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.     

含特殊官能团有机物分配系数预测的多参数线性自由能关系(PP-LFERs)研究

利用多参数线性自由能关系(PP-LFERs)模型预测有机物的有机碳-水分配系数(Koc)是一种高效经济的估算方法.基于广泛收集的文献中165种(18类)化合物的lg Koc和分子结构参数(E、S、A、B、V)值,通过多元线性回归方法,用建模组132种化合物构建了两种预测多种类有机物lg Koc的PP-LFERs模型:EV模型和简化的V模型.它们的复相关系数分别为0.92和0.87,标准误差分别为0.37和0.49.用验证组33种化合物对模型进行了验证的结果表明,两种模型均具有较好的预测性和稳健性.在数据集中包括有8种典型的高氟和硅氧烷类化合物,对于硅氧烷类化合物,EV模型和V模型的实测值和预测值的均方根误差分别为0.38和0.16;对于高氟类化合物,两模型的均方根误差分别为0.66和0.75,说明了模型对这两类化合物预测的准确性.最后,从分子间作用力角度分析了有机物的吸附机理,得出空穴作用和色散作用是非极性化合物吸附的主要动力,而在极性化合物中,空穴作用和氢键作用最为显著.     

酚类化合物结构与醇/水分配系数(logK_(ow))关系研究

将不同非氢原子自身及非氢原子之间的关系参数化并构建出新的结构描述符,对部分酚类化合物分子结构进行了参数化表达。采用逐步回归(SMR)与多元线性回归(MLR)相结合的方法建立了化合物结构与醇/水分配系数(log Kow)之间的关系模型,模型的建模相关系数(r)为0.988,标准偏差(SD)为0.121;"留一法"交互检验的相关系数(Q2)为0.966,标准偏差(SDCV)为0.148。结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征,所建模型稳定性好,预测能力强,对于酚类化合物QSPR研究具有一定的参考价值。     

基于TLSER和QSPR关系预测PAHs和PCBs的LDPE膜-空气分配系数

有机污染物在被动采样材料与环境介质之间的平衡分配系数(K_P),是测定环境中有机污染物浓度的重要参数,但K_P值大部分都需要经过繁琐的实验测定获取,无法逐个测定数量繁多的污染物,因此需开发一种预测K_P值的方法。为此,搜集整理了一些多环芳香烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)的低密度聚乙烯(LDPE)-空气分配系数(K_PA)的实测值,基于理论线性溶解能(TLSER)和定量结构性质关系(QSPR),利用逐步多元线性回归(MLR)分别构建了预测K_PA值的模型。模型的决定系数R2adj分别为0.927和0.956,交叉验证系数Q2LOO分别为0.915和0.946,外部系数Q2ext分别为0.913和0.960。结果表明,2种模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,并解释了模型的机理。所构建的2种模型均可用来预测应用域内有机污染物的LDPE膜-空气分配系数。     

土壤柱气相色谱法研究土壤中有机污染物的热脱附行为

采用土壤柱气相色谱法研究了四种有机污染物在土壤上的热脱附动力学特征,以及容量因子(k')同有机污染物的主要理化参数的数学关联.结果表明,有机污染物在土壤上的慢脱附过程符合双常数方程;并且随温度的升高,lg k'和拖尾因子(Tf)均呈直线降低.lg k'与lg Kow,lg Koa和lg Koc以及沸点(TB)均呈极显著的直线相关,其中,lg k'与lg Koa和TB的相关系数值很高,分别为0.978和0.966,说明二者可以很精确的预测有机污染物在土壤中的热脱附速率.     

有机污染物土壤吸附预测模型及其影响因素

以701种有机化合物的土壤吸附系数作为数据集,选取594种有机化合物作为训练集,剩余107种作为测试集.根据训练集化合物建立土壤吸附系数Koc与辛醇/水分配系数Kow的线性和非线性模型,应用平均残差(AE),平均绝对残差(AAE)和均方根误差(RMSE)来检验模型的预测能力,模型具有良好的预测能力.同时,比较不同类型的化合物的实测值与预测值,发现部分同系物的预测值与实测值存在系统的偏差,这些偏差主要是由吸附机理,溶解度,水解作用,挥发作用,实验误差等原因造成,这些因素均会对土壤吸附系数的预测产生影响.     

