工业水处理, 2021, 41(6): 14-24 doi: 10.11894/iwt.2021-0345

• 工业污水处理及回用专题 •

使用生物测试方法评价水质毒性的研究进展

胡贤达,, 耿金菊,, 于清淼, 许柯, 张徐祥, 任洪强

Research progress of aquatic toxicity evaluation using bioassays

Hu Xianda,, Geng Jinju,, Yu Qingmiao, Xu Ke, Zhang Xuxiang, Ren Hongqiang

通讯作者: 耿金菊, 教授。E-mail: jjgeng@nju.edu.cn

收稿日期: 2021-05-13  

基金资助: 江苏省自然科学基金.  BK20180010
国家自然科学基金.  51978327
国家自然科学基金.  21677071
国家重点研发计划.  2018YF0214105
江苏省重点研发计划.  BE2020686

Received: 2021-05-13  

作者简介 About authors

胡贤达(1998-),硕士E-mail:hu_xianda@qq.com , E-mail：hu_xianda@qq.com

Abstract

Bioassays, including in vitro and in vivo bioassays, are important methods for aquatic toxicity evaluation. The in vitro and in vivo bioassay methods commonly used in aquatic toxicity evaluation were reviewed. In regard to in vitro bioassays, the methods and the application of cytotoxicity and genotoxicity assays were briefly introduced and the bioactivity endpoints and effect-based trigger values of reporter gene assays were expounded detailedly. For in vivo bioassays, the subject organisms, methods of toxicity assays and toxicity endpoints were discussed. Based on these, the merits and demerits of in vitro and in vivo bioassays were compared and the future development of bioassays were suggested, aiming to provide reference for the future research and standard setting on aquatic toxicity evalation by bioassays.

Keywords： in vitro bioassays ; in vivo bioassays ; cytotoxicity ; genotoxicity ; reporter gene assay

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胡贤达, 耿金菊, 于清淼, 许柯, 张徐祥, 任洪强. 使用生物测试方法评价水质毒性的研究进展. 工业水处理[J], 2021, 41(6): 14-24 doi:10.11894/iwt.2021-0345

Hu Xianda. Research progress of aquatic toxicity evaluation using bioassays. Industrial Water Treatment[J], 2021, 41(6): 14-24 doi:10.11894/iwt.2021-0345

水环境中的微污染物已成为被广泛关注的环境问题之一，这些微污染物包括药品及个人护理品、类固醇激素、表面活性剂、农药、增塑剂和其他新兴污染物等〔1〕。虽然微污染物通常以微量浓度存在于水环境中，但仍可能会对水生生物和人类健康造成危害〔2〕，因此需要对其进行监测与管控。目前，已有大量文献报道了通过化学分析手段获取污水处理厂出水中各类微污染物信息〔3-5〕，然而，化学分析手段存在一些不足，其一方面需要了解物质信息或拥有标品，另一方面，分析水中全部的化学物质存在困难，并且已有研究表明，环境复杂水样中化合物之间的复合作用，尤其是大多数的生物毒性或生物效应无法通过目标化合物来完全解释〔6-8〕。因此，为了综合评价水样中化合物对于生物的毒性效应，生物测试被广泛使用，其有利于弥补化学分析在未知物质和混合效应方面的局限性，是水质毒性评估的重要工具。

生物测试方法包括体外生物测试与体内生物测试。体外生物测试指在体外培养从通常的生物学环境中分离出的生物体组分进行的实验。水环境研究中的体外生物测试包括细胞毒性、遗传毒性以及重组受体报告基因细胞实验（以下简称报告基因法）〔6, 9-10〕。其中，遗传毒性可通过体外和体内两种方式进行，由于主要通过体外培养细胞或菌株进行〔11〕，因此笔者将其归为体外生物测试进行论述。体内生物测试与体外生物测试相反，通常在动植物整个生物体体内进行，涉及到动物的实验往往需要考虑动物伦理问题。水环境研究中的体内生物测试通常使用藻类、无脊椎动物、鱼类等不同营养级的水生生物进行暴露，以生长状况、死亡率、亚致死率（发育异常、组织损伤等）、繁殖状况、生物标志物变化等为毒性终点〔12-15〕，反映水样对生物的真实毒性。发光细菌实验是一种常见的急性毒性实验，虽然该实验使用微生物进行，具有体外生物测试的特征，但学术界基于实验过程中将发光细菌视为了独立完整水生生物体的考虑，将其归类为体内生物测试〔9, 16〕。发光细菌实验技术成熟、应用广泛〔17-18〕，笔者没有对其进行综述。

生物测试方法种类众多，选择哪种或哪些生物测试应依具体的实验目的和实验对象而定，笔者综述了上述研究方法的使用情况，并给出了不同生物测试方法的选择建议；简要分析了各方法的优缺点，为今后生物测试方法在水质评价方面的研究提供参考。

1 体外生物测试

1.1 细胞毒性

细胞毒性通过体外培养动物组织细胞来检测水样对细胞的损伤。一般使用细胞计数试剂盒检测脱氢酶、ATP等来反应细胞活性，通过吸光度相对定量细胞毒性〔19-21〕。常用于细胞毒性检测的细胞包括中国仓鼠卵巢（CHO）细胞、人肝癌细胞系（HepG2）等。例如，Wencheng Huang等〔22〕使用CHO细胞检测紫外对氯化再生水细胞毒性的去除，通过检测细胞内脱氢酶活性发现紫外线照射能够去除氯化水22.9%~41.7%的细胞毒性。Zhigang Li等〔23〕对我国华东地区12个污水处理厂氯化出水的消毒副产物进行了分析，根据CHO细胞毒性的数据，指出卤乙腈和亚硝胺对细胞毒性起到了主要贡献，此类消毒副产物应当重点关注。Yue Yu等〔24〕使用HepG2细胞进行了细胞毒性实验，通过检测胞内脱氢酶、ABC转运蛋白活性和活性氧水平等指标，多方面评价了不同污水处理厂的处理效果。其他细胞例如人扩展多能干细胞〔25〕、虹鳟鱼RTG-2细胞系〔26〕等也可用于细胞毒性检测。此外，Guangbo Qu等〔27〕还使用大鼠神经元细胞线粒体酶活力反映地表水对神经细胞的毒性，并在一家溴化阻燃剂工厂附近的河流检出此类毒性。细胞毒性在饮用水消毒副产物、污水处理厂出水和地表水毒性检测方面均有应用，反映了水样对细胞的综合毒性，具有灵敏、便捷的优点，是水质毒性评估的重要工具。值得注意的是，不同细胞对不同污染物的耐受能力不同〔28〕，因此，通常更加关注使用同种细胞得到的横向对比结果，而不直接关注毒性数值。

1.2 遗传毒性

一些污染物如醛类、含卤有机物等在低浓度下可能不会导致细胞死亡或活力降低，但是却能对遗传物质造成损伤，表现为遗传毒性〔29〕。遗传毒性的检测方法通常包括彗星实验〔30〕、微核实验〔28〕、应急反应umuC基因表达实验（SOS/umu实验）〔31〕和鼠伤寒沙门氏菌致突变实验（Ames）〔32-33〕等。遗传毒性检测在饮用水消毒副产物（Disinfection by-products，DBPs）研究中广泛应用〔20, 22, 34〕。目前已发现三卤甲烷、氯酸盐、卤乙酸、卤乙腈、亚硝胺、卤代醛酮等大量DBPs的遗传毒性，并且很多未在监管名单内〔33〕。WenchengHuang等〔22〕通过磷酸化H2AX为毒性终点的遗传毒性实验发现紫外照射有利于去除氯化饮用水33.1%~55.5%的遗传毒性，并确定了溴氯乙腈和二氯乙腈为毒性的主要贡献物质。由于公众对饮用水健康的高度关注，遗传毒性实验是今后开发更加高效安全的饮用水消毒技术、研究DBPs毒性数据并完善监管名单的重要手段。

