有机化合物结构与生物降解性分类模型研究

采集包含我国近5 a申报的新化学物质在内共172种有机化学物质的28 d快速生物降解性实验测试数据,运用支持向量分类方法建立生物降解性预测分类模型,并应用该模型对测试集化合物和10种验证测试物质进行预测。预测结果表明,该模型具有很好的预测分类能力,有效反映了有机化合物结构与生物降解性间的内在关系,可广泛用于化学物质生物降解性的初步估算,确定进一步的化学品管理与实验测试要求。     

氯代酚类物质对斑马鱼的急性毒性及QSAR研究

收集整理了取代苯类化合物与斑马鱼的48 h和96 h急性毒性(LC50)的定量关系数据,依据定量结构-活性关系原理,利用AM1法计算分子描述符表征化合物后,以多元线性回归法进行建模,并对建好的QSAR模型进行评价与检验。为进一步验证所建模型的预测能力,选择建模过程中所用化合物以外的3种氯代酚:对氯酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚对斑马鱼做48 h和96 h的急性毒性验证试验,其48 h-LC50分别为8.171、6.146、1.385 mg/L;96 h-LC50分别为6.475、4.327、1.132 mg/L。验证试验结果与已构建QSAR模型预测值进行对比和评价,经过残差分析,得出试验值与模型预测值残差均满足δ1,从而进一步验证所构建的该苯系化合物的急性毒性QSAR模型有良好的预测能力。     

兰州市废旧手机产生量预测分析研究

手机普及率日益提高,随之产生的废弃量也日益增多,分别采用时间梯度模型、市场供给A模型、斯坦福(stanford)模型对兰州市2013年-2022年废旧手机的产生量进行了预测.结果显示,不同模型预测结果之间存在较大差异,市场供给A模型和斯坦福(Stanford)模型的预测结果比较接近,均大于时间梯度模型的预测结果,三种模型预测的兰州市2022年废旧手机的产生量分别为40.40万、46.67万和21.04万部.总体上看,兰州市废旧手机的产生量增长趋势较快.     

基于遗传算法的PLS分析在QSAR研究中的应用

将遗传算法和偏最小二乘法结合应用于定量结构活性关系研究中 ,进行变量选择和建立最终模型 .以较少的变量个数包含较多的变量信息 ,且变量间没有线性相关问题 ,因而得到较好的 QSAR模型 .将这种方法应用于氯代酚和单取代苯 2种系列化合物 ,可以得到几种常规多元回归分析方法不能得到的质量较高的 QSAR模型 .     

PCDFs的Ah受体结合能力的定量结构效应关系

应用单苯环氯取代方法取G₁～G₁₀10个分子结构描述符,通过正向逐步线性回归方法构建对于Ah受体结合能力的定量结构-性质相关(QSAR)模型.与有关文献相比,此模型能更好地预测多氯代二苯并呋喃(PCDFs)竞争结合Ah受体logEC₅₀值,各自变量间不存在共线性.模型可以较好地反映PCDFs分子Ah受体结合能力与其分子氯取代位点之间的关系.     

基于Guassian、Multiwfn及ECOSAR的氮磷系阻燃剂在UV/PDS体系中的降解路径及产物毒性预测研究

氮磷系阻燃剂作为一类新兴无卤阻燃剂被广泛应用,但其在环境中难降解,紫外活化过二硫酸钠（UV/PDS）高级氧化技术能有效降解结构复杂的有机污染物.为探究氮磷系阻燃剂在UV/PDS氧化体系的降解路径,本研究选取3种典型氮磷系阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）、三聚氰胺（Melamine）及磷酸三苯酯（TPP）为降解目标物.首先利用Guassian模型结合Fukui指数推测了UV/PDS体系中HO?和SO₄^?-自由基与阻燃剂发生反应的位点及其相应的降解路径,通过分析DOPO及其降解产物的质谱数据验证了所推测降解路径的合理性,并进一步利用ECOSAR模型进行降解产物的毒性预测.结果表明,各氮磷系阻燃剂键能较低的位点与Fukui指数较高的位点相吻合,UV/PDS反应体系中的自由基主要通过攻击苯环上的碳氢键（键能较低的位点）来降解氮磷系阻燃剂,DOPO降解的质谱分析数据表明,依据低键能位点推测的降解产物与质谱鉴定结果相一致.同时利用ECOSAR模型评估发现,降解产物毒性普遍低于阻燃剂母体.因此,本研究采用模型预测阻燃剂降解路径与产物毒性的方法便捷有效,可为光催化降解复杂结构有机物的研究提供理论依据.     

