第四章 設(shè)計更加安全化學(xué)品的應(yīng)用

第四章設(shè)計更加安全化學(xué)品的應(yīng)用

第一節(jié)用硅對碳進(jìn)行等電排置換設(shè)計更加安全的化學(xué)品第二節(jié)設(shè)計可生物降解的化學(xué)品第三節(jié)設(shè)計對水生生物更安全的化學(xué)品本章習(xí)題黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第一節(jié)

用硅對碳進(jìn)行等電排置換設(shè)計安全的化學(xué)品

硅是碳的等電排原子硅化合物和碳化合物的差異

有機(jī)硅化合物的降解和氧化代謝硅取代的環(huán)境安全化學(xué)品的例子

第一節(jié)

用硅對碳進(jìn)行等電排置換設(shè)計設(shè)計安全的化學(xué)品黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院碳和硅:4A族元素，在化學(xué)性質(zhì)上有相似性：硅和碳都是4價元素，能形成四面體結(jié)構(gòu)；能與氧形成較穩(wěn)定化學(xué)鍵；硅取代碳后形成的衍生物是無毒的；由于硅氧鍵太強(qiáng)，有機(jī)硅化合物在自然界中存在時間有限。硅在自然界中存在廣泛。例一、硅是碳的等電排原子

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

神經(jīng)傳遞質(zhì)乙酰膽堿（Acetylcholine）的天然類似物尿烷，是乙酰膽堿的拮抗藥，拮抗作用是指不同激素對某一生理效應(yīng)發(fā)揮相反的作用從而穩(wěn)定身體內(nèi)環(huán)境。拮抗簡單說就是抵抗的意思。

硅取代物與其對應(yīng)碳化合物的藥劑反應(yīng)曲線完全相同，但老鼠實驗發(fā)現(xiàn)，硅取代物的毒性要比對應(yīng)碳化合物的低得多。乙酰膽堿尿烷蠅覃堿拮抗劑例1黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院氨基甲酸酯（殺蟲劑）

(不易降解）氨基甲酸酯的硅取代等電排置換物

(更易于降解對環(huán)境的危害減小)

對蒼蠅有相似的毒性例2黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院盡管元素與碳元素最相似，但并非所有情況下都可以用硅代替碳。二、硅化合物和碳化合物的差異差異？1.硅形成的雙鍵或三元環(huán)化合物在空氣及潮氣中均極不穩(wěn)定；H2C=CH2

乙烯穩(wěn)定H2Si=CH2

硅乙烯不穩(wěn)定[CH2CH2CH2CH2CH2CH2]n

聚乙烯,穩(wěn)定[SiH2－CH2－CH2－SiH2－CH2－SiH2－CH2]n

聚硅乙烯,不穩(wěn)定

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2.硅與氮、氧等雜原子形成的單鍵是強(qiáng)化學(xué)鍵，但能水解；

3.Si－H鍵的極化程度大于C－H鍵；4.由于硅原子與碳原子的大小有一定差異，因此有時其化學(xué)反應(yīng)性能也有重大差異。因此，在用硅對碳進(jìn)行等電排置換時要考慮目標(biāo)物的使用環(huán)境；合理利用這些特性，這就為設(shè)計環(huán)境上可降解產(chǎn)物提供了用武之地。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院非生物降解生物氧化三、有機(jī)硅化合物的降解和氧化代謝黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院聚硅酮在水和土壤中能降解最后產(chǎn)物是硅酸鹽非生物降解聚硅酮（1，1-二甲硅二醇的聚合物），可用作清潔劑。是目前最常見的有機(jī)硅化合物。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（主要產(chǎn)物）生物氧化二甲基苯硅烷二甲基苯甲烷黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例一：DDT的硅取代物例二：有機(jī)硅殺真菌劑四、硅取代的環(huán)境安全化學(xué)品的例子

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院DDT的硅取代物

由于Si-H鍵的易氧化性，DDD在環(huán)境中的存留時間短。殺蟲劑（毒性）更易降解不易降解黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院Meberg等氟苯代硅三唑代謝用途：對谷類防真菌特別有效

