序言

卤代有机物，是有机化合物中的官能团被卤基所取代，从而形成的新化合物。卤代有机物可用作农药、医药、防腐剂、麻醉剂、制冷剂、有机溶剂等，它们在提高人类生活质量，促进经济社会发展方面，发挥了重要作用。卤代有机物生成的天然途径很少，仅有少数微生物可合成。环境中的卤代有机物，绝大多数是人工合成的化学品。
环境中卤代有机物的污染也对人类的生存和发展产生了严重威胁。最典型的例子是有机氯农药。1962年，Rachel Carson在其出版的人类环保意识启蒙之作《寂静的春天》中，就描述了环境被以DDT为代表的有机氯农药污染所呈现的景象“鸟儿不再歌唱，鱼儿停止了游泳，螳螂和其他昆虫正在消失”。农药DDT、多氯联苯等卤代有机污染物的特点是：(1)持久性，一旦进入环境，不容易被降解，可以在环境中长时间(数年)存在；(2)长距离环境迁移性，可通过大气环流、洋流、动物种群携带等机制，由低纬度、低海拔地区向高纬度、高海拔地区长距离迁移；(3)生物蓄积性，容易在生物体的脂肪和类脂物质中蓄积，并沿食物链进行积累；(4)毒性，具有干扰内分泌、致癌等毒性效应。具有这4方面特征的污染物，被称为持久性有机污染物(POPs)。已列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的21类物质和正在评估拟被列入该公约的物质，都是卤代有机物。
值得指出的是，持久性有毒化学物质一旦进入环境中，再将其从环境中去除或者回收，技术上是很难的；即使技术上可实现，其成本之高也不是人类所能承受的。因此，应对和解决化学物质的污染问题，重点应该在于预先防范。防范化学物质的污染，需要评价和预测化学物质的环境风险。但是，人类设计和合成新的人工化学物质的速度很快，一个博士生在其博士论文期间，有可能合成数百种新化学物质，而基于实验的方法评价和预测一个化学物质的环境危害性和风险性，一个博士论文的研究工作是不可能彻底完成的。因此，在化学物质合成/投入市场的速度与化学物质的环境危害性/风险性评价的速度方面，有着巨大的差距。实验测试还存在费用高昂和动物实验伦理等问题。这些问题催生了计算毒理学/预测毒理学这样一个新兴的研究领域。计算(预测)毒理学可基于分子结构，采用计算化学、计算生物学等方法，高效地评价和预测化学物质的环境暴露、危害性和风险性，也被国际上认为是化学物质环境风险性评价方法根本性变革的发展方向。希望我国能够跟上这种变革，并做出创新性、引领性的研究成果。
自20世纪60年代环境学科诞生以来，卤代有机物在环境介质中的存在、化学特性、行为与效应、污染防控的原理与方法等，就一直是研究的热点问题。近年来，溴代阻燃剂和有机氟化合物的环境水平、监测方法、行为和毒理效应等，成为环境领域研究的新热点。金一和教授针对这2类化合物的环境水平和毒理效应机制，开展了长期性和创新性的研究工作。本专辑所录用论文，也大多针对这2类污染物。金一和教授的研究成果在生态毒理学领域得到同行们的广泛认可，他严谨的科研态度与超前的研究思想尚需继承发展。希望本专辑的出版，能够为同行提供一个相互交流、启迪创新的平台，以此告慰金一和教授！
     

卤代醛/酮消毒副产物的生成潜能及其前驱物的结构特征

卤代醛和卤代酮类消毒副产物因具有"致畸、致癌、致突变"作用而倍受关注.对卤代醛/酮类消毒副产物控制及其前体物识别对饮用水安全保障具有重要意义.以大分子酸、疏水性酸、芳香族类亲水酸、亲水酸、糖类和氨基酸6类共14种常见有机物为对象,研究了不同有机物在氯化消毒过程中的卤代醛/酮生成潜力.结果表明,富里酸、柠檬酸、苹果酸、L-苏氨酸和L-天冬酰胺具有较高的卤代醛/酮生成势.有机物生成卤代醛/酮的过程包括2个阶段:前体物首先经氧化、脱羧等过程生成乙醛和丙酮,乙醛和丙酮被逐步氯代而生成氯代醛和氯代酮.实际水体的消毒实验表明,卤代醛/酮的生成势与水样中有机物的浓度无必然联系,但与水样中醇羟基及羰基官能团的含量呈正相关(R~2=0.69—0.98).     

