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质谱数据处理软件XCMS在环境科学领域的应用综述与研究展望
1
作者 杨丞 张奥 +1 位作者 高占啟 苏冠勇 《色谱》 北大核心 2025年第6期585-593,共9页
生物样品和环境样品中化合物种类繁多、成分复杂,使用色谱-高分辨质谱对样品进行分析后会产生大量由质荷比(mass-to-charge ratios,m/z)、保留时间(retention-time,RT)、峰强度等组成的色谱-质谱数据,处理这些数据需要耗费大量的时间和... 生物样品和环境样品中化合物种类繁多、成分复杂,使用色谱-高分辨质谱对样品进行分析后会产生大量由质荷比(mass-to-charge ratios,m/z)、保留时间(retention-time,RT)、峰强度等组成的色谱-质谱数据,处理这些数据需要耗费大量的时间和精力,需要借助质谱数据处理软件对其进行识别分析。在众多的质谱数据处理软件中,各种形式的色谱质谱(various forms(X)of chromatography mass spectrometry,XCMS)作为一款高效、准确且可免费获取的质谱数据处理软件,在环境科学领域得到广泛应用。本论文聚焦XCMS在环境科学领域中的应用,综述了XCMS的工作流程、工作原理和参数优化措施。XCMS的工作流程主要包括数据导入、数据处理和数据导出等步骤,数据导入需要借助MSConvert等格式转换工具将不同仪器生成的数据转换为XCMS可接受的格式,数据处理大致包括峰检测、峰对齐和峰填充等步骤。在应用方面,XCMS在环境污染物非靶向筛查、污染物外源性代谢转化鉴定以及生物分子内源性代谢研究中取得了显著进展。例如,在环境污染物非靶向筛查中,XCMS能够高效提取复杂样品中的质谱特征,为后续的鉴别提供可靠的数据基础。尽管XCMS在环境科学领域的应用取得了一定成效,但仍存在一些局限性,如用户交互和自动化程度仍有待提高。XCMS在环境科学领域的发展潜力巨大,未来随着算法的不断优化和数据库的扩展,通过不断改进算法鲁棒性、数据兼容性和用户体验,XCMS有望为环境科学研究提供更强大的支持。 展开更多
关键词 XCMS 环境科学 非靶向筛查 未知污染物
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国外环境内分泌干扰物管控现状及我国的对策 被引量：20
2
作者 杨先海 刘会会 +4 位作者 刘济宁 王蕾 汪贞 吴晟旻 石利利 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期104-113,共10页
人工合成化学品引发的环境内分泌干扰效应引起了全世界的广泛关注。系统总结了美国环境保护局、欧盟、日本环境省、经济合作与发展组织、世界卫生组织和联合国环境规划署等有关环境内分泌干扰物(EDCs)的环境管理措施与进展,它们根据各... 人工合成化学品引发的环境内分泌干扰效应引起了全世界的广泛关注。系统总结了美国环境保护局、欧盟、日本环境省、经济合作与发展组织、世界卫生组织和联合国环境规划署等有关环境内分泌干扰物(EDCs)的环境管理措施与进展,它们根据各自的情况制定了国家层面的实施计划,建立了EDCs测试与评估策略及识别标准,发展和验证了大量EDCs测试方法,并对相关法律法规进行修订补充以实现对EDCs的管理等。根据我国关于EDCs的研究管理现状及国外研究管理进展,提出了我国采取相关EDCs管制措施的几点建议。 展开更多
关键词 内分泌干扰效应 内分泌干扰物 测试与评估框架 识别标准 测试方法
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2,6-二叔丁基-4-硝基苯酚与镉(Ⅱ)联合暴露对水生生物急性毒性的影响及生态风险评估 被引量：4
3
作者 袁尧 张灵汉 +2 位作者 周楠 刘会会 杨先海 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1429-1437,共9页
为探究消毒副产物(DBPs)与其他物质联合暴露对水生生物的影响,选取一种新型芳香族消毒副产物-2,6-二叔丁基-4-硝基苯酚(DBNP)和一种典型重金属离子-镉(Ⅱ)(Cd^(2+))为模型化合物,研究了其单独和联合暴露条件下对斜生四链藻、大型溞、稀... 为探究消毒副产物(DBPs)与其他物质联合暴露对水生生物的影响,选取一种新型芳香族消毒副产物-2,6-二叔丁基-4-硝基苯酚(DBNP)和一种典型重金属离子-镉(Ⅱ)(Cd^(2+))为模型化合物,研究了其单独和联合暴露条件下对斜生四链藻、大型溞、稀有鮈鲫的急性毒性,并评估了其单独及联合暴露情况下的生态风险.结果表明:DBNP对大型溞、稀有鮈鲫的急性毒性值小于1mg/L,属于全球化学品统一分类和标签制度中极毒类物质(Ⅰ类).DBNP与Cd^(2+)联合暴露对三测试物种均表现拮抗效应.基于浓度加和假设的联合风险商值法会高估具有拮抗作用的联合暴露风险.采用证据权重法修正的联合风险商值法可正确评估具有拮抗作用的联合暴露风险. 展开更多
关键词 消毒副产物 急性毒性 联合暴露 联合暴露风险 证据权重
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基于形态修正的描述符构建可电离化合物对大型溞急性毒性的QSAR模型 被引量：3