除了在饮用水DBPs方面的研究，遗传毒性也应用于地表水和污水处理厂出水的毒性研究。地表水方面，Ying Shao等〔14〕对多瑙河进行水样提取与组分分离，使用斑马鱼肝细胞进行了微核实验，观察到几个分离组分导致细胞形成了微核（代表遗传物质损伤），并且与胚胎损伤具有相关性；B. Zegura等〔35〕通过细菌umu和哺乳动物细胞微核实验等方法检测出28个地表水水样中25%的样品具有遗传毒性。对于污水处理厂出水，关注点最多的是臭氧处理出水的遗传毒性研究，部分研究表明，臭氧化出水相比处理前遗传毒性增加〔30, 36〕，而另一部分研究发现臭氧化可以降低二级出水的遗传毒性〔6, 28, 37〕。出现两种不同结论在于一方面可能因为污水处理厂水质情况复杂，另一方面源于遗传毒性实验采用了不同菌株和细胞〔38〕。

1.3 报告基因法

某些污染物即使在质量浓度很低（ng/L）的情况下，也能通过与细胞核受体结合引发生物反应，而并不产生细胞毒性或遗传物质损伤〔39〕。当污染物与细胞受体结合时，激活或拮抗受体基因表达，引起生物体化学信息物质表达紊乱，同样被认为是对生物产生不利影响〔2, 40〕。此类影响有别于细胞毒性或遗传毒性，没有明显毒害作用，因此通常被称为水样的生物效应或生物活性。报告基因法则用于检测水样是否具有扰乱受体表达的生物活性。此类检测方法具有相似的原理，即将具有特定受体基因和荧光素酶（或β-半乳糖苷酶等）基因的质粒稳定转染至某些细胞中，当水样中的污染物激活受体时，同时触发荧光素酶（或β-半乳糖苷酶等）表达，与培养液底物反应，形成剂量依赖性荧光或颜色变化，可通过光度计定量〔41-43〕。

1.3.1 报告基因法受体类型

欧盟水框架指令明确指出使用报告基因法等生物测试方法监测地表水质量〔9〕；美国环境保护署实行的ToxCast计划，旨在通过报告基因法高通量测试，对美国地表水进行筛查，并已建立几千种化合物的生物活性数据库，以监测地表水生态安全〔10〕。不同的受体对应了不同的生物活性通路，表 1总结了常见的报告基因法选择的受体基因与其对应的生物活性。

表1   常见报告基因法受体名称与其对应的生物活性

受体名称英文简称生物活性参考文献
雌激素受体ER（抗）雌激素效应a〔44-45〕
雄激素受体AR（抗）雄激素效应a〔44-45〕
孕激素受体PR（抗）孕激素效应a〔44-45〕
糖皮质激素受体GR（抗）糖皮质激素效应a〔42, 45〕
盐皮质激素受体MR（抗）盐皮质激素效应a〔42, 45〕
芳烃受体AhR平面芳烃生物反应，调节异生素代谢酶如CYP 1A1b〔6, 46〕
孕烷X受体PXR异生素代谢反应，调节CYP450〔6, 46〕
过氧化物酶体增殖物激活受体PPARγ控制细胞内多种代谢过程，尤其在脂质代谢中起重要作用〔6, 46〕
甲状腺受体TR（抗）甲状腺激素效应a〔47〕

注：a：内分泌干扰效应，激活或拮抗相应激素受体表达；b：细胞色素P450（CYP450）酶系。

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由于类固醇激素在医药和养殖领域的广泛使用〔48〕，水环境中其内分泌干扰效应备受关注。除了天然和合成激素，许多其他化合物也具有类激素效应，干扰生物体内分泌，例如农药、金属、工业化合物等〔42, 49〕。性激素效应（ER、AR、PR活性）导致水生生物雌（雄）性化，甚至影响人类生殖与健康〔50-53〕。大多研究通常将报告基因体外生物测试与化学分析结合，例如，P. Valitalo等〔54〕对几个污水处理厂出水进行了ER活性研究并定量了几种雌激素效应物质，化学分析定量的物质能够一定程度上解释雌激素活性，其中雌二醇可最高解释67%的雌激素活性，一个样本中双酚A可解释17%的雌激素活性；然而，另一项研究的大部分环境样品定量的已知物质（某些物质低于定量限）只能解释 < 6%的雌激素活性〔55〕。P. Sauer等〔56〕对某污水处理厂出水孕激素效应的分析表明，天然孕激素孕酮和合成孕激素醋酸甲羟孕酮、醋酸甲地孕酮能够解释65%~96%的孕激素活性。效应导向分析（Effect-directed analysis，EDA）也是生物活性测试与化学分析结合的典型方法，M. Muschket等〔57〕使用EDA在地表水中鉴定出一种抗雄激素物质4-甲基-7-二乙氨基香豆素，其效力是典型抗雄激素氟他胺的5.2倍，并能够解释水样157%的抗AR活性。

结合报告基因生物测试法和化学分析，有利于鉴别引起生物效应的物质，能够针对性地加以管控并开发去除技术。然而，上述关于内分泌干扰物的研究并不全部可以通过检测到的化学物质解释所有的生物活性。环境介质复杂，许多未知污染物、浓度低于检测限的污染物以及物质之间复合作用都可导致难以通过化学分析解释生物活性〔42, 54-56〕。对于AhR、PXR、PPARγ这些调节异生素代谢或脂质代谢的受体，能够被更多更复杂的污染物激活。例如，一项对地表水的研究〔58〕检测的化合物只能解释 < 0.2%的PXR活性；P. A. Neale等〔8〕对雨后农田溪流水样的研究结果显示，检测到的290种化合物只能解释 < 2.8%的AhR活性和 < 1.7%的PPARγ活性。B. I. Escher等〔7〕使用Nrf2核因子介导的氧化应激应答元件AREc32细胞进行体外测试，检测污水处理厂出水、雨水、饮用水厂进出水对细胞的氧化应激反应，定量了269种化学物质，只能解释 < 0.1%的氧化应激活性。因此，生物测试有必要作为化学分析的补充手段，以准确、全面地评估水样的生态风险。

1.3.2 不同生物活性的受关注程度

图 1筛选了23篇调研污水处理厂出水或地表水生物活性的文章，总结了研究较多的生物活性终点〔8, 10, 16, 17, 39, 45, 49, 56, 59-71〕。筛选的依据是这些文章调研了多个活性终点，而不是针对某一种活性终点进行的调研，以免展示的结果过于片面。这无法包含所有的研究，但能在一定程度上揭示不同的活性终点受到的不同程度的关注。

图1

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图1   基于文献调研的不同生物活性受关注情况

anti：拮抗活性；地：地表水；污：污水处理厂出水。没有区分污水处理厂出水前使用的是何种工艺，没有区分地表水流域土地利用情况。（a）~（e）：每幅图每个数据点代表一篇文献，横坐标表示采样点数量，当对一个采样点进行时间序列采样时，也记为不同样本数。纵坐标表示检出率，表示检出具有活性的样本数占总样本数的比例，当文献给出与效应触发值（EBT）比较时，以 > EBT为“检出”。（f）：（a）~（e）所有文献的加和。


