部分取代芳烃与重金属对发光菌联合毒性及构效关系研究

论文摘要

测定了部分取代芳烃（9种取代苯酚类化合物和11种硝芳烃类化合物）对发光菌的单一毒性,从单一毒性结果可以看出:所测有机物对发光菌的单一毒性大小与取代基的种类、位置和个数等因素有关。在测定重金属单一毒性的基础上,分别测定了二元有机-无机复合体系（重金属镉和铅分别以其单一毒性的0.2倍、0.5倍和0.8倍与取代苯酚类化合物混合,重金属铜和锌分别以其单一毒性的0.2倍、0.5倍和0.8倍与硝基芳烃类化合物混合）对发光菌的联合毒性,并采用毒性单位法（TU）和相加指数法（AI）对联合毒性进行了评价,同时根据结构-活性相关研究的方法和原理建立了可预测联合毒性的QSAR模型。不同浓度镉与取代苯酚类化合物对发光菌联合毒性研究结果表明:取代苯酚类化合物与镉组成的二元混合体系主要表现为相加作用或近于相加作用的弱拮抗或弱协同。在取代苯酚类化合物与镉对发光菌联合毒性的QSAR研究中,无论镉在什么浓度下,取代苯酚类化合物在混合物中的毒性都和它们的正辛醇/水分配系数的对数（lgP）和生成热（△Hf）有很好的相关性。不同浓度铅与取代苯酚类化合物对发光菌联合毒性研究结果表明:当铅在0.2EC50浓度时,取代苯酚类化合物与铅的联合效应主要是拮抗作用;当铅的浓度为0.5EC50时,取代苯酚类化合物与铅的联合效应和取代基的位置有关系,邻位取代苯酚类化合物与铅的联合效应主要是拮抗作用,间位取代苯酚与铅的联合效应为协同作用,而对位取代苯酚类化合物与铅的联合效应为近于相加作用;当铅的浓度为0.8EC50时,取代苯酚类化合物与铅的联合效应主要是偏于协同的相加作用或协同作用。由于铅浓度的不同,各取代苯酚类化合物与铅的二元混合体系的联合效应有很大的差别,所以所建立的不同铅浓度下的二元混合体系中取代苯酚类化合物的毒性与其结构描述符的QSAR模型不同,当铅在0.2EC50浓度时,混合物中取代苯酚类化合物的毒性主要与取代苯酚类化合物的水溶解性参数（WS）和三阶分子连接性指数（3X）相关;当铅在0.5EC50浓度时,混合物中取代苯酚类化合物的毒性主要与取代苯酚类化合物的分子相对摩尔折射率（E）和酸解离参数（pKa）有关;当铅在0.8EC50浓度时,混合物中取代苯酚类化合物的毒性主要与取代苯酚类化合物的极性/极化率参数（S）相关。不同浓度铜与硝基芳烃类化合物对发光菌联合毒性研究结果表明:当Cu在0.2EC50的时候,联合作用以相加为主;在此铜浓度时,硝基芳烃类化合物在混合体系中的毒性可以由Connolly溶剂排斥体积（CSEV）和极性/极化率参数（S）很好的表征,且毒性与这两个参数均呈正相关的关系。当Cu在0.5EC50的时候,拮抗作用、协同作用和相加作用都存在;当Cu在0.8EC50的时候,联合作用主要以拮抗作用为主,部分表现为相加作用;在中、高浓度铜时,硝基芳烃类化合物在混合体系中的毒性均和Connolly溶剂可及分子表面积（CAA）呈正相关。不同浓度锌与硝基芳烃类化合物对发光菌联合毒性研究结果表明:锌在低浓度时,其与硝基芳烃类化合物的联合毒性主要表现为拮抗作用或偏于拮抗的相加作用（约占82%）,混合体系中硝基芳烃的毒性与化合物的Connolly分子可及表面积（CAA）和分子的氢键供体常数（A）有很好的相关关系;锌在中浓度时,其与硝基芳烃类化合物的联合作用也主要以拮抗作用和相加作用为主（约占91%）,混合体系中硝基芳烃的毒性与化合物的椭圆度（Ov）和总能量（TE）有很好的相关关系;当锌的浓度为高浓度时,其与硝基芳烃类化合物对发光菌的联合作用为拮抗作用（约占45%）和相加作用（约占55%）,混合体系中硝基芳烃类化合物的毒性与二阶分子连接性指数（2X）相关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 化学品的联合毒性及生态风险评价
• 1.1 引言
• 1.2 国内外对联合毒性的研究进展
• 1.2.1 不同化合物间联合作用表征和联合效应研究
• 1.2.2 不同化合物联合毒作用机理方面的研究