生物活性小，易降解殺真菌劑黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第二節(jié)

設(shè)計可生物降解的化學(xué)品增大分子的可生物降解性是預(yù)防污染的一條十分重要的途徑。危害的不可知或不可預(yù)測性：不能生物降解的化學(xué)品可能具有對生物區(qū)系施展毒性的可能，而這一切并非在其釋放于環(huán)境時我們就能完全知道或預(yù)測。另外，既能長期殘留于環(huán)境又能發(fā)生生物聚集的化學(xué)品應(yīng)引起我們更大的注意，因為其含量會由于生物聚集而提高，且用嚴(yán)格的毒性標(biāo)準(zhǔn)來衡量時表面上無毒性，但可能引發(fā)慢性的或不可預(yù)測的毒性。

WHY?黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院生物降解的細(xì)菌基礎(chǔ)

化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物降解性基團(tuán)貢獻(xiàn)法預(yù)測生物解降能力設(shè)計可生物降解化學(xué)品的例子

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院一、生物降解的細(xì)菌基礎(chǔ)

1.生物降解的主角微生物（主要是細(xì)菌和真菌）是目前在自然界生物降解中起主要作用的試劑。眾多證據(jù)說明，不能被高級有機(jī)體降解的大部分化學(xué)品的降解是靠微生物來完成的。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

大多數(shù)情況下，動物排泄出他們不能再代謝的化學(xué)物質(zhì)；而植物則趨向于把他們轉(zhuǎn)化為不溶于水的物質(zhì)形式以存于植物中；而微生物家族則具有分解代謝多面手的特征，有機(jī)物質(zhì)的最終礦物化主要就是微生物降解的結(jié)果。1.生物降解的主角黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2.生物降解的過程

首先：有機(jī)物要通過細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入微生物細(xì)胞中；這一穿透過程可以是被動的擴(kuò)散也可以是在某些傳輸系統(tǒng)的幫助下完成。蛋白質(zhì)、多糖等大的聚合物，是先在細(xì)胞外酶作用下降解為小的化合物，這些化合物可被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

其次：進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)后，在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的數(shù)百種轉(zhuǎn)化可分為：氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、水解反應(yīng)和聯(lián)合反應(yīng)（ConjugativeReaction）。物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)到底能發(fā)生什么樣的反應(yīng)取決于其分子結(jié)構(gòu)。2.生物降解的過程黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3.微生物利用化合物的基本原理

微生物族的分解代謝（Catabolic）途徑是多種多樣的。但微生物利用化合物的基本原理是相同的，即分步降解為一個或多個中間物，而總目標(biāo)是生成生長需要的碳和能量。有時化合物的部分生物降解會產(chǎn)生有毒和能長久殘留的中間物。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院注意：天然有機(jī)化合物能通過其在適當(dāng)條件下生長步驟的逆過程降解。Daley寫道：“現(xiàn)在我們有理由相信生物化學(xué)合成的有機(jī)化合物都是可生物降解的?！?.微生物利用化合物的基本原理黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二、化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物降解性

與物質(zhì)的其他性質(zhì)一樣，物質(zhì)的可生物降解性也與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院不易生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)more可生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)more物質(zhì)在水中的溶解度與可降解性more

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院具有下述結(jié)構(gòu)特征的分子,對需氧生物降解具有抗拒作用:鹵代物（尤其是氯化物和氟化物）支鏈物質(zhì)（尤其是季碳和季氮或是極度分支的物質(zhì)，如三聚或四聚丙烯。）硝基，亞硝基，偶氮基，芳氨基（一）不易生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（一）不易生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)多環(huán)化合物（比如多環(huán)芳香烴或稠環(huán)芳烴）尤其是超過3元的多環(huán)稠環(huán)或芳烴。雜環(huán)化合物比如吡啶環(huán)。

