環境計算化學與毒理學

叢書序
前言
第1章有害化學物質的環境風險1
1.1有害化學物質、化學品與化學污染物1
1.1.1有害化學物質1
1.1.2化學品與環境污染物2
1.2化學品的環境暴露、危害性與風險性4
1.2.1化學品的環境暴露4
1.2.2化學品的環境危害性5
1.2.3化學品的環境風險7
參考文獻10

第2章環境計算化學與預測毒理學概述12
2.1環境計算化學12
2.1.1化學污染物的源解析13
2.1.2環境系統與環境過程17
2.1.3化學物質環境行為參數的獲取方法20
2.1.4化學物質毒性機制與效應22
2.2計算（預測）毒理學22
2.2.1計算毒理學與化學品風險評價22
2.2.2環境化學物質的暴露類比25
2.2.3環境化學物質與毒理學關鍵事件29
2.2.4計算毒理學模型參數的快速預測33
2.2.5計算生態毒理學34
參考文獻35

第3章分子模擬基礎40
3.1量子化學方法41
3.1.1基本原理41
3.1.2理論方法42
3.1.3計算軟體48
3.2分子力學方法49
3.2.1分子內鍵連關係的經典力學描述49
3.2.2非鍵關係的經典力學描述51
3.2.3分子力場與分子力學54
3.2.4統計熱力學和系綜58
3.2.5分子動力學模擬60
3.2.6蒙特卡羅模擬62
3.2.7基於分子力場的類比軟體63
3.3耦合量子力學/分子力學（QM/MM）方法64
3.3.1QM/MM概念及發展64
3.3.2QM/MM理論方法65
3.3.3QM/MM方法結合的優化和模擬技術70
3.3.4QM/MM的應用71
參考文獻75

第4章定量構效關係（QSAR）理論與方法81
4.1QSAR的基本原理81
4.1.1線性自由能關係81
4.1.2QSAR的廣義表達84
4.1.3QSAR與OECD導則88
4.2QSAR模型的構建方法88
4.2.1資料集的獲取及拆分88
4.2.2分子結構描述符與擬預測變數關係的揭示91
4.3QSAR模型的驗證、表徵與登記93
4.3.1模型驗證與應用域93
4.3.2QSAR的登記98
4.4QSAR工具包、資料庫與軟體平臺98
4.4.1美國EPA開發的EPISuite軟體98
4.4.2OECD開發的QSAR工具包99
4.4.3預測毒理學軟體平臺（CPTP）100
4.5QSAR面臨的挑戰與展望100
參考文獻102

第5章化學品的環境吸附分配行為及其模擬預測106
5.1典型環境吸附分配行為參數的預測107
5.1.1正辛醇/空氣分配係數（KOA）的模擬預測107
5.1.2（過冷）液體蒸氣壓（PL）的QSAR預測模型114
5.1.3生物富集因數（BCF）的QSAR預測模型116
5.1.4土壤/沉積物吸附係數（KOC）的QSAR預測模型118
5.2納米材料對有機物吸附的計算模擬119
5.2.1碳納米管對有機物的吸附模擬預測120
5.2.2石墨烯對有機物的吸附模擬預測123
5.2.3C60對天然有機物的吸附模擬預測126
參考文獻131

第6章污染物環境轉化行為的模擬預測135
6.1水中污染物光降解動力學和途徑的模擬預測135
6.1.1水中污染物直接光解動力學參數的QSAR預測模型136
6.1.2水中溶解性物質對污染物光解影響的預測與驗證141
6.1.3水中污染物羥基自由基氧化降解動力學參數的QSAR模型149
6.1.4採用量子化學計算揭示有機污染物的光降解機制151
6.1.5環境水體中污染物光降解動力學的預測模型155
6.2污染物水解途徑和動力學的模擬預測161
6.2.1污染物水解原理及影響因素161
6.2.2污染物水解途徑及動力學模擬162
6.3污染物氣相自由基反應途徑與動力學的模擬預測166
6.3.1OH引發有機污染物的大氣轉化機制和動力學166
6.3.2大氣中揮發性有機污染物OH氧化降解動力學參數的QSAR模型169
6.3.3大氣中揮發性有機污染物臭氧氧化降解動力學參數的QSAR預測模型172
6.3.4Cl引發有機污染物的大氣轉化機制和動力學173
6.4有機污染物生物降解性的模擬預測175
6.4.1生物降解性概述175
6.4.2污染物生物降解性測試方法176
6.4.3污染物生物降解性預測方法178
參考文獻180

第7章外源化學品的生物酶代謝轉化及模擬預測188
7.1引言188
7.2細胞色素P450酶代謝典型外源化學品的計算類比189
7.2.1P450酶簡介及其代謝反應189
7.2.2P450酶催化迴圈與幾種常見反應191
7.2.3多溴二苯醚（PBDEs）的P450酶代謝轉化模擬200
7.2.4全氟辛基磺酸（PFOS）前體的P450酶代謝轉化模擬205
7.2.5P450酶活性中心催化鹵代烷烴、烯烴類物質的模擬206
7.3其他生物酶系代謝轉化污染物的計算模擬208
7.3.1谷胱甘肽硫轉移酶208
7.3.2磺基轉移酶212
參考文獻215

第8章化學品的毒性通路及毒理效應的模擬預測219
8.1有機污染物水生毒性的模擬預測219
8.1.1水生毒性試驗、作用模式及影響因素219
8.1.2水生生物急性毒性的QSAR模型222
8.2有機污染物的光致毒性效應與模擬預測225
8.2.1有機污染物的光致毒性效應機制226
8.2.2有機污染物的光致毒性試驗方法229
8.2.3有機污染物光致毒性的模擬預測234
8.3環境內分泌干擾效應的毒性通路與模擬預測237
8.3.1有機污染物的內分泌干擾效應238
8.3.2環境內分泌干擾效應的分子類比步驟242
8.3.3甲狀腺素干擾效應的計算模擬244
8.3.4雌激素干擾效應的模擬預測250
參考文獻257

附錄縮略語（英漢對照）267
索引271
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