《环境化学工程的现状及发展》

环境化学工程的现状及发展

化学工程随化学工业的发展而发生并演变，反过来又推动化学工业的发展。在过去的一百年，化学工业与化学工程技术历经了孕育、诞生、发展，直至形成今天庞大产业的过程。它每年为社会提供数以亿吨计的千百万种合成产品，是我们衣、食、住、行须臾难以离开的物质基础，为社会繁荣作出了巨大的贡献。

一、环境化学工程的现状

20世纪60年代和70年代初期，工业发达国家经济发展迅猛，增长速度较快。但由于忽视对环境污染的控制与治理，致使环境污染问题日趋严重，公害事件不断发生，社会反应强烈，引起了各国政府的关注，采取了各种环境保护措施和对策，加强环境管理，制订各种环境保护法规和法律，规定污染物排放标准，增加环境保护投资，以控制污染，改善环境。

这些措施虽然在局部地区或一定时期内起到一定的作用，但却未从根本上消除或减少污染的增长，不能适应经济发展和人类进步的要求。

1979年在日内瓦召开的。。环境保护领域内进行国际合作的全欧高级会议。。上，通过了《关于少废无废技术（工艺）和废物利用宣言》，指出：无废技术是使社会和自然取得和谐关系的战略方向和重要手段。欧洲共同体委员会在一篇报告中对清洁工艺下的定义为：清洁工艺就是以最合理地使用原料和能源来生产产品的一种技术，同时在生产过程和成品的使用过程中，减少排入环境中的可产生污染的废水和废物量。在法国，根据《预防优于治理》这一原则，几乎所有经过改造的、产生较少废物的生产工艺，或所有对废物进行循环利用的生产工艺，都被称为清洁工艺或对环境有益的工艺、对环境安全而合理的工艺等。1984年联合国欧洲经济委员会在原苏联召开的国际会议上，对无废工艺作了进一步的解释：无废工艺乃是这样一种生产产品的方法（流程、企业、地区、生产综合体），借助这种方法，所有的原料和能源在原凋资源-生产-消费-二次原料资源的循环中得到最合理的综合利用。同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能。有的学者认为，无废工艺的概念应当包括无害、节能、省地、复用、闭路等内涵。从技术上讲是一种具体技术。

美国在1990年就颁布了污染防治案，将污染防止确立为国案.1995年推出了总统绿色化学挑战奖，表彰在绿色化学研究与开发中有重要突破和成就的单位和个人。我国国家自然科学基金委员会与中国石化公司联合立项，资助了九五重大基础研究项目环境友好石油化工催化化学与化学反应工程，其目的是开展环境友好的催化化学和反应的研究。1998年，我国举办了第一届国际绿色化学高级研讨会，1999年，我国在四川大学举行第二届绿色化学高级研讨会。

化学工业作为造成大规模严重环境污染的主要过程之一，为了从根本上解决环境污染问题，实现化学工业的可持续发展，必须以预防为主，从源头着眼，从工艺入手，开辟绿色化工技术，将污染减少或消除在生产工艺过程之中。化学工程进入了环境化学工程时期。

二、环境化学的发展

新原理、新方法和新技术研究开发仍然是环境分析化学获得质的飞跃的原动力。可适用于极复杂基体中众多已知和未知污染物同时定性鉴定和准确定量的具有高分辨能力的新型色谱和质谱联用技术需要给予高度关注，例如，色谱技术中的多维色谱由于其高分辨能力可在复杂环境样品分析中发挥重要作用，而亲水性相互作用色谱则可完成高度极性和水溶性代谢产物和降解产物的分析和鉴定。飞行时间质谱（tof-ms）、四极杆飞行时间质谱（q-tof-ms）和高分辨质谱（hrms）等具有全扫描和准确质量分析功能的质谱与各种色谱技术的联用将使得同时鉴定和测定目标和非目标污染物以及超复杂基体样品的分析变得更加简单，从而在新型污染物发现和识别中扮演重要角色。先进的同位素质谱技术和手性分离分析技术将在微量污染物的准确定量、污染源解析中获得更多应用，生物检测、生物标志物和被动采样等可反映污染物生物效应和环境风险的新方法将得到更大发展，原位、现场、快速检测方法将在

