申请/专利权人：生态环境部南京环境科学研究所

申请日：2019-12-24

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN111310299B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2020.07.14#实质审查的生效;2020.06.19#公开

摘要：一种PPCPs类有机污染物废水中臭氧消解速率预测模型构建方法，包括以下步骤：数据收集、设置训练集和验证集样本化合物，计算描述符，模型构建，模型的表征与评价。利用本方法构建出的有机污染物废水中臭氧消解速率预测模型能准确预测出PPCPs类化学品有机污染物废水中臭氧消解速率，节省了人力、物力和时间，简单、快速有效，并且严格按照OECD规定的QSAR模型使用规则，从分子描述符结构上解释臭氧消解PPCPs机理，有利于污水处理厂PPCPs类去除工艺臭氧剂量等工艺参数的调整，对PPCPs的风险管控和环境安全具有重要意义。

主权项：1.PPCPs类有机污染物废水中臭氧消解速率预测模型构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、数据收集，设置训练集和验证集样本化合物；步骤二、计算描述符；步骤三、模型构建；步骤四、模型的表征与评价；步骤一所述数据为50种PPCPs类废水在pH8.5下的臭氧二阶反应速率kO3数据，训练集选取37个样本化合物，验证集选取13个样本化合物；步骤二采用Hyperchem7.0软件中的MM+分子力学对化合物结构进行预优化，半经验AM1方法对化合物结构进行优化，基于优化的结构，使用Dragon5.4软件计算描述符，并对计算的1664个描述符进行初步筛选，即去掉常数项、近似常数项和具有高度相关的704个分子描述符，基于主成分因子分析SPSS19.0提取累计贡献率达到90％的19个因子，筛选每个因子中贡献率大于0.7的描述符，得到66个重要分子描述符：X＝AF+e1其中A＝aij，aij为因子载荷，表示第i变量与第j因子的相关系数；A为因子载荷矩阵，F为X的公共因子，e为X的特殊因子，X为描述符矩阵；步骤三采用MobyDigs软件中遗传算法GA进行变量选择，GA的相关参数为：种群数100，变异概率0.5，模型中允许的最大特征个数10，评价函数是留一法交互验证LOO-CV，其他参数均为默认值；当增加变量数目对结果影响不大时，得到最优的参数个数；基于筛选的变量，采用多元线性回归方法建立预测模型，筛选出6种分子描述符及模型如下：GLA-MLR线性方程：logY＝-15.61706-1.99793AMW+90.15638Mp-8.38954AAC-3.00276Eeig01r+181.24166JGI5-0.55738nCbH2其中Y表示kO3值，AMW表示平均分子量，Mp表示平均原子极化度，AAC表示原子平均信息指数，JGI5表示拓扑电荷指数、Eeig01r表示键能共轭积分矩阵特征值、nCbH表示苯环未取代C个数；步骤四采用校正后的实验值与拟合值之间的相关系数平方R2adj、均方根误差RMSE来表征模型的拟合优度： 其中，n代表化合物的个数，m为预测变量的个数，yi和分别表示第i个化合物活性指标的实验值和预测值；为化合物活性指标实验值的平均值；采用去一法交叉验证系数Q2LOO和Bootstrapping法Q2BOOT表征模型的稳定性： 其中，表示训练集化合物活性指标实验值的平均值，Bootstrapping法采用去15交叉验证，重复5000次；采用外部验证相关系数Q2EXT,R2EXT,RMSEEXT表征模型预测能力： 其中nEXT代表验证集化合物个数，表示验证集化合物活性指标实验值和预测值的平均值；得到模型的表征与评价参数：ntr＝37，R2adj＝0.709，Q2LOO＝0.658，Q2BOOT＝0.687，RMSEtr＝1.19；nEXT＝13，R2EXT＝0.628，Q2EXT＝0.604，RMSEEXT＝0.928其中，ntr为训练集个数，R2adj为经自由度校正的决定系数；RMSEtr为训练集均方根误差；Q2LOO为去一法交叉验证系数；Q2BOOT为Bootstrapping方法验证系数；R2EXT为实验值和预测值相关系数，Q2EXT为外部验证决定系数，RMSEEXT为验证集均方根误差。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 生态环境部南京环境科学研究所 PPCPs类有机污染物废水中臭氧消解速率预测模型构建方法

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