环境有机污染物的结构-性质-活性(上)
微生物对环境中有机污染物的降解机制
微生物对环境中有机污染物的降解机制有机污染物是指由碳和氢等元素组成的化合物，常见的有机污染物包括石油类、农药、工业废水等。
这些有机污染物对人类和生态系统的健康产生严重威胁，因此寻找有效的降解方法成为了迫切的需求。
在此背景下，微生物降解成为了一种受到广泛研究的方法，微生物通过各种机制参与有机污染物的降解过程。
微生物降解有机污染物的机制主要分为生物吸附、生物转化和代谢三个方面。
首先，微生物可以通过生物吸附作用降解有机污染物。
微生物表面具有许多吸附结构，如细菌细胞壁上的膜蛋白、菌丝的纤毛等。
这些结构可以吸附并固定有机污染物，阻止其进一步扩散。
同时，微生物还可以通过表面吸附结构上的酶活性，进一步促进有机污染物的分解。
其次，微生物通过生物转化作用将有机污染物转化为较简单的化合物。
微生物体内的代谢酶可以催化有机污染物的化学反应，使其分解为更小的分子。
例如，石油类污染物中的芳香烃可以被微生物转化为酚、醛等低毒性物质。
这种生物转化作用具有高效、选择性强的特点。
最后，微生物通过代谢作用将有机污染物降解为无害的物质。
微生物能够利用有机污染物作为能量源进行代谢反应，将其转化为水、二氧化碳等无害物质。
这种代谢作用在自然界中广泛存在，为环境中有机污染物的彻底降解提供了有效途径。
微生物对环境中有机污染物的降解机制受到多种因素的影响，包括环境条件、微生物种类和污染物特性等。
首先，环境条件的酸碱度、温度、氧气浓度等因素会影响微生物的生长和代谢活性，进而影响微生物对有机污染物的降解效率。
其次，不同种类的微生物对不同类型的有机污染物具有不同的降解能力，这取决于微生物体内的代谢途径和代谢酶的种类。
此外，有机污染物的化学结构和性质也会影响微生物对其的降解速率和效果。
总的来说，微生物对环境中有机污染物的降解机制是多样而复杂的。
微生物通过吸附、转化和代谢等过程参与有机污染物的降解，有效净化环境。
然而，为了提高微生物降解的效率和速度，还需要深入研究微生物的特性和环境因素对其的影响，以及开发相应的技术手段来促进微生物降解的应用。
QSAR方法在有机化合物毒性评估及预测中的应用
QSAR方法在有机化合物毒性研究中的应用摘要:由于测定化合品的各种毒性需要花费大量的人力、物力和财力,人们不可能对众多化学品进行一一测定,而利用QSAR模型即可对化学品的生物毒性和环境行为进行预测，并筛选出具有潜在危害的化学品,这在环境科学研究中无疑是一件极具意义的工作。
本文大致总结了QSAR认识方法在有机化合物毒性评估及预测中的一些应用，并简要介绍了QSAR 方法在化境化学的研究进展及发展趋势。
关键词：QSAR ；应用；发展趋势；有机化合物对生物的毒性研究，在植物方面，大部分研究有机化合物对藻的毒性研究。
大量有机化合物或新型有机物仍不断地生产、研制和使用，其对环境的危害也越来越引起人们的关注。
人们己不满足于对毒物危害的被动响应，要求从“污染控制与治理为主”向“预防为主”的方向发展。
随着这一发展趋势，分析研究化合物的定量结构与其对生物毒性的关系，即定量构效关系也越来越受到人们的重视，一方面可以用于科学地解释有机化合物的毒性机理，另一方面通过化合物的定量构效关系研究可以加强其对生物毒性的预测和预报价。
1．QSAR概述定量结构—活性相关(Quantitative Structure—Activity Relationship ,简称QSAR)是指化学品的分子结构与其活性之间存在的定量关联。
QSAR研究是以结构表征为基础，以性质/活性预测为目标，以数学建模为纽带，围绕分子描述、化合物环境行为与生物活性分析和筛选以及发展建模方法三个方面展开。
无论是19世纪Hans Meyer与Charles Overton等在麻醉剂的抑制活性与其脂—水分配系数之间的线性关系，还是20世纪80年代Kamlet和Taft提出的线性溶剂化能模型，所有定量结构活性相关方法的理论基础都是将化合物物化性质、环境行为以及生物活性归因于其分子的化学结构。
基于这一原则，环境科学研究中的定量结构活性相关主要集中与有毒化合物及将要进入环境的新型化合物对人及其生态环境造成的环境效应与其分子化学结构之间的因果关系和量变规律。
PFOS的简介
PFOS(全氟辛烷磺酸)简介偶氮染料禁令之后，近日欧盟议会又通过了一项ＰＦＯＳ（全氟辛烷磺酰基化合物）禁令。
该禁令规定，欧盟市场上销售的制成品中ＰＦＯＳ的含量不能超过总质量的０.００５%，这标志着欧盟正式全面禁止ＰＦＯＳ在商品中的使用。
据介绍，ＰＦＯＳ是目前最难降解的有机污染物之一，它具有疏水疏油的特性，用途广泛。
ＰＦＯＳ可以通过呼吸和食用被生物体摄取，其大部分与血浆蛋白结合存在于血液中，其余则蓄积在动物的肝脏组织和肌肉组织中。
动物实验表明，每公斤动物体重有２毫克的ＰＦＯＳ含量就可导致死亡。