内分泌干扰活性中，ER活性备受关注〔图 1（a）〕，不同的研究检出率不一，有4篇样本数较多（> 35）的文献检出率在40%以上；相对的，抗-ER活性研究较少，但均被检出，已逐渐受到关注〔39, 61〕。AR活性普遍较低，而抗-AR活性关注较多，检出频率高〔图 1（b）〕。PR与抗PR活性研究数量相对较少，但检出率不低（> 50%）〔图 1（c）〕。GR活性也具有中等检出率〔图 1（d）〕，糖皮质激素可被污水处理厂一定程度去除，可以考虑作为糖皮质激素浓度较高的医院废水或工业废水处理效果的指标之一〔72〕，筛选的文献中没有关注抗GR活性的数据，但已有研究发现一些农药和金属具有抗GR活性〔42〕。内分泌干扰活性的激动和拮抗活性应当被同时关注。激动活性与拮抗活性可能会相互削弱活性结果，从而导致对水体内分泌干扰活性的低估〔73〕。而污水处理过程中，一种激动/拮抗活性的去除可能导致对应的拮抗/激动活性的检测结果增加〔44, 73〕。例如，一篇关于污水处理厂臭氧化处理的调研显示，处理后的ER活性减少，抗-ER活性增加〔61〕，臭氧化处理产生的转化产物可能是导致某些活性增加的原因之一，但不排除因ER活性减少而导致的抗ER活性检测结果增加，激动/拮抗活性的复杂关系也需要更加详细的化学分析证据。因此，对污水处理厂水样进行分析时，应当考虑处理前后激动/拮抗活性的变化，并尝试通过化学分析对其机理进行解释，以控制某些具有活性的难降解物质。

异生素代谢相关AhR、PXR活性因特异性相对较低，检出率均偏高〔图 1（e）〕。ToxCast数据库中有超过500种化合物可激活AhR〔6〕，很多天然有机物会导致AhR和PXR的激活〔74-75〕，其是否对生物有害有待进一步研究。AhR、PXR的激活代表细胞对外来物质产生反应，不一定代表水样会产生有害影响，但由于化学分析检测到的物质很难解释此类生物活性，因此，可以将这两种活性终点作为水样间横向比较的依据。同理，PPARγ由于检出差异较大，激活物质多，可以考虑选择。此外，还有很多其他活性终点，因报道较少或活性不强没有在图 1给出。

1.3.3 效应触发值（Effect-based trigger values，EBT值）

报告基因法通常需要使用标准物质进行阳性对照，以得到当量浓度（Equivalent，EQ），例如雌激素活性通常以17β-雌二醇（17β-Estradiol，E2）当量进行表示（E2 equivalent，EEQ，ng/L），使得实验数据具有一定可比较性〔76〕。报告基因法具有灵敏度高的优点〔77〕，但是，水样使细胞产生反应并不一定代表会对生物个体产生影响，因此，体外测试结果需大于某一当量值才会认为该水样对生物个体具有风险，这一值则是效应触发值（EBT值）。EBT值给出了一条界线，回答了水样有无风险〔16, 78〕，这凸显了建立可靠EBT数据库的重要性，是近年来研究的热点〔78-79〕。使用环境质量标准或水环境中大量测量的数据已被提议用于推导体外测试EBT〔77, 80-81〕，此外通过体外与体内实验结合也可用于推导EBT，例如F. Brion等〔82〕通过转基因斑马鱼胚胎的脑部绿色荧光蛋白的产生（代表脑部雌激素受体被激活）与体外实验相结合，使用冰山模型、回归分析等分析方法给出了雌激素效应的EBT为0.18~0.56 ng/L EEQ，该EBT定义为在斑马鱼胚胎中测量的体内效应。表 2总结了一些研究报道的EBT。其中雌激素活性关注较多，其EBT值的研究相对充分。今后应加强其他活性的EBT研究，使得未来有更加充足的数据提供可靠的EBT，并在EBT的来源上达成共识。

表2   几种生物活性终点的效应触发值

活性终点生物实验类别aEBT值b注释参考文献
ER活性ERα-CALUX0.28 ng/L EEQ斑马鱼胚胎体内效应〔82〕
MELN0.56 ng/L EEQ
ER-GeneBLAzer0.24 ng/L EEQ
Hela-99030.18 ng/L EEQ
YES0.50 ng/L EEQ
ER-CALUX0.5 ng/L EEQ由最低有影响浓度推导〔83〕
YES、ER-CALUX、MELN、MVLN0.1~0.4 ng/L EEQ由多篇文献总结得出，位于上行的是长期暴露EBT值，下行为短期暴露〔80〕
0.5~2.0 ng/L EEQ
ER-CALUX3.8 ng/L EEQ针对饮用水得出〔84〕
YES12 ng/L EEQ针对饮用水得出〔85〕
ER-CALUX0.2 ng/L EEQ
AR活性AR-GeneBLAzer14 ng/L TTEQ针对饮用水得出〔85〕
AR-CALUX11 ng/L DHTEQ针对饮用水得出〔84〕
PR活性PR-CALUX560 ng/L LevoEQ针对饮用水得出〔84〕
GR活性GR-CALUX21~150 ng/L DexaEQ针对饮用水得出〔84~85〕
抗-AR活性antiAR-CALUX14.4 μg/L FEQ初步应用于地表水评估〔16〕
抗-PR活性antiPR-CALUX13 ng/L REQ初步应用于地表水评估〔16〕

注：a：使用了不同的细胞系。CALUX：人U2OS骨肉瘤稳定转染人ERα受体基因（hERα）。MELN：人乳腺癌细胞（MCF7细胞系）内源性hERα。ER-GeneBLAzer：人胚胎肾HEK293细胞系稳定转染hERα。Hela：人子宫颈癌细胞系。YES：酵母雌激素筛查实验。MVLN：雌激素受体控制下稳定转染荧光素酶基因的MCF-7细胞；b：阳性对照作为当量参考。EEQ：17β雌二醇当量。TTEQ：睾酮当量。DHTEQ：二氢睾酮当量。LevoEQ：左炔诺酮当量。DexaEQ：地塞米松当量。FEQ：氟他胺当量。REQ：美服培酮（RU486）当量。

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当确定可靠的EBT值后，可根据式（1）计算风险商（Risk quotient，RQ），以评估水样的风险情况。

(1)

化学物质与生物效应之间的关系非常复杂。使用不同的测试细胞系建立的EBT值有差异，且针对不同生物，EBT值也不同，例如自然水体中对不同鱼类、无脊椎动物的EBT值可能不同，其与饮用水对人类健康影响的EBT值也不同〔77, 80〕。此外，短期暴露EBT大于长期暴露EBT值〔80〕。因此EBT的获得方法尚未达成共识，且建立可靠的EBT数据存在困难。

2 体内生物测试

体内生物测试旨在测试不同营养水平的代表性生物在死亡、发育、生长、繁殖、行为等终点的反应，最初是为单一化学品的生物毒害作用评估而开发的〔2〕。由于污染物在生物体内存在传质、代谢等过程，体内生物实验能够相当真实地反映水样对水生生物的最终毒性〔86〕；同时体内实验也是体外EBT值建立的重要依据。表 3列举了一些体内生物测试常用的受试水生生物与毒性终点。