MIL-101高效吸附测定土壤气中三氯乙烯及健康风险评估

为研究基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算风险值与Johnson-Ettinger联合Dual-Equilibrium Desorption（JE-DED）模型和J&E模型计算风险值的差异,在MIL-101、UIO-66、ZIF-8和MOF-801金属-有机骨架（MOFs）材料,球形活性炭、膨胀石墨碳吸附材料及HiSiv1000和HiSiv3000分子筛等3类8种吸附剂中筛选出吸附效率较高的MIL-101 MOF材料用以吸附并测定土壤气中ρ（三氯乙烯）,并将基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值与J&E模型和JE-DED模型计算的风险值进行比较.结果表明:①对于北京潮土和黑龙江黑土,J&E模型计算的风险值比基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值高2个数量级.②对于w（有机碳）较低的北京潮土,基于JE-DED模型计算的风险值比基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值高1个数量级,但比基于J&E模型计算的风险值低1个数量级,表明JE-DED模型预测结果更接近实际情况,但仍偏保守.③w（有机碳）较高的黑龙江黑土,JE-DED模型计算的风险值与基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值更接近,JE-DED模型可以比较准确地预测三氯乙烯的风险值.研究显示,采用土壤气中ρ（三氯乙烯）实测值和JE-DED模型进行风险评价在一定程度上可以避免J&E计算过于保守的问题,可以更加真实客观地反映场地污染程度而避免过度修复产生资源浪费.      

有机磷农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用及QSAR研究

以碘化硫代乙酰胆碱为底物,二硫代二硝基苯甲酸为显色剂,采用分光光度法测定了21种有机磷农药对乙酰胆碱酯酶(AChE)的半抑制浓度(IC₅₀).运用多元线性回归分析以及参数间的自相关分析建立有机磷农药对AChE抑制作用的QSAR模型.模型分析表明,有机磷农药对AChE的抑制作用主要受特定方向上的原子极化率及原子的电拓扑状态的影响,是多因素综合作用的结果.模型可解释高达78%的数据变异和显著的预测能力(q²=0.653),表明有机磷农药对AChE的抑制作用可借助结构活性关系模型进行预测与评价.     

ToxCast化学品对CYP450异构酶抑制的QSAR研究

研究收集美国国立健康研究所化学基因组中心利用高通量筛选测定的1万多种化合物对5种细胞色素P450(CYP450)酶的抑制数据,利用随机森林法构建MOE 2D描述符的分类模型.采用五折交叉验证建模策略保证模型的预测能力.模型对1A2、2C9、2C19、2D6和3A4等酶抑制剂预测的正确分类率分别高达84.4%、82.5%、82.1%、78.4%和80.0%,结构分析表明,卤代(氯/氟)芳烃结构在抑制剂中出现概率显著高于非抑制剂.最后,利用上述模型对ToxCast项目954个化合物进行虚拟筛选.实例化合物分析验证了模型预测与实际效应的吻合程度.构建的模型可进一步对其它环境化学品的CYP450酶抑制活性进行预测,加快对化学品健康风险的初步筛选.     

稀土材料氢氧化铈吸附水中亚砷酸与砷酸阴离子的特性效果

以开发新型高效除砷吸附材料为目的 ,在室温 (2 5℃ ) ,初始浓度 0 .0 5～ 2 5 0mg/L ,pH4～ 11条件下 ,对稀土材料氢氧化铈 (HCO)进行了吸附除砷的性能评价 .实验结果表明 ,在实验条件下 ,HCO对亚砷酸和砷酸阴离子都显示了良好的吸附效果 ,其吸附等温线能很好地用Langmuir方程进行描述 .对于低浓度 (0 0 5～ 10mg/L)的砷溶液 ,HCO在所选 pH条件下对亚砷酸和砷酸阴离子的吸附率可达 10 0 % .对于高浓度的砷溶液 ,偏酸性 (pH 4 )条件有利于砷酸阴离子 ,而中性 /微碱性 (pH 7,8)条件最有利于亚砷酸阴离子的吸附 .HCO对 2种形态的砷阴离子的吸附效应在较宽 pH范围内同溶液的离子强度基本无关 ,常见阴离子 (Cl-,NO-3 ,SO2 -4)的存在对砷的吸附也未显示出干扰效应 .从实验结果推测 ,HCO吸附亚砷酸和砷酸阴离子的主要反应机理应属于专性吸附     

