環(huán)境計算化學與毒理學是面向化學品風險預測與管理需求的新興研究領(lǐng)域�！董h(huán)境計算化學與毒理學》介紹有害化學物質(zhì)、化學品、化學污染物及環(huán)境暴露、危害與風險的基礎(chǔ)概念，討論學科的發(fā)展背景、內(nèi)涵與外延，闡述分子模擬以及環(huán)境科學中定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）的原理和方法；結(jié)合作者的研究工作，介紹基于分子模擬而預測有機物環(huán)境行為和代謝轉(zhuǎn)化的方法案例、有機物環(huán)境行為與毒理效應參數(shù)的QSAR模型。
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目錄
叢書序
前言
第1章 有害化學物質(zhì)的環(huán)境風險 1
1.1 有害化學物質(zhì)、化學品與化學污染物 1
1.1.1 有害化學物質(zhì) 1
1.1.2 化學品與環(huán)境污染物 2
1.2 化學品的環(huán)境暴露、危害性與風險性 4
1.2.1 化學品的環(huán)境暴露 4
1.2.2 化學品的環(huán)境危害性 5
1.2.3 化學品的環(huán)境風險 7
參考文獻 10
第2章 環(huán)境計算化學與預測毒理學概述 12
2.1 環(huán)境計算化學 12
2.1.1 化學污染物的源解析 13
2.1.2 環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境過程 17
2.1.3 化學物質(zhì)環(huán)境行為參數(shù)的獲取方法 20
2.1.4 化學物質(zhì)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(huán)境化學物質(zhì)的暴露模擬 25
2.2.3 環(huán)境化學物質(zhì)與毒理學關(guān)鍵事件 29
2.2.4 計算毒理學模型參數(shù)的快速預測 33
2.2.5 計算生態(tài)毒理學 34
參考文獻 35
第3章 分子模擬基礎(chǔ) 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 計算軟件 48
3.2 分子力學方法 49
3.2.1 分子內(nèi)鍵連關(guān)系的經(jīng)典力學描述 49
3.2.2 非鍵關(guān)系的經(jīng)典力學描述 51
3.2.3 分子力場與分子力學 54
3.2.4 統(tǒng)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 基于分子力場的模擬軟件 63
3.3 耦合量子力學/分子力學（QM/MM）方法 64
3.3.1 QM/MM概念及發(fā)展 64
3.3.2 QM/MM理論方法 65
3.3.3 QM/MM方法結(jié)合的優(yōu)化和模擬技術(shù) 70
3.3.4 QM/MM的應用 71
參考文獻 75
第4章 定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）理論與方法 81
4.1 QSAR的基本原理 81
4.1.1 線性自由能關(guān)系 81
4.1.2 QSAR的廣義表達 84
4.1.3 QSAR與OECD導則 88
4.2 QSAR模型的構(gòu)建方法 88
4.2.1 數(shù)據(jù)集的獲取及拆分 88
4.2.2 分子結(jié)構(gòu)描述符與擬預測變量關(guān)系的揭示 91
4.3 QSAR模型的驗證、表征與登記 93
4.3.1 模型驗證與應用域 93
4.3.2 QSAR的登記 98
4.4 QSAR工具包、數(shù)據(jù)庫與軟件平臺 98
4.4.1 美國EPA開發(fā)的EPI Suite軟件 98
4.4.2 OECD開發(fā)的QSAR工具包 99
4.4.3 預測毒理學軟件平臺（CPTP） 100
4.5 QSAR面臨的挑戰(zhàn)與展望 100
參考文獻 102
第5章 化學品的環(huán)境吸附分配行為及其模擬預測 106
5.1 典型環(huán)境吸附分配行為參數(shù)的預測 107
5.1.1 正辛醇/空氣分配系數(shù)（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 生物富集因子（BCF）的QSAR預測模型 116
5.1.4 土壤/沉積物吸附系數(shù)（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
5.2.3 C60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(huán)境轉(zhuǎn)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(shù)的QSAR預測模型 136
6.1.2 水中溶解性物質(zhì)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(shù)的QSAR模型 149
6.1.4 采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(huán)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
6.3.1 ·OH引發(fā)有機污染物的大氣轉(zhuǎn)化機制和動力學 166
6.3.2 大氣中揮發(fā)性有機污染物·OH氧化降解動力學參數(shù)的QSAR模型 169
6.3.3 大氣中揮發(fā)性有機污染物臭氧氧化降解動力學參數(shù)的QSAR預測模型 172
6.3.4 ·Cl引發(fā)有機污染物的大氣轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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模擬 189
7.2.1 P450酶簡介及其代謝反應 189
7.2.2 P450酶催化循環(huán)與幾種常見反應 191
7.2.3 多溴二苯醚（PBDEs）的P450酶代謝轉(zhuǎn)化模擬 200
7.2.4 全氟辛基磺酸（PFOS）前體的P450酶代謝轉(zhuǎn)化模擬 205
7.2.5 P450酶活性中心催化鹵代烷烴、烯烴類物質(zhì)的模擬 206
7.3 其他生物酶系代謝轉(zhuǎn)化污染物的計算模擬 208
7.3.1 谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶 208
7.3.2 磺基轉(zhuǎn)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(huán)境內(nèi)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(nèi)分泌干擾效應 238
8.3.2 環(huán)境內(nèi)分泌干擾效應的分子模擬步驟 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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