基于形态修正的描述符构建可电离化合物对大型溞急性毒性的QSAR模型

在环境水体中,可电离有机化合物(IOCs)可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs离子形态的环境行为、毒性效应等都与其分子形态存在较大差异,因而在研究IOCs环境行为、毒性效应时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时如何表征离子化的影响是当前研究的重要内容之一。探讨了采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性预测模型的可行性。具体而言,采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测63种取代酚、取代苯甲酸和取代苯胺等IOCs对大型溞急性毒性的定量结构-活性关系(QSAR)模型。与仅采用分子形态描述符的模型相比,使用基于形态修正描述符的模型决定系数(R2)、去一法交叉验证系数(Q2LOO)、外部验证系数(Q2EXT)等参数从0.622～0.705提高到了0.840～0.875,表明基于形态修正描述符的模型具有更好的拟合优度、稳健性和预测能力。因此,在将来的研究中,可采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性效应预测模型。     

基于范数指数的农药对虹鳟急性毒性的的定量构效关系模型

由于农药的过度使用,水生生态环境正在受到威胁。虹鳟（Oncorhynchus mykiss）的水生毒性在农用化学品环境风险评价中起着重要作用。本文提出了两个范数指数公式,并由此导出几个范数描述符,建立了定量结构-活性关系（QSAR）模型用于预测各种农药对虹鳟的急性毒性（LC50）。结果表明,目前的QSAR模型的R2为0.8053。同时,内部验证（QLOO2=0.7606）、外部验证（Rtraining2=0.8011,Rtesting2=0.8108）、Y-随机化试验和适用域分析进一步证明了该QSAR模型的稳定性、可靠性和广泛的应用领域。因此,这些范数描述符可能适用于描述农药结构以预测水生生物急性毒性。     

环境中可电离有机化合物生物有效性研究进展

随着人工合成化合物的增加,可电离有机化合物(ionizable organic compounds,IOCs)所占比例越来越大。由于IOCs在环境pH范围内可能以分子或离子形式存在,其在环境中的生物有效性具有特殊性。主要从物理化学吸附和生物对IOCs的吸收2个过程综述环境中IOCs生物有效性的影响因素,环境介质吸附IOCs主要受环境pH的影响,通常中性分子比离子态分子更易被环境吸附。IOCs对生物的有效性主要取决于IOCs在环境中的电离程度和生物对其富集因子。根据离子障理论,中性分子相比于离子态分子更容易穿透细胞膜,一旦化合物进入生物膜内,IOCs是否具有生物有效性取决于细胞质内pH,细胞内部影响浓度与外界环境pH无关。与生物监测和模型监测等方法相比,中空纤维液相微萃取技术更能有效地用于评估IOCs的生物有效性。在未来对IOCs的生物有效性研究中,应更加注意环境介质pH和生物体内pH的影响。     

可用于表征可电离化合物离子化影响的描述符研究进展

在人为有意生产的化学品或无意识产生的化学品中,可电离有机化合物(IOCs)均占有较大比重.在环境水体、生理或实验pH条件下,IOCs可解离为分子和离子形态.研究表明,IOCs的分子和离子形态均对其表观物理化学、环境归趋和行为、生态和健康毒性效应参数具有不可忽视的影响,因而在开展IOCs相关实验或理论研究时不应忽略离子化的影响.在构建IOCs相关预测模型时,核心是如何表征离子化的影响.本文从描述符入手,总结了可用于表征IOCs离子化影响的4类描述符,即酸碱解离常数(pKa)及其衍生参数(分子态和离子态的比例分数(δ分子和δ离子))、考虑离子化影响的分配系数包括正辛醇-水分布系数(logDow(pH))和进行形态修正的脂质体-水分配系数(logDlip/w(pH))、考虑离子参数的多参数线性自由能关系(离子描述符J+和J-)、基于形态修正的量化参数,并展望了表征IOCs离子化影响的未来研究重点.     

QSAR模型内部和外部验证方法综述

验证定量-结构活性相关(QSAR)模型,是保证模型对未知样本的生物活性具有可靠预测能力的重要前提.然而,目前部分QSAR论文没有对模型进行有效验证.因此,本文详细综述QSAR模型的内部验证方法和外部验证方法.内部验证方法包括留一法(leave-one-out,LOO)交叉验证,留多法(leave-many-out,LMO)或留N法(leave-N-out,LNO)交叉验证,y随机化验证和自举法.评价模型外部预测能力的统计量包括Q2F1、Q2F2、Q2F3、一致性相关系数(concordance correlation coefficient,CCC)、r珋2m和Golbraikh-Tropsha方法.此外,从文献中总结出可接受QSAR模型对应的统计量参考数值,从而为QSAR建模者提供指导与帮助.     

