ISSN 1000-0054
CN
11-2223/N
清华大学学报 (自然科学版)
J T singhua U niv (Sci& T ech),
2007 年 第 47 卷 第 3 期
2007, V ol.47, N o.3
16/36
369-372,376
基于
QSA R
和
PCA
方法的硝基芳烃综合毒性评价
王 斌
1
, 余 刚
1
, 张祖麟
1
, 胡洪营
1
, 王连生
2
(1. 清华大学 环境科学与工程系, 北京 100084; 2. 南京大学 环境学院, 污染控制与资源化国家重 点实验室, 南京 210093)
收稿日期: 2006-06-20
基金项目: 国家重点基础研究发展规划项目 (2003CB 415007);
国家 “八六三”高技术项目 (2004A A 649140)
作者简介: 王斌(1979-), 男(汉), 江苏, 博士研究生。
通讯联系人:余刚,教授,
E
-
mail
:
yg
-
den
@
tsinghua
.
edu
.
cn
摘 要: 化学品的风险评价与管理应该关注基于多种生物
体效应的综合毒性。为了评价毒性数据稀缺化合物的综合毒
性,以 50 种硝基芳烃为研究对象,收集了它们的多种生物毒
性数据,建立了稳健的定量结构活性相关(quantitative
structure
-
activ ity relation sh ip
,
QSAR
)模型,预测缺失毒性
数据,解释了硝基芳烃的致毒机理——硝基芳烃与生物受体
分子的亲电反应活性是决定其毒性的主要因素。然后应用主
成分分析(
principle com ponent analysis
,
PCA
)方法对基于
QSAR
模型计算获得的 50 种硝基芳烃的各种生物毒性数据
进行 分 析, 计 算 综 合 毒 性 因 子 (integrated toxicity index,
IT I), 对综合毒性因子进行 Q SA R 分析,得到可直接由硝基
芳烃结构参数预测综合毒性因子的单参数
QSAR
模型。结
果表明, Q SA R 与 PC A 方法的结合可以成功地评价和预测
硝基芳烃的综合毒性。
关键词: 硝基芳烃; 定量结构活性相关; 主成分分析; 综合
毒性因子
中图分类号:
X
503.2 文献标识码:
A
文章编号: 1000-0054(2007)03-0369-04
Evaluation o f inte grated to xicitie s of
nitroaromatic co mpounds based o n
QSAR and PCA
WANG Bin
1
,
YU Gang
1
,
ZHANG Zulin
1
,
HU Ho ng ying
1
,
WANG Liansheng
2
(
1
.
Depa rtment of Envi ronm enta l Sci e nces and Engineering
,
Tsinghua University
,
Beijing 100084
,
China
;
2
.
Sta te Key La boratory of Pollution Control and Resource Reu se
,
School of Envir onment
,
Nanjing U niversity
,
Nanjing 210093
,
China
)
Abstract
: R isk assessm ent and m an agem ent of chem icals should
focus m ore on integrated toxicities b ased on m ultiple species effects.
50 nitro arom atic com pounds w ere studied to e v a lu ate th e in teg ra te d
toxicities of chem icals w hich lack toxicity data, w ith th e toxicities of
som e com binations of species also collected. R obust quan titative
structure-activity relationship (Q S A R ) m odels w ere developed to
predict th e m issin g tox icity d ata an d to ex plain th e t ox icity
m echanism s of nitroarom atic com pounds w hose toxicities are m ainly
determ ined by their electrophilic reactivity. T he principle com ponent
analysis (P C A ) m etho d w as used to calculate integrated tox icity
indexes (IT I) of 50 nitroarom atic com pounds based on the tox icity
data from th e Q S A R m odels. A single-param eter Q SA R m odel w as
th en developed to directly predict integrated toxicity ind exes fro m
th e structure param eters of nitroarom atic com poun d s. T he results
show that the com bination of Q SA R and P C A can successfully
evaluate and predict the integrated toxicities of com bination of
n itroa ro m a tic com pounds.
Key words
: nitroarom atic com poun ds; quantitative structure-
activity relation sh ip (Q SA R ); principle com ponent
analysis (P C A ); integrated tox icity in d ex ( IT I)
真实的生态系统中一般多种污染物共存,它们
共同作用于多种生物体,因此,在进行生态风险评价
时需要获得多种污染物的多种生物毒性效应数据。
而化合物生物毒性数据的缺乏是生态风险评价中的
常见问题,这往往会引起污染物的生态风险评价所
用指示生物不一致,从而影响评价的准确性和可比
性,特别是对于物种敏感性分布(species sensitivity
distribution
,
SSD
)的获得仅基于较少生物毒性数
据的情况。定量结构活性相关(quantitative
structure
-
activity relationship
,
QSAR
)模型作为预
测生物毒性的有力工具,得到了广泛应用,成为化合
物风险评价和管理中预测基础毒性数据的一个快
速、经济、有效的方法。
硝基芳烃是重要的化工原料和化工产品中间
体,同时又是环境中主要的有机污染物之一。硝基芳
烃对水生生物的毒性一般大于由其疏水性决定的基
线毒性,具有较大的生态危害性,因此,这类化合物
一直受到环境研究者和环境管理者的关注,一些硝
基芳烃已被美国国家环保署及中国国家环保总局列