水中天然含氮有机物的形成、迁移转化及分布

天然含氮有机物是水环境中的重要组成部分,其在天然水体中的形态及分布对环境质量有显著影响.本文围绕水中天然含氮有机物在氮循环中的地位、迁移转化以及其在国内主要水域中的分布情况,对天然含氮有机物的研究现状进行了梳理.我国不同水域中溶解性含氮有机物(DON)浓度相差较大;其中水体中DON浓度一般在1.0 mg·L^-1以下;沉积物中DON浓度通常为几十至几百mg·kg^-1.水体DON以分子量<1 kDa的有机物为主,主要成分是尿素、氨基酸等物质.沉积物DON以分子量<1 kDa和>30 kDa的有机物为主,其中前者主要由芳构化程度较高的氨基酸等小分子有机物构成,后者以腐殖质类为主.水体中部分胺类物质本身具有一定毒性,游离氨基酸等DON还是卤乙腈、卤代酰胺、卤代硝基甲烷、卤化氰和亚硝胺等含氮消毒副产物的重要前体物.由于水体中许多含氮有机物具有生物可利用性,有机氮可能是引起水体富营养化的重要原因之一.     

卤代溶剂：在清洗方面的作用

本文考察了卤代溶剂的工业清洗用途。尽管氯代溶剂是在19世纪发现的,但到了近一个世纪以后才得到广泛使用。卤代烃投入使用已有50多年。文中评论了这些溶剂的一些毒理效应和环境效应。讨论了工业中与这些效应有关的趋势,包括采用“从摇篮到坟墓”的方法。     

城市污水中典型卤代苯酚分布及其光降解行为研究

卤代苯酚(HPs)是一类广泛存在于水体中的污染物,其在污水处理厂出水中的存在及迁移转化会产生一定的健康和生态风险。探究卤代苯酚在环境中的转化行为非常重要。光降解反应是酚类物质在水体中迁移转化的重要途径,实际水体中的有机质等对卤代苯酚的光降解会产生一定的影响。对大连市区6家污水处理厂出水中卤代苯酚的污染状况进行了调查,结果显示在所有出水中总HPs的浓度范围为77.2~168.6 ng·L-1。在所有检出的卤代苯酚中,五氯酚和2,6-二氯酚浓度较高,且检出频率均为100%,检出浓度范围分别为10.8~166.7 ng·L-1和0.1~72.2 ng·L-1。在模拟太阳光照射条件下,选取2种氯酚和2种溴酚研究它们在污水样品与纯水中光降解行为,从卤原子取代的程度和种类两方面对不同卤代苯酚光降解的规律进行类比,分析了其光降解特性。此外,对比分析了不同污水厂出水的对同种卤代苯酚降解速率的影响,发现出水的p H值、溶解性有机质等因素,都可能影响卤代苯酚的光降解。     

联合国环境规划署产业与环境办事处卤代溶剂清洁生产工作组

联合国环境规划署产业与环境办事处（UNEP/IEO）清洁生产计划努力改变目前关于如何生产产品及生产何种产品的观念,以最大限度减少（如果不消除）排放和废物。卤代溶剂工作组是清洁生产计划中的行业工作组之一。它侧重于识别和传播与溶剂领域有关的情报。以下扼要介绍清洁生产概念,以及卤代溶剂工作组的活动。什么是清洁生产?     