4
作者 席越 杨先海 +1 位作者 张红雨 刘会会 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期183-191,共9页
在环境水体中,可电离有机化合物(IOCs)可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs离子形态的环境行为、毒性效应等都与其分子形态存在较大差异,因而在研究IOCs环境行为、毒性效应时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时如何表... 在环境水体中,可电离有机化合物(IOCs)可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs离子形态的环境行为、毒性效应等都与其分子形态存在较大差异,因而在研究IOCs环境行为、毒性效应时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时如何表征离子化的影响是当前研究的重要内容之一。探讨了采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性预测模型的可行性。具体而言,采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测63种取代酚、取代苯甲酸和取代苯胺等IOCs对大型溞急性毒性的定量结构-活性关系(QSAR)模型。与仅采用分子形态描述符的模型相比,使用基于形态修正描述符的模型决定系数(R^2)、去一法交叉验证系数(Q^2 LOO)、外部验证系数(Q^2 EXT)等参数从0.622~0.705提高到了0.840~0.875,表明基于形态修正描述符的模型具有更好的拟合优度、稳健性和预测能力。因此,在将来的研究中,可采用基于形态修正的描述符构建IOCs水生毒性效应预测模型。 展开更多
关键词 可电离有机化合物 大型溞 急性毒性 基于形态修正的描述符 定量结构-活性关系
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构建有机化合物斑马鱼雌激素干扰效应的二元分类模型 被引量：2
5
作者 王园宁 刘会会 杨先海 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期163-169,共7页
计算毒理学方法已成为辅助内分泌干扰物(EDCs)管理的决策支持工具。因此,发展内分泌干扰效应指标的(定量)结构活性关系((Q)SAR)等预测模型对于实现EDCs环境管理具有重要的意义。在雌激素受体(Q)SAR模型研究方面,目前主要针对人、牛、大... 计算毒理学方法已成为辅助内分泌干扰物(EDCs)管理的决策支持工具。因此,发展内分泌干扰效应指标的(定量)结构活性关系((Q)SAR)等预测模型对于实现EDCs环境管理具有重要的意义。在雌激素受体(Q)SAR模型研究方面,目前主要针对人、牛、大鼠和小鼠等物种的雌激素受体干扰效应进行了研究,而对鱼等水生生物雌激素受体干扰效应等指标的(Q)SAR模型研究还较少。本研究采用基于欧几里德距离的K最近邻(kNN)分类算法,构建了斑马鱼雌激素受体干扰效应的二元分类模型。结果表明,2个最优模型训练集和验证集的预测准确度(Q)、敏感性(S n)和特异性(S p)参数均大于0.93,说明模型具有较好的预测能力。因此,能够用所建模型填补模型应用域内其他化合物缺失的斑马鱼雌激素受体干扰效应定性数据。 展开更多
关键词 有机化合物 斑马鱼 雌激素受体 二元分类模型 欧几里德距离
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可用于表征可电离化合物离子化影响的描述符研究进展 被引量：1
6
作者 杨先海 刘会会 王连军 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1-13,共13页
在人为有意生产的化学品或无意识产生的化学品中,可电离有机化合物(IOCs)均占有较大比重。在环境水体、生理或实验pH条件下,IOCs可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs的分子和离子形态均对其表观物理化学、环境归趋和行为、生态和健... 在人为有意生产的化学品或无意识产生的化学品中,可电离有机化合物(IOCs)均占有较大比重。在环境水体、生理或实验pH条件下,IOCs可解离为分子和离子形态。研究表明,IOCs的分子和离子形态均对其表观物理化学、环境归趋和行为、生态和健康毒性效应参数具有不可忽视的影响,因而在开展IOCs相关实验或理论研究时不应忽略离子化的影响。在构建IOCs相关预测模型时,核心是如何表征离子化的影响。本文从描述符入手,总结了可用于表征IOCs离子化影响的4类描述符,即酸碱解离常数(pK_(a))及其衍生参数(分子态和离子态的比例分数(δ_(分子)和δ_(离子)))、考虑离子化影响的分配系数包括正辛醇-水分布系数(logD_(OW)(pH))和进行形态修正的脂质体-水分配系数(logD_(lip/w)(pH))、考虑离子参数的多参数线性自由能关系(离子描述符J^(+)和J^(-))、基于形态修正的量化参数,并展望了表征IOCs离子化影响的未来研究重点。 展开更多
