜在生态危害指数法对重金属的危害程度进行了评价。单个重金属的潜在生态危害评价显示，除淮河大桥断面Cd的污染属于中等生态危害外，其他各点重金属的生态危害都很轻微；从多个重金属的潜在生态危害指数看，淮河沉积物重金属污染属于轻微污染。 当水体受到有毒化学物质污染后，可通过饮水、食物链的形式进入人体，影响人体健康，发生急慢性中毒或死亡。本文采用美国国家环保局提出并制定的沉积物风险评价标准，对淮河沉积物中检出的多环芳烃，有机氯农药及重金属的污染状况进行了风险评价。结果发现，某些多环芳烃的污染可能会对该区域的水生及底栖生物造成危害。有机氯农药的污染相对较轻，尚不会对底栖生物造成危害，这可能与国家对这类物质的禁用有关。重金属污染中，除了金属Cr的污染有危害的可能外，其余金属不会对水生资源造成危害。虽然沉积物中有机物的生态风险危害程度较小，但生物对有机物的积累和放大作用是非常明显的，因此还应采取一定的措施净化排放的工业和生活废水，防止其在环境中的积累。 以环境监测、生态毒理及临床试验数据为基础的化学品的分布性质与生物活性，表征着生态风险的特征。有机污染物的定量结构—活性关系(QSAR)技术为预测化学品性质及生物活性的提供了可靠的技术支持。由于量子化学参数具有不依赖于实验测定、物理意义明确以及不限于同系物研究等优点，有利于实现“污染预防”、探索污染物的毒性机理和建立意义明确的QSAR预测模型，在QSAR的发展中起着越来越重要的作用于。本文的QSAR模型都是建立在量子化学参数基础上的。 基于不同毒性作用机制化合物的疏水性和对生物活性的贡献不同这一事实，应用疏水性参数(正辛醇/水分配系数，logKow)为探针变量，将化学品进行分类，应用量子化学参数—最低未占轨道能(E1umo)来表征化学品的亲电反应性，预测化合物的反应性毒性，继而发展基于作用机制的QSAR方法。应用该方法，分别研究了51种取代苯及衍生物和23种由取代苯酚组成的混合物对两栖动物幼体—日本长腿蛙蝌蚪(Ranajaponica)的急性致死性毒性，以及31种苯及衍生物对高等植物的黄瓜(Cucumissativus)种子发芽的抑制毒性，系统、深入地探讨了这些污染物对两栖动物和高等植物的毒性作用机制，采用量子化学参数，建立了既具有明确意义、又具有高度预测能力的QSAR模型。 分子全息是一种全新的分子结构表征方法，基于分子全息的结构活性关系技术(HQSAR)是一种具有高度预测能力的QSAR新技术。它采用偏最小二乘回归方法(PLS)建立预测模型，避免了传统回归分析方法中参数之间的多重共线性问题。本文应用HQSAR技术研究了56种取代苯化合物对虹鳉的生态毒性，建立了具有高度预测性的QSAR模型。采用组内交叉验证和组外预测等方法检验了模型的预测能力和稳健性，为取代苯类化合物的生态毒性的预测提供了理论工具。 本文还应用基于分子模拟技术的比较分子力场分析(CoMFA)和基于分子全息的QSAR技术研究了49种五倍子酸类化合物的麻醉活性，在此基础上建立了基于CoMFA的3D-QSAR模型以及分子全息QSAR模型。从方法原理、模型产生、预测能力和机理解释等方面比较了两种QSAR技术的优缺点。结果显示，两种QSAR方法对测试化合物都显示了良好的一致性与预测性能，研究结果为预测相关五倍子酸衍生物的麻醉活性提供了理论工具；同时CoMFA计算得到的立体场和静电场等高图，也为指导设计新的选择性或活性的五倍子酸衍生物提供了相关信息。