脂肪族醚鍵（C―O―C）高取代的化合物比低取代的化合物更不易降解黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院抗拒生物降解的原因上述結(jié)構(gòu)特征會影響降解酶對物質(zhì)的引發(fā)作用或影響他們作為底物的能力，同時阻礙這些物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的傳輸。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院注意：上述并未完全列出難于降解物質(zhì)的所有特征。另一方面也不能因為某物含有一個上述基團(tuán)或原子就推論該物質(zhì)不能降解。但這并不能妨礙我們應(yīng)用這些原理進(jìn)行設(shè)計。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（二）可生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有如下結(jié)構(gòu)特征的分子,具有較好的生物降解能力。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院具有水解酶潛在作用位的物質(zhì)（比如酯、胺）

在分子中引入以羥基、

醛基、

羧基形式存在的氧（二）可生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（二）可生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)存在未取代的直鏈烷基

（尤其是大于4個碳的直鏈）和苯環(huán)

可受氧化酶進(jìn)攻

水中溶解度大相對低取代的化合物黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院含有可增大降解能力氧的重要性

許多化合物尤其是烴類降解的第一步就是由氧化酶作用下向分子結(jié)構(gòu)內(nèi)引入氧，而這一步通常是速度控制步驟。即降解的第一步是某種形式的氧化反應(yīng)。如果我們在分子設(shè)計過程中已經(jīng)在分子中引入

氧，則分子生物降解的可能性會明顯增強(qiáng)。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（三）物質(zhì)水中的溶解度與其可降解性物質(zhì)分子的水溶性對物質(zhì)的可生物降解能力有較大影響。溶解度可能具有如下一種或多種影響：黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院1.微生物生物利用度（MicrobialBio-availability）

不溶性化學(xué)品趨于吸附在活性淤泥、沉積物和土壤上，因而被分隔，許多研究表明，這會降低其生物降解速度。條件相同的情況下，對于水溶性不好的化學(xué)品，引入增大其溶解度的基團(tuán)可增大其可生物降解性。（三）物質(zhì)水中的溶解度與其可降解性

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2.溶解速度對于大部分固體物質(zhì)，僅溶解了的部分及分散相才能受到微生物的作用。溶解速度快的物質(zhì)被降解的可能性要大一些。（三）物質(zhì)水中的溶解度與其可降解性

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3.水溶液中的低濃度水中溶解度低于僅每升幾毫克或更少時，這樣的濃度實在太低，細(xì)胞酶和傳輸系統(tǒng)就無法發(fā)揮其最佳功能，因此，也難于生物降解。

（三）物質(zhì)水中的溶解度與其可降解性

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院三、基團(tuán)貢獻(xiàn)法預(yù)測生物解降能力

R.S.Boethling等用基團(tuán)貢獻(xiàn)法原理建立了一套四個模型黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

兩個模型用于預(yù)測容易降解的物質(zhì)和不容易降解的物質(zhì)。另外兩個模型則針對水溶液中的降解速度作半定量的估價，適用于降解的初級和最終過程。

三、基團(tuán)貢獻(xiàn)法預(yù)測生物解降能力黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院四、設(shè)計可生物降解化學(xué)品的例子黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院線性烷基苯磺酸（LAS）go二烷基季銨化合物go四、設(shè)計可生物降解化學(xué)品的例子黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院1．線性烷基苯磺酸LinearAlkylbenzeneSulfonates（LAS）

肥皂（硬脂酸鈉）

烷基苯磺酸表面活性劑（ABS）

四丙基苯磺酸鹽（混合物）

日用化學(xué)品表面活性劑

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院表面活性劑四聚丙烯基苯磺酸鹽（TPBS）:TPBS不能完全降解

continue很難降解，在排污口產(chǎn)生大量泡沫。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院線性烷基苯磺酸LAS代替TPBS:

LAS表面活性劑在污水處理廠能完全降解

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2．二烷基季銨化合物

（DialkylQuaternaries）50多年前，Domagk發(fā)現(xiàn)，在簡單的季銨（QACs）上引入長的烷基后，其對生物的危害性大為改善。

表面活性劑

殺蟲劑

但目前的主要市場是織物柔軟劑。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院QACs由三類物質(zhì)組成,分別是：