关键词 可电离有机化合物 离子化 离子形态 分子形态 分配参数 水生生物毒性 描述符 量化描述符 定量结构-活性/属性关系
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双酚A类似物雌激素干扰效应的定量结构-活性关系模型 被引量：6
7
作者 杨先海 刘会会 +1 位作者 杨倩 刘济宁 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期69-78,共10页
由于双酚A(BPA)具有内分泌干扰等毒性效应,有些国家已经开始限制其在部分工业品生产中使用。一些双酚A类似物因用于替代BPA而被大量使用。因其与双酚A具有相似的分子结构,双酚A类似物是否也具有内分泌干扰等毒性效应受到越来越多的关注... 由于双酚A(BPA)具有内分泌干扰等毒性效应,有些国家已经开始限制其在部分工业品生产中使用。一些双酚A类似物因用于替代BPA而被大量使用。因其与双酚A具有相似的分子结构,双酚A类似物是否也具有内分泌干扰等毒性效应受到越来越多的关注。采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测双酚A类似物雌激素效应的定量结构-活性关系模型。模型的决定系数R^2=0.899,去一法交叉验证系数Q_(LOO)~2=0.868,Bootstrapping验证系数Q_(BOOT)~2=0.755,均方根误差RMSE=0.339,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性;验证集决定系数Q_(EXT)~2=0.921,外部验证系数Q_(EXT)~2=0.810,均方根误差RMSE=0.638,表明模型具有较好的预测能力。采用欧几里德距离方法和Wil iams图表征了模型应用域,依据分子描述符对模型进行了机理解释,并用所建模型,填补了22种其他双酚A类似物缺失的雌激素干扰效应数据。 展开更多
关键词 双酚A类似物 内分泌干扰物 雌激素效应 内分泌干扰效应 定量结构-活性关系
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铜/凹凸棒石复合材料高效吸附放射性碘离子性能 被引量：3
8
作者 余祥坤 刘坤 +5 位作者 李志鹏 赵雨露 沈锦优 茆平 孙爱武 蒋金龙 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期856-864,共9页
放射性碘是核裂变必然产物。为解决现有铜基吸附剂的吸附容量低、铜利用率低、易脱附等不足,基于凹凸棒石的廉价易得、可交换阳离子富足和层间结构等特性,采用浸渍–还原法将单质Cu负载于凹凸棒石结构中,制备得到Cu/凹凸棒石复合材料,... 放射性碘是核裂变必然产物。为解决现有铜基吸附剂的吸附容量低、铜利用率低、易脱附等不足,基于凹凸棒石的廉价易得、可交换阳离子富足和层间结构等特性,采用浸渍–还原法将单质Cu负载于凹凸棒石结构中,制备得到Cu/凹凸棒石复合材料,对样品进行表征并考察样品对液相碘离子的吸附性能。研究结果表明,实验制备的Cu/凹凸棒石复合材料约有7.5%掺杂量的纳米铜颗粒负载于凹凸棒石层间结构中。与传统铜基吸附剂相比,该材料具有高达116.1 mg/g的碘离子吸附量以及72%铜利用率;并且可在中性、弱酸性以及SO_(4)^(2–)、NO_(3)^(–)、Na^(+)、Mg^(+)等干扰离子共存的环境下使用。此外,得益于铜负载凹凸棒石结构内,该复合材料展现出较强的抗氧化性能,且吸附后产物也具有较强的稳定性。 展开更多
关键词 凹凸棒石 铜 放射性碘离子 脱附率 吸附容量
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构建基于GHS标准的黑头呆鱼(Pimephales promelas)急性毒性二元分类模型 被引量：1
9
作者 王雅琪 刘会会 杨先海 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期170-174,共5页
鱼类急性毒性参数是进行化学品生态风险评估、分类标签等工作不可或缺的毒性指标。本文选取634个有机化学品对黑头呆鱼(Pimephales promelas)的急性毒性数据,并依据“全球化学品统一分类和标签制度”(GHS)中推荐的分类标准,将急性毒性... 鱼类急性毒性参数是进行化学品生态风险评估、分类标签等工作不可或缺的毒性指标。本文选取634个有机化学品对黑头呆鱼(Pimephales promelas)的急性毒性数据,并依据“全球化学品统一分类和标签制度”(GHS)中推荐的分类标准,将急性毒性值小于和大于100 mg·L-1的物质分别划分为有毒物质和无毒物质。以分类结果为建模指标,构建了基于欧几里德距离的K最近邻(kNN)二元分类模型。评估结果表明,模型训练集和验证集的预测准确度(Q)、敏感性(S n)和特异性(S p)参数均大于0.7,说明模型具有较好的预测能力。因而,在化学品分类标签工作中,可使用该模型预测缺失的鱼类急性毒性类别。 展开更多
关键词 黑头呆鱼 急性毒性 KNN 欧几里德距离 全球化学品统一分类和标签制度
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