随着社会的发展,工业的进步以及人类的活动,大量的化学物质被释放到环境中。苯酚、苯胺及其衍生物广泛应用于工业材料中。然而,这些有机化合物容易通过空中喷雾或者流域排水的漂移而污染地表水或地下水,对环境以及人类健康构成了严重威胁。在生态学上,藻类作为主要的生产者,在水生生态系统中扮演着非常重要的角色,为更高的营养级提供能量和氧气。这些有毒化学物质对藻类的不利影响可能会降低生态系统的初级生产能力,并进一步破坏食物链。因此,这些物质的水生毒性数据对于生态系统环境风险及其危害的评估是极其必需的。通过实验的方法获得水生毒性数据不仅耗时而且成本高。定量构效关系(QSAR)是解决这类问题的一种替代方法。本研究基于本课题组提出的范数描述符的概念,对取代的苯酚和苯胺类有机物对藻类的毒性进行定量构效关系研究。本工作从以下三个方面进行了研究:一、苯酚和苯胺类有机物对小球藻(Chlorella vulgaris)毒性关系研究。采用相同的范数描述符进行了多毒性终点建模研究,用于预测有机化合物对对小球藻的水生毒性。本工作的数据集包括67个取代苯酚和苯胺对小球藻96-h的毒性值。所建立pIC50,pIC20,pLOEC和pNOEC模型的相关系数平方R2分别为0.897,0.876,0.848和0.860,留一法交叉验证所得相关系数平方Q2分别为0.854,0.831,0.785和0.794。研究结果表明,通过范数描述符建立具有相同数学结构的QSTR模型来预测多种毒性终点是可靠的。二、苯酚类化合物对杜氏藻(Dunaliella tertiolecta)毒性关系研究。基于相同的范数指数描述符对苯酚和苯胺类有机物对杜氏藻的多毒性终点建立模型,用于预测30个苯酚类化合物对杜氏藻48-h,72-h以及96-h的毒性值。所建立模型相关系数平方R2分别为0.931,0.940以及0.943。留一法交叉验证所得相关系数平方Q2分别为0.879,0.897和0.902。研究结果表明,本工作所建立的具有相同结构的多终点模型对于预测有机物对杜氏藻毒性是可靠的。三、苯酚和苯胺类有机物对月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)毒性关系研究。本工作利用范数描述符针对58个苯酚和苯胺类化合物对月牙藻的毒性建立模型。所建立模型相关系数平方R2为0.866,留一法交叉验证所得相关系数平方Q2为0.840。研究结果表明,本工作基于范数描述符所建立的模型可以用于有机物对月牙藻毒性的预测。本研究基于本课题组提出的范数描述符,利用QSTR方法,对有机污染物对三种藻类的毒性进行了建模预测。通过留一法交叉验证、Y随机验证、外部验证、应用域分析以及与其他文献工作的对比,验证了模型的准确性,稳健性和可靠性。结果表明,所建立的模型对单毒性终点以及多毒性终点均能产生满意的预测结果。所得到的结果都显示本工作所提出的描述符是有效的。本组的描述符都是从分子结构中直接获得的,无需依赖其他基础数据,由此可见,范数描述符具有准确性、广义性和普适性。