羧甲基—β—环糊精的合成及对卤代芳烃的增溶研究

本文报道了羧甲基－β－环糊精的一种简便合成方法,并研究了羧甲基－β－环糊精对卤代芳烃类化合物的增溶作用。羧甲基－β－环糊精能与水以任意比例互溶其水溶液对卤代芳烃有明显的增溶作用。增溶作用的大小主要与卤代芳烃的疏水性及分子的几何形状与环糊精空腔的匹配程度有关。     

环境水样中卤代甲基磺酸的高效液相色谱-串联质谱联用分析方法研究

利用高效液相色谱三重四极杆串联质谱(HPLC-MS/MS),建立了环境水样中卤代甲基磺酸的分析方法.通过对固相萃取、色谱柱、流动相和质谱条件的优化,确定了最佳萃取和分析条件.选用WAX固相萃取柱对卤代甲基磺酸进行富集,再依次用2 m L的5%氨水甲醇溶液、2%甲酸甲醇溶液和20%二氯甲烷甲醇溶液(均为体积比)进行洗脱.选用Acclaim HILIC-10为色谱分离柱,以乙腈和100 mmol·L~(-1)甲酸铵水溶液为流动相,分离目标化合物,采用串联质谱负离子扫描和多反应监测模式进行检测.方法对5种卤代甲基磺酸(三氟甲基磺酸、一氯甲基磺酸、二氯甲基磺酸、三氯甲基磺酸和一溴甲基磺酸)的线性范围为0.05—50μg·L~(-1),线性相关系数r0.99,各化合物的检出限(S/N=3)在0.005—0.039μg·L~(-1)之间.将建立的分析方法应用于实际样品中卤代甲基磺酸的测定,所得加标回收率在67.5%—95.4%之间,峰面积相对标准偏差(n=5)在8.5%—13.0%之间,可满足饮用水环境样品中痕量卤代甲基磺酸的分析.     

太湖部分地区碘代三卤甲烷分布特征及其与藻类有机物的关系初探

藻类有机物(algal organic matter,AOM)被证实是碘代消毒副产物(iodinated disinfection by-products,I-DBPs)生成的前体有机物,然而真实环境中I-DBPs与AOM的关系还不明确.本文研究了太湖碘代三卤甲烷(iodinated trihalomethanes,I-THMs)的分布特征,并初步分析了地表水中I-THMs与AOM的关系.I-THMs在枯水期与丰水期平均浓度分别是655.9 ng·L~(-1)和134.6 ng·L~(-1).其中,CHBrI_2和CHI_3为主要的污染物,而CHCl_2I检出相对较低.皮尔森相关性分析表明,CHCl_2I、CHCl Br I、CHClI_2、CHI_3等I-THMs均与叶绿素a具有显著正相关性,而CHCl_2I、CHBr_2I、CHBrI_2、CHI_3与总磷TP、CHCl_2I、CHBr_2I与总氮TN均具有显著正相关性;CHCl_2I、CHClI_2与舟形藻(Navicula sp.)细胞浓度也具有显著正相关,但CHBrI_2等与微囊藻(Microcystis sp.),栅藻(Scenedesmus sp.)细胞浓度呈显著负相关(P0.05).本研究间接表明,真实环境中AOM是I-THMs的一个重要来源.     

氯代苯酚结构与农作物毒性关系的研究

卤代苯酚是一种环境污染物。本文通过水培发芽试验和幼苗土壤盆栽试验,研究了卤代苯酚系列污染物结构与冬小麦、萝卜、油菜等作物毒性的关系。结果表明,氯代苯酚系列污染物都可抑制他们的发芽和幼苗生长,其毒性都大于苯酚,并与浓度成显著性正相关。在浓度相同时,其毒性随苯环上氢原子被氯取代个数的增加而加大。在浓度和取代个数都相同时,不同取代部位的毒性不同,邻位取代毒性最大。不同农作物对它们的抗性不同;在取代个数、浓度和取代部位都相同时,小麦受害程度最轻,油菜最重。     

卤代苯对江水细菌的慢性毒性

毒性数据是对化学品进行环境风险评价的基础,慢性毒性数据更能真实的反映毒物对水生生物生长、繁殖及生理功能产生的影响。本文采用细菌生长抑制实验,测定了17种卤代苯对长江水中混合细菌的慢性毒性,得到-lgNOEC值,毒性范围在4.27(氯苯)~5.22(1,2,4-三氯苯)之间。选用量化参数对毒性数据进行定量结构活性关系(QSAR)研究,结果表明,卤代苯对江水细菌的慢性毒性主要与化合物分子的空间大小有关,量化参数范德华面积(SVdW)及分子生成热(Hf)能够很好的描述卤代苯对江水细菌的慢性毒性。     

