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有机污染物鱼体生物富集及构效关系研究

作　者: 闻洋
导　师: 赵元慧
学　校: 东北师范大学
专　业: 环境科学
关键词: 生物富集因子有机污染物定量构效关系辛醇/水分配系数
分类号: X502
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

有机污染物在环境中的迁移、转化一直是人们所关心的课题,其中对在环境中持久存在、生物富集能力强、毒性较大的有机污染物的研究又是当今环境科学家关心的焦点,持久性有机污染物在生物体内的富集是有机污染物评价的一个重要指标。由于鱼是人类重要的食物源,有机污染物可以通过食物链在人体内富集,对人类产生危害。生物富集因子可通过传统的实验测得,但通过实验获得数据费时、费力、费用高,有时获得的实验数据并不可靠,根据化合物的理化性质,结构性质来预测生物富集因子(BCF),可以减少实验,尤其是动物实验,降低测试费用,弥补数据缺失,是目前生物富集研究发展的方向之一。本文以文献中697种化合物生物富集因子为依据,计算了分子的多种物理化学性质参数和分子结构描述符,对有机污染物的结构参数和生物富集因子进行了相关性研究,结果发现有机污染物的生物富集因子和传统的辛醇/水分配系数的相关性并不理想,引入其它理化性质参数对生物富集相关模型的改进也很小。为了搞清生物富集机理,探讨分子结构对生物富集因子的影响,我们根据化合物的官能团和结构性质,将化合物进行分类研究,训练集(第1-18组),391种化合物;测试集(第19组),260种化合物;离子性化合物(第20、21组),46种化合物。应用线性回归、非线性方程和线性自由能相关方程(LFER)分别对生物富集因子与分子结构描述符进行相关分析,并对所得模型训练集和测试集进行残差分析。研究结果表明,以辛醇/水分配系数建立的线性模型在一定范围内(log P = 1～6)的拟合结果较好,但是对于高疏水性和高亲水性化合物的预测存在较大的误差,而非线性高斯模型对高疏水性化合物(log P>6)和高亲水性化合物(log P<0)的预测结果要好于辛醇/水分配系数模型;通过分类研究发现高疏水性化合物的预测值与实测值发生偏离的原因与化合物在水中的溶解度有关,溶解度越低,实测值与预测值偏差也越大;对于可离子化合物,以表观分配系数(log D)代替log P对生物富集因子进行非线性相关分析发现,log D的预测结果好于log P;同时根据Abraham参数建立LFER模型(决定系数为0.84),并根据方程系数探讨了生物富集机理。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
第一章有机污染物的生物富集因子与QSPR/QSAR研究进展  10-18
  1.1 定量结构-活性关系简述  10
  1.2 QSPR/QSAR的发展与基本方法  10-13
    1.2.1 QSPR/QSAR的发展简史  10-11
    1.2.2 QSAR的研究方法  11-12
    1.2.3 QSPR/QSAR模型构建的基本步骤  12-13
  1.3 有机污染物的生物富集因子  13-17
    1.3.1 生物富集的概念  13-14
    1.3.2 生物富集因子的测定  14
    1.3.3 生物富集因子的估算方法  14-17
  1.4 目前生物富集研究存在的问题  17
  1.5 本论文研究目的  17-18
第二章材料与方法  18-23
  2.1 生物富集因子  18
  2.2 训练集、测试集的选择  18-19
  2.3 分子结构SMILES的获取  19-20
    2.3.1 从CAS获取SMILES  19
    2.3.2 从化合物名字获取SMILES  19
    2.3.3 从分子结构获取SMILES  19-20
  2.4 分子结构描述符的计算  20-21
  2.5 统计分析方法  21-23
    2.5.1 回归分析  21-22
    2.5.2 残差分析  22-23
第三章结果与讨论  23-43
  3.1 QSPR分析  23-25
    3.1.1 线性模型  23-24
    3.1.2 非线性模型  24-25
  3.2 分类研究  25-28
  3.3 实验误差对生物富集因子的影响  28-32
  3.4 产生实验误差的机理解释  32-34
  3.5 生物富集因子与辛醇/水分配系数的相关性  34-36
    3.5.1 logBCF与logKow的线性相关模型  34
    3.5.2 logBCF与logKow的非线性相关模型——高斯模型  34-35
    3.5.3 分组分析  35-36
  3.6 模型的外部检验  36-38
  3.7 可离子化合物对生物富集因子的影响  38-41
  3.8 LFER模型  41-43
第四章结论  43-44
参考文献  44-47
附录 1  47-53
  附表 1 文献[22]的 BCF 实测值  47-53
附录 2 DRAGON 软件使用方法  53-54
致谢  54-55
在学期间公开发表论文及著作情况  55

有机污染物鱼体生物富集及构效关系研究

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