据德国媒体报道，10月24日，欧盟议会正式通过决议，规定欧盟市场上制成品中全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)的含量不能超过质量的0.005%，这标志着欧盟正式全面禁止PFOS在商品中的使用，该禁令的过渡期为18个月。
作为20世纪最重要的化工产品之一，氟化有机物在工业生产和生活消费领域有着广泛的应用。
全氟辛烷磺酸盐（PFOS）同时具备疏油、疏水等特性，被广泛用于生产纺织品、皮革制品、家具和地毯等表面防污处理剂；由于其化学性质非常稳定，被作为中间体用于生产涂料、泡沫灭火剂、地板上光剂、农药和灭白蚁药剂等。
此外，还被使用于油漆添加剂、粘合剂、医药产品、阻燃剂、石油及矿业产品、杀虫剂等，包括与人们生活接触密切的纸制食品包装材料和不粘锅等近千种产品。
一、 PFOS介绍PFOS代表全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulphonate)的英文缩写，它由全氟化酸性硫酸基酸中完全氟化的阴离子组成。
术语Perfluorinated 常常用于描述物质中碳原子里所有氢离子都被转变成氟。
目前，PFOS已成为全氟化酸性硫酸基酸(perfluorooctane sulphonic acid)各种类型派生物及含有这些派生物的聚合体的代名词。
当PFOS被外界所发现时，是以经过降解的PFOS形态存在的。
那些可分解成PFOS的物质则被称作PFOS有关物质。
环境化学第二版课后题详解(第4、5章)
(辛硫磷）
(C2H 5O)2P ON C
（2）有机磷农药的生物降解 有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径。化学农药对土壤微 生物有抑制作用。 同时， 土壤微生物也会利用有机农药为能源， 在体内酶或分泌酶的作用下， 使农药发生降解作用，彻底分解为 CO2 和 H2O。如马拉硫磷可能被两种土壤微生物——绿 色木霉和假单胞菌——以不同方式降解，其反应如下：
阳离子交换吸附作用原理：以离子价为为依据，受质量作用定律支配，土壤胶体吸附的阳离 子与土壤溶液中的阳离子进行等价交换。 阳离子交换吸附作用特点：1 离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。 2 同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有 较强的交换能力。 3 土 壤 中 一 些 常 见 阳 离 子 的 交 换 能 力 顺 序 ： Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Rb+＞NH
3.土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。
土壤溶液的缓冲作用，土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐植酸和其他有机酸等弱酸及其 盐类，构成了一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。 举例：当向土壤加入盐酸时，土壤溶液中的碳酸钠与其作用生成氯化钠和碳酸，抑制了酸度 的提高。 NaCO3+2HCl=2NaCl+H2CO3 土壤的缓冲作用， 土壤胶体吸附有各种阳离子， 其中盐基离子和氢离子分别对酸和碱起缓冲 作用。
②光降解：有机磷农药可发生光降解反应，如辛硫磷在 253.7nm 的紫外光照射 30h 下，光解 产物如下：
O (C2H5O)2P SN O S (C2H5O)2P CN (C2H5O)2P O
CN C （辛硫磷感光异构体）
化学与环境第六章有机污染物
酚(phenol)具特殊的臭味，易溶于水，易被氧化。环境中 常见的酚主要为苯酚、甲酚、五氯酚及其钠盐。酚是水质污染 的一个重要标志，微量的酚可使水产生不适的味觉和嗅觉。酚 使细胞原浆中的蛋白质变形，形成不溶性蛋白质。在低浓度酚 的空气中，能引起皮炎。吸入高浓度酚，可引起中枢神经障碍 。酚污染主要通过含酚废水对水体污染。
化学与环境
6.2 烃污染物
一、石油 烃类化合物是石油的主要成分。石油相对密度为0.829～
0.896，化学性质稳定。 海面油污染的去除方法有：用稻草、米糠、泡沫塑料等能
漂浮在水面上的多孔物质进行吸收，然后予以回收或烧毁；或 以白垩等粉状物撒布于海面，使油聚集成较重的质点沉降；或 用泵抽吸海洋表面，或在海面上直接燃烧油层;也有用合成洗 涤剂使油凝聚，以便除去，或是用溶于油的铁磁性流体(含铁 的油溶性物质)撒布油面，然后用电磁铁收集；也可用特别选 育的能够分解石油的微生物，使石油降解。
化学与环境
6.2 烃污染物
孤立多环芳烃如二联苯，简称联苯： 稠合多环芳烃如萘、蒽、芘：
化学与环境
6.2 烃污染物
化学与环境
6.3 含氮、磷的有机污染物
一、含氮有机污染物 (一)N-亚硝基化合物 亚硝胺类的结构式为：