表3   体内生物测试常见的受试生物与毒性终点

受试生物水样类型毒性终点暴露时间注释参考文献
藻类（S. obliquus）市政污水处理厂进出水生长抑制、叶绿素a浓度、SOD活性、细胞膜完整性72 h能够检出部分污水厂出水毒性没有削减，叶绿素a浓度、SOD活性相对更敏感〔87〕
藻类（S. obliquus）地表水光合作用二阶段（PSII）抑制4.5 h39个地点只有一处有抑制作用，化学分析表明可能主要归因于除草剂利奴隆〔12〕
四种无脊椎动物
（Lumbriculus variegatus，Chironomus riparius，Potamopyrgus antipodarum，Daphnia magna）		污水处理厂臭氧化出水存活率、干生物量、羽化时间、胚胎数量、个体数7~28 d臭氧化出水对无脊椎动物产生一定抑制，夹杂带丝蚓（L. variegatus）表现最敏感〔88〕
斑马鱼（Danio rerio）胚胎地表水死亡率、孵化率、发育异常（畸形、心包水肿、卵黄囊水肿、血凝、色素沉着、眼缺陷等）24~96 h对水样进行了浓缩〔14〕
斑马鱼（Danio rerio）胚胎市政污水处理厂出水死亡率、亚致死率、遗传毒性（彗星实验）、ABC转运蛋白活性（反应细胞损伤）24~48 h斑马鱼胚胎实验是废水毒性评估的灵敏有效工具，均测出与对照组显著差异〔89〕
黑头呆鱼（Fathead minnow）回用水成年雄性鱼血浆卵黄蛋白原含量（反映雌激素活性的生物标志物）21 d实验组为对照组的0.5~3.2倍，表明影响较小〔90〕
斑马鱼（Danio rerio）污水处理厂臭氧化出水成年雄性鱼卵黄蛋白原基因表达，繁殖成功率、游泳行为21 d几个终点均观察到相比对照组异常〔91〕
褐鳟鱼（Salmo trutta f. fario）和虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）臭氧化、活性炭深度处理前后水样肝脏单加氧酶和EROD酶（反映二噁英类物质对鱼类胁迫的生物标志物）40~100 d该研究支持臭氧活性炭深度处理，有利于改善鱼类健康〔92〕
鳌虾（Astacus leptodactylus）市政污水处理厂出水过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、脂质过氧化（TBARS）和谷胱甘肽（GSH）水平（氧化应激生物标志物）24~96 h是评价水样引起氧化应激的灵敏生物标志物〔93〕
欧洲鲈鱼
（Dicentrarchus labrax）		毒性实验配制水样乙酰胆碱酶活性（AchE）（反应神经毒性的生物标志物）96 h—〔94〕

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藻类是初级生产者，在生态系统中扮演重要角色。藻类毒性实验通常反映水样中的除草剂类物质毒性，以藻类光合作用、叶绿素a浓度以及一些酶活性为毒性终点的实验似乎比测量生长抑制更加灵敏〔12, 28, 87〕，这表明实验水样首先对藻类体内的生物反应产生影响，而不立刻对表观生长产生抑制。无脊椎动物在死亡率、生长抑制、繁殖情况等方面比成年鱼类更易受到影响，是体内生物测试常见的一类动物〔24, 88, 95〕。鱼类实验常用的受试鱼类包括斑马鱼、日本青鳉等，尤其是斑马鱼，因其生长发育快、个体小、胚胎透明等优点使其成为常用的生物测试物种〔14, 89〕。鱼胚胎相对于成鱼更加灵敏，常用于短期暴露实验。使用斑马鱼胚胎实验评估地表水和污水处理厂出水的毒性〔14, 89, 96〕时，除了常规的死亡率、孵化率、发育异常等毒性终点，也可以进行遗传毒性的彗星实验或体内某些酶活性、基因表达等测定〔14〕。最近的一项研究还开发了视频分析方法记录并量化了斑马鱼胚胎的运动特征，以表征水样的神经毒性〔97〕。

与藻类实验的几项指标类似，污染物可导致鱼类体内的生化反应发生改变，但暂时没有导致死亡或明显的组织损伤，因此使用污水处理厂出水或地表水暴露的成熟鱼类实验通常不会产生明显的死亡或组织损伤等情况，此时生物标志物成为了更好的选择；此外，代谢组、转录组等组学测定〔98-99〕也被用于全面评价生物体受到的干扰情况；某些指标需要受到长期的影响才会发生明显改变，因此需要对生物进行慢性暴露；也可以对自然水体中的生物直接进行捕捞测定某些指标〔100-101〕，但对自然环境中的生物进行干扰不是一种好的选择。

体内生物测试往往使用原水对受试生物进行暴露，不对水样进行任何预处理，以保持水样最真实的毒性〔9, 88, 90〕。然而，也有文献报道了对地表水进行富集浓缩和分级分离后对斑马鱼胚胎进行的生物毒性实验〔14〕，这得益于斑马鱼胚胎体型小，所需水样少。事实上由于水样不宜存放过久，涉及到养鱼以及长期暴露的实验，需要大量水样，其采集与运输会增加实验的繁琐性。

3 体外与体内生物测试的优缺点与研究建议

3.1 体外与体内生物测试的优缺点

体外与体内生物测试各有优缺点。

对于体外生物测试，其优点为：（1）体外生物测试通过培养细胞或微生物进行，操作简单，实验周期相对较短，快速便捷。（2）不用考虑动物实验的伦理问题。（3）体外生物测试的报告基因法，具有一定的特异性，能够指示一类特定污染物，有利于与化学分析相结合。（4）体外生物测试通常只需要少量水样，由于需要经过固相萃取进行污染物富集，对水样的少量需求大大削减了实验成本和工作量。不足之处为：（1）体外生物测试的结果缺乏直接证据证明水样对生物的真实危害情况，尽管报告基因法的EBT值给出了体外生物测试结果有无风险的界线，但是学术界对EBT来源尚未达成共识，且EBT数据库尚不完善。（2）体外生物测试通常要进行过滤、调pH、固相萃取与洗脱等前处理工作，以对污染物进行富集，如何尽可能回收水样中具有活性的污染物并排除基质干扰存在挑战，并且对于此操作过程中是否保留了原水样的真实毒性仍不确定〔6, 16〕；相比之下，体内生物测试大部分情况直接使用原水暴露，更能反应水样的真实毒性。（3）可能出现假阳性、假阴性的结果〔102〕，因此需对实验设计与实验过程进行严格把控；此外，报告基因法的受体激活和拮抗活性关系复杂，可能导致测试结果无法反映水样真实活性，需在分析方法与分子机理上进一步探究。

而对于体内生物测试，优点在于其一方面能够反映水样的真实生物毒性，另一方面其也是体外生物测试EBT值建立的重要依据。不足之处除了动物实验伦理、所需水量大、实验周期相对较长等问题外，水生生物可能会受到水体盐度、pH、悬浮物等其他环境因素干扰，也可能因额外的有机营养物而受到促进〔13, 103〕。正因为体内生物测试过于真实地反应了水样对生物的影响，因而可能掩盖水样中微污染物的影响，因此需要更加严谨的实验设计与操作。

3.2 体外与体内生物测试的研究建议

体外生物测试中，细胞毒性实验能够反应水样对细胞活力的抑制，是一种评价水样综合毒性的方法，适用范围较广；遗传毒性实验也被广泛使用，尤其在饮用水DBPs研究领域中非常重要；报告基因法中，内分泌干扰活性因其检出频率高、对生物影响大而受到广泛关注，是今后水质风险评估的重点关注对象；而AhR、PXR和PPARγ活性也应加强其毒理学研究。关于体内生物测试，斑马鱼胚胎实验因其快速、灵敏、所需水量少等优点而备受青睐，是体内生物测试的重要方法。

体内和体外生物测试相结合，能够多方面评价水质毒性和风险〔14, 24, 58, 104-105〕，然而这些研究通常只对每一项检测结果进行单独分析，尽管这些结果通常存在相关性，但仍缺乏对水样有多少风险下定论的依据，因此，制定根据生物测试结果评判水质优劣的标准非常重要。此外，生物测试应与化学分析相结合〔54-57〕。尽管化学分析的物质通常难以解释全部的生物活性〔54-57〕，但是以生物测试结果为导向进行的EDA方法，能够减少基质干扰，有利于物质识别并筛选出导致生物活性的一类关键化合物。例如，Guangbo Qu等〔27〕使用神经细胞毒性为导向的EDA方法，从河流中筛选出一种新型神经毒性物质四溴双酚A二烯丙基醚（一种溴化阻燃剂）；L. Mijangos等〔106〕通过海胆生长抑制实验为导向的EDA方法，筛选出污水处理厂出水中两种农药、两种抗抑郁药和两种驱虫剂为主要致毒物质。因此，生物测试结合化学分析，有利于识别未知污染物，为水环境中污染物的精准管控提供重要依据。

4 结论与展望

4.1 结论

（1）体外生物测试，包括细胞毒性实验、遗传毒性实验和报告基因法，是水样生物测试中广泛使用的重要方法；报告基因法可以检测多种生物活性，其中内分泌干扰活性应当重点关注。

（2）体内生物测试通常使用不同营养级的代表性水生生物进行，以较全面反映水样对生物的胁迫情况；其中斑马鱼胚胎实验是耗时短、灵敏度较高的实验方法。

（3）体外生物测试与体内生物测试应当相互补充，并结合化学分析，以对水质进行客观、全面地评价，为水环境中污染物的精准管控提供重要依据。

4.2 展望

（1）应加强对EBT值的研究，逐步统一EBT值的获取方法，建立并完善可靠的EBT数据库。

（2）应加强体外生物测试预处理方法的研究，以还原水样真实毒性，在未来尽可能减少使用动物实验进行水质毒性评价。

（3）推动生物测试法在水质监测中的应用，而不仅局限于实验室内研究。推动生物测试方法和结果的标准化，可以为更好地保护水环境提供更加完善的科学依据与法律约束。

参考文献

Luo Yunlong , Guo Wenshan , Ngo H H , et al.

