水环境是人类活动产生的许多有机污染物的主要归宿。其中，人类药物作为这种混合污染物的重要组成部分，已在各类水环境中频繁检出，成为一类新型环境污染物。已有研究证明了药物对水生非靶标生物的不良影响，其水生态环境危害逐渐引起关注。由于药物的实际水环境浓度相对较低，传统的生物毒性评估方法并不能有效评估其对水生生物的潜在危害。基于此，本文首先系统分析了水生态毒性评估中常用的3种小型鱼类（斑马鱼、青鳉和稀有鮈鲫）的行为特征差异，比较了14种常见药物对斑马鱼的个体行为和群体行为的影响，开展了两个典型抗抑郁药物（西酞普兰和文拉法辛）以及野外水体的长期暴露对鱼类的运动行为、社交行为、学习记忆等行为特征影响的研究，并进一步揭示了抗抑郁药物及野外实际水体对鱼类的神经毒性效应以及潜在分子机理。研究结果主要包括以下4个部分：
（1）斑马鱼、青鳉和稀有鮈鲫等3种小型鱼类试验动物行为学特征存在差异，其中青鳉对暗刺激和声音刺激反应不敏感。运动和社交行为结果表明，0.01% v/v浓度的常用助溶剂（乙醇，丙酮和二甲基亚砜）对小型鱼类模型的行为特征无显著影响。另外，青鳉和稀有鮈鲫对吡虫啉和毒死蜱的运动行为和社交行为的响应模式与斑马鱼不同，这些结果说明了使用单一物种评估污染物对行为特征的影响存在局限性。
（2）利用斑马鱼的个体行为和集群行为评估了水环境中常见的14种药物毒性风险。结果表明87.5%的抗抑郁药在10-100μg/L浓度下会抑制斑马鱼的运动行为和个体社交。超过10种药物在0.1-1μg/L的暴露浓度下可引起斑马鱼强反应（strong response）行为模式的增加，且多数药物诱导斑马鱼集群行为的异常。
（3）通过分析F0与F1两代斑马鱼胚胎的运动行为变化发现，发现西酞普兰和文拉法辛引起了F1代药物暴露组胚胎的运动行为异常，但对F0代（药物暴露组）和F1代（清水恢复组）无显著影响；实验表明F1代胚胎运动行为的异常可能是脊髓运动神经元腹侧投射距离变短所致。长期低浓度西酞普兰和文拉法辛暴露显著降低雄鱼的运动能力，且西酞普兰还降低了雄鱼的学习记忆能力，说明抗抑郁物长期暴露可能对后代产生潜在毒性危害。作用机制研究表明，运动能力的衰减与谷氨酸能、血清素能以及胆碱能脊髓神经元细胞数量的减少有关，而学习与记忆能力的下降可能与斑马鱼端脑腹侧核区域多巴胺能神经数量的减少相关。
（4）利用我国本土水生鱼类稀有鮈鲫评估北京市5个城市再生水厂（清河、北小河、小红门、高碑店和酒仙桥）纳污河流水体长期暴露对水生非靶标鱼类的生物毒性。结果显示，稀有鮈鲫的运动行为、大胆行为以及社交行为等行为均发生改变。此外，稀有鮈鲫还表现出不同程度的学习与记忆能力下降。分子机制研究表明其行为学改变与稀有鮈鲫端脑区长时程增强/长时程减弱（LTP/LTD）相关基因的异常表达、神经元细胞凋亡数量的增加以及γ-氨基丁酸能神经元细胞数量的减少相关。此部分研究有利于进一步认识环境水体对水生生物的毒性及其生态风险。