当R=R′时，称为对称亚硝胺，如二甲(基)亚硝胺；当 R≠R′ 时，称为不对称亚硝胺，如甲(基)苯(基)亚硝胺；当R 和R′成闭合环状时，称为环状亚硝胺。
有机氮农药主要是氨基甲酸酯的衍生物，具有下列结构。
化学与环境
6.3 含氮、磷的有机污染物
二、含磷化合物 (一)有机磷农药 有机磷杀虫剂一般具有下列结构：
A和A′为烷基或烷氧基，X和Y为氧原子或硫原子，R为脂 肪链或具芳香环的原子团，R通常是在昆虫体内首先被代谢、 裂解的基团。
整理出来的污染生态学重点
污染生态学是以生态系统理论为基础，用生物学、化学、数分析等方法研究在污染条件下生物与环境之间的相互关系规律。
耐性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存。
1.生物富集：生物个体或出于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累的某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。
2.前适应：生物在没有接受污染以前具有的性状特征在污染环境中也是适应的现象。
3.温室效应:大气污染物中日益增加的二氧化碳在空间吸收红外线，这就直接影响到地球表面的热量向大气中扩散，致使地表和大气下层的温度增高，这种现象就叫温室效应。
4.生物监测是利用生物分子、细胞、组织、器官、个体种群和群落等各层次对环境污染程度所产生的反应来阐明环境状况，从生物学的角度对环境质量的监测和评价提供依据。
5.生态代价-指对污染适应的生物，在进入到正常环境中时，它的竞争力降低；同时，还可能伴随有对温度、水分、病虫害的抵抗能力下降。
6.进化代价-对污染适应很好的植物在其他环境中进化发展的灵活度降低，以至于可能失去适应其它环境的可能性。
7.安全浓度：生物与某种污染物长期接触，仍为发生受害症状，这种不会受害症状的浓度被称为安全浓度。
8.污染物在动物机体内的迁移途径：排出途径--粪、尿乳汁、呼气、毛发。
9.土壤自净作用：以各种方式进入土壤的污染物，通过土壤的物理、化学和生物学的复杂作用，使污染物质逐渐转化、减毒、消失，最终使土壤恢复到原有的生态功能的过程10.环境容量：在一定范围和规定的环境目标下，能容纳某污染物的最大负荷量。
容量大小与污染物的毒性及其物理化学特性有关，也决定于环境空间大小、环境的物理化学性质和生物的净化能力。
污染物毒性越大，趋稳定，则环境容量越小；环境空间越大，环境的自净能力越强，环境容量越大。
11.氧化塘又称氧化塘或生物塘。
是利用库塘等水生生态系统对污水的净化作用，进行污水处理和利用的生物工程措施。
污染物的结构课件
污染物在环境中被分解或降解为其他物质的过程。例如，有机物在微生物的作用下被分解为二氧化碳和 水，重金属离子在土壤中被转化为难溶性化合物而沉淀。
05
污染物的毒性效应
对人类健康的影响
01
02
03
急性毒性
短期内接触大量污染物导 致的中毒、死亡等严重健 康问题。
慢性毒性
长期接触低浓度污染物导 致的慢性疾病、致畸、致 癌等健康风险。
挥发性对环境的影响
污染物在环境中的挥发、扩散和迁移等过程受其挥发性的影响。
04
污染物的环境行为
迁移
01
物理迁移
污染物在环境中随着水流、风等自然力而发生的空间位置的移动。例如
，空气污染物的长距离传输，重金属离子在土壤中的迁移。
02 03
化学迁移
污染物在环境中发生化学反应或与其他物质发生相互作用的过程。例如 ，水体中的重金属离子与有机物发生反应，大气中的二氧化硫与水蒸气 反应形成酸雨。
生物迁移
污染物通过生物体的吸收、分泌、排泄等过程进入或离开生物体的过程 。例如，食物链上的污染物传递，污染物在植物和动物体内的积累。
转化
物理转化
污染物在环境中发生的物理形态的变化。例如，污染土壤中的水分蒸发，大气中的颗粒物 凝聚成雾滴。
化学转化
污染物在环境中发生的化学反应或与其他物质发生相互作用的过程。例如，水体中的有机 物被微生物分解为二氧化碳和水，大气中的二氧化硫被氧化为三氧化硫并形成酸雨。
免疫毒性
污染物对免疫系统的损害 ，导致免疫力低下、易感 染等问题。
对生态系统的影戏
生态毒性
污染物对生态系统中的生 物造成损害，导致生物多 样性减少、生态系统失衡 等问题。
第三章有机污染物的环境生态效应
第三章有机污染物的环境生物效应环境效应是指在环境要素作用下环境受到影响的现象及其后果。
环境因素的变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生态效应。
大量工业废水排入江、河、湖、海，对生态系统产生毒性作用，使鱼类受害而减少甚至绝灭；任意砍伐森林，会造成水土流失，产生干旱、风沙灾害，同时使鸟类减少，害虫增多；致畸、致癌、致突变物质的污染引起畸形和癌症患者增多。
这些都是污染物环境生态效应的表现。
污染物在生物体内的富集放大及生物迁移的过程是导致环境生物效应的主要原因。