A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and their fate and removal during wastewater treatment

[J]. Science of the Total Environment, 2014, 473/474, 619- 641.

DOI:10.1016/j.scitotenv.2013.12.065      [本文引用: 1]

Wilkinson J L , Hooda P S , Barker J , et al.

Ecotoxic pharmaceuticals, personal care products, and other emerging contaminants: A review of environmental, receptor-mediated, developmental, and epigenetic toxicity with discussion of proposed toxicity to humans

[J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2015, 46 (4): 336- 381.

URL     [本文引用: 3]

沈国宸, 耿金菊, 吴刚, 等.

高级氧化联合生物活性炭工艺深度净化污水中PPCPs研究进展

[J]. 环境科学学报, 2019, 39 (10): 3195- 3206.

URL     [本文引用: 1]

Ashfaq M , Li Yan , Wang Yuwen , et al.

Occurrence, fate, and mass balance of different classes of pharmaceuticals and personal care products in an anaerobic-anoxic-oxic wastewater treatment plant in Xiamen, China

[J]. Water Research, 2017, 123, 655- 667.

DOI:10.1016/j.watres.2017.07.014     

Ben Weiwei , Zhu Bing , Yuan Xiangjuan , et al.

Occurrence, removal and risk of organic micropollutants in wastewater treatment plants across China: Comparison of wastewater treatment processes

[J]. Water Research, 2018, 130, 38- 46.

DOI:10.1016/j.watres.2017.11.057      [本文引用: 1]

Volker J , Stapf M , Miehe U , et al.

Systematic review of toxicity removal by advanced wastewater treatment technologies via ozonation and activated carbon

[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53 (13): 7215- 7233.

URL     [本文引用: 8]

Escher B I , Van Daele C , Dutt M , et al.

Most oxidative stress response in water samples comes from unknown chemicals: The need for effectbased water quality trigger values

[J]. Environmental Science & Technology, 2013, 47 (13): 7002- 7011.

URL     [本文引用: 1]

Neale P A , Braun G , Brack W , et al.

Assessing the mixture effects in in vitro bioassays of chemicals occurring in small agricultural streams during rain events

[J]. Environmental Science & Technology, 2020, 54 (13): 8280- 8290.

URL     [本文引用: 3]

Wernersson A-S , Carere M , Maggi C , et al.

The European technical report on aquatic effect-based monitoring tools under the water framework directive

[J]. Environmental Sciences Europe, 2015, 27, 1- 11.

DOI:10.1186/s12302-014-0033-2      [本文引用: 4]

Blackwell B R , Ankley G T , Bradley P M , et al.

Potential toxicity of complex mixtures in surface waters from a nationwide survey of United States streams: Identifying in vitro bioactivities and causative chemicals

[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53 (2): 973- 983.

URL     [本文引用: 3]

王亚楠, 文海若, 王雪.

遗传毒性基因突变评价方法的研究进展

[J]. 癌变·畸变·突变, 2019, 31 (5): 406- 411.

DOI:10.3969/j.issn.1004-616x.2019.05.013      [本文引用: 1]

De Baat M L , Bas D A , Van Beusekom S A M , et al.

Nationwide screening of surface water toxicity to algae

[J]. Science of the Total Environment, 2018, 645, 780- 787.

DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.07.214      [本文引用: 3]

Schluter-Vorberg L , Knopp G , Cornel P , et al.

Survival, reproduction, growth, and parasite resistance of aquatic organisms exposed on-site to wastewater treated by advanced treatment processes

[J]. Aquatic Toxicology, 2017, 186, 171- 179.

DOI:10.1016/j.aquatox.2017.03.001      [本文引用: 1]

Shao Ying , Xiao Hongxia , Di Paolo C , et al.

Integrated zebrafish-based tests as an investigation strategy for water quality assessment

[J]. Water Research, 2019, 150, 252- 260.

DOI:10.1016/j.watres.2018.11.039      [本文引用: 7]

Li Caixia , Chen Qiyu , Zhang Xiaoyan , et al.

An integrated approach with the zebrafish model for biomonitoring of municipal wastewater effluent and receiving waters

[J]. Water Research, 2018, 131, 33- 44.

[本文引用: 1]

De Baat M L , Van Der Oost R , Van Der Lee G H , et al.

Advancements in effect-based surface water quality assessment

[J]. Water Research, 2020, 183, 116017.

DOI:10.1016/j.watres.2020.116017      [本文引用: 6]

Watson K , Shaw G , Leusch F D , et al.

Chlorine disinfection by-products in wastewater effluent: Bioassay-based assessment of toxicological impact

[J]. Water Research, 2012, 46 (18): 6069- 6083.

DOI:10.1016/j.watres.2012.08.026      [本文引用: 2]

王颖, 廖訚彧, 欧阳莎莉, 等.

发光细菌在线监测水体污染研究进展

[J]. 净水技术, 2020, 39 (9): 10- 16.

URL     [本文引用: 1]

Wu Qianyuan , Zhou Yuting , Li Wanxin , et al.

Underestimated risk from ozonation of wastewater containing bromide: Both organic byproducts and bromate contributed to the toxicity increase

[J]. Water Research, 2019, 162, 43- 52.

DOI:10.1016/j.watres.2019.06.054      [本文引用: 1]

Wu Qianyuan , Liang Zifan , Wang Wenlong , et al.

Non-volatile disinfection byproducts are far more toxic to mammalian cells than volatile byproducts

[J]. Water Research, 2020, 183, 116080.

DOI:10.1016/j.watres.2020.116080      [本文引用: 1]

刘智娟, 张圆, 尹平河, 等.

HepG2细胞对垃圾渗滤液经SND/ UF/RO处理前后的毒性评估

[J]. 环境科学学报, 2021, 41 (2): 660- 669.

URL     [本文引用: 1]

Huang Wencheng , Du Ye , Liu Min , et al.

Influence of UV irradiation on the toxicity of chlorinated water to mammalian cells: Toxicity drivers, toxicity changes and toxicity surrogates

[J]. Water Research, 2019, 165, 115024.

DOI:10.1016/j.watres.2019.115024      [本文引用: 3]

Li Zhigang , Liu Xinyao , Huang Zhijun , et al.

Occurrence and ecological risk assessment of disinfection byproducts from chlorination of wastewater effluents in East China

[J]. Water Research, 2019, 157, 247- 257.

DOI:10.1016/j.watres.2019.03.072      [本文引用: 1]

Yu Yue , Wu Bing , Jiang Linmiao , et al.

Comparative analysis of toxicity reduction of wastewater in twelve industrial park wastewater treatment plants based on battery of toxicity assays

[J]. Scientific Reports, 2019, 9 (1): 3751.

