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分子生物标志物由于其能对污染物低剂量长期暴露的早期损伤做出预警近年来成为国内外研究热点之一，并已在水环境生态风险评价中应用日益广泛。已有资料表明，生物体的抗氧化防御系统对污染物胁迫相当敏感，可为机体氧化应激提供敏感信息。然而，抗氧化酶活性的变化往往不能直接反映生物体受污染胁迫的程度，难以对污染物作用于生物体的毒性作用机理进行阐释，如果能够直接测定生物体内的活性氧，弄清污染物、生物体活性氧以及抗氧化防御系统之间的耦合关系，深入研究污染物胁迫下的氧化应激机制，则有利于揭示污染物对生物体的微观致毒机理，对于预测水污染对生物体早期伤害将更具意义。
本论文在建立了鲫鱼活性氧的体内外捕获方法的基础上，选取氯酚类代表性化合物，邻氯苯酚(2-CP)、2，4-二氯苯酚(2，4-DCP)、2，4，6-三氯苯酚(2，4，6-TCP)以及五氯酚(PCP)和四溴双酚—A作为典型有机污染物，采取体内腹腔注射和体外暴露的两种染毒方式对鲫鱼进行实验室模拟，应用电子顺磁共振/EPR技术，测定污染物胁迫下水生生物体活性氧的产生及抗氧化防御系统等生理生化指标，探讨氧化损伤机制，揭示污染物对生物体的微观致毒机制，并探讨将ROS和抗氧化防御系统相比用作生物标志物的潜力及优势，筛选敏感的生物标志物，为水环境生态风险评价提供理论依据，取得的主要结果如下：
1．提供了2，4-二氯苯酚(2，4-dichlorophenol，2，4-DCP)腹腔注射引起鲫鱼(Carassiusauratus)肝脏活性氧(ROS)产生的直接证据。PBN加合物的超精细分裂常数aN=13.7 G，aH=1.8 G，g因子为2.0058，该ROS被鉴定为°OH。0.025mg/kg的2，4-DCP就显著诱导°OH的产生，且°OH产生的信号强度与2，4-DCP注射剂量呈较好的剂量—效应关系，表明°OH对2，4-DCP反应敏感。2，4-DCP引起鲫鱼肝脏丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量显著增加(p＜0.05)，MDA与°OH呈很好的正相关(r=0.909，p＜0.05)，提示脂质过氧化由°OH诱导生成。超氧化物歧化酶(SOD)活性与°OH产生随时间变化的动力学趋势呈很好的正相关(r=0.9078，p＜0.05)，暗示°OH可能由O2°—生成。并推测°OH在鲫鱼肝脏中可能的生成路径为：2，4-DCP经单电子氧化反应，通过NADH途径首先诱导超氧阴离子(O2°—)的生成，然后通过Harber—Weiss反应生成°OH。谷胱甘肽硫转移酶GST活性8h达到最大诱导，24h后逐渐恢复至对照组水平，表明GST在24h内对2，4-DCP代谢解毒发挥的作用，分析°OH信号强度在24h后迅速降低的原因可能是2，4-DCP在鲫鱼体内的代谢所致。
2．以自由基的二次捕获技术研究了邻氯苯酚(2-chlorophenol，2-CP)腹腔注射引起鲫鱼肝脏活性氧产生的动力学和热力学。结果表明，在鲫鱼肝脏内生成的活性氧为°OH。观察到2-CP在50mg/kg时，就显著诱导°OH产生，且2-CP注射剂量与°OH的信号强度存在剂量—效应关系，表明°OH很有潜力成为指示2-CP污染的敏感生化指标。过氧化氢酶(CAT)和GST在2-CP剂量为50mg/kg时呈极显著诱导(p＜0.001)(分别相当对照组的403％和313％)，表明CAT和GST对2-CP响应敏感。°OH与GSH随时间变化呈显著性负相关(r=—0.9278，p＜0.01)，暗示°OH的生成使GSH含量降低，削弱机体抗氧化防御能力，引起机体氧化应激。线粒体是°OH产生的重要靶位点之一，SOD和CAT对线粒体中产生°OH的抑制作用表明，O2°—和H2O2很可能是°OH产生过程的中间体自由基。
3．通过体外暴露的染毒方式，以自由基的二次捕获技术研究了2，4，6-三氯酚(2，4，6-trichlorophenol，2，4，6-TCP)诱导鲫鱼活性氧的产生、抗氧化防御系统的变化以及与2，4，6-TCP在鲫鱼肝脏内的富集的相关关系。结果表明，2，4，6-TCP在国家渔业水质标准的安全浓度(0.005mg/L)就能引起°OH的显著诱导，且暴露剂量与°OH信号强度之间存在良好的剂量—效应关系，表明°OH对2，4，6-TCP响应敏感，很有潜力成为指示2，4，6-TCP污染的敏感生化指标。而SOD对2，4，6-TCP响应的敏感浓度为0.01mg/L。获得了°OH信号强度与鲫鱼肝脏2，4，6-TCP浓度之间的相关性，呈良好的正相关(r=0.8637，p＜0.05)，揭示了2，4，6-TCP进入鱼体肝脏后很可能通过单电子氧化反应等一系列链式反应路径最终生成°OH。在暴露的不同时间内，°OH的信号强度与2，4，6-TCP在肝脏中的富集浓度随时间的增加表现出相似的变化趋势，呈良好的相关性(r=0.8869，p＜0.05)，表明°OH主要是由鲫鱼肝脏中富集的2，4，6-TCP诱导产生，2，4，6-TCP在肝脏中可能发生代谢或生物转化，但其代谢产物未对°OH的产生做出贡献。
4．通过体外暴露的染毒方式，以自由基的二次捕获技术研究了五氯酚(pentachlorophenol，PCP)五氯酚诱导鲫鱼活性氧的产生及其在鲫鱼体内的富集行为。结果表明，PCP在低于国家渔业水水质标准的安全浓度(0.001mg/L)就能引起°OH的显著诱导，且暴露剂量与°OH信号强度之间存在良好的剂量—效应关系，表明°OH对PCP响应敏感，有潜力成为指示PCP污染的生物标志物。PCP在我国国家渔业水质标准的安全浓度(0.005mg/L)就能引起SOD活性显著性诱导，表明SOD对PCP响应敏感。比较PCP在肝脏中富集的浓度与°OH产生的动力学，发现PCP暴露7d内，两者随时间变化的动力学呈显著性正相关(r=0.9806，p＜0.05)，表明°OH的产生是PCP通过某种途径诱导产生。7d后，PCP在肝脏中的浓度迅速降低，而°OH信号强度却缓慢的下降，暗示可能存在其他机制诱导°OH的生成。比较TCP与PCP诱导鲫鱼°OH产生的热力学发现，相同浓度暴露的PCP诱导鲫鱼°OH产生的信号强度显著高于TCP，并对该原因进行了合理的分析。上述研究表明，氯酚类污染物诱导水生生物鲫鱼体内°OH的产生是其对鲫鱼致毒的重要路径。
5．通过体外暴露的染毒方式，以自由基的二次捕获技术研究了四溴双酚—A诱导鲫鱼活性氧的产生及其机制。结果表明，在TBBPA浓度为0.0025mg/L时，即显著诱导鲫鱼肝脏°OH产生，且存在剂量效应关系，并对°OH的产生机制进行了深入探讨。SOD和CAT活性对TBBPA的响应不及°OH对TBBPA的响应稳定和直接，可考虑将°OH作为指示TBBPA污染的生物标志物。