第一节有机污染物在生物体内的迁移（资料来源王焕校，2000）一、有关生物对污染物吸收、迁移的几个基本概念1．安全浓度生物与某种污染物长期接触，仍未发现受害症状，这种不会产生症状的污染物浓度称为安全浓度。
2．最高允许浓度生物在整个生长发育周期内，或者是对污染物最敏感的时期内，该污染物对生物的生命活动能力和生产力没有发生明显的影响的最高浓度，称为最高允许浓度。
3．效应浓度超过最高允许浓度，生物开始出现受害症状，接触毒物时间越长，受害越重。
这种使生物开始出现受害症状的浓度称为效应浓度。
EC50、EC70、EC90 分别代表在该浓度下有50％、70％、90％的个体出现特殊效应。
4．致死浓度当污染物浓度继续上升到某一浓度，生物开始死亡，这时的浓度称为致死浓度。
LC50、LC70、LC90、LC100 分别代表毒害致死50％、70％、90％、100％的个体的阀门。
二、植物对有机污染物的吸收与迁移（一）植物对污染物的吸收1．植物对气态污染物的粘附和吸收植物能粘附和吸收气态污染物。
植物粘附污染物数量，主要取决于植物表面积和粗糙程度。
污染物能通过叶面气孔或径部皮孔进入植物体内。
2．植物对水溶态污染物的吸收植物吸收水溶态污染物的器官是根，但叶片也能吸收水溶性污染物。
水溶性污染物主要通过两个途径达到根表面：（1）质体流途径，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部；（2）扩散途径，即通过扩散作用而到达根部。
环境化学名词解释
引言概述环境化学是研究环境中化学物质的分布、行为和影响的学科。
在环境化学的研究中，我们会经常遇到一些特定的名词和术语，这些名词和术语的解释对于理解和应用环境化学非常重要。
本文将深入解释环境化学中的一些名词，以帮助读者更好地理解环境化学领域的知识。
正文内容一、环境污染物1.重金属污染物重金属的定义和分类重金属在环境中的来源和分布重金属对环境和人体的危害重金属的迁移与转化过程重金属的监测和控制方法2.有机污染物有机污染物的定义和分类有机污染物的来源和生物标准化学特征有机污染物对环境和人体的危害有机污染物的生物降解和生物富集有机污染物的监测和风险评估方法3.气溶胶污染物气溶胶污染物的定义和分类气溶胶的来源和形成机制气溶胶对大气的影响和环境效应气溶胶的气象学特征和传输过程气溶胶的监测和治理方法4.持久性有机污染物持久性有机污染物的定义和分类持久性有机污染物的来源和分布持久性有机污染物在环境中的行为和效应持久性有机污染物的迁移和转化过程持久性有机污染物的监测和治理策略5.微塑料污染物微塑料污染物的定义和分类微塑料的来源和分布微塑料对生态系统和人体的影响微塑料的生物降解和迁移过程微塑料的监测和减少策略总结通过对环境化学中的一些重要名词的解释，我们更深入地理解了环境污染物的不同类型以及它们在环境中的来源和影响。
环境污染物对环境和人体健康造成严重威胁，因此，我们需要加强对环境污染物的监测和控制。
同时，我们也需要研究和开发更有效的方法来减少环境污染物的排放，保护环境和人类健康。
通过环境化学的研究，我们可以更好地理解和解决环境问题，为可持续发展做出贡献。
化学中的有机化合物结构解析
化学中的有机化合物结构解析现代化学领域中，有机化合物是一个极其重要的研究对象。
有机化合物的结构解析，可以帮助我们深入了解其性质和反应机制，为药物开发、新材料研究以及环境保护等领域的进展提供基础支持。
本文将从有机化合物的结构表征方法、结构解析的原则以及实际应用等方面进行探讨。
一、有机化合物的结构表征方法有机化合物的结构解析是根据其化学键的类型、键长、键角、空间构型等信息，揭示化合物分子的精确结构和三维构型。
目前，有机化合物的结构表征方法主要包括以下几种：1. 光谱学方法：包括核磁共振(NMR)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)等。
其中，核磁共振可以提供关于原子核的化学位移、偶合常数等信息，红外光谱则是通过测量化合物分子中的振动频率来推断其结构。
2. 质谱法：利用质谱仪对有机化合物蒸汽进行分析，通过质量-电荷比(M/Z)来确定分子的分子量、基团以及可能的结构。
3. 晶体学方法：通过单晶X射线衍射技术，可以获得有机化合物单晶的晶胞参数、分子排列方式以及键的长度等信息。
4. 色谱分离方法：如气相色谱(GC)、液相色谱(LC)等，通过对化合物混合物进行分离，进而获得纯净的有机化合物，为结构解析提供前提条件。
二、有机化合物结构解析的原则在进行有机化合物结构解析时，有一些基本原则需要遵循，以确保解析结果的准确性和可靠性。
1. 分子对称性：化合物的对称性对结构解析非常重要。
有机化合物常见的对称性有点群Dn、Cn、Cnv等，通过分析对称性可以推断出化合物的结构特点。
2. 化学键的长度和键角：通过实验测定或计算方法可以获取化学键的长度和键角数据，这些数据对于推导分子几何构型和键的特性非常有帮助。