环境污染事件的快速处置中大显身手。此外，要高度重视新型污染物、纳米材料污染物、污染物代谢和降解产物的分析技术研究，而前苏联切尔诺贝利和日本福岛核事故造成的严重核素污染提醒我们必须高度关注核污染的检测、预警和处置研究。

环境污染化学研究在贴近世界环境科学前沿的同时，要密切结合我国环境污染的复合型、压缩型、结构型和严重性特点。力争在pops的迁移转化、长距离传输、降解和环境归趋，灰霾污染和形成机制，温室气体和室内空气污染特征，大气污染演变趋势及预测，新型污染物在水质转化过程中的归趋及风险，污染物的界面过程和生物有效性，土壤-植物-微生物-动物系统中污染物迁移转化，环境污染人体暴露途径与食品安全等研究方面取得突破。

在污染生态化学和环境健康研究方面，需要高度重视典型污染物的生物转化和生物致毒机制，低剂量、长时间、复合污染暴露下的生态毒理效应的分子机制，复合污染在种群、群落、生态系统水平上的生态毒理效应，污染胁迫下生物的抗性和适应机制，重要污染物在体内的吸收、分布、转化与消减排泄过程，污染胁迫下疾病发生的机制，纳米材料本身及其与有机污染物相互作用、生物有效性和毒性机制等关键科学问题的研究。

新原理、新方法和新技术的研究仍然是污染控制化学研究的重点。基于新型纳米材料催化剂、分子氧和可见光体系的高效、绿色、温和条件的高级氧化技术仍然是水体、大气污染控制技术的前沿课题，基于电化学原理的氧化还原、絮凝、沉积、气浮等将在电活性污染物的处理中发挥作用，用于大气和室内气体污染物处置处理的高效高选择性吸附剂、催化剂和低温等离子体技术仍然是持续努力的方向，绿色、环保、分散性、稳定性和运移性良好的纳米吸附和降解材料将更多地应用于地下水污染的修复治理，高效的植物-微生物联合修复技术和重污染场地的强化修复技术是土壤污染修复的关键。在对以上各新型的末端治理技术研究探索的同时，环境化学工作者需要比以往任何时候更密切地与工业、农业、工程技术等领域合作，尽可能地将清洁生产、绿色化学、生态工业和循环经济等源头控制理念贯彻于生产和环境治理当中，改变主要依靠末端治理的被动局面。

环境化学仍然处于快速发展中，其学科的理论体系仍有待进一步完善。发展基于机理的可以用于反应性混合化学品环境暴露与联合毒性理论模拟的混合物毒性-构效关系预测方法，建立可用于污染物生物毒性分子机制和复杂环境过程研究的基于量子化学计算、分子力学和蒙特卡罗模拟结合的理论模拟方法，进行以污染物风险评价为目标的环境理论计算方法和模型研究，将是今后理论环境化学研究的重点。

第二篇：配位化学现状及发展配位化学的现状及发展

专业班级：化学（师范类）一班

姓名：刘楠楠

课程名称：配位化学

摘要。配位化学已成为当代化学的前沿领域之一。它的发展打破了传统的有机化学和无机化学之间的界线。其新奇的特殊性能在生产实际中得到了重大的应用，花样繁多的价健理论及空间结构引起了结构化学和理论化学家的深切关注。它和物理化学、有机化学、生物化学、固体化学、环境化学相互渗透，使其成为贯通众多学科的交叉点。本文将介绍配位化学在近几年的现状和发展。

关键词：配位化学；现状；发展

配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门交叉学科，50年代以来配位化学以其与有机合成化学和结构化学相结合为特点，开始了无机化学的复兴时期，从而在实际上打破了传统的无机、有机和物理化学间的界限，进而成为各化学分支的结合点。配合物以其花样繁多的价键和空间结构促进了基础化学的发展，又以其特殊的性质在生产实践和科学实验中取得了重大的应用。配位化学是化学学科中最活跃的，具有很多生长点的前沿学科之一，它的近期发展趋势如下。

