【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于芳香烃类生态风险评价领域，尤其涉及一种芳香烃及其衍生物环境安全阈值的预测方法及系统。
技术介绍
1、芳香烃及其衍生物是石油石化行业中的典型污染物，石油开采、炼制、输运、储藏等过程中均会不可避免造成石油的倾洒或渗漏，导致多种芳烃类污染物被释放到环境中，芳香烃及其衍生物具有高生物毒性、严重的生物毒性效应和在环境中强持久性。基于此，准确、快速地评价芳香烃及其衍生物的生态风险十分必要。确定适宜的安全阈值对评价芳香烃及其衍生物生态风险具有重要意义，物种敏感性分布模型中得出的hc5(5％物种的危险浓度)经常被用来表征污染物允许的安全阈值，以保护群落中95％的物种免受污染物的重大影响，是对环境污染物开展生态风险评价的重要参数之一。然而，芳香烃及其污染物种类及数目多、结构复杂，常规开展生态风险评价方法获取hc5的步骤繁琐、耗时、费力，因此非常有必要研发快速有效的新方法与新技术用于芳香烃及其衍生物的环境安全阈值的预测，对评价芳香烃及其衍生物生态风险评价具有重要意义。
2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
3、(1)由于芳香烃及其衍生物种类繁多且结构复杂，获取足够多样和全面的毒性数据和环境影响数据非常困难，这限制了传统风险评估方法的准确性和全面性。
4、(2)传统的生态风险评价方法通常需要进行大量的实验测试和数据分析，这一过程不仅耗时长、工作量大，而且需要大量的资源和人力投入。
5、(3)现有技术难以有效应对芳香烃及其衍生物在环境中的复杂性和多样性，特别是对于新出现的或少见的化
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种芳香烃及其衍生物环境安全阈值的预测方法。
2、首先，拟采用芳香烃及衍生物分子结构参数与环境安全阈值的定量构效关系模型，进行安全阈值的预测，所述定量构效关系模型，具体为:
3、loghc5＝12.19-24.65ω+0.02vm-0.07atsc2i-6.39aatsc2s+2.43gats2c-10.68gats2m+0.33vr3_dzs-0.01zagreb。
4、本专利技术是这样实现的，一种芳香烃及其衍生物环境安全阈值预测方法，该方法包括以下步骤：
5、建立所述芳香烃及其衍生物分子结构与环境安全阈值hc5的定量构效关系回归模型，包括以下步骤：
6、筛选多种符合要求的芳香烃及其衍生物的急性毒性数据，所筛选毒性数据要求数据集应涵盖三个营养级的八个分类群组且收集标准毒性测试物种的毒性数据，所获得的毒性数据基于三个原则：适当性、可靠性和准确性进行筛选。对于符合条件的芳香烃及其衍生物的毒性数据，不同分布和多种拟合方法用于拟合得出概率分布模型，即物种敏感度分布曲线(ssd)用于确定安全阈值，选择有害浓度hc5(5％物种的危险浓度)作为芳香烃及其衍生物的环境安全阈值；
7、计算所述多种芳香烃及其衍生物的分子结构描述符，对此先获得化合物的3d结构，对分子结构进行能量最小优化，然后将优化后分子3d结构导入dragon6.0中获得所需分子结构描述符；
8、以所述多种芳香烃及衍生物的分子结构描述符和计算环境安全阈值hc5的值，进行多元线性回归及主成分分析，分别通过模型的内部验证，以评估模型的内部稳健性；当所述回归模型符合建模要求时，得到芳香烃及其衍生物分子结构与环境安全阈值hc5间定量构效关系回归模型，即使用所述回归模型对待测芳香烃类污染物环境安全阈值hc5进行预测。根据所述回归模型各分子结构参数的标准化系数，确定所述回归模型中每个分子结构参数对芳香烃及其衍生物环境安全阈值hc5影响程度的权重。测能力。相对现有的预测模型，该模型的应用域更广,涵盖了多种类型的化合物。这些描述符可以用dragon描述计算获得,不依赖于实验数据，且算法透明,便于模型的应用推广。
9、通过h＝3(1+k)/n确定警戒值，h表示警戒值，k表示所述回归模型方程中芳香烃及其衍生物的分子结构描述符数量，n表示所述回归模型训练集中化合物数量；当待测芳香烃类污染物的hi在所述警戒值内时，说明芳香烃衍生物在定量构效关系模型的应用域内，可用该模型预测芳香烃及衍生物的环境安全阈值。
10、进一步，确定所述待测芳香烃类污染物的帽子值和标准化残差，包括以下步骤：
11、根据所述回归模型训练集的n种芳香烃及其衍生物对应模型中k种分子结构描述符，构造n行k列矩阵x，其中，行表示所述回归模型训练集中芳香烃及其衍生物种类，第1至k列表示物质分子结构描述符；
12、待测芳香烃类污染物的帽子值通过下式确定：
13、h＝xi(xtx)-1xt (2)
14、其中，i表示芳香烃类污染物的种类，xi表示对应的分子结构描述符组成1行k列矩阵；
15、标准化残差δ根据以下公式确定：
16、
17、其中，y为芳香烃及其衍生物的hc5实验值，ypred为芳香烃及其衍生物的hc5预测值。
18、本专利技术还提供了一种用于预测芳香烃及其衍生物环境安全阈值的系统，该系统包括：
19、数据输入模块，用于接收芳香烃及衍生物的分子结构参数；
20、定量构效关系模型模块，内置有根据权利要求1所述的预测方法所建立的定量构效关系模型，用于根据输入的分子结构参数计算环境安全阈值；
21、数据输出模块，用于输出计算得到的环境安全阈值。