3. 立体化学：立体构型的分析常常需要考虑手性、构象异构体以及双键的轴向异构体等因素，通过化学键的角度和轴向异构体的对称性可以解析出化合物的立体结构。
4. 共价键的杂化和电子云分布：根据共价键的杂化方式以及电子云的分布情况，可以推测分子中各原子的杂化状态，从而推导出有机化合物的结构。
环境化学——有机污染物
此外，PCBs代谢物中还发现除酚以外的多种物质。 其可能的反应过程如下：
（4）PCBs的毒性与效应
水中PCBs质量浓度为10100ug/L时，便会抑制水生植 物的生长；质量浓度为0.11.0ug/L时，会引起光合作用 减少。而较低浓度的PCBs就可 改变物种的群落结构和自然海 藻的总体组成。不同的PCBs对 不同物种的毒性不同。 大多数鱼种在其生长的各 个阶段对PCBs都很敏感，严重 时导致死亡。
POPs具有很强的亲脂憎水性，能够在生物器官的 脂肪组织内产生生物积累，沿着食物链逐级放大 ，通过放大作用，从而对人类的健康造成严重的 负面影响 POPs具有半挥发性，能够在大气环境中长距离迁 移并通过“全球蒸馏效应”和“蚱蜢跳效应”沉 积到地球的偏远地区，导致全球范围的污染传播
符合定义的POPs物质有数千种之多，他 们通常是具有某些特殊化学结构的同系物 或异构体。
有机污染物
一、持久性有机物 二、有机卤代物 三、多环芳烃
四、表面活性剂
一.持久性有机污染物(POPs)
1: 定义和四大特性 2: POPs的物化性质 a. b. c. d. 3：POPs在自然环境和生物体中的污染 大气/颗粒物中的POPs 水体/沉积物中的POPs 土壤中的POPs 生物体中的POPs
光化学分解过程及主要产物以 2,2'-，4，4'-，6,6'-六氯联苯为 例如下图：
生物转化
PCBs的细菌降解顺序： 联苯 >PCBs1221>PCBs1016>PCBs1254 生物降解性能主要取决于化合物的碳氢键数量。相应的未氯 化碳化原子数越多，也就是含氯原子数量越少，越容易被生物降 解。 PCBs 除了可在动物体内积累外，还可以通过代谢作用转化。 其转化速率随氯原子的增多而降低。含四个氯原子的低氯代PCBs 几乎都可被代谢为相应的单酚，其中一半分可以进一步形成二酚
5-1 卤代烃的结构与反应活性
rganic ChemistryChapter 5含卤有机化合物Alkyl halides 卤代烃的结构与化学活性【复习回顾】CH=CH2X2X=Cl, Br (在非极性溶剂中(如CCl4))R CH—CH2RX X+X2Fe或FeX3X+HX(X=Cl,Br)卤代烃是指烃类分子中的氢原子被卤素取代后得到的化合物。
通式R―X 或Ar―X—X：官能团—F、—Cl、—Br、—I（氟、氯、溴、碘）。
―X（卤原子）内容：学习目标：卤代烃的分类卤代烃的结构分析理解“结构决定性质”卤代烃的化学活性新闻背景持续性有机污染物拓展知识指的是通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能够长距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。
目前列入斯德哥尔摩公约的持久性有机污染物由最初的12种扩大到23种化合物，且均为含卤有机化合物。
持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants ，简称POPs )拓展知识卤代烃的分类1.根据卤原子种类不同。
例如：CH 3CH 2F CH 3CH 2Cl CH 3CHBrCH 3CH 3I按卤原子种类分为氟代烃氯代烃溴代烃碘代烃2.根据卤原子数目不同。
例如：CH 3Cl CH 2Cl 2CCl 4按卤原子数目分为一元卤代烃二元卤代烃多元卤代烃卤代烃的分类3.根据烃基种类不同。
类型所含烃基实例命名卤代脂肪烃饱和卤代烃伯卤代烃伯烃基CH3CH2Br溴乙烷仲卤代烃仲烃基(CH3)2CHCl2-溴丙烷叔卤代烃叔烃基(CH3)3CCl2-甲基-2-氯丙烷卤代环烷烃环烃基顺-1-甲基-2-氯环已烷不饱和卤代烃乙烯型卤代烃乙烯基CH2＝CHCl氯乙烯(乙烯基氯)烯丙型卤代烃烯丙基CH2＝CHCH2－Cl3-氯-1-丙烯(烯丙基氯)孤立卤代烯烃孤立烯基CH2＝CHCH2CH2Br4-溴-1-丁烯卤代芳烃苄基卤代烃苄基PhCH2Cl苯甲基(苄基)氯卤代芳烃芳基1-氯-4-溴苯ClBrClCH3卤代烃的结构特点和反应活性1.饱和卤代烃的结构和反应活性CCXHαβCH 3CH 2ICH 3CH 2Br CH 3CH 2Cl偶极矩1.91D2.03D 2.05D卤代烃的结构特点和反应活性1.饱和卤代烃的结构和反应活性CCXHδ-δ+δδ+可极化度是指在外界电场作用下，共价键发生电子云分布的变化导致分子中电子云变形的难易程度。
污染生态学课件第二章
同时氨基醛含有羧基和氨基，它们都能与 金属相结合而形成金属螯合物
许多氨基酸还含有一N基、一SH基等，也都能 与金属结合形成复杂的金属螯合环。