1.具有特殊性质和特殊结构配合物的合成、结构及性能的研究

各种大环、夹心、多核、簇状、非常氧化态、非常配位数、混合价态及各种罕见构型配合物的合成、结构、热力学、动力学和反应性的研究正在深入。其中巨型原子簇的研究已成为阐明金属原子化学和固体金属化学异同的桥梁;新型球型大环，聚邻苯酚脂大环配体对某些金属离子具有特殊高的选择性;在co，co2，h2和ch4等小分子配合物及活化方面，已发现用co+，li+双核配合物不仅可与co2配位，并使其活化，而形成c—c键;此外h2的配合物研究及h2的活化亦在深入。

配合物合成、结构和性能研究方面，近年来的一个引人注目的动向是配位化学和固体化学的交叉[1]。一系列具有链状、层片状和层柱状特殊结构的配合物已经合成。对它们的性质和结构，正在进行系统研究。

2.溶液配位化学研究

溶液配位化学研究正在继续深入，但已具有新的内容。在取代反应动力学及机理方面，近年工作集中在金属碳基配合物的研究上。已知配体的空间效应，电子效应和反馈键的形成以及配合物的电子结构是决定反应机理和速率的重要因素。多核、异多核碳基簇的反应机理涉及金属—金属键断裂过程，反应复杂，有待进一步研究。在催化、生命过程中更为重要的电子转移过程和机理的研究受到重视[2]。taube对简单配合物分子间的电子过程提出了内界和外界的机理，获得了诺贝尔化学奖。但实际体系远为复杂，为简化分子间电子转移过程中包含的前期化合物生成和后期复合物分解二个过程，分子内电子转移过程已成为研究热点。

3.超分子化学研究

人们熟悉的化学主要是研究以其价键相结合的分子的合成、结构、性质和变化规律。而超分子化学则可定义为由多个分子通过分子间作用而形成的复杂但有组织的体系。事实上，超分子体系所具有的独特有序结构从配位化学观点看是以配合物分子中配体间非共价弱相互作用为基础的。目前，对这种分子间“弱相互作用”而形成的超分子研究日益受到重视，它们的键能虽然不及一般共价键的5%—10%，但它具有累加性，因而大分子间的分子间键能也可能相当大。超分子概念的根源可以追溯到100年前werner所提出的配位化学的概念。事实上，超分子的名词，类似于生物学中的情况，它可以看成是由底物和接受体组成。其含义对应于配位化学中的受体和给体、锁和钥匙、主体与客体甚至金属与配体等概念。如果将配位化合物看作是由两种或多种可以独立存在的简单物种结合起来的一种化合物，则不难理解它和超分子间的相依关系。超分子配合物可看成是2个或2个以上简单配合物分子通过非共价分子间力（静电作用、氢键、范氏引力、疏水作用等）形成的具有明确结构和功能的“超分子”[3]。lehn曾经从两方面来分析超分子化学和配位化学的互补关系。即既可以把超分子化学看作是广义的配位化学，也可以把配位化学包括在超分子化学的概念中。

4.功能性配合物

功能性配位化合物中指具有光、电、磁等物理功能的配位化合物。广义地讲是指具有特定的物理、化学和生物特征的配位化合物[4]。由于配合物种类繁多、结构多变、兼具无机化合物和有机化合物的特征，可以通过无机化学和有机化学的方法来改变它们的组成和结构，调节其性能，因而功能性配合物的研究成为当今化学和材料科学的热点。

结论

综上所述，可见，近几年来，配位化学的发展应用到不仅仅是化学方面，而是深入到各个领域，为各个领域的研究及发展提供了一定的依据，和理论知识。相信在科技不断发展的今天，配位化学所能够涉及的领域将会越来越多，也会涌现出更多的专业人才。

参考文献

[1]唐雯霞等，化学通报，（1991）：11，1[2]游效曾等，化学通报，（1993）：12，24[3]超分子化学，吉林大学出版社，（1996）[4]刘祁涛等，化学通报，（1998）：17，21