UV/Cl工艺对三氯生的去除与降解机理研究

对UV/Cl高级氧化工艺降解水中广谱抗菌剂三氯生（TCS）进行研究,对比单一UV、单一Cl和UV/Cl工艺对TCS的去除效果.考察UV光强、余氯初始浓度、溶液pH值和氨氮浓度等因素对反应的影响,探究TCS在UV/Cl工艺中的降解机理,评估其生态风险.结果表明,与单一UV、单一Cl相比,TCS在UV/Cl工艺中降解效果较好,反应符合准一级反应动力学,降解速率常数随UV光强、余氯初始浓度增大而增大,随NH₄⁺-N浓度的增加而减小.基于HRMS Q-TOF解析出17种中间产物,提出了降解反应路径.发光细菌毒性分析和ECOSAR预测均表明,TCS在UV/Cl工艺中产生毒性较高的中间产物,随着反应的进行,产生了毒性较低的中间产物,生态环境风险得以减少.     

紫外活化过硫酸盐降解水中三氯蔗糖动力学和机制

以新兴污染物人工甜味剂三氯蔗糖（SUC）为对象,研究紫外活化过硫酸盐（UV/PS）对其的降解效果.考察UV光强、PS投加量、溶液初始pH值和阴离子浓度等因素的影响,解析UV/PS降解SUC过程中的降解产物并评估其生态毒性.结果表明,对比单一UV和单一PS,UV/PS降解SUC效果更为明显,SUC降解反应速率常数随光强、PS投加量增加而增大,中性条件更有利于SUC降解,背景离子NO₃^-和HCO₃^-对UV/PS降解SUC有一定的抑制作用,而Cl^-和SO₄^2-促进降解过程.基于高分辨质谱HRMS和GC-MS解析出16种中间产物,降解过程主要涉及羟基化、氧化和醚裂解等反应.发光细菌毒性实验和ECOSAR预测结果表明,UV/PS降解SUC过程中会产生毒性高于母物质的中间产物,对生态环境存在潜在威胁.     

基于3S技术的区域生态环境质量监测研究

在G IS、RS等软件的支持下,对福建省闽江流域、九龙江流域和晋江流域的MOD IS数据、气象数据和地形数据进行处理,建立三大流域的生态环境质量监测模型,研究分析福建三大流域生态环境质量的空间分布情况及动态变化趋势。研究结果表明:在人口聚集、经济发达、地势较为平坦和交通便利的区域生态环境质量较差,而在人口稀疏、经济欠发达的丘陵山区生态环境质量良好。福建三大流域中九龙江流域生态环境质量最好,晋江流域生态环境质量最差。随着时间的推进,三大流域的生态质量都在不同程度上出现缓和趋势,这是对流域生态环境保护工作所取得成绩的印证,也可为今后制定更加有效的生态环境质量保护措施和政策提供科学的参考依据。     

紫外活化过硫酸盐降解二苯甲酮-4的动力学影响及降解机理与风险评价

活化PS（过硫酸盐）氧化工艺对于降解水中新兴微污染物具有潜在应用价值.为研究活化PS体系对BPs（二苯甲酮类）有机防晒剂的降解性能,以BP4（二苯甲酮-4）为研究对象,采用UV/PS（紫外活化过硫酸盐）工艺降解BP4,比较单一UV、单一PS和UV/PS 3种工艺对BP4的去除效果,考察各因素对UV/PS工艺去除BP4动力学的影响,同时探究BP4降解机理并进行风险评价.结果表明:BP4降解过程符合准一级反应动力学模型;最佳PS投加量为1.0 mmol/L,反应30 min后BP4去除率可达94%,增加PS投加量或降低初始c（BP4）均可促进BP4降解,无机阴离子（HCO₃-和Cl-）对BP4降解均有抑制作用,酸性条件有利于BP4降解;基于HPLC-MS/MS鉴定出8种中间产物,并提出降解路径,费氏弧菌毒性试验和ECOSAR v1.10软件预测表明,UV/PS工艺降解BP4过程中生成的中间产物比母物质毒性更高.研究显示,UV/PS工艺可有效去除BP4,但其中间产物可能会造成潜在的生态风险,后续需进一步深入研究.      