卤代苯甲醚正辛醇/水分配系数(lgKow)的QSPR研究

基于卤代苯甲醚类化合物的定量结构与性质关系,对其中有正辛醇/水分配系数(lgKow)数据的43个卤代苯甲醚进行了HF/6-31G·水平上的结构优化,并在优化结构的基础上进行了分子静电势及其导出参数的计算.选取其中的27个化合物作为训练集,应用多元线性回归方法对卤代苯甲醚的lgKow与分子结构参数进行了关联,其余16个化合物作为测试集.结果表明:分子静电势参数结合分子最低空轨道能级可以很好地表达卤代苯甲醚的lgKow与其分子结构间的定量关系,所建立的QSPR模型具有较强的稳健性和预测能力,同时也证明了分子静电势参数在卤代苯甲醚类化合物QSPR研究中的适用性.     

卤虫属在水生生态毒理学中的研究进展

在环境问题日益突出的今天,生态毒理学研究对于生态系统健康发展与生态系统服务功能的提升至关重要。水生生态毒理学作为生态毒理学研究重点领域之一,正逐渐成为科研人员的关注点。目前,水生生态毒理学主要研究环境中的有毒有害物质对水生生物的毒性效应及其对生态系统的影响。作为生态毒理学研究中常用的实验动物,卤虫属动物已被广泛应用于污染物暴露、环境因子干扰、食物链传递和生态风险评价等方面。虽然,卤虫在多个研究领域都有应用,但是,由于生态毒理学发展还不完善,特别是研究人员前期对环境毒理学与生态毒理学两者界定不清,目前尚无卤虫在水生生态毒理学研究中的综合论述。本文精准检索搜集了在生态毒理学领域中卤虫研究的相关文献,深入阅读,从物种特征、优缺点与应用范围;孵化饲养标准与质量控制;实验类型与暴露方式;主要关注指标与研究目的;存在问题与展望5个方面展开论述,对卤虫在水生生态毒理学中的研究进展进行了综合概括。     

神经网络用于卤代肉桂酸对羊角月牙藻毒性的预测研究

卤代肉桂酸因具有肉桂酸一样的抑菌、抗氧化和抗微生物活性作用,故被广泛应用于医药、化妆品和农药等生产行业.为了研究卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性与其分子结构之间的定量构效关系,基于分子拓扑理论,计算了14个卤代肉桂酸分子的4类分子结构参数,筛选了电性拓扑状态指数(E13)和电性距离矢量(M15)作为理论结构描述符,将其与卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性进行回归分析,并将这2种参数作为神经网络法的输入层参数,采用2-2-1的神经网络结构,构建了相关性良好的预测毒性的神经网络模型,模型的总相关系数(R总)为0.951,预测的毒性值与其相应文献实验值的相对平均误差为4.49％,吻合度较好,利用模型预测了另外12种卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性.结果表明,卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性与2种分子结构参数具有良好的非线性关系.     

高锰酸盐复合剂对三卤甲烷生成形态的影响

研究了高锰酸盐复合剂(PPC)对腐殖酸氯化过程中三卤甲烷生成量及生成形态的影响.结果表明,高锰酸盐复合剂氧化增加了腐殖酸氯化过程中三卤甲烷生成量和水样的卤代活性,增加了腐殖酸氯化的反应速度,在PPC投加量为0.75mg·l~(-1)时,卤代活性由原来的18.1μg·mg~(-1)升至26.6μg·mg~(-1).Br~-的浓度对三卤甲烷生成量及生成形态影响较大,随着Br~-离子浓度增加,三卤甲烷生成量及溴代甲烷的相对含量升高.高锰酸盐复合剂氧化改变了水样加氯消毒时三卤甲烷的形态分布,降低了溴代甲烷在三卤甲烷中的含量.高锰酸盐复合剂与混凝工艺相结合时,可显著降低三卤甲烷的生成量,如高锰酸盐复合剂投量为1mg·l~(-1)时,可使THMs降低到26.3μg·l~(-1).     