• 1.2.3 筛选合适的生物标志物，用于监测水质
• 1.3 化学物质的联合毒作用
• 1.3.1 联合作用分类
• 1.3.2 联合作用机理
• 1.4 联合作用的评价方法体系
• 1.5 剂量－反应曲线
• 1.6 化学品的生态风险评价
• 1.6.1 生态风险评价的一般程序
• 1.6.2 有毒化学品的生态风险评价
• 1.6.3 化学混合物的生态风险评价
• 第二章 化学品的定量结构－活性相关（QSAR）研究
• 2.1 QSAR 的简介
• 2.2 QSAR 研究中有机污染物的生物毒性作用机理
• 2.3 定量结构－活性相关研究发展过程
• 2.4 定量结构－活性相关（QSAR）的研究方法
• 2.5 QSAR 中常用的分子结构描述符
• 2.5.1 经典分子结构描述符
• 2.5.2 理论分子结构描述符
• 2.6 QSAR 常用的建模方法
• 2.6.1 模型识别的建模方法
• 2.6.2 回归分析方法
• 2.6.3 其它建模方法
• 2.7 QSAR 研究的基本步骤
• 2.8 QSAR 模型在预测混合物的联合毒性方面的应用
• 第三章 实验部分
• 3.1 仪器与试剂
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 试剂
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验内容
• 3.3.1 发光菌生物毒性实验
• 3.3.2 发光菌的培养
• 3.3.3 标准溶液的配制
• 3.3.4 预实验
• 3.3.5 单一毒性EC50 的测定
• 3.3.6 联合毒性的测定
• 50及其95%置信区间的计算'>3.4 15min－EC₅₀及其95%置信区间的计算
• 第四章 取代苯酚类化合物与重金属（镉、铅）对发光菌的联合毒性及QSAR 研究
• 4.1 引言
• 4.2 取代苯酚类化合物对发光菌的单一毒性结果
• 4.2.1 单一毒性的测试结果
• 4.2.2 单一毒性致毒机理分析
• 4.3 取代苯酚类化合物与镉对发光菌的联合毒性及QSAR 研究
• 4.3.1 本研究中采用的联合毒性的评价方法
• 4.3.2 取代苯酚类化合物与镉对发光菌的联合毒性评价
• 4.3.3 取代苯酚类化合物与镉对发光菌的联合毒性作用机理分析
• 4.3.4 取代苯酚类化合物与镉对发光菌联合毒性的QSAR 研究
• 4.4 取代苯酚类化合物与铅对发光菌的联合毒性及QSAR 研究
• 4.4.1 取代苯酚类化合物与铅对发光菌的联合毒性评价
• 4.4.2 取代苯酚类化合物与铅对发光菌联合毒性作用机理分析
• 4.4.3 取代苯酚类化合物与铅对发光菌联合毒性的QSAR 研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 硝基芳烃类化合物与重金属（铜、锌）对发光菌的联合毒性及QSAR 研究
• 5.1 引言
• 5.2 硝基芳烃类化合物与重金属（铜、锌）对发光菌的单一毒性结果
• 5.2.1 单一毒性的测试结果
• 5.2.2 单一毒性致毒机理分析
• 5.3 硝基芳烃类化合物与铜对发光菌的联合毒性及QSAR 研究
• 5.3.1 本研究中采用的联合毒性的评价方法
• 5.3.2 硝基芳烃类化合物与铜对发光菌的联合毒性评价
• 5.3.3 硝基芳烃类化合物与铜对发光菌的联合毒性作用机理分析
• 5.3.4 硝基芳烃类化合物与铜对发光菌联合毒性的QSAR 研究
• 5.4 硝基芳烃类化合物与锌对发光菌的联合毒性及QSAR 研究
• 5.4.1 硝基芳烃类化合物与锌对发光菌的联合毒性评价
• 5.4.2 硝基芳烃类化合物与锌对发光菌的联合毒性作用机理分析
• 5.4.3 硝基芳烃类化合物与锌对发光菌联合毒性的QSAR 研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论、创新点与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况