生物有效性与生物效应
生物有效性指环境污染物被生物吸收并潜在产生毒性的程度，生物效应是指污染物对生物体产生的毒性影响，可体现在不同层面（图1）。准确剖析生物效应的信息对于评价生态风险（暴露/效应）至关重要，也要求对污染物的毒性机制及致毒通路具有更清晰的认知，避免风险评价中生物效应终点的片面性。此外，传统上采用污染物总浓度估算效应，可能高估污染物的活性，因此在风险评价中应考虑与内暴露浓度密切相关的生物有效性浓度。
图1. 生物有效性和生物效应
如何准确定量污染物的生物有效性浓度，建立仿生萃取参数与生物效应指标之间的有机联系，是实现生态风险评价和管理精准化的重要研究内容。被动采样技术目前已被广泛应用于测定不同环境介质中疏水性有机污染物的生物有效浓度，但是生物有效性的影响因素及其与生物效应的关联机制尚需进一步探讨。此外，其他类型污染物，如离子型化合物、微纳污染物等，的生物有效性浓度的测定过程容易受污染物的理化性质、环境因素和生物因素等影响，迄今尚无有效的标准测试方法。
在前期疏水性有机物的生物有效性和生物效应的工作基础上，我们近期的研究主要以两类典型有机污染物（离子型化合物、现用农药）和两类新兴微纳污染物（纳米农药、微纳塑料）为研究对象，建立其生物有效性的定量方法，研究这些污染物的毒性效应，并借用RNA-Seq等分子生物学手段阐释污染物在细胞和生物个体（摇蚊、鱼类）层面的新致毒机制（图2）。联合暴露是环境中污染物的主要暴露特征，因此我们不单考虑单一污染物的毒性机制，也特别关注污染物间联合毒性及成因。
图2. 新烟碱类农药对摇蚊幼虫的毒性作用机制（Wei et al., 2020, Environ. Pollut.）
目前我们在该方向的主要研究内容如下：
（1）生物有效性的定量方法：剖析不同类型污染物生物有效性的影响因素，建立可同时监测宽极性范围的多类化合物的被动采样方法，建立水生生物中纳米农药和微纳塑料的定量测定方法（研究生：刘佩佩、谭保祥、黄智毅）；
（2）典型有机污染物和微纳污染物的生物效应：研究离子型化合物、易降解现用农药、纳米农药、微纳塑料的生物富集规律及毒性效应，并利用组学技术从基因水平研究这些污染物对水生非靶标生物的新致毒机制（博士后：马雪，研究生：黄周兵、刘佩佩、张玲、黄智毅）；
（3）联合毒性效应及成因：重点研究典型环境污染物间联合毒性作用机制及成因、微纳材料与有机污染物的联合毒性及成因（研究生：黄智毅）。
我们在该领域的主要合作者美国Baylor大学环境科学系杰出教授Bryan W. Brooks，是世界顶级生态风险及管理领域专家，主要从事离子型污染物（药物）在水环境中分布、归趋和富集研究。