磺胺类抗生素在斑马鱼体内的生物富集性及模型预测评估

针对磺胺类抗生素在鱼体内的生物富集特性,采用半静态生物富集测试法,研究磺胺二甲嘧啶(SMT)和磺胺甲恶唑(SMX)在斑马鱼(Brachydanio rerio)体内的生物富集规律及生物富集系数(bio-concentration factor,BCF),并选用3种常用预测模型对2种磺胺类抗生素的BCF值进行估算,比较了估算值与实际测定值,为磺胺类抗生素生物富集性的预测提供依据。研究结果表明,当暴露浓度为0.01 mg·L~(-1)~1.00 mg·L~(-1)时,鱼体对SMT的最大生物富集系数BCF值为1.11,最大富集量出现在暴露24~48 h期间;SMX的最大BCF值为1.15,最大富集量处于暴露96~168 h之间。根据磺胺类抗生素的理化性质,通过比较3种生物富集预测模型获得SMT和SMX的BCF值,发现其中Kow预测模型所得估算值最为接近实测值。因此可利用该模型作为磺胺类抗生素富集性的预测工具,为我国兽药抗生素的环境风险预测和评价提供依据。     

有机污染物分子连接性指数与其它理化参数的相关性

本文对分子连接性指数法的发展和计算方法作了简要介绍,主要讨论了有机污染物分于连接性与其分配行为、水溶解度、土壤吸附、毒性和生物富集的关系。结果表明:X与Kow,Sw,Kom,LC_(50)和BCF等呈良好线性关系,因而分子连接性指数可以用来预测有机污染物的上述理化参数。     

多环芳烃的分子表面积与双区理论

本文提出了一种利用基团贡献法原理计算分子表面积(TSA)的新方法,应用该方法计算了多环芳烃(PAHs)的TSA,并以双区理论为基础,研究PAHs的分子表面积与致癌活性的关系,将TSA参数引入双区理论方程,通过本文提出的理论方程对PAHs的致癌活性进行了计算,所得结果与实验值吻合得很好,对双区理论进行了分子表面积的补充。     

多环芳烃光解活性的量子化学研究

应用量子化学从头算HF／6-311 G(d)和B3LYP／6-311 G(d)方法计算了16种PAHs的多种量子化学参数,选取六种参数为分子结构的描述符,采用最小二乘法对16种PAHs的光解半衰期进行逐步多元线性回归分析,得到两个PAHs光解半衰期的QSAR模型,模型具有较高的相关系数,可有效地用于预测PAHs的光解半衰期,结果表明,HF方法所得模型优于B3LYP方法所得的模型,所得模型与基于半经验PM3算法的QSAR模型相比较,HF从头算方法所建立的QSAR模型比半经验PM3算法的结果要好,在所考查的诸多参数中,分子最高占有轨道特征值EHOMO对PAHs光解半衰期起着决定作用,最后,运用所得模型预测了3种PAHs的光解半衰期。     

氯代芳香化合物的KOW与对数拓扑指数和路径指数的相关性

本文用１ｇＫｏｗ表征氯代芳香化合物的生物降解能力,并分别以对数拓扑指数（ＬＴＩ）和路径指数（ＰＩ）为自变量,建立了新的预测模型。结果表明,回归方程的预测值与实验值十分吻合,相关系数接近于１,平均标准偏差小于０．１。     