DOI:10.1038/s41598-019-40154-z      [本文引用: 3]

Liu Yujie , Zhu Dicong , Zhao Zhihua , et al.

Comparative cytotoxicity studies of halophenolic disinfection byproducts using human extended pluripotent stem cells

[J]. Chemosphere, 2021, 263, 127899.

DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.127899      [本文引用: 1]

Llorente M T , Parra J M , Sanchez-Fortun S , et al.

Cytotoxicity and genotoxicity of sewage treatment plant effluents in rainbow trout cells(RTG-2)

[J]. Water Research, 2012, 46 (19): 6351- 6358.

DOI:10.1016/j.watres.2012.08.039      [本文引用: 1]

Qu Guangbo , Shi Jianbo , Wang T , et al.

Identification of tetrabromobisphenol A diallyl ether as an emerging neurotoxicant in environmental samples by bioassay-directed fractionation and HPLC-APCIMS/MS

[J]. Environmental Science & Technology, 2011, 45 (11): 5009- 5016.

URL     [本文引用: 2]

Itzel F , Gehrmann L , Bielak H , et al.

Investigation of full-scale ozonation at a municipal wastewater treatment plant using a toxicity-based evaluation concept

[J]. Journal of Toxicology and Environmental Health-Part A-Current Issues, 2017, 80 (23/24): 1242- 1258.

[本文引用: 4]

Mckie M J , Taylor-Edmonds L , Andrews S A , et al.

Engineered biofiltration for the removal of disinfection by-product precursors and genotoxicity

[J]. Water Research, 2015, 81, 196- 207.

DOI:10.1016/j.watres.2015.05.034      [本文引用: 1]

Stalter D , Magdeburg A , Oehlmann J .

Comparative toxicity assessment of ozone and activated carbon treated sewage effluents using an in vivo test battery

[J]. Water Research, 2010, 44 (8): 2610- 2620.

DOI:10.1016/j.watres.2010.01.023      [本文引用: 2]

Valitalo P , Massei R , Heiskanen I , et al.

Effect-based assessment of toxicity removal during wastewater treatment

[J]. Water Research, 2017, 126, 153- 163.

DOI:10.1016/j.watres.2017.09.014      [本文引用: 1]

Monarca S , Feretti D , Collivignarelli C , et al.

The influence of different disinfectants on mutagenicity and toxicity of urban wastewater

[J]. Water Research, 2000, 34 (17): 4261- 4269.

DOI:10.1016/S0043-1354(00)00192-5      [本文引用: 1]

洪涵璐, 赵伟, 尹金宝.

饮用水消毒副产物基因毒性与致癌性研究进展

[J]. 环境监控与预警, 2020, 12 (5): 36- 48.

URL     [本文引用: 2]

Villanueva C M , Gracia-Lavedan E , Bosetti C , et al.

Colorectal cancer and long-term exposure to trihalomethanes in drinking water: A multicenter case-control study in Spain and Italy

[J]. Environmental Health Perspectives, 2017, 125 (1): 56- 65.

DOI:10.1289/EHP155      [本文引用: 1]

Zegura B , Heath E , Cernosa A , et al.

Combination of in vitro bioassays for the determination of cytotoxic and genotoxic potential of wastewater, surface water and drinking water samples

[J]. Chemosphere, 2009, 75 (11): 1453- 1460.

DOI:10.1016/j.chemosphere.2009.02.041      [本文引用: 1]

Magdeburg A , Stalter D , Schlusener M , et al.

Evaluating the efficiency of advanced wastewater treatment: Target analysis of organic contaminants and(geno-) toxicity assessment tell a different story

[J]. Water Research, 2014, 50, 35- 47.

DOI:10.1016/j.watres.2013.11.041      [本文引用: 1]

Bhuvaneshwari M , Eltzov E , Veltman B , et al.

Toxicity of chlorinated and ozonated wastewater effluents probed by genetically modified bioluminescent bacteria and cyanobacteria Spirulina sp

[J]. Water Research, 2019, 164, 114910.

DOI:10.1016/j.watres.2019.114910      [本文引用: 1]

Misik M , Ferk F , Schaar H , et al.

Genotoxic activities of wastewater after ozonation and activated carbon filtration: Different effects in liver-derived cells and bacterial indicators

[J]. Water Research, 2020, 186, 116328.

DOI:10.1016/j.watres.2020.116328      [本文引用: 1]

Neale P A , Grimaldi M , Boulahtouf A , et al.

Assessing species-specific differences for nuclear receptor activation for environmental water extracts

[J]. Water Research, 2020, 185, 116247.

DOI:10.1016/j.watres.2020.116247      [本文引用: 3]

Jiao Fang , Qiao Kun , Jiang Yao , et al.

Integrated thyroid endocrine disrupting effect on zebrafish(Danio rario) larvae via simultaneously repressing type Ⅱ iodothyronine deiodinase and activating thyroid receptor-mediated signaling following waterborne exposure to trace azocyclotin

[J]. Environmental Pollution, 2019, 255, 113328.

DOI:10.1016/j.envpol.2019.113328      [本文引用: 1]

Abbas A , Schneider I , Bollmann A , et al.

What you extract is what you see: Optimising the preparation of water and wastewater samples for in vitro bioassays

[J]. Water Research, 2019, 152, 47- 60.

DOI:10.1016/j.watres.2018.12.049      [本文引用: 1]

张剑云. 糖皮质激素受体和盐皮质激素受体介导的典型农药和金属的内分泌干扰效应的体外评价[D]. 浙江: 浙江大学, 2017.

[本文引用: 5]

唐语谦, 王谙, 朋贤, 等.

液体样品中雌激素活性物质检测方法概述

[J]. 食品研究与开发, 2019, 40 (14): 213- 218.

URL     [本文引用: 1]

Itzel F , Gehrmann L , Teutenberg T , et al.

Recent developments and concepts of effect-based methods for the detection of endocrine activity and the importance of antagonistic effects

[J]. TRAC Trends in Analytical Chemistry, 2019, 118, 699- 708.

DOI:10.1016/j.trac.2019.06.030      [本文引用: 4]

Conley J M , Evans N , Cardon M C , et al.

Occurrence and in vitro bioactivity of estrogen, androgen, and glucocorticoid compounds in a nationwide screen of United States stream waters

[J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51 (9): 4781- 4791.

[本文引用: 6]

王凤玲. PXR调控CYP3A1的激活在PEG化多西紫杉醇脂质体诱导ABC现象中的作用研究[D]. 安徽: 安徽中医药大学, 2019.

[本文引用: 3]

李剑, 任姝娟, 马梅, 等.

改进型重组基因酵母TR-GRIP1检测化合物甲状腺激素干扰活性

[J]. 环境科学研究, 2011, 24 (10): 1172- 1177.

URL     [本文引用: 1]

Liu Shan , Xu Xiangrong , Qi Zhanhui , et al.

Steroid bioaccumulation profiles in typical freshwater aquaculture environments of South China and their human health risks via fish consumption

[J]. Environmental Pollution, 2017, 228, 72- 81.

DOI:10.1016/j.envpol.2017.05.031      [本文引用: 1]

Chakraborty P , Shappell N W , Mukhopadhyay M , et al.

Surveillance of plasticizers, bisphenol A, steroids and caffeine in surface water of River Ganga and Sundarban wetland along the Bay of Bengal: Occurrence, sources, estrogenicity screening and ecotoxicological risk assessment

[J]. Water Research, 2020, 190, 116668.

URL     [本文引用: 2]

Sangster J L , Ali J M , Snow D D , et al.

Bioavailability and fate of sediment-associated progesterone in aquatic systems

[J]. Environmental Science & Technology, 2016, 50 (7): 4027- 4036.

URL     [本文引用: 1]

Jenkins R L , Wilson E M , Angus R A , et al.

