当前水环境中新型污染物不断出现，以及前驱体污染物在水处理中消毒工艺后形成的消毒副产物又具有多样性和复杂性。在生物测试指导下，结合化学分析进行效应表征及形成机制解析，成为当今进行饮用水水质污染诊断的重要手段。遗传毒性是饮用水安全保障中最受关注的健康效应之一，其毒作用机制涉及多层次、多路径，作用方式具有复杂性和复合性。从多个机制、多个测试终点研究水环境及水处理过程污染物的遗传毒性效应及其变化机制就显得尤为重要。本研究采用基于不同作用机制的 SOS/umu测试和基于高内涵筛选的微核测试搭建了针对水环境样品的多机制、多终点遗传毒性检测方法，并综合分析了石家庄市水源水、河流水和饮用水的潜在遗传毒性效应，论证了参照相关水质标准的化学分析是否足够发现水质的潜在遗传毒性危害。还研究了新型污染物卡马西平（CBZ）在模拟氯化、氯胺和臭氧工艺处理前后的多终点遗传毒性变化机制，甄别了可能的毒性贡献因子；考察了卡马西平与氯胺的反应活性，转化机制及部分产物的毒性效应。
      对水源水、河流水和饮用水的分析表明，两个河流样品检出染色体损伤效应，7个河流样品检出代谢前DNA损伤效应。水源地样品没有检出代谢前DNA损伤效应，而饮用水样品检出代谢前 DNA损伤效应。菌株NM2009+S9和NM3009测试使代谢后DNA损伤效应结果增多，同时说明水源水和一些河流水中可能存在未知或未检出的芳香胺或硝基芳烃，是引起代谢后 DNA损伤效应的主要原因。然而参照水质标准的化学分析没有在这些阳性样品中检出包括硝基芳烃或芳香胺类等相关遗传毒物。结果表明，参照水质标准的化学分析不足以发现水质的潜在危害，该地水环境遗传毒性效应以 DNA损伤效应为主，多机制的生物测试能避免假阴性结果的产生。
      对 CBZ在模拟氯化、氯胺和臭氧工艺处理前后多终点遗传毒性变化的研究表明，臭氧对 CBZ的去除效率最高，但臭氧处理后样品的细胞毒性和染色体损伤效应明显增强，对其转化产物的化学筛查和 QSAR分析表明细胞毒性和染色体毒性都可能归因于喹唑啉类臭氧产物。与 CBZ本身和臭氧处理组相比，氯化和氯胺处理组并不具有染色体毒性，而具有 DNA损伤效应，吖啶，9(10)H-吖啶酮，氯代 9(10) H-吖啶酮和 TP-237是可能诱发DNA损伤的关键副产物。本研究证明了含氮杂环的污染物在消毒工艺中的降解过程可能产生更多有活性的转化产物，不同消毒工艺产物的结构及毒性特征有很大差别。
       对 CBZ与氯胺的反应过程研究表明，在一氯胺能稳定存在的条件下(pH8.65)，CBZ与一氯胺的反应是二级反应，反应速率是4.2 M-1  h-1。反应受pH影响，一氯胺分解产生的二氯胺和次氯酸对 CBZ的降解效率要明显高于一氯胺。产物吖啶、9(10) H-吖啶酮具有更强的细胞毒性或遗传毒性。与 CBZ的氯化过程相比氯胺反应进行缓慢，产物浓度低种类多，可能具有复合毒性特征。