全球变化下有关卤代甲烷源汇的研究进展

大气中存在的卤代甲烷对臭氧层具有极强的破坏作用并参与其它气候现象，其动态变化对臭氧的恢复和地球生态系统有重要影响。文章概述了全球变化下卤代甲烷源汇的研究情况并简单探索其进一步的研究方向。几种卤代甲烷中，溴代甲烷源汇最复杂且对臭氧具有最强的破坏力，因此研究较多。已证明CH3Br的来源有：海洋、土壤、生物燃烧、陆地植物和沼泽地的释放等；CH3Br的汇包括：光化学分解、被土壤和植物吸收、在海洋中的化学和生物降解等。但事实上是已知汇远远大于已知源，且各个源汇的通量在不同研究中结果差异较大，归其原因是卤代甲烷释放与吸收机制的不确定性。虽然近几年的研究也应用了稳定同位素示踪技术，但卤代甲烷各源汇的具体贡献并不清楚。今后卤代甲烷源汇的研究重点应放在与气体产生机制最密切的地下部分即“地下生态学”对其通量的影响，而同位素技术的改进及其在痕量气体研究中的应用也将是未来的重点方向。     

动态与信息

<正>《生态毒理学报》征稿启事《生态毒理学报》(Asian Journal of Ecotoxicology)是为顺应环境科学与生命科学交叉的学科发展趋势,推动国内环境风险研究领域发展的客观需要而创办的.该刊物的创刊为我国从事生态毒理和风险研究的学者和相关机构提供了一个交流平台,     

卤代肉桂酸对羊角月牙藻的急性毒性及3D-QSAR研究

卤代肉桂酸类化合物广泛用于医药、化妆品和除草剂等生产制造,随着使用量的增加,其生态环境健康风险逐渐受到关注。为揭示该类化合物的毒性特征,选择14种卤代肉桂酸作为研究对象,考察了它们对羊角月牙藻的急性毒性效应,并应用三维定量构效相关技术(3D-QSAR)探讨化合物分子结构特征对毒性效应的影响。结果表明,14种卤代肉桂酸类化合物对羊角月牙藻急性毒性的72 h半数效应浓度(72 h-EC50)值在45.88～83.72 mg·L-1范围内,其中4-氯肉桂酸、4-溴肉桂酸等表现出较高毒性效应。3D-QSAR结果表明,该类化合物分子结构的立体场、静电场和疏水场特性对其毒性效应影响显著,在苯环结构上引入体积较大、电负性较弱及疏水性较强的取代基,将导致毒性升高。以上结果将为科学评价卤代肉桂酸类化合物潜在环境健康风险提供基础数据支撑。     

细菌二氯甲烷脱氯酶基因对拟南芥的转化

卤代烷烃是一类很普遍的环境污染物 ,在工业生产中常伴随着废气废物释放出来 ,严重污染土壤及地下水 ,并且严重破坏臭氧层 .在此类污染物含量较高的土壤中分离出一些细菌 ,它们能以卤代烷烃为唯一碳源进行生长 ,且将这些有毒废物分解成无毒的化合物 .我们曾经将细菌卤代烷烃脱卤酶基因克隆到拟南芥中并得到高效表达[1] .Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ和Ｈｙ ｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ属的细菌能利用二氯甲烷作为唯一碳源进行生长[5] ,其代谢过程如图 1.其中参与反应的关键酶是二氯甲烷脱氯酶 ,此酶属于谷胱甘肽转移酶类 ,在脱ＣＩ时 ,先…     

序言

<正>"环境计算化学与预测毒理学"是近年来在环境化学、环境毒理学、计算化学、计算生物学和分子生物学等学科之间形成的一个新兴的前沿研究领域,主要应用计算化学和大数据分析的方法开展化学品在环境介质中的转化行为、毒物在生物体内与大分子的相互作用机制以及毒性预测等方面的工作,已成为研究化学污染物的环境行为、毒理作用机制的重要手段,也是化学品生态风险评价与管理的必要工具,可为环境友好的