1)二烷基二甲銨鹽：

continue黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2)咪唑季銨鹽:

continue黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3)羥乙基乙銨鎓季銨鹽:

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

QACs使用后大都要排向市政排污處理系統(tǒng)以前，織物柔軟劑市場上主要還是銷售二烷基二甲銨鹽類（第一類季銨鹽）物質(zhì)，即二氫化動物脂二甲基氯化銨（DHTDMAC）。

DHTDMAC在廢水處理系統(tǒng)中及環(huán)境中吸附在固體物質(zhì)上，

DHTDMAC并不發(fā)生生物降解。而它又有較大的生態(tài)毒性。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院目前DHTDMAC（第一類季銨鹽）已被后兩類季銨鹽QACs取代。使用新的柔軟劑后，不僅其從廢水中除去的費(fèi)用會降低，而且新的化合物中由于引入了新的化學(xué)鍵類型，形成了可水解的胺鍵，因而生物降解速度也更快。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第三節(jié)

設(shè)計對水生生物

更安全的化學(xué)品

水生生物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著其獨(dú)特的角色取食者和捕獵者的生存構(gòu)成了直到人的食物鏈!化學(xué)品對水生生物的致命危害黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)品對水生生物的致命危害

化學(xué)品對水生生物的致命危害有非特征的和特征的兩類

1.非特征的（Non-Specific）或麻醉性的（Narcosis)2.特征的（Specific）黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院麻醉性

化學(xué)品的麻醉型毒性與其在水生生物膜中的擴(kuò)散情況有關(guān)。

如果細(xì)胞或細(xì)胞膜中化學(xué)品的濃度高到一定值，就會對細(xì)胞功能產(chǎn)生非特征性干擾（Non-SpecificPerturbations）。如果擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞或通過細(xì)胞膜的化學(xué)品的濃度超過一定閾值，甚至?xí)鹚劳?。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院麻醉性因細(xì)胞膜的脂肪含量較高，故非極性脂溶性化學(xué)品比脂不溶性化學(xué)品更易穿越，因此，通過麻醉機(jī)理致毒物質(zhì)的相對毒性與其脂溶性有關(guān)。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院特征毒性有些化學(xué)品本身或其代謝產(chǎn)物可以與細(xì)胞大分子發(fā)生某種特定的化學(xué)反應(yīng)，這些物質(zhì)除產(chǎn)生麻醉作用外還會有額外的毒性，稱為特征型。比如，如果一個化學(xué)品能與各種蛋白質(zhì)（如酶、DNA）等形成共價鍵，則可預(yù)測它具有特征型毒性。比如腈、親電劑等，就對水生生物有特征毒性。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院利用構(gòu)效關(guān)系預(yù)測水生毒性

結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的調(diào)變

對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾

gogogo黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院一、利用構(gòu)效關(guān)系預(yù)測水生毒性黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

許多工業(yè)化學(xué)品對水生生物具有嚴(yán)重的毒性。

立法：

1976年，美國國會通過了“毒物控制提案（ToxicSubstanceControlAct簡記為TSCA）。此法案的特別之處？

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

美國以前的其它法律條文是評價在化學(xué)品引入商用后的化學(xué)危險性，即先使用，后評價其危險性；而TSCA的主要任務(wù)之一就是在一個新化學(xué)物質(zhì)投入商用之前進(jìn)行表征和充分了解其危險性。按TSCA的規(guī)定，美國國家環(huán)保署必須在90天內(nèi)對提交的新物質(zhì)是否對人類健康和環(huán)境有危險作出明確的判斷。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院美國國家環(huán)保署對大多數(shù)物質(zhì)進(jìn)行判斷時均是利用構(gòu)效關(guān)系(簡記為SARs)進(jìn)行預(yù)測，構(gòu)效關(guān)系的定量化（簡稱QSAR)，可更為精確地預(yù)測毒性。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院對水生生物毒性進(jìn)行預(yù)測的定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR)中，常用的物理性質(zhì)有：辛醇—水分配系數(shù)（通常用對數(shù)表達(dá)為logP）、水溶性、解離常數(shù)（pKa）、分子量、胺氮百分?jǐn)?shù)（PercentAmineNitrogen）。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二、結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的調(diào)變黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院(1)辛醇—水分配系數(shù)（logP）辛醇—水分配系數(shù)（logP）：是有機(jī)化合物在水和辛醇兩相平衡濃度之比。