Production of androgens by microbial transformation of progesterone in vitro: A model for androgen production in rivers receiving paper mill effluent

[J]. Environmental Health Perspectives, 2004, 112 (15): 1508- 1511.

DOI:10.1289/ehp.7161     

张一鸣. 部分环境激素的定量构效关系研究[D]. 南京: 南京医科大学, 2016.

Leusch F D L , Neale P A , Arnal C , et al.

Analysis of endocrine activity in drinking water, surface water and treated wastewater from six countries

[J]. Water Research, 2018, 139, 10- 18.

DOI:10.1016/j.watres.2018.03.056      [本文引用: 1]

Valitalo P , Perkola N , Seiler T B , et al.

Estrogenic activity in Finnish municipal wastewater effluents

[J]. Water Research, 2016, 88, 740- 749.

DOI:10.1016/j.watres.2015.10.056      [本文引用: 4]

Prochazkova T , Sychrova E , Vecerkova J , et al.

Estrogenic activity and contributing compounds in stagnant water bodies with massive occurrence of phytoplankton

[J]. Water Research, 2018, 136, 12- 21.

URL     [本文引用: 1]

Sauer P , Stara A , Golovko O , et al.

Two synthetic progestins and natural progesterone are responsible for most of the progestagenic activities in municipal wastewater treatment plant effluents in the Czech and Slovak republics

[J]. Water Research, 2018, 137, 64- 71.

DOI:10.1016/j.watres.2018.02.065      [本文引用: 3]

Muschket M , Di Paolo C , Tindall A J , et al.

Identification of unknown antiandrogenic compounds in surface waters by effect-directed analysis(EDA) using a parallel fractionation approach

[J]. Environmental Science & Technology, 2018, 52 (1): 288- 297.

URL     [本文引用: 3]

Neale P A , Ait-Aissa S , Brack W , et al.

Linking in vitro effects and detected organic micropollutants in surface water using mixture-toxicity modeling

[J]. Environmental Science & Technology, 2015, 49 (24): 14614- 14624.

URL     [本文引用: 2]

De Baat M L , Kraak M H S , Van Der Oost R , et al.

Effect-based nationwide surface water quality assessment to identify ecotoxicological risks

[J]. Water Research, 2019, 159, 434- 443.

DOI:10.1016/j.watres.2019.05.040      [本文引用: 1]

Neale P A , O'brien J W , Glauch L , et al.

Wastewater treatment efficacy evaluated with in vitro bioassays

[J]. Water Research X, 2020, 9, 100072.

DOI:10.1016/j.wroa.2020.100072     

Schneider I , Abbas A , Bollmann A , et al.

Post-treatment of ozonated wastewater with activated carbon and biofiltration compared to membrane bioreactors: Toxicity removal in vitro and in Potamopyrgus antipodarum

[J]. Water Research, 2020, 185, 116104.

DOI:10.1016/j.watres.2020.116104      [本文引用: 2]

Jarosova B , Ersekova A , Hilscherova K , et al.

Europe-wide survey of estrogenicity in wastewater treatment plant effluents: The need for the effect-based monitoring

[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2014, 21 (18): 10970- 10982.

DOI:10.1007/s11356-014-3056-8     

Cavallin J E , Battaglin W A , Beihoffer J , et al.

Effects-based monitoring of bioactive chemicals discharged to the Colorado River before and after a municipal wastewater treatment plant replacement

[J]. Environmental Science & Technology, 2021, 55 (2): 974- 984.

Hamers T , Legradi J , Zwart N , et al.

Time-integrative passive sampling combined with toxicity profiling(TIPTOP): An effect-based strategy for cost-effective chemical water quality assessment

[J]. Environmental Toxicology and Pharmacology, 2018, 64, 48- 59.

DOI:10.1016/j.etap.2018.09.005     

Rosenmai A K , Lundqvist J , Gago-Ferrero P , et al.

Effect-based assessment of recipient waters impacted by on-site, small scale, and large scale waste water treatment facilities-combining passive sampling with in vitro bioassays and chemical analysis

[J]. Scientific Reports, 2018, 8 (1): 17200.

DOI:10.1038/s41598-018-35533-x     

Daniels K D , Vandervort D , Wu Shimin , et al.

Downstream trends of in vitro bioassay responses in a wastewater effluent-dominated river

[J]. Chemosphere, 2018, 212, 182- 192.

DOI:10.1016/j.chemosphere.2018.07.190     

Alygizakis N A , Besselink H , Paulus G K , et al.

Characterization of wastewater effluents in the Danube River Basin with chemical screening, in vitro bioassays and antibiotic resistant genes analysis

[J]. Environment International, 2019, 127, 420- 429.

DOI:10.1016/j.envint.2019.03.060     

Creusot N , Ait-Aissa S , Tapie N , et al.

Identification of synthetic steroids in river water downstream from pharmaceutical manufacture discharges based on a bioanalytical approach and passive sampling

[J]. Environmental Science & Technology, 2014, 48 (7): 3649- 3657.

Houtman C J , Ten Broek R , Brouwer A .

Steroid hormonal bioactivities, culprit natural and synthetic hormones and other emerging contaminants in waste water measured using bioassays and UPLC-tQMS

[J]. Science of the Total Environment, 2018, 630, 1492- 1501.

DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.02.273     

姜巍巍, 言野, 李娜, 等.

水源水雄激素受体干扰效应及在水处理工艺中的变化

[J]. 生态毒理学报, 2016, 11 (2): 405- 412.

URL    

李剑, 崔青, 马梅, 等.

应用重组孕激素基因酵母测定饮用水中内分泌干扰物的方法

[J]. 环境科学, 2006, 27 (12): 2463- 2466.

DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2006.12.017      [本文引用: 1]

Schriks M , Van Leerdam J A , Van Der Linden S C , et al.

High-resolution mass spectrometric identification and quantification of glucocorticoid compounds in various wastewaters in the Netherlands

[J]. Environmental Science & Technology, 2010, 44 (12): 4766- 4774.

URL     [本文引用: 1]

Gehrmann L , Bielak H , Behr M , et al.

(Anti-)estrogenic and (anti-) androgenic effects in wastewater during advanced treatment: Comparison of three in vitro bioassays

[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2018, 25 (5): 4094- 4104.

DOI:10.1007/s11356-016-7165-4      [本文引用: 2]

Bittner M , Janosek J , Hilscherova K , et al.

Activation of Ah receptor by pure humic acids

[J]. Environmental Toxicology, 2006, 21 (4): 338- 342.

DOI:10.1002/tox.20185      [本文引用: 1]

Staudinger J L , Ding X , Lichti K .

Pregnane X receptor and natural products: Beyond drug-drug interactions

[J]. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology, 2006, 2 (6): 847- 857.

URL     [本文引用: 1]

Kunz P Y , Simon E , Creusot N , et al.

Effect-based tools for monitoring estrogenic mixtures: Evaluation of five in vitro bioassays

[J]. Water Research, 2017, 110, 378- 388.

DOI:10.1016/j.watres.2016.10.062      [本文引用: 1]

Escher B I , Neale P A , Leusch F D .

Effect-based trigger values for in vitro bioassays: Reading across from existing water quality guideline values

[J]. Water Research, 2015, 81, 137- 148.

DOI:10.1016/j.watres.2015.05.049      [本文引用: 3]

Escher B I , Selim A A , Behnisch P A , et al.

Effect-based trigger values for in vitro and in vivo bioassays performed on surface water extracts supporting the environmental quality standards(EQS) of the European Water Framework Directive

[J]. Science of the Total Environment, 2018, 628/629, 748- 765.

DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.01.340      [本文引用: 2]

Escher B I , Neale P A .

Effect-based trigger values for mixtures of chemicals in surface water detected with in vitro bioassays

[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2021, 40 (2): 487- 499.

DOI:10.1002/etc.4944      [本文引用: 1]

Jarosova B , Blaha L , Giesy J P , et al.

