[發明專利]一種應用于制定水質基準的毒性預測方法

有效

• 申請號: 201710375376.4
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107085672B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 何佳;吳豐昌;馮承蓮;湯智;趙天慧
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: G06F19/12
• 分類號: G06F19/12
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務所(普通合伙) 11470
• 代理人: 劉曄

本發明涉及環境保護技術領域，具體講，涉及一種應用于制定水質基準的毒性預測方法。具體步驟有：建立系列ICE模型，獲得系列替代物種和預測物種間的相關關系模型，篩選出1～5種典型替代物種；基于替代物種污染物的結構性質，建立典型替代物種的QSAR預測模型；將每一種典型替代物種的QSAR預測模型代入到預測物種的ICE模型中，得到針對每一典型替代物種的、用于制定水質基準的毒性預測QSAR?ICE模型；選擇預測物種相應的QSAR?ICE模型，輸入預測污染物的結構性質參數，獲得預測物種的毒性數據，用于水質基準的制定。

技術領域

本發明涉及環境保護技術領域，具體講，涉及一種應用于制定水質基準的毒性預測方法。

背景技術

水質基準是制定水質標準的科學依據，在水環境保護方面發揮著非常重要的作用。而作為環境風險管理的重要組成部分及科學支撐，生態風險評估是當前環境管理領域中的重點和難點，幫助環境管理部門了解和預測外界生態影響因素和生態后果之間的關系，最終為風險管理提供決策支持。然而目前，我國在水質基準的研究方面相對于發達國家起步較晚，最主要的制約因素是化學品對中國本土生物的毒性數據相對匱乏，并且數據質量參差不齊。而隨著現代工業的飛速發展，新合成化學品每年以數百中的數量投入市場，如若對每種化合物進行生物實驗檢測，勢必要消耗大量的人力、物力和財力，也是中國目前經濟實力難以負荷的巨額實驗經費，同時也不符合OECD組織關于減少動物實驗的原則。

污染物生物毒性數據的缺乏是水質基準研究中的常見問題，尤其對于一些新型污染物，毒性數據的相對缺乏更加制約了水質基準的研究進程。因此，如何在數據缺乏的情況下開展水質基準方面相關研究，是一個極具挑戰的問題，此時，模型預測的方法就顯得尤為重要。

種間關系預測(interspecies correlation estimation，ICE)模型是一種基于物種之間毒性的相關關系而構建的一種預測方法，種間關系預測可以用簡單低等生物毒性試驗來代替高等生物毒性測試，用簡單毒性測試體系代替復雜的毒性測試體系。ICE模型最初是由美國環保局(US EPA)開發出來的一種用已知物種的毒性數據來預測未知物種毒性的軟件方法。后來，ICE模型經過不斷開發和升級，開始推出了一種網絡在線預測平臺，并且內置了水生生物和野生生物等的預測模塊。隨著ICE模型的不斷擴展，目前在線預測的操作平臺(http://www.epa.gov/ceampubl/fchain/webice/)，可以預測水生生物(藻類、魚類、無脊椎動物)和陸地野生生物(主要是鳥類、哺乳類等)生物的毒性，并且針對稀有生物和瀕危物種，也有很好的預測效果。ICE預測方法能夠彌補由數據不足造成的物種敏感度分布(species sensitivity distribution，SSD)曲線擬合不準確的缺點，能夠提供未知物種的預測毒性數據。ICE模型是一種基于物種之間毒性的相關關系而構建的預測方法，種間關系預測可以用簡單低等生物毒性實驗來代替高等生物毒性測試。美國環保局(US EPA)基于北美物種龐大的毒性數據庫，應用ICE模型建立了在線預測平臺Web-ICE，可以預測水生生物(藻類、魚類、無脊椎動物)和陸地野生動物(鳥類、哺乳類等)生物的毒性，并且針對稀有生物和瀕危物種也有很好的預測效果。但是ICE預測模型是以生物毒性數據為基礎進行預測的模型。

QSAR(quantitative structure activity relationship，定量結構活性相關)模型作為化合物風險評價中預測生物毒性基礎數據的一種經濟、有效的方法，已經得到了廣泛應用。但建立的每種QSAR模型都是基于一種物種的毒性數據，因此只能預測某一種物種對不同化合物的毒性數據。

目前，在進行毒性預測時，通常僅采用單一的預測模型，例如專利申請201510592015.6公開了一種基于模型預測的生物毒性預測方法，具體步驟為：，其包括如下步驟：

步驟一，替代物種的選擇：