22、其中，该系统还包括：
23、数据预处理模块，用于对输入的芳香烃及衍生物的分子结构参数进行预处理，以得到符合定量构效关系模型要求的输入格式；
24、模型验证模块，用于对定量构效关系模型进行验证，包括内部验证和外部验证，以确保模型的准确性和可靠性。
25、其中，该系统还包括：
26、毒性数据收集模块，用于收集多种符合要求的芳香烃及其衍生物的急性毒性数据；
27、数据评估与筛选模块，用于对收集的毒性数据进行可靠性评估和筛选，以得到用于建立定量构效关系模型的有效数据。
28、其中，该系统还包括：
29、用户界面模块，用于提供用户与系统进行交互的界面，包括数据输入界面、模型参数设置界面、结果展示界面等；
30、报告生成模块，用于根据用户的需求生成包含预测结果和分析的报告。
31、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
32、第一、对应芳香烃及其衍生物环境安全阈值预测方法，根据环境安全阈值hc5和分子结构描述符的定量构效关系，通过芳香烃及其衍生物分子结构与环境安全阈值定量构效关系回归模型，对芳香烃及其衍生物的化合物的环境安全阈值进行预测，相比常规方法推导污染物hc5，易于操作，节约时间，成本低，并且预测准确，能够实现对芳香烃及其衍生物环境安全阈值hc5的快速预测。可为高效、精本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种芳香烃及其衍生物环境安全阈值的预测方法，其特征在于，利用芳香烃及衍生物分子结构参数与环境安全阈值的定量构效关系模型进行预测，该模型基于一系列分子描述符，包括亲电指数、分子体积、多种自相关指数和矩阵指数，通过回归分析建立模型线性关系式，并利用该关系式预测芳香烃及衍生物的环境安全阈值。
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，定量构效关系模型的具体形式为：logHC5＝12.19-24.65ω+0.02Vm-0.07ATSC2i-6.39AATSC2s+2.43GATS2c-10.68GATS2m+0.33VR3_Dzs-0.01Zagreb，其中HC5表示环境安全阈值，ω是亲电指数，Vm表示分子体积，ATSC2i、AATSC2s、GATS2c、GATS2m、VR3_Dzs和Zagreb分别为不同的分子描述符。
3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在利用定量构效关系模型进行预测之前，需要先获得芳香烃及衍生物的分子结构参数，具体步骤包括获取化合物的3D结构，并将分子3D结构导入Dragon6.0软件中获得所需分子结构描述符。
5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，使用计算的40种芳香烃及衍生物的环境安全阈值log HC5值进行建模，将log HC5值随机划分为训练集和验证集，训练集用于构建模型，验证集用于模型构建后的外部验证，采用留空交叉验证进行内部验证。
6.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述的芳香烃及衍生物包括单环芳烃、多环芳烃、苯胺类、苯酚类含苯环类有机化合物，该方法适用于预测这些化合物的环境安全阈值。
7.一种用于预测芳香烃及其衍生物环境安全阈值的系统，其特征在于，该系统包括：
8.根据系统权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
9.根据系统权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
10.根据系统权利要求7所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种芳香烃及其衍生物环境安全阈值的预测方法，其特征在于，利用芳香烃及衍生物分子结构参数与环境安全阈值的定量构效关系模型进行预测，该模型基于一系列分子描述符，包括亲电指数、分子体积、多种自相关指数和矩阵指数，通过回归分析建立模型线性关系式，并利用该关系式预测芳香烃及衍生物的环境安全阈值。
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，定量构效关系模型的具体形式为：loghc5＝12.19-24.65ω+0.02vm-0.07atsc2i-6.39aatsc2s+2.43gats2c-10.68gats2m+0.33vr3_dzs-0.01zagreb，其中hc5表示环境安全阈值，ω是亲电指数，vm表示分子体积，atsc2i、aatsc2s、gats2c、gats2m、vr3_dzs和zagreb分别为不同的分子描述符。
3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，在利用定量构效关系模型进行预测之前，需要先获得芳香烃及衍生物的分子结构参数，具体步骤包括获取化合物的3d结构，并将分子3d结构导入dragon6.0软件中获得所需分子结构描述符。
4.根据权利要求1所述...
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