非等效应非单调浓度-响应关系混合物通用浓度加和模型

化学污染物混合暴露是实际环境体系的普遍规律，混合污染物环境风险评价主要基于浓度加和(CA)模型。传统CA模型只适用于单个组分与混合物具有相同效应范围的等效应混合物。对于其中至少一个组分与混合物不同效应范围的非等效应混合物特别是含非单调浓度-响应曲线(CRC)的混合物，存在CA不能评估难题。本项目应用直接均分射线法设计混合物浓度配比并通过高精度微板毒性分析筛选和测试各种类型混合物的CRC数据，应用非线性CRC函数合理外推、CA模型反演以及非单调函数单调化等多种创新处理方法，考察分析等效应单调CRC混合物、等效应非单调CRC混合物、非等效应单调CRC混合物以及非等效应非单调CRC混合物等多种类型混合物的浓度加和等效线形状与相关关系，揭示不同类型混合物等效线变化规律，最终建立不同类型非等效应混合物的通用CA模型，开发相关应用程序，为深入开展混合污染物环境风险评价提供新的方法手段和实用技术。

实际环境体系中的化学污染物总是以混合物形式存在的。混合污染物环境风险评价主要基于浓度加和(CA)模型。传统CA模型只适用于单个组分与混合物具有相同效应的等效应混合物。对于其中至少一个组分与混合物具有不同效应的非等效应混合物，存在CA不能评估的效应区域(称预测盲区)。本项目针对这个预测盲区展开了比较系统的基础研究，取得了一批研究成果。为了获得具有不同类型剂量-效应曲线(CRC)特征的单个组分及混合物典型实例，建立了测试不同暴露时间下发光抑制毒性的时间毒性微板测试方法，利用直接均分射线法和均匀设计射线法对存在预测盲区的混合物体系设计了一系列具有不同组分混合比的混合物射线，系统测试了包括无机物和有机物在内的多种化学品及其相关混合物在不同时间下的发光抑制毒性数据。对于含有无效应组分的二元混合物即CA模型不能直接预测的预测盲区特例，通过将无效应组分在各效应水平下的效应浓度趋于无穷大的拓展，建立了拓展浓度加和模型从而有效地分析二元混合物的联合毒性，考查不同效应下等效线图的变化，并成功地应用于多个二元混合物比如二元农药-抗生素混合物的联合毒性分析。对于含有预测盲区的多元混合物，通过在给定效应窗口中只考虑有实质效应组分对混合物的贡献，创建了适用于含预测盲区多元混合物联合毒性分析的新方法(移动窗口加和)。方法已成功应用于2个农药、2个抗生素和1个离子液体的五元混合物的毒性相互作用分析。虽然组合指数已广泛应用于混合物毒性相互作用评估，但经典组合指数不考虑毒性实验测试和CRC拟合中固有的不确定度。我们发展了基于混合物毒性实验与CRC模型置信区间的组合指数新方法，从而有效地评估各种类型混合物的联合毒性。在Visual BASIC语言平台下，集成拓展浓度加和和移动窗口加和研究及其它相关研究成果，设计开发了基于各组分及混合物浓度-效应曲线专门用于分析存在效应预测盲区的混合物联合毒性分析的应用软件(PBZone)，结合先前开发设计的混合物毒性评估与预测软件(APTox)，可系统有效地开展CRC数据采集、混合物各种浓度组成优化设计、预测盲区识别及加和模型分析等。项目研究成果已发表学术论文24篇，其中SCI收录17篇, EI收录8篇；申请获得计算机软件著作权登记证书3项，授权发明专利2个；博士后出站2人，获得博士学位2人，获硕士学位5人。