一种预测邻苯二甲酸酯毒性数据的方法

本发明涉及一种预测邻苯二甲酸酯毒性数据的方法，属于邻苯二甲酸酯毒性预测。

背景技术：

1、邻苯二甲酸酯，简称paes，如图1所示，是由邻苯二甲酸酐与醇在酸催化剂(如硫酸)存在下酯化而成，是一大类脂溶性化合物，被确认为第四类毒性化学物质，在各种行业都有广泛的用途。

2、邻苯二甲酸酯常温下呈无色或微黄色、无味的油状粘稠液体，微溶于水，易溶于有机溶剂。邻苯二甲酸酯作为增塑剂常用于改善塑料材料的力学性能，增大产品可塑性、强度，被广泛应用于提高聚氯乙烯(pvc)和非pvc产品的耐久性、弹性和可塑性，在过去的几十年中，其用量急剧增加。据统计，2011年全球paes产量达到800万吨，中国成为全球最大的paes生产国和消费国，消费的paes中约80％为邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(dehp)。含有paes的产品包括各种家用产品、个人护理产品、医疗用品和建筑材料。paes的广泛使用使其在河流、湖泊、水库、废水、空气、土壤和海洋中无处不在，对人类健康和生态安全构成潜在风险。

3、一些研究表明，包括邻苯二甲酸丁苄酯(bbp)、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)、邻苯二甲酸二乙酯(dep)、邻苯二甲酸二甲酯(dmp)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)脂(dehp)在内的paes是干扰内分泌系统的化学品和新污染物，因其具有免疫毒性的内分泌干扰效应而备受关注、这些物质具有免疫毒性、代谢毒性、内分泌毒性、神经毒性、遗传毒性、发育毒性和其他有害影响，会导致水生生物的器官损伤和行为改变，因此备受关注。鉴于paes的毒性，美国环保署(usepa)将六种paes列为优先污染物，包括dmp、dep、dbp、bbp、dehp和邻苯二甲酸二正辛酯(dnop)，而欧洲共同体则将dbp、bbp、dehp和邻苯二甲酸二异丁酯(dibp)等四种paes列入授权和限制化学品清单。

4、生态风险评估(era)是通过量化生态危害来评估生态系统受影响概率的重要工具。有了化学品的实测环境浓度(mec)和生态毒性阈值，就可以使用风险商数(rq)或联合概率曲线(jpc)方法来评估目标化学品的生态风险。在对化学品进行era之前，通常需要大量的毒性数据来得出危险浓度(hc5)值，而这在实践中通常无法获得。因此，有必要采用毒性外推法和其他计算机方法来预测化学品的毒性数据。定量结构活性关系(qsar)模型已被用于预测化学品对细胞和组织以及未经测试的脊椎动物、无脊椎动物和微生物的影响。种间相关估计(ice)模型已被广泛用于预测化学品对测试生物的急性毒性，并得出保护生物的毒性阈值，具有良好的预测效果。然而，qsar模型和ice模型都有局限性，即qsar模型只能预测某些物种或类群类型(如“大型水蚤”"和“鱼类”)的化学毒性，而现有的ice模型大多基于北美物种，可以在种、属、科层面进行预测。qsar和ice模型的结合使用极大地扩展了预测未测试化学品毒性的能力，一些研究表明，qsar-ice模型和物种敏感性分布(ssd)模型得出的hc5与实测毒性数据相当。

5、迄今为止，根据《中国国家地表水环境质量标准》和《中国国家饮用水环境质量标准》，dehp、dbp和dep这三种优先禁用的pae的允许值分别为8、3和300μg/l。然而，中国尚未制定paes的水质基准和标准，也缺乏paes对水生生态系统影响的定量风险分析和评估的系统研究报告。此外，由于缺乏某些paes的生物毒性数据，因此很难用传统方法得出其水质标准。污染物的毒性数据可以为毒性阈值推导提供基础，该毒性阈值可以用于生态风险评估，以评估一种污染物对水生生物的潜在影响。要可靠地评估一种污染物对水生生态系统的潜在影响，需要有多种物种的生态毒理学数据，这在实践中通常是不存在的。此外，增加实验测量化学效应的物种数量通常是不切实际的，而且国际上也鼓励减少动物试验。另外，数据的缺乏会导致这些化学品因缺乏风险评估而不能被及时投入生产。因此，有必要应用毒性外推法和其他计算机方法，利用替代物种的现有毒性数据，得出保护不同物种的危害水平。

6、现有技术的缺陷和不足：

7、1.传统的毒理实验周期较长、成本较高，不仅耗时耗力，还浪费大量的成本；

8、2.检测方法本底干扰高、易受检测条件检测技术的限制等不确定性因素较多，所得的数据缺乏可靠性；

9、3.化合物的种类众多，对这些化合物逐一进行实验测试，已无法高效快速地提供足够的生态毒性数据来进行生态风险评价；

10、4.qsar模型只能预测某些物种或类群类型的化学毒性，而现有的ice模型大多基于北美物种，可以在种、属、科层面进行预测。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是为了解决以上问题，而提供一种预测邻苯二甲酸酯毒性数据的方法。

2、本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

3、一种预测邻苯二甲酸酯毒性数据的方法，包括以下步骤：

4、步骤1：根据多种邻苯二甲酸酯对水生生物的毒性效应数据，选择合适的受试生物、合适的毒性效应终点，收集筛选毒性效应数据；

5、步骤2：在数据库中收集的水生急性毒性试验包括以下特征：对于鱼类和无脊椎动物，分别为96h和48h的半数致死浓度或半数有效浓度，毒理效应终点为死亡，如不动或呼吸抑制；

6、步骤3：对于从持续时间大于96h的慢性毒性数据中获得的数据，无可见有效浓度(noec)是优先毒理效应终点；如果无法获得，则使用最低可见有效浓度(loec)、最大可接受毒性浓度(matc)或有效浓度ecx(x＝10或20)；

7、步骤4：如果同一物种有不同的终点，则选择最敏感的终点；如果同一物种和同一终点有多个毒性值，则取几何平均值作为该物种的平均毒性值。

8、优选的，在test软件包里分别输入几种邻苯二甲酸酯的cas号，分别计算黑头呆鱼的96h-lc50、大型溞的48h-lc50和梨形四膜虫的48h-igc50的毒性值，在计算结果中筛选满足r2>0.6，q2>0.6的模型，此时，qsar模型被认为具有可接受的预测能力。

9、优选的，在ice在线数据库中，以黑头呆鱼和大型溞作为替代物种，与其他预测物种进行配对，确定配对模型，模型须满足以下：

10、(1)均方差：mean square error，mse<0.95；

11、(2)相关系数r2>0.6；

12、(3)斜率>0.6。

13、本发明的有益技术效果：按照本发明的预测邻苯二甲酸酯毒性数据的方法，通过选择合适的受试生物和毒性效应终点，获取每种邻苯二甲酸酯对水生生物的毒性效应数据，当毒性效应数据不足时，使用模型来预测毒性效应数据，使用的模型简便，容易理解，且具有良好的稳健性、可靠性和预测能力，便于实际应用，且成本低、简单、高效，能够大大降低实验测试所需的成本，缩短实验周期；同时，使用了四种生态风险评价方法对五种邻苯二甲酸酯进行风险评价，可以更加全面的认识和了解邻苯二甲酸酯对水生生物造成的生态风险，为制定邻苯二甲酸酯的风险管控措施提供数据支撑和理论依据。