What level of estrogenic activity determined by in vitro assays in municipal waste waters can be considered as safe?

[J]. Environment International, 2014, 64, 98- 109.

URL     [本文引用: 4]

Kase R , Javurkova B , Simon E , et al.

Screening and risk management solutions for steroidal estrogens in surface and wastewater

[J]. Trac-Trends in Analytical Chemistry, 2018, 102, 343- 358.

DOI:10.1016/j.trac.2018.02.013      [本文引用: 1]

Brion F , De Gussem V , Buchinger S , et al.

Monitoring estrogenic activities of waste and surface waters using a novel in vivo zebrafish embryonic(EASZY) assay: Comparison with in vitro cell-based assays and determination of effect-based trigger values

[J]. Environment International, 2019, 130, 104896.

DOI:10.1016/j.envint.2019.06.006      [本文引用: 2]

Oost R V D , Sileno G , Suarez-Munoz M , et al.

Simoni(smart integrated monitoring) as a novel bioanalytical strategy for water quality assessment: Part I-Model design and effect-based trigger values

[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2017, 36 (9): 2385- 2399.

DOI:10.1002/etc.3836      [本文引用: 1]

Brand W , De Jongh C M , Linden S C V D , et al.

Trigger values for investigation of hormonal activity in drinking water and its sources using CALUX bioassays

[J]. Environment International, 2013, 55, 109- 118.

DOI:10.1016/j.envint.2013.02.003      [本文引用: 4]

Escher B I , Neale P A , Leusch F D L .

Effect-based trigger values for in vitro bioassays: Reading across from existing water quality guideline values

[J]. Water Research, 2015, 81, 137- 148.

DOI:10.1016/j.watres.2015.05.049      [本文引用: 3]

Prasse C , Stalter D , Schulte-Oehlmann U , et al.

Spoilt for choice: A critical review on the chemical and biological assessment of current wastewater treatment technologies

[J]. Water Research, 2015, 87, 237- 270.

DOI:10.1016/j.watres.2015.09.023      [本文引用: 1]

Zhang Ying , Sun Qing , Zhou Jiti , et al.

Reduction in toxicity of wastewater from three wastewater treatment plants to alga(Scenedesmus obliquus) in northeast China

[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2015, 119, 132- 139.

DOI:10.1016/j.ecoenv.2015.04.034      [本文引用: 2]

Magdeburg A , Stalter D , Oehlmann J .

Whole effluent toxicity assessment at a wastewater treatment plant upgraded with a full-scale postozonation using aquatic key species

[J]. Chemosphere, 2012, 88 (8): 1008- 1014.

DOI:10.1016/j.chemosphere.2012.04.017      [本文引用: 3]

Babic S , Barisic J , Visic H , et al.

Embryotoxic and genotoxic effects of sewage effluents in zebrafish embryo using multiple endpoint testing

[J]. Water Research, 2017, 115, 9- 21.

DOI:10.1016/j.watres.2017.02.049      [本文引用: 3]

Vajda A M , Barber L B , Gray J L , et al.

Demasculinization of male fish by wastewater treatment plant effluent

[J]. Aquatic Toxicology, 2011, 103 (3/4): 213- 221.

URL     [本文引用: 2]

Pohl J , Bjorlenius B , Brodin T , et al.

Effects of ozonated sewage effluent on reproduction and behavioral endpoints in zebrafish(Danio rerio)

[J]. Aquatic Toxicology, 2018, 200, 93- 101.

DOI:10.1016/j.aquatox.2018.04.014      [本文引用: 1]

Maier D , Benisek M , Blaha L , et al.

Reduction of dioxin-like toxicity in effluents by additional wastewater treatment and related effects in fish

[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2016, 132, 47- 58.

DOI:10.1016/j.ecoenv.2016.04.036      [本文引用: 1]

Yildirim N C , Aksu O , Tatar S , et al.

The use of Astacus leptodactylus(Eschscholtz, 1823) as a test species for toxicity evaluation of municipal wastewater treatment plant effluents

[J]. Pollution, 2020, 6 (1): 35- 41.

URL     [本文引用: 1]

Barboza L G A , Vieira L R , Branco V , et al.

Microplastics cause neurotoxicity, oxidative damage and energy-related changes and interact with the bioaccumulation of mercury in the European seabass, Dicentrarchus labrax(Linnaeus, 1758)

[J]. Aquatic Toxicology, 2018, 195, 49- 57.

DOI:10.1016/j.aquatox.2017.12.008      [本文引用: 1]

Mehler W T , Li H , Lydy M J , et al.

Identifying the causes of sediment-associated toxicity in urban waterways of the Pearl River Delta, China

[J]. Environmental Science & Technology, 2011, 45 (5): 1812- 1819.

[本文引用: 1]

Li Caixia , Chen Qiyu , Zhang Xiaoyan , et al.

An integrated approach with the zebrafish model for biomonitoring of municipal wastewater effluent and receiving waters

[J]. Water Research, 2018, 131, 33- 44.

[本文引用: 1]

Zhang Kun , Liang Jiahui , Brun N R , et al.

Rapid zebrafish behavioral profiling assay accelerates the identification of environmental neurodevelopmental toxicants

[J]. Environmental Science & Technology, 2021, 55 (3): 1919- 1929.

[本文引用: 1]

Blalock B J , Robinson W E , Poynton H C .

Assessing legacy and endocrine disrupting pollutants in Boston Harbor with transcriptomic biomarkers

[J]. Aquatic Toxicology, 2020, 220, 105397.

DOI:10.1016/j.aquatox.2019.105397      [本文引用: 1]

Song Yue , Chai Tingting , Yin Zhiqiang , et al.

Stereoselective effects of ibuprofen in adult zebrafish(Danio rerio) using UPLC-TOF/MSbased metabolomics

[J]. Environmental Pollution, 2018, 241, 730- 739.

[本文引用: 1]

Tanoue R , Nomiyama K , Nakamura H , et al.

Uptake and tissue distribution of pharmaceuticals and personal care products in wild fish from treated-wastewater-impacted streams

[J]. Environmental Science & Technology, 2015, 49 (19): 11649- 11658.

URL     [本文引用: 1]

Sherwood T A , Medvecky R L , Miller C A , et al.

Nonlethal biomarkers of oxidative stress in oiled sediment exposed Southern flounder(Paralichthys lethostigma): Utility for field-base monitoring exposure and potential recovery

[J]. Environmental Science & Technology, 2019, 53 (24): 14734- 14743.

URL     [本文引用: 1]

Neale P A , Escher B I .

Does co-extracted dissolved organic carbon cause artefacts in cell-based bioassays?

[J]. Chemosphere, 2014, 108, 281- 288.

DOI:10.1016/j.chemosphere.2014.01.053      [本文引用: 1]

Aristi I , Casellas M , Elosegi A , et al.

Nutrients versus emerging contaminants-Or a dynamic match between subsidy and stress effects on stream biofilms

[J]. Environmental Pollution, 2016, 212, 208- 215.

DOI:10.1016/j.envpol.2016.01.067      [本文引用: 1]

丛佳, 张肖, 赵乐军, 等.

成组生物毒性测试法在水质生物安全性评价中的应用

[J]. 天津理工大学学报, 2018, 34 (6): 59- 64.

DOI:10.3969/j.issn.1673-095X.2018.06.013      [本文引用: 1]

阴琨, 赵淑莉, 郭辰, 等.

淮河流域安徽段水体成组生物毒性评价

[J]. 生态毒理学报, 2015, 10 (6): 93- 100.

URL     [本文引用: 1]

Mijangos L , Krauss M , De Miguel L , et al.

Application of the sea urchin embryo test in toxicity evaluation and effect-directed analysis of wastewater treatment plant effluents

[J]. Environmental Science & Technology, 2020, 54 (14): 8890- 8899.

URL     [本文引用: 1]

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