脂类含有极性酯键，这类酯键能和金属 离子结合而形成络合物或螯合物，从而把 重金属贮存在脂肪内。
O H2C O C O C O H2C O C R3 R1
HC
• 目前采用较多的超富集植物的界定采用较 多的是依据Baker和Brooks (1983)提出的参 考值， 即把植物叶片或地上部（干重）中含 Cd达到100mg/kg，含Co、Cu、Ni、Pb达 到1000mg/kg，Mn、Zn达到10000 mg/kg 以上的植物称为超积累植物，同时要满足 S/R＞1的条件（S和R分别指植物地上部和 根部重金属的含量）。
5' CH2
4'
O
T
H
2'
1'
H
3'
HH
OH
• 生物对复杂有机化合物的富集能力与其体内存在 的分解该类物质的酶的活性有关。酶活性越强， 则越不易富集；酶活性越弱，越易富集。 生物体的解毒机制也造成富集： • 1 污染物和生物体中的某些成分结合（络合、螯 合），不能再参加代谢活动，使污染物失去毒性， 从而可以在生物体内富集；
R
三、氨基酸的性质
1．两性（酸碱性） - +H O +
2
H3 NCHRCOO
H3O+
+ H2NCHRCOO
Ka =
-
H3O+ H2NCHRCOO
-
H3 NCHRCOO
H3 NCHRCOOH + HO
+
+
-
+ H3 NCHRCOO + H2O
环境化学名词解释
名词解释1、环境污染——由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件，就叫环境污染。
2、环境化学——是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。
3、污染物的迁移——指污染物在环境中所发生的空间位移及其所有引起的富集、分散和消失的过程。
4、化学污染物——是指由人类活动产生的天然环境化学组分共存和相互作用又可能产生不良生态效应或健康效应的化学物质。
5、环境污染化学——主要研究化学污染物在生态环境体系中的来源、转化、归宿及生态效应的学科。
又分为大气、水体和土壤三个部分。
6、光化学烟雾——碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在强烈太阳光作用下发生化学反应而生成一些氧化性很强的二次污染物（如臭氧、PAN，硝酸等），这些反应物和产物的混合物所形成的烟雾，称光化学烟雾。
7、温室效应——大气具有易使太阳短波辐射到达地面而拦截地表向外放出长波辐射的作用，而使地球表面温度升高的现象。
8、积聚膜——DP在 0.05～2 um范围内，主要来源于爱根核膜的凝聚，燃烧过程所产生蒸汽冷凝、凝聚，以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶等。
积聚膜的粒子不易被干、湿沉降去除，主要的去除途径是扩散，这两种膜合称为细粒子。
9、爱根核膜——粒径小于0 .05um，主要来源于燃烧过程所产生的一次气溶胶粒子和气体分子通过化学反应均相成核转换的二次气溶胶粒子，所以又称成核型。
10、酸雨——由于酸性物质的湿沉降而形成的。
11、粗粒子膜——DP大于2um，主要来源于机械过程所造成的扬尘，海盐溅沫、火山灰和风砂等一次气溶胶粒子，主要靠干沉降和雨水冲刷去除。
12、敏化光解——水体中存在的天然物质被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应。
13、生物富集——是指生物通过非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。
环境化学第六章污染物在环境各圈的迁移转化
三．表面活性剂的来源、迁移与转化 由于它含有很强的亲水基团，不仅本身亲水，也使其他不溶 于水的物质分散于水体，并可长期分散于水中，而随 水流迁移。只有当它与水体悬浮物结合凝聚时才沉入水底。 四．表面活性剂的降解 表面活性剂进入水体后，主要靠微生物降解来消除。但是 表面活性剂的结构对生物降解有很大影响。 ①阴离子表面活性剂 其微生物降解顺序为
(4)汞的生物效应
无机汞化合物在生物体内一般容易排泄。但当汞与生物体内的 高分子结合，形成稳定的有机汞络合物，就很难排出体外。其 中半胱氨酸和白蛋白与甲基汞和汞的络合物相当稳定。 由于烷基汞具有高脂溶性，且它在生物体内分解速度缓慢(其分 解半衰期约为70d)，因此烷基汞比可溶性无机汞化合物的毒性 大10-100倍。 水生生物富集烷基汞比富集非烷基汞的能力大很多。
2 寿命