塑料大气环境老化预测模型研究

目的为塑料老化行为预测提供简易而可靠的途径,充分发挥环境效应数据的内在价值。方法分别运用GM(1,1)模型、幂函数模型、指数函数模型、多项式模型预测9种工程塑料在3种典型大气环境下的拉伸强度、延伸率和弯曲强度等力学性能变化,并与自然环境试验实测结果进行比较。结果拉伸强度、延伸率、弯曲强度等3种力学性能中,弯曲强度预测效果最好,延伸率预测效果最差。4种模型之中,GM(1,1)模型在预测小样本数据方面具有最好的预测效果和最高的正确率,且在数据具有一定波动性的情况下仍能够保持较好的预测效果。结论在挖掘分析塑料大气老化评价指标和试验时间之间的函数关系时,不仅要考虑预测模型的拟合效果好坏、相关系数高低、预测误差和预测正确率高低,还应注意预测模型反映出来的塑料性能变化规律是否符合客观实际,这样得到的预测模型才能尽可能地反映塑料老化程度与试验时间关系的全貌。     

氯消毒中有机防晒剂BP9的去除转化与风险评价

对典型有机防晒剂二苯甲酮-9（BP9）在氯消毒过程中的氧化反应进行研究,考察BP9初始浓度、余氯初始浓度、溶液pH值和氨氮浓度对反应的影响,探究BP9氯氧化降解机理,评估其生态风险.结果表明,在BP9初始浓度5mg/L、余氯初始浓度5mg/L的条件下,90s内BP9去除率达到91.3%,符合准一级反应动力学.降解速率常数随着BP9初始浓度及氨氮浓度增加而减小,随余氯初始浓度增大而增大,中性条件下有利于BP9氯氧化反应.基于HPLC-MS/MS和GC-MS解析出7种中间产物,提出可能降解路径.发光细菌毒性分析和ECOSAR预测均表明,BP9氯氧化反应生成了比母物质毒性更高的中间产物,对饮用水水质安全造成潜在风险.     

有机化学品生物富集性-构效关系研究进展

近年来,越来越多的有机化学品被排放到环境中,这些有机化学品被动植物摄取并富集,严重危害人类健康。有机化学品在生物体内的富集趋势可以用生物富集因子(BCF)表示,它是评价化学品环境行为的重要参数。通过定量-活性关系(QSAR)预测BCF值,可解决传统实验测定BCF值耗时长、成本高等问题。文章主要综述了近几年来国内外在这领域的研究进展,对现有的有机化合物的结构与生物富集因子定量关系模型进行系统的总结、评价,分析了模型研究中存在的具体问题,并提出了进一步改进的几点建议,展望了其在环境保护规划、预警及评估等方面的应用前景。     

湍流模型对预测街道峡谷污染物扩散的影响

文章选取标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、realizablek-ε湍流模型和单方程Spalart-Allmaras涡黏系数模型对街道峡谷附近的流动和汽车尾气污染物扩散进行了模拟,并与风洞试验值进行了比较,结果表明,4种模型对街谷壁面的浓度预测在趋势上与试验值基本一致,Spalart-Allmaras模型的预测效果最好,realizablek-ε模型预测最差,而标准k-ε模型和RNGk-ε模型的预测介于其间;RNGk-ε模型和realizablek-ε模型的修正作用在预测建筑物尖角和顶部附近的流动处有所体现,但对街谷内浓度分布的预测仍不如标准k-ε模型;本文从流场分布的特点对4种模型的浓度预测差别进行了解释,证明了壁面浓度与其附近的速度和湍流黏性系数的分布相对应。     

基于地下管廊施工建筑垃圾产生特征的定量预测模型的建立

以浙江省宁波市地下管廊施工为研究对象,通过现场调研和建筑施工进度跟踪,建立了工程渣土、废弃混凝土、工程泥浆3种建筑垃圾的定量预测模型。结果表明:预计产生程渣土为83891.21 m3、废弃混凝土为4837.34 m3、工程泥浆为11435.27 m3。与真实值相比,模型的相对误差分别为8.6%,4.9%,3.5%,均低于20%,可认为三类建筑垃圾预测模型的建立有效。     

生物炭负载零价纳米铁去除土壤中十溴二苯乙烷

作为十溴联苯醚的替代品,新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷（DBDPE）已经在国内外大量使用.随着DBDPE在各种环境介质中被普遍检测到,其造成的环境污染正引起广泛关注.本论文首先制备生物炭（BC）负载零价纳米铁（nZVI）材料（BC/nZVI）,进而研究了BC/nZVI去除土壤中DBDPE的动力学过程,并探究了作用机制.结果表明：BC加入能促进nZVI均匀分散在生物炭的表面,并改善了其分散程度;BC/nZVI去除效率最高（投加量为0.1 g·g^-1,BC：nZVI为2：1,DBDPE初始浓度为10 mg·kg^-1）,24 h内达到了89.74%,去除过程涉及到吸附和降解的共同作用,实验数据符合准一级动力学方程;采用LC-MS-MS探究了DBDPE的降解产物和途径;ECOSAR毒性评价数据显示BC/nZVI能够降低DBDPE的生态毒性.