The mixture toxicity of heavy metals on Photobacterium phosphoreum and its modeling by ion characteristics-based QSAR
The mixture toxicity of heavy metals on Photobacterium phosphoreum and its modeling by ion characteristics-based QSAR
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重金属混合物对发磷光杆菌的毒性及其基于离子特征的QSAR建模
DOI：
10.1371/journal.pone.0226541
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发表时间：
2019-12
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Xiaoming Zou
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jianjun Zeng;Fen Chen;Mi Li;Ligui Wu;Huan Zhang;Xiaoming Zou
由于重金属在环境中的持久性，生物体经常暴露于重金属的混合物中。因此，为了对生物体进行合理的环境风险评价，需要对重金属的混合毒性进行评价。研究了5种重金属（Cu 2+、Co 2+、Zn 2+、Fe 3+和Cr 3+）及其二元混合物对发光菌（P. phosphoreum）的抑制毒性。结果表明：Zn ~（2+）、Cu ~（2+）、Co ~（2+）、Cr ~（3+）、Fe ~（3+）对重金属的单一毒性大小顺序为Zn ~（2+）> Cu ~（2+）> Co ~（2+）> Cr ~（3+）;为了预测重金属的混合毒性，推导了重金属混合物的离子特征参数，并建立了基于离子特征的定量构效关系（QSAR）模型（R2 = 0.750，Q2 = 0.649）。建立的QSAR模型表明，重金属的混合毒性与电离势（ΔIP）mix、第一水解常数（log（KOH）mix）和生成常数（logKfmix）的变化有关。
Organisms are frequently exposed to mixtures of heavy metals because of their persistence in the environment. The mixture toxicity of heavy metals should therefore be evaluated to perform a rational environmental risk assessment for organisms. In this study, we determined the inhibition toxicity of five heavy metals (Cu2+, Co2+, Zn2+, Fe3+ and Cr3+) and their binary mixtures to Photobacterium phosphoreum (P. phosphoreum). We obtained the following results: (1) the order of individual toxicity was Zn2+>Cu2+>Co2+>Cr3+>Fe3+, and (2) different combined effects (additive, synergistic and antagonistic) were observed in the binary mixtures of heavy metals, with toxicity unit (TU) values ranging from 0.15 to 3.50. To predict the mixture toxicity of heavy metals, we derived the ion characteristic parameters of heavy metal mixtures and explored the ion-characteristic-based quantitative structure–activity relationship (QSAR) model (R2 = 0.750, Q2 = 0.649). The developed QSAR model indicated that the mixture toxicity of heavy metals is related to the change in ionization potential ((ΔIP)mix), the first hydrolysis constant (log(KOH)mix) and the formation constant value (logKfmix).
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S. Magwood;S. George
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David Eriksson;E. Fransén;Y. Zilberter;A. Lansner
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