[发明专利]基于分子结构的有机污染物正辛醇/空气分配系数快速预测方法

说明书

技术领域

本发明属于面向环境风险评价的定量结构/活性关系(QSAR)技术领域，涉及正辛醇/空气分配系数的快速预测方法。

背景技术

正辛醇/空气分配系数(K_OA)是表征污染物在环境有机相与空气相之间的分行为以及评估污染物的长距离迁移能力和生物蓄积作用的关键参数。K_OA被定义为：在一定温度下，达到分配平衡时，化合物在正辛醇相和空气相中的浓度之比。众多研究表明，K_OA可以用于表征污染物在大气与大气颗粒物、大气与土壤、大气与陆生植物、室内空气与灰尘、大气与人体血液、甚至大气与皮肤之间的分配行为。近期研究表明K_OA对于评价污染物在陆生生物中的富集作用具有重要意义，例如：一些中等疏水性物质(正辛醇/水分配系数(K_OW)介于10²～10⁶之间)不能在水生食物链中被生物放大，但由于其K_OA较大(K_OA＞10⁶)，可以在陆生生物的食物链中被生物放大。因此，准确的K_OA数据对于污染物的环境暴露评价具有重要作用。

K_OA的实验测定方法需要很长的平衡时间、特定的仪器设备、昂贵的标准品和严格的控制条件，费时费力。而且部分化合物尚缺乏高纯度的标准品，无法通过实验测定其K_OA值。因此，仅通过实验测定方法难以满足化学品的环境风险评价对K_OA数据的需要。人类目前日常使用的合成有机化学品已达8万种之多，并且这个数字正以每年500～1000种的速度增加着。至今只有300余种化合物具有K_OA值，仍有大量的化合物缺乏K_OA数据。

目前已有通过正辛醇/水分配系数(K_OW)和空气/水分配系数K_AW)估算K_OA的方法“Chemosphere，2005，61(5)：640-644”。但是该估算方法不确定性较大，主要原因在于K_OW是物质在水饱和的正辛醇相和正辛醇饱和的水相之间的分配系数，而K_AW表征纯水相和空气相之间的分配行为，基于K_OA＝K_OW/K_AW关系式估算K_OA必然会带来系统误差。其次，K_OW和K_AW的实验数据也非常缺乏，对于K_OW和K_AW未知的化合物，采用该方法估算具有一定困难。虽然已有K_OW和K_AW的理论预测方法，但是采用理论估算的K_OW和K_AW，K_OA的预测不确定性可能还会变大。因此，直接从化合物的分子结构入手，构建K_OA理论预测模型具有尤为明显的优势。

定量结构-活性关系(QSAR)方法可以用于K_OA的预测。在环境科学领域，QSAR是指关联有机污染物的分子结构与其理化性质、环境行为和毒理学参数(统称为活性)的定量预测模型，该方法有助于大幅度降低实验测试费用，尤其有助于我国化学品企业应对欧盟REACH法规(化学品注册、评估、许可和限制法规)。根据经济合作与发展组织(OECD)提出的QSAR模型发展和使用导则，只有符合一定条件的QSAR模型，才能应用到化学品的风险评价以及优先控制等管理工作。也就是说预测模型应具有明确的算法，并表征了模型的应用域，对模型的拟合度、稳健性和预测能力进行了评价，最好还能够进行机理解释。