有机污染物对藻类毒性的测定

藻类是研究水生毒理学的很好的材料之一，对其毒性是评价化合物危害的基本数据，也是研究化合物结构与生物效应的手段之一，通过测定工业废水，数种硝基芳烃及多种有机锡对藻类的毒性，发现剂量与效应时间有很好的相关性，化合物结构与效应之间也有一定的规律。     

Nano-QSAR: 纳米毒理学领域的新方法

随着纳米毒理学实验研究的不断深入,反映纳米材料生物毒性效应的数据也不断丰富,以这些数据为基础建立的定量结构活性关系(QSAR)模型开始发挥其在纳米材料潜在毒性研究和预测方面的作用。纳米材料的QSAR(Nano-QSAR)研究以经典QSAR模型为指导,结合纳米材料特殊的物理化学性质,提供了一种对纳米材料快速筛选和优先测试的新途径。本文就Nano-QSAR的前期研究现状,从纳米材料结构描述符、毒性效应数据和建模方法3个方面分析了模型的构建流程和框架;通过列举部分研究成果和主要的模型指标,初步探讨了建模方法的选择和结构描述符的识别;最后指出目前Nano-QSAR研究面临的挑战和今后努力的方向。     

水生生物急性毒性QSAR模型研究进展

化学品污染对人类健康和生态环境造成潜在风险。但是,危害性信息缺失是进行化学品风险评价的主要挑战。经济合作与发展组织(OECD)和美国环保署都提倡用非动物实验替代方法来弥补数据缺失。定量结构-活性关系(QSAR)被认为是一种有应用前景的替代技术。水生生物急性毒性是化学品风险评估和优先污染物筛选中最常用的参数之一。但是,目前可获得的实验毒性数据非常有限。本文总结了近年来发展的急性毒性预测模型,包括:(1)基于同类化合物建模;(2)基于数理统计建模;(3)基于化合物毒性作用模式建模。从模型预测能力、应用域、机理解释等角度对这3类模型进行了比较。其中,基于作用模式构建的模型一般具有较好的预测性能,并有助于机理解释,将是今后水生生物急性毒性预测的发展方向。     

基于机器学习算法的化学品肝毒性筛查模型

外源性化学品暴露是肝脏疾病的重要病因,有必要筛查肝毒性化学品并进行管理。定量构效关系(QSAR)模型,通过关联化学品的分子结构和毒性效应,可用于肝毒性化学品的有效筛查。本研究旨在构建性能优异的肝毒性化学品的QSAR筛查模型。以往基于机器学习算法的化学品肝毒性筛查模型数据来源单一,覆盖的化学空间有限。本研究搜集整理了4 014种化学品肝毒性的定性数据,使用多种机器学习算法,建立了肝毒性化学品的筛查模型。以PubChem指纹作为模型输入,应用随机森林算法所建模型的效果最优。十折交叉验证的准确率(R_A)、敏感性(R_SE)、特异性(R_SP)和受试者工作特征曲线下的面积(A_ROC)分别为0.714, 0.596, 0.799和0.764;外部验证的R_A,R_SE,R_SP和A_ROC分别为0.733, 0.620, 0.812和0.804。基于分子相似性原理,表征了模型应用域。分子中是否具有氮原子以及氮原子的数量,是决定化学品是...     

水体酸化条件下Cu(II)对斑马鱼胚胎的毒性效应

为评价由酸雨、酸性矿山排水等环境污染导致的水体酸化及水体重金属联合作用对水生生物的生态毒性效应,研究了不同pH值(pH=3、4、5、6、7和7.8)条件下Cu2+对斑马鱼胚胎发育的影响。结果表明,酸性水体及Cu2+单一存在时,酸对斑马鱼胚胎24h半数效应浓度值EC50为pH=3.65,Cu2+(pH=7.8)对斑马鱼胚胎24h-EC50为0.267mg·L-1;当水体酸化及水体中的Cu2+共存时,较低的pH对Cu2+的生物毒性起协同作用,表现为随溶液pH的降低,各浓度Cu2+对斑马鱼胚胎的24h凝结率显著增高(P24h致死率=0.001),而斑马鱼胚胎96h孵化率显著降低(P96h孵化率=0.002),且不同浓度的Cu2+之间的生物毒性效应存在显著性差异(P24h致死率=0.0321;P96h孵化率=0.0028)。这说明酸性水体和Cu2+都显著影响斑马鱼胚胎的发育,且Cu2+在酸性水体中对斑马鱼胚胎的毒性显著增强。因此,在受重金属Cu2+污染的地区,如同时受到酸雨或酸性矿山排水等较低pH值和Cu2+的双重胁迫,较低浓度的Cu2+就能够对水生生物的生殖发育及水生生态系统产生严重的影响和危害。     

城市居住小区的公路交通噪声预测与规划

城市发展、公路建设、各类机动车辆的增加导致城市噪声环境质量下降。为了改善城市人居环境,居住小区交通噪声预测与规划应当受到重视。本文提出了一种居住小区交通噪声预测与规划的新方法。该方法充分运用地理信息系统空间分析、空间建模与显示查询的能力,结合完善可靠的交通噪声预测模型,建立了具有实际应用价值的城市居住小区交通噪声预测与规划系统。该系统能为环境评价、环境规划与建筑设计提供相关的技术支持。     

推行清洁生产:我们还须做些什么?

本文简要回顾了清洁生产在中国的发展历程,针对当前实施清洁生产促进法的形势,提出了若干具体的建议,包括提高企业与政府领导人员和广大公众对清洁生产的认识、组织机构的落实、制定实施清洁生产的战略目标和规划以及加强清洁生产理论和方法的研究等内容.     

肇庆市饮用水水源地环境保护之现状

总结了肇庆市城镇、乡镇和农村饮用水水源地的调查情况,深入分析了影响各水源地水质情况的原因以及产生的影响,并此提出相应的环保建议和改善措施.