（3）卤化物在大气中的转化①对流层中的转化：含氢卤代 烃与HO自由基的反应是它们在对流层中消除的主要途径。 卤代烃消除途径的起始反应是脱氢。 CHCl3十HO•→H2O十•CCl3 •CCl3自由基再与氧气反应生成碳酰氯(光气)和ClO•： •CCl3十O2→COCl2十ClO• 光气在被雨水冲刷或清除之前，将一直完整地保留着， 如果清除速度很慢，大部分的光气将向上扩散，在平流层 下部发生光解；如果冲刷清除的速度很快，光气对平流层 的影响就小。 ClO•可氧化其他分子并产生氯原子。在对流层中，NO 和H2O可能是参与反应的物质： ClO •十NO →Cl+ NO2 3ClO •十H2O →3C1 •十2HO •十O2 多数氯原子迅速和甲烷作用： Cl•十CH4→HCl+ •CH3 氯代乙烯与HO基反应将打开双键，让氧加成进去。如全氯 乙烯可转化成三氯乙酰氯： C2Cl4十[O] →CCl3COCl
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
程序化与系统化：结构-活性关系模型的建立，往往基于对大量 化合物的众多参数的分析，从中筛选出对生物活性具有显著影 响的变量，开发了大型的集成化的软件、专家系统。例如专家 系统MULTICASE系统能够自动采集结构描述符、自动选择参数、 自动建立QSAR模型并进行预测、自动提出对有机污染物的生态 风险管理意见等。
第二节 QSAR模型的构建
测试集系列化合物的选择 性质/活性数据的获得 分子结构描述 QSAR模型构建 QSAR模型的评价、验证 QSAR模型的应用
确定研究对象
结
环境中典型有机污染物
构
活
性
选择结构描述符
获取性质/活性数据
关
化 学 结 构 的 表 达 对 成 功 建 立 数据的精确性决定了QSAR/QSPR QSAR/QSPR模型有举足轻重的作用 模型的准确性
开创性的工作始于本世纪30年代Hammett等人的研究．
Taft等人在50年代，Hansch等人在60年代，为有机物定 量结构—性质—活性相关研究做出了重要的贡献
Hansch等借助于计算机技术建立的结构－活性关系表达 式，标志着QSAR时代的开始。
此后，QSAR在理论上日益得到发展，同时在各个领域 的应用范围日益广泛，国内外在这方面的研究很活跃;
分子结构描述符的范畴包括理化性质参数例如辛醇/水分配 系数，摩尔折射率等，一维分子组成参数例如碳原子数目、 氢给体数目、分子量、平均原子极化率、平均原子范德化 体积等，二维分子结构参数例如拓扑学参数、分子碎片常 数等， 以及三维分子结构参数例如三维分子力场参数、分 子量子相似性参数、分子形状参数、分子电子结构参数等。
（4）QSAR模型构建
Observed PIC 50
11
y = -0.5786x - 32.697
10
R2 = 0.6853
9
8
7
6
5
4
-78
-74
-70
-66
-62
Electrostatic+LossArea (kcal/mol) ZAP
应用特征变量筛选方法筛选包含丰富结构信息的描述符；
应用统计方法或其他建模方法将训练集有机化合物的性质/ 活性数据与分子结构参数数据联系起来，建立QSAR模型；
常用的统计分析方法有回归分析方法，偏最小二乘分析、 因子分析、主成分分析、聚类分析等，其中多元回归分析 是目前应用最多的方法。
近来人工神经网络和遗传算法等高级建模方法也得到了越 来越多的关注和应用。
（5）QSAR模型的评价、验证
模型的拟合优度检验 拟合参数:
r2 或r2adj:回归系数的平方或自由度校正的r2,代表所解释的方差 P-显著性水平 F-检验值 标准估计误差（SE）等。
12 0.98
0.96
11
0.94
2
R2
3
4
10
5
9 8
6 7
No9：2-NH2-1-n-SO3H No10：5-NH2-2-n-SO3H
量化模型在逐一删除检验时相关系数的变化情况
1 13 0.03
12
0.02
0.01
11
0
2
CV
3
4
10
5
9 8
6 7
No11：7-NH2-4-OH-2-n-SO3H
（2）QSAR的工作原理
分子是构成物质的基础单位，化合物内部分子结构特 征及分子间的组合方式等结构信息决定了化合物所表 现的性质。
将化合物的生物活性归因于化学结构的影响是QSAR研 究的理论基础。
分子结构
性质与活性
分子结构变化
性质与活性的变化
Y f x Y f x
通过研究化合物的分子结构与其性质、活性之间的 定量关系，应用数学方法，建立起结构-性质/活性 关系模型，从而对已进入环境的污染物及尚未投入 使用的新化合物的相关性质/活性进行预测、评价 和筛选。这是结构活-性关系技术的工作原理。
环境科学中的结构-活性关系研究是有机污染化学和生 态毒理学中的一个前沿领域，是化学品环境风险评价的 重要组成部分和值得信赖的重要手段之一。
结构-性质-活性的含义
结构：有机物的分子结构，通常用参数化的形式定量地 表达。分子结构参数，分子结构描述符等。
性质：包括污染物的理化性质例如污染物的水溶解度、 疏水性、挥发性、熔点、沸点、极性等理化性质，以及 表征污染物在不同介质之间的吸附、分配、迁移以及降 解、水解、光解等环境行为的特性。因此可以概括为有 机污染物环境行为或某种性质。