第三篇：基因工程的现状发展及展望基因工程的现状发展及展望

课程：食品生物技术专业：班级：学号：姓名：

完成时间：2011年5月25日

基因工程的现状发展及展望

【摘要】

从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。

【关键词】

基因工程技术；生物反应器；基因治疗

基因工程的发展史

1860至1870年奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。

1909年丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。

1944年3位美国科学家分离出细菌的dna（脱氧核糖核酸），并发现dna是携带生命遗传物质的分子。

1953年美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了dna分子的双螺旋模型。

1969年科学家成功分离出第一个基因。

1990年10月被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。

1998年一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。

1998年12月一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。

1999年9月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。

1999年12月1日国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。

2000年4月6日美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。

2000年4月底中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。

2000年5月8日德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。

2000年6月26日科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。

2000年12月14日美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。

2001年2月12日中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。

科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。

一、基因工程应用于植物方面

农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量，改善品质，增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。

由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒（tmv）的外壳蛋白基因导入烟草中，在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状，通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力，已用多种植物病毒进行了试验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种（系）也已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长，从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来，导入植物体可获得转基因植物，目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。随着生活水平的提高，人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明，利用基因工程可以有效地改善植物的品质，而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域，近几年利用基因工程改良作物品质也取得了

不少进展，如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因，成功地导入到马铃薯中，培育出高蛋白马铃薯品种，其蛋白质含量接近大豆，大大提高了营养价值，得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。1

二、基因工程应用于医药方面

目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一，发展前景非常广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。我们最为熟悉的干扰素（ifn）就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。

目前，应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段；专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂，最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒，修复、促进肝细胞再生的全过程。经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。此项基因学研究成果在国际治肝领域中，是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。

三、基因工程应用于环保方面

工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，已成为人们十分关注的问题。基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用dna重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在数小时内可将水上浮油中的2/3烃类降解完，而天然菌株需1年之久。也有人把bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。它能钉死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。现已开发出的基因工程菌有净化农药的ddt的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的tnt炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物（铅、汞、镉等）的基因1

工程菌及植物等。90年代后期问世的dna改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过pcr技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的载体，就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。2

四、分子进化工程的研究

分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择的压力，模拟自然中生物进化历程，以达到创造新基因、新蛋白质的目的。

这需要三个步骤，即扩增、突变、和选择。扩增是使所提取的遗传信息dna片段分子获得大量的拷贝；突变是在基因水平上施加压力，使dna片段上的碱基发生变异，这种变异为选择和进化提供原料；选择是在表型水平上通过适者生存，不适者淘汰的方式固定变异。这三个过程紧密相连缺一不可。

现在，科学家已应用此方法，通过试管里的定向进化，获得了能抑制凝血酶活性的dna分子，这类dna具有抗凝血作用，它有可能代替溶解血栓的蛋白质药物，来治疗心肌梗塞、脑血栓等疾病。

3.2地下工程发展前景

各种用途的地下工程的大力发展，能够有效地缓解经济发展，特别是城市发展与我国土地资源紧张的矛盾。据气象卫星遥感资料判断和测算，1986-1996年10年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50.2%，近十年城市的发展更是提高到了一个新的速度，但是城市不能无限制的蔓延扩张，只能走内涵式集约发展道路，充分利用城市地下资源，建设各类地下工程是城市经济高速发展的客观需要。另外，设计与施工技术的发展也为其提供了充分的技术保障。目前，我国沿海地区人均国民生产总值已超过1000美元，达到发达国家地下空间开发、地下工程建设达到高潮时的标准。所以，我国地下工程的建设，特别是东部经济发达地区和大中城市，必将迎来地下工程建设的高潮。

总之，我国的隧道和地下工程建设已经取得了辉煌的成就，随着我国经济的不断发展，施工技术和方法的不断进步，管理和各类规范的不断完善，展望未来，我坚信，我国的隧道和地下工程事业拥有无限美好的前景并且一定会取得更加辉煌的成就。