Skip to main content
Log in

Abschätzung des umweltchemischen und ökotoxikologischen Verhaltens von Stoffen durch computergestützte Analyse von Struktur und Verhalten sowie von Struktur und Wirkung

Estimation of exposure and ecotoxicity of chemicals by computer based structure-property and structure-activity relationships

  • Umweltchemie Und Ökotoxikologie
  • Published:
Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung Submit manuscript

Zusammenfassung

Die Bewertung von Chemikalien in der Umwelt erfordert eine Vielzahl von häufig nicht verfügbaren Stoffdaten. Um experimentelle ökotoxikologische und physikochemische Daten zu ergänzen, wurde ein Software-System (SAR-System) entwickelt, welches über 90 Schätzverfahren auf der Basis von Quantitativen Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (QSAR) enthält. Zwei wesentliche Kriterien zeichnen das SAR-System aus:

  1. (1)

    Die implementierten Modelle wurden einer Validierung zur Feststellung des gültigen Anwendungsbereichs unterzogen.

  2. (2)

    Die Schätzverfahren sind über ein benutzerfreundliches, ausschließlich menügesteuertes Programmpaket zugänglich.

Zu folgenden Parametern stehen Schätzverfahren zur Verfügung:

PHysiko-Chemische Daten: 1-Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizient log Pow, Dampfdruck, Wasserlöslichkeit, pKa-Wert, Siedepunkt

Biologische Endpunkte: Toxizität gegenÜber Fischen, Daphnien, Tetrahymenae, Algen, Bakterien und Säugetieren, Mutagenität

Verteilung: Bodensorption, Biokonzentration, Henry-Konstante, Mackay (Level I)

Abbau: Photoabbau, Bioabbaubarkeit.

Abstract

Risk assessment of chemicals requires comprehensive data material, which often is not available. To provide substitutes for the lacking experimental ecotoxicological and physico-chemical data, a software-system (SAR-System) has been developed comprising more than 90 estimation models for relevant endpoints. The approach is based on quantitative structure-activity relationships (QSAR). Two major aspects characterize the SAR-System:

  1. (1)

    The implemented models were tested for their validity and application range.

  2. (2)

    The QSARs are accessible by a menu-driven programme package.

The following endpoints are included:

Thysico-Chemical Data: 1-Octanol/water-partition-coefficient log Pow, vapour pressure, water solubility, pKa-value, boiling point

Biological Data: Toxicity towards fish, daphnia, tetrahymenae, algae, bacteria and mammals, mutagenicity.

Distribution: soil sorption, bioconcentration, Henry-Constant, Mackay (Level I).

Degradation: photodegradation, biodegradability.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

6 Literatur

  • ADAPT (1989) Version 3.0, Molecular Design Limited, San Leandro, CA

  • AMPAC (1986) Quantum Chemical Program Exchange No. 506, Indiana University, Department of Chemistry

  • AOP (1990) Version 1.3,P. Howard, Syracuse Research Corporation, Syracuse, NY

  • Atkinson, R.: „Estimation of Gas-Phase Hydroxyl Radical Rate Constans for Organic Chemicals“, Environ. Toxicol. Chem.7, 435–442 (1988)

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Dewar, M. J. S.;E. G. Zoebisch;E. F. Healy;J. J. P. Stewart: „AM1: A New General Purpose Quantum Mechanical Molecular Model“, J. Am. Chem. Soc.107, 3902–3909 (1985)

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Dewar, M. J. S.;W. Thiel: „Ground States of Molecules. 38: The MNDO Method. Approximations and Parameters“. J. Am. Chem. Soc. 99, 4899–4907 (1977)

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Howard, P. (1990): „AOP: Atmospheric Oxidation Program (Version 1.31)“. Syracuse Research Corporation, Syracuse, NY

    Google Scholar 

  • IUCT (1992): Handbuch zum SAR-Programm Version 3.0. Fraunhofer-Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie, Schmallenberg

    Google Scholar 

  • Kier, L. B.;L. H. Hall (1976): „Molecular Connectivity in Chemistry and Drug Research“. New York, Academic Press

    Google Scholar 

  • Kopperman, H. L.;R. M. Carlson;R. Caple: „Aqueous Chlorination and Ozonation Studies I. Structure-Toxicity Correlations of Phenolic Compounds toDaphnia magna“. Chem.-Biol. Int.9, 245–251 (1974)

    Article  CAS  Google Scholar 

  • MACCS-II (1989) Version 1.5, Molecular Design Limited, San Leandro, CA

  • Mackay, D.;S. Paterson: „Fugacity Models“,in: W. Karcher, J. Devillers (Hrsg.): „Practical Applications of Quantitative Structure-Activity Relationships (QSAR) in Environmental Chemistry and Toxicology“, Kluwer, Dordrecht 1990

    Google Scholar 

  • MedChem (1989) Version 3.54, Daylight Chemical Information Systems, Inc., Claremont, CA

  • Nendza, M.: „QSARs of Bioconcentration — Validity Assessment of logP/log BCF Correlations“in:R. Nagel, R. Loskill (Hrsg.): „Bioaccumulation in Aquatic Systems“. VCH, Weinheim 1991

    Google Scholar 

  • OECD (1989): „Guidelines for Testing Chemicals — Section 3: Degradation“, OECD, Paris

    Google Scholar 

  • OECD (1991): „Workshop on the Application of QSARs in Aquatic Effects Assessment“. OECD, Paris

    Google Scholar 

  • OECD (1992): „Application of SARs to the Estimation of Properties important in Exposure Assessment“. OECD, Paris

    Google Scholar 

  • Perrin, D. D.;B. Dempsey;E. P. Serjeant: „pKa Prediction for Organic Acids and Bases“, Chapman and Hall, London 1981

    Google Scholar 

  • PRXBLD (1986), Molecular Design Limited, San Leandro, CA.

  • Seydel, J. K.;K. J. Schaper: „Chemische Struktur und biologische Aktivität von Wirkstoffen“, VCH, Weinheim 1979

    Google Scholar 

  • Stewart, J. J. P.: „Optimization of Parameters for Semiempirical Methods. I. Method“, J. Comp. Chem.10, 209–220 (1989)

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Jäckel, H., Müller, M., Nendza, M. et al. Abschätzung des umweltchemischen und ökotoxikologischen Verhaltens von Stoffen durch computergestützte Analyse von Struktur und Verhalten sowie von Struktur und Wirkung. UWSF - Z Umweltchem Ökotox 5, 11–18 (1993). https://doi.org/10.1007/BF02945886

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF02945886

Navigation