实用性：由于QSAR可以对化学品的暴露水平和生态效应作出评 价，为化学品危险性评价提供了一种快速、简便、实用的途径 和筛选工具。各国政府越来越重视QSAR的评价和预测功能，美 国EPA在化学品评价中承认并接受QSAR的预测数据和结果。其 次，通过QSAR可以发现并确定对化合物活性起关键作用的结构 因素，因而对定向合成高效低毒的新化合物具有指导意义。
结构-性质/活性关系的含义 结构-性质/活性关系的工作原理 结构-性质/活性关系的功能 结构-性质/活性关系的发展历程 结构-性质/活性关系的发展特点
（1）结构-性质/活性的含义
结构-性质/活性关系（Structure－Activity/ Properties Relationship），是指对化学品的分子结 构与性质或活性之间关系的研究，可以分为定性结构性质/活性关系（SAR）和定量结构-性质/活性关系， 即QSAR。
有机污染化学专题之四 环境有机污染物的
结构-性质与活性（上）
南京大学 环境学院 2003.10.16
Outlines
结构-性质/活性关系概论 结构-性质/活性关系模型的构建 有机污染物的分子结构表征 结构-活性关系研究的主要方法 结构-活性关系研究发展的主要方向
第一节 结构-性质/活性关系概论
活性/性质数据必须要准确、可靠、标准化，另外毒性实 验终点本身也应该具有显著的毒理学和生态学意义，并 且容易进行机理上的解释。
一般数据具有两种：连续性响应数据（如急性毒性LC50、 辛醇/水分配系数等）和非连续性响应数据（如致癌性数 据阳性/阴性等）。
（3）分子结构描述
对于测试集化合物，首先应用分子模拟方法，构建正确的 二维或三维分子结构，采用构象分析、分子力学等方法获 得最优化的构象，进行分子结构计算，获取分子的结构信 息。（以量子化学参数为例）
（3）结构-活性关系的功能
利用模型的预测能力对其它未知化合物的相关性 质/活性进行预测，在效应评价和暴露评价中弥补 缺失的数据，对环境有机化学品进行筛选和评价；
根据模型的组成与形式，确定影响性质/活性的主 要结构因素，结合已有的化学、生物学知识，探 求有机污染物的环境过程机制和生态效应机理。
根据所阐明的结构-活性关系结果，为设计高效、Байду номын сангаас低毒无害的新型环境友好化学品指明方向。
量化模型在逐一删除检验时变异系数的变化情况
➢ 模型的预测能力检验—外部数据验证
LOO交叉验证
有机污染物
训练组
QSAR 模型
测试组
预测
LNO交叉验证 非交叉验证
只有具有统计上的显著性、稳健的和具有高度预测能力的模型 才能用来进行预测、评价和筛选，才有可能用来揭示有机污染物 的活性机理和过程机制。
（6）QSAR模型的应用
比较:真实值与拟合值(计算值)之间残差的大小
如果大于2倍的标准偏差,为离群值 如果小于2倍的标准偏差,可以接受
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
Predicted log Kow
-量化参数（QC）模型
微观性:90年代以后，随着量子化学、三维分子模拟和计算 机图形学等在QSAR中的应用，随着效应指标体系的日益精 确，暴露评价方法的日益完善，人们更注重定量模型的理 论性和微观性，希望能够从本质上、从微观层次揭示和描 述化学品的生物活性机制
智能化：由于化合物的结构的多样性以及生物效应作用过 程和机理的复杂性，要在化合物的结构因素与生物活性之 间建立满意的运算关系必须借助于多变量分析方法和计算 机的自适应功能。因此多变量统计方法、人工智能、遗传 算法等善于处理复杂问题等高级建模方法越来越多地应用 于结构-活性关系研究。促进QSAR研究向智能化发展。
一是利用模型的预测能力对其它未知化合物的相关性 质/活性进行预测，在效应评价和暴露评价中弥补缺 失的数据，对环境有机化学品进行筛选和评价；
另一方面的应用是根据模型的组成与形式，结合已有 的化学、生物学知识，探求有机污染物的环境过程机 制和生态效应机理。
另外还可以根据所阐明的结构-活性关系结果，为设 计高效、低毒无害的新型环境友好化学品指明方向。
（4）结构-活性关系的发展历程
早在19世纪，就有人开始设法建立化合物的生物活性和 结构之间的关系，这些研究者认为可以根据某些通用的 规则，从化合物的化学结构探测活性。
20世纪初,人们普遍将化合物的生物效应与其物理性质如 溶解度、表面张力和分配系数等联系起来，这些都属于 结构-活性关系的范畴.
结构-活性关系的研究最初作为定量药物设计的一个研究 分支领域，是为了适应合理设计生物活性分子的需要而 发展起来的，它对于设计和筛选生物活性显著的药物， 以及阐明药物的作用机理等均具有指导作用。
q2 1
y y pred
2
y y 2
SEP
y y pred 2
N
交叉验证的程序
剔除m个样本 有放回地抽取n-m个样本重新构造模型
计算模型估计值
利用这些估计值的变异性作为原始估计值变异性的估计值
获取抽样变异性、置信区间、偏倚度 等信息， 并对分布未知的统计量进行推断