是用來描述物質(zhì)脂溶性的一個參數(shù)，也是常用于估價有機(jī)化學(xué)品對水生生物毒性的物理化學(xué)性質(zhì)。分配系數(shù)的數(shù)值越大，有機(jī)物在有機(jī)相中溶解度也越大，即在水中的溶解度越小。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院對于僅表現(xiàn)出麻醉型毒性的非離子有機(jī)化合物：

logP≤5時，其致死性和慢性毒性均會隨脂溶性呈指數(shù)增大（不包括染料、聚合物、表面活性劑）；

logP＞5時，毒性隨脂溶性指數(shù)減少，因此對生物活性降低；

logP在5-8之間時，長期接觸害這類非離子型有機(jī)化合物呈現(xiàn)慢性毒性；

logP≥8時，長期接觸也表現(xiàn)不出毒性，因為此時水溶性很差，化學(xué)品變得沒有生物活性。

一般情況(1)辛醇—水分配系數(shù)（logP）黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院(1)辛醇—水分配系數(shù)（logP）有一些麻醉型毒物如脂肪醇、氯代苯、丙酮、二硫化物等到logP=6時仍是劇毒的。還有一些“反應(yīng)性”化學(xué)品如脂肪胺，表面活性劑等則到logP＞8時仍表現(xiàn)出劇毒。LogP很小的化學(xué)品由于沒有足夠的脂溶性，因而不能進(jìn)入水生生物的細(xì)胞膜，故沒有生物活性，毒性很小，比如，分子量＜200，logP≤2的物質(zhì)對水生生物的毒性就很小，其LC50＞100mg/L。特例黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院依據(jù)辛醇—水分配系數(shù)的設(shè)計原則我們在設(shè)計化學(xué)品時可使其分子量＜200且LogP＜2或者LogP＞8而不管其分子量，就可獲得對水生生物無毒的化學(xué)品。要降低LogP，可在分子中引入極性基團(tuán)如羧基、醇羥基、或其他水溶性基團(tuán)。另一方面，也可通過引入親脂性（疏水性Hydrophobic）基團(tuán)如鹵素、芳環(huán)、烷基等以增大logP。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院(2)水溶性麻醉型化學(xué)品：當(dāng)其水溶性很差或有很高的水溶性時，其生物活性都會很低，因而對水生生物也就表現(xiàn)不出明顯的毒性。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院特戊醇在水中的溶解度,比其異構(gòu)體正戊醇在水中的溶解度高98g/L，因而毒性要低得多:CH3CH2C（OH）(CH3)2

CH3CH2CH2CH2CH2OH

a＋98g/L

ag/L

continue黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院氨基丁酸比2-氨基丙酸多一個甲基在水中的溶解度高44g/L:CH3CH2CH（NH2）COOHCH3CH（NH2）COOH

b＋44g/Lbg/L

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（3）分子大小和分子量分子量增大，毒性就會減少。分子量大的分子不能擴(kuò)散通過水生生物的呼吸膜

分子體積增大，毒性減小。體積大的分子不易穿過水生生物的呼吸膜所致

分子量大于1000的聚合物的體積也較大。一些橫截直徑較大的物質(zhì)體積也較大。最小橫截直徑大于1nm的分子不易于在水生生物呼吸器官中擴(kuò)散和穿越。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例子天然酞菁染料（PhthalocyanineDyes）的最小橫截直徑大于1nm，因此，它對水生生物毒性就很小，即致命毒性和慢性毒性均很小。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院設(shè)計原則增大其最小橫截直徑