广州夏季办公室内细颗粒中多环芳烃污染特征研究

大部分的都市办公人群每天在办公室至少度过8 h。而室外环境的渗透、办公室内吸烟、办公设备使用和中央通风系统均可能导致细颗粒物及多环芳烃(PAHs)在室内积聚而造成微环境污染。2015年5—6月,在广州市3种不同功能区(商住区、高新产业区、工业区)共选取了14间不同类型的办公室,对其室内外PM_(2.5)和多环芳烃进行同步监测。结果表明,(1)14间中有12间办公室内的PM_(2.5)浓度水平高于世界卫生组织(WHO)的推荐值25μg·m-3;(2)与国内外类似研究相比,办公室内外∑16PAHs及Ba P-eq的监测浓度水平均较低,并呈现一致规律:文印>室外>吸烟>多人>单人>无窗(无人),其中Ba P-eq低于欧盟规定的安全限值1 ng·m-3;(3)文印工作和吸烟行为与室内PM_(2.5)和PAHs浓度升高有密切关系,分别对5环和4环PAHs贡献明显;(4)其他无明显内源的办公室的细颗粒中PAHs污染在监测期间主要来源于室外贡献。     

山西工矿区土壤二氧化硫与多环芳烃复合污染对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以小麦为供试植物,山西工矿区生黄土为供试土壤,进行了土壤中二氧化硫(SO2)与多环芳烃(PAHs)单一及复合污染对小麦种子萌发率及小麦幼苗株高、根伸长和地下生物量影响的研究,以期考察复合污染的生态毒性效应。结果表明,小麦种子萌发对SO2与PAHs单一及复合污染均不敏感;SO2和PAHs单一污染时,小麦幼苗的株高与根伸长均受到一定程度的影响,低浓度SO2或PAHs处理对小麦生长起促进作用,高浓度则为抑制作用;小麦幼苗株高与SO2浓度呈显著负相关(r=-0.954,P<0.05),但与PAHs浓度的相关性不显著;SO2与PAHs复合污染条件下,对小麦幼苗株高或根伸长的联合作用多体现为协同作用,在低浓度情况下(SO2<500mg·kg-1)表现为协同促进;当SO2达到500～1000mg·kg-1时,对小麦幼苗株高或根伸长的联合作用均体现为协同抑制。SO2和PAHs单一污染时,小麦幼苗地下生物量与SO2、PAHs浓度均为显著负相关(rPAHs=-0.953,rSO2=-0.916,P<0.05);复合污染条件下,在SO2浓度为10mg·kg-1时,对地下生物量的联合作用多体现协同促进作用;而在SO2浓度为1000mg·kg-1,PAHs为50～100mg·kg-1时,对地下生物量的联合作用均体现为协同抑制作用。多元逐步回归分析进一步表明,SO2与PAHs复合污染条件下,小麦幼苗株高、根伸长都受到了SO2及PAHs的共同影响,而SO2是影响小麦幼苗地下生物量的主要因素。     

三维原子场全息作用矢量用于芳香类化合物的三维QSAR研究

采用新型的的三维原子场全息作用矢量(3D-HoVAIF)研究了200种芳香化合物的化学结构与其生物毒性的定量构效关系(QSAR).首先对芳香化合物进行了结构参数化表达,然后采用逐步回归(SMR)对变量进行筛选,建立了三维定量构效关系模型.其87个无氢键分子的模型和113个有氢键分子的模型的复相关系数和标准偏差分别为R2=0.801,SD=0.473和R2=0.929,SD=0.318.模型具有良好的稳定性和预测能力,证明了该三维原子场全息作用矢量在分子结构表征和生物毒性预测上的适用性.     

苯酚、苯胺及其衍生物对斜生栅列藻的急性毒性及QSAR研究

本文应用ＯＥＣＤ标准方法测定了１８种酚类胺类化合物对斜生栅列藻的４８ｈ－ＥＣ６０值,选择参数ＥＬＵＭＯ和ｌｇＫｏｗ进行了ＱＳＡＲ分析,得到下列回归方程：－１ｇＥＣ５０＝２．５４１－０．６４９ＥＬＵＭＯ＋０．２９９ＬｇＫｏｗ,ｎ＝１８,ｒ＝０．９０３,ＳＥ＝０．３１４应用所得方程计算了化合物的毒性,探讨了毒机理。     

On the use of growth rate parameters for projecting population sizes: Application to aphids

