●叢書序
前言
章 有害化學物質的環境風險 1
1.1 有害化學物質、化學品與化學污染物 1
1.1.1 有害化學物質 1
1.1.2 化學品與環境污染物 2
1.2 化學品的環境暴露、危害性與風險性 4
1.2.1 化學品的環境暴露 4
1.2.2 化學品的環境危害性 5
1.2.3 化學品的環境風險 7
參考文獻 10
第2章 環境計算化學與預測毒理學概述 12
2.1 環境計算化學 12
2.1.1 化學污染物的源解析 13
2.1.2 環境繫統與環境過程 17
2.1.3 化學物質環境行為參數的獲取方法 20
2.1.4 化學物質毒性機制與效應 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 環境化學物質的暴露模擬 25
2.2.3 環境化學物質與毒理學關鍵事件 29
2.2.4 計算毒理學模型參數的快速預測 33
2.2.5 計算生態毒理學 34
參考文獻 35
第3章 分子模擬基礎 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 分子內鍵連關繫的經典力學描述 49
3.2.2 非鍵關繫的經典力學描述 51
3.2.3 分子力場與分子力學 54
3.2.4 統計熱力學和繫綜 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 基於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概念及發展 64
3.3.2 QM/MM理論方法 65
3.3.3 QM/MM方法結合的優化和模擬技術 70
3.3.4 QM/MM的應用 71
參考文獻 75
第4章 定量構效關繫（QSAR）理論與方法 81
4.1 QSAR的基本原理 81
4.1.1 線性自由能關繫 81
4.1.2 QSAR的廣義表達 84
4.1.3 QSAR與OECD導則 88
4.2 QSAR模型的構建方法 88
4.2.1 數據集的獲取及拆分 88
4.2.2 分子結構描述符與擬預測變量關繫的揭示 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、數據庫與軟件平臺 98
4.4.1 美國EPA開發的EPI Suite軟件 98
4.4.2 OECD開發的QSAR工具包 99
4.4.3 預測毒理學軟件平臺（CPTP） 100
4.5 QSAR面臨的挑戰與展望 100
參考文獻 102
第5章 化學品的環境吸附分配行為及其模擬預測 106
5.1 典型環境吸附分配行為參數的預測 107
5.1.1 正辛醇/空氣分配繫數（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/沉積物吸附繫數（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 污染物環境轉化行為的模擬預測 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的QSAR預測模型 136
6.1.2 水中溶解性物質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引發有機污染物的大氣轉化機制和動力學 166
6.3.2 大氣中揮發性有機污染物 OH氧化降解動力學參數的QSAR模型 169
6.3.3 大氣中揮發性有機污染物臭氧氧化降解動力學參數的QSAR預測模型 172
6.3.4 Cl引發有機污染物的大氣轉化機制和動力學 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酶催化循環與幾種常見反應 191
7.2.3 多溴二苯醚（PBDEs）的P450酶代謝轉化模擬 200
7.2.4 全氟辛基磺酸（PFOS）前體的P450酶代謝轉化模擬 205
7.2.5 P450酶活性中心催化鹵代烷烴、烯烴類物質的模擬 206
7.3 其他生物酶繫代謝轉化污染物的計算模擬 208
7.3.1 谷胱甘肽硫轉移酶 208
7.3.2 磺基轉移酶 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 環境內分泌干擾效應的毒性通路與模擬預測 237
8.3.1 有機污染物的內分泌干擾效應 238
8.3.2 環境內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 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
彩色圖表

環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域。本書介紹有害化學物質、化學品、化學污染物及環境暴露、危害與風險的基礎概念，討論學科的發展背景、內涵與外延，闡述分子模擬以及環境科學中定量構效關繫（QSAR）的原理和方法；結合作者的研究工作，介紹基於分子模擬而預測有機物環境行為和代謝轉化的方法案例、有機物環境行為與毒理效應參數的QSAR模型。