增大分子量黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（4）離子對離子對：帶有相反電荷的兩個離子依靠庫侖引力結(jié)合成的一對離子。一些鹽類的正負(fù)離子之間相互作用很強(qiáng)，溶液中的部分離子會以強(qiáng)離子對的形式存在，從而使得它們在水中解離度很小或根本不離解，造成其水溶性很低，對水生生物沒有毒性。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院如果使一個可溶的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)離子對以后仍能保持其使用性質(zhì)，則形成的物質(zhì)對水生生物的毒性會減小。如果能把殺蟲劑配成陰離子表面活性劑：陽離子表面活性劑=1：1的強(qiáng)離子對，則殺蟲劑劑的毒性可以降低100倍，這樣配成的強(qiáng)離子對殺蟲劑對水生生物安全。啟發(fā)？黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（5）兩性離子（Zwitterions）兩性離子：同一分子上同時帶正負(fù)兩種電荷的偶極離子，在溶液中即起路易斯堿又有路易斯酸的物質(zhì)。比如氨基酸，蛋白質(zhì)的酸堿催化就是基于氨基酸的這種性質(zhì)。

兩性離子其正負(fù)電荷是相等的，則一般說來對水生生物毒性很小。但是也發(fā)現(xiàn)一些兩性離子物質(zhì)在濃度小于10mg/L時對海藻有毒。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院如酸性藍(lán)1號就是兩性離子物質(zhì)。酸性藍(lán)1號

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院（6）螯合作用（Chelation）螯合作用：

金屬離子與有機(jī)分子鍵合的過程。通常有機(jī)分子中有兩個或兩個以上的供電原子（如O、N等）與金屬離子形成多個共價鍵（如與Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+等）最終形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通常O、N配體與金屬鍵合,形成五元或六元環(huán)。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院毒性來源及消除

能與多價金屬發(fā)生螯合作用的物質(zhì)在軟水中通常對水藻有毒，因它會與水藻需要的營養(yǎng)物質(zhì)如Ca2+、Mg2+、Fe2+等螯合而使水藻失去營養(yǎng)。因此，若在將螯合劑釋放到有水藻的軟水中之前，就應(yīng)讓其與多價金屬螯合，或?qū)⑵溽尫诺街械扔捕鹊乃?，就可減輕它對水藻的毒性。黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院三、進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)修飾黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院1、超額毒性（ExcessToxicity）

特征毒性型化學(xué)藥品：

有環(huán)氧化物、鹵化烴、丙烯酸酯、醛類、酯類、二硝基苯等親電性物質(zhì)。如前所述，親電性化學(xué)物質(zhì)可與細(xì)胞內(nèi)大分子中的親核部位形成共價鍵，由于這些共價鍵的生成，使得細(xì)胞發(fā)生不能再復(fù)原的變化，因而引發(fā)不可逆的毒性。

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院超額毒性（ExcessToxicity）：所謂超額毒性（ExcessToxicity）是指特征毒性型物質(zhì)表現(xiàn)出的超過由麻醉模型QSAR推測值的毒性。即若由基于麻醉型毒性的QSAR推測的毒性為TAP，而其實測值為TAT，則超額毒性=TAT－TAP

黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院實例含有烯丙基的物質(zhì)含有炔丙基的物質(zhì)等也表現(xiàn)出超額毒性。

用普通脂肪族胺的QSAR預(yù)測出三炔丙基胺的毒性僅為其實測毒性的1/84黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院表4-3一些物質(zhì)的LC50預(yù)測值與實測值的對比物質(zhì)logPLC50mg/L預(yù)測實測3-氯-2-甲基丙烯1.85156111.3-二氯-2-丙醇0.201180017乙酸苯基乙二醇單乙醚酯1.13148022烯丙基氯0.654090263-氯-1-丙醇0.0071370081乙二醇醋酸單甲酯0.121300069氯化丙烯（1.2-環(huán)氧丙烷）-0.27660097丙烯酰胺（acrylamide）0.8683000180烯丙基縮水甘油醚－0.3337600480環(huán)氧乙烷－0.7943800490烯丙基溴1.59390＞4901-氯2,3-環(huán)氧丙烷－0.2122700990烯丙醇－0.251570015700季戊四醇烯丙醚－1.6184000018400丙烯醛(acrolein)0.10650081000黑龍江大學(xué)