This paper extends the application of the cumulative size based mechanistic model, which has previously been shown to describe diverse aphid population size data well. The mechanistic model is reviewed with a focus on the explanatory role of the birth and death rate formulation. An analysis of two data sets, one on the mustard aphid and the other on the pecan aphid, indicates that multiple linear regression equations based on the estimated birth and death rate parameters alone account for nearly all (R² > 0.95) of the variability in two key population attributes, namely the peak count and the cumulative density. This indicates that population size variables may be projected directly from the growth rate parameters using linear equations. Such linear relationships based on the birth and death rate parameters are shown to hold also for certain generalized mechanistic models for which the analytical solution is not available. The birth and death rate coefficients, therefore, constitute a new succinct set of variables that could be included in the predictive modeling of aphid populations, as well as other insect and animal populations with local collapse which follow similar growth dynamics.     

七种萘有机化合物对活性污泥的抑制作用

本文依据呼吸法测定的微生物耗氧速率,研究了七种萘有机化合物对活性污泥的抑制作用,建立了微生物相对呼吸速率与抑制物浓度之间的定量方程,据此方程计算了七种化合物在废水生物处理系统中的建议最高可容许浓度以及对微生物呼吸的半抑制浓度EC_（50）,并得到了EC_（50）与正辛醇-水分配系数lgK_（ow）之间的线性回归方程。     

硝基多环芳烃的正辛醇—水分配系数

用摇瓶法测定了九种硝基多环芳烃的正辛醇-水分配系数,研究发现用Leo碎片法可以较好地估算NO_2-PAHs化合物的正辛醇-水分配系数。在正辛醇-水分配系数(K_(ow))与水溶解度(S)之间建立了相关方程: lgK_(ow)=-0.925lgS-0.00697(mp-25)+4.164(S用mg/l表示时); lgK_(ow)=-0.885lgS-0.00727(mp-25)+4.815(S用mol/m~3表示时)。     

北京东南郊大气中多环芳烃的相分配及其致癌毒性表征

采用索氏提取法提取2005年3月至2006年1月间北京市东南郊3个采样点大气总悬浮颗粒物(TSP)样品和气相样品中的多环芳烃(PAHs),利用GC/MS分析其质量浓度,对PAHs在颗粒相和气相间的分配行为进行研究。结果表明,2环组分在气相PAHs中占优势地位,全年平均在95%左右;4环组分在颗粒相PAHs中全年平均占56%左右;5~6环组分几乎全部分布在颗粒相中。引入苯并[a]芘等当量毒性因子(TEFs),探讨致癌毒性组分在2相间的分配行为,研究发现低毒高质量浓度的低环组分与高毒低质量浓度的高环组分对致癌性贡献相当;利用苯并[a]芘等效质量浓度与16种PAHs组分质量浓度进行多元线性回归,得到的回归方程用于粗略计算大气中PAHs致癌性组分的等效质量浓度;在分析PAHs分配行为的季节变化规律基础上,结合气象参数和空气污染指数分析PAHs在大气气相和颗粒相中分配系数的影响因素,并提出了分配系数与气象参数和API指数的回归方程,并利用回归方程来计算PAHs组分在大气中的分配系数。     

基于统计方法的辽东湾沉积物中多环芳烃来源特征分析

为研究辽东湾表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的来源特征,2014年5月采集了20个辽东湾海域表层沉积物样品,并利用气相色谱质谱联用仪对优先控制的16种PAHs进行测定,采用聚类分析、主成分分析-多元线性回归分析、异构体比值3种统计方法对辽东湾表层沉积物中PAHs来源特征进行了研究。结果表明,辽东湾表层沉积物中PAHs含量范围88.5~199.3 ng·g-1,平均值为(126.3±35.3)ng·g-1,其中,萘、菲和荧蒽是PAHs优势组分。通过统计分析结果表明,辽东湾北部表层沉积物中PAHs含量低于西南部,沉积物中PAHs的来源包括石油燃烧来源、煤炭、木材等生物质燃烧来源和石油来源,其中燃烧来源是主要来源,煤炭、木材等生物质燃烧来源占49.9%,石油燃烧来源和石油来源占50.1%。