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化学计量学(Chemometrics)在我国发展已有20多年的历史，是一门化学与统计学、数学、计算机科学交叉所产生的新兴的化学学科分支。它运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法，优化化学量测过程，并从化学量测数据中最大限度地提取有用的化学信息［1］。它与基于量子化学的计算化学(ComputationalChemistry)的不同之点只在于化学计量学是以化学量测量为其基点，实质上是化学量测的基础理论与方法学［2］。
由于“”的影响，使我国在化学计量学的发展方面略迟于欧美，但在化学界前辈的积极倡导和国家自然科学基金委的支持下，80年代以来，我国的化学计量学研究得到了飞速发展，到现在已发展成为一门在国际上有一定影响的独立的化学学科分支，已出版了多本化学计量学方面的专著和相应的教材［3］，并在中国科学院的多个研究所和国内多个知名大专院校建立了队伍稳定的化学计量学研究小组，取得了一批具有国际先进水平的成果。8年前，我们曾在第二届斯堪的那维亚国际化学计量学大会上对我国的化学计量学发展主要成果进行过一次综论［4］，在此，仅就近10年来化学计量学在我国的发展情况作出简要介绍。
化学计量学为化学量测提供理论和方法，为各类波谱及化学量测数据的解析，为化学化工过程的机理研究和优化提供新途径，它涵盖了化学量测的全过程，包括采样理论与方法、试验设计与化学化工过程优化控制、化学信号处理、分析信号的校正与分辨、化学模式识别、化学过程和化学量测过程的计算机模拟、化学定量构效关系、化学数据库、人工智能与化学专家系统等，是一门内涵相当丰富的化学学科分支。化学计量学的发展为化学各分支学科、其别是分析化学、环境化学、药物化学、有机化学、化学工程等，提供了不少解决问题的新思路、新途径和新方法。
化学计量学发展成为化学与分析化学学科的一个独特分支。两个重要的条件与因素推动了这方面的发展。首先，化学与分析化学中大量涌现的现代化学量测仪器，使化学与分析化学家比以往任何时侯都更容易获得大量化学量测数据。这种情况，在过去是难以想象的。到20世纪80年代，在分析测试或化学量测中，人们第一次发现，取得数据甚至大量数据已不是最困难的一步。最难解决的瓶颈问题是这些数据的解析及如何从中提取所需的有用化学信息。化学家与分析化学家首次遇到类似行为科学家或经济学家所遇到的大量数据如何处理的问题。化学家与分析化学家比较幸运。因为大量现代分析测试仪器出现带来“数据爆炸时代”，也正是计算机普及的时代。这就构成了化学计量学发展的第二个条件。为了对极为复杂的化学量测数据（其中负载着在分子水平上表征物质世界的信息）进行解析，化学家、分析化学家利用可在计算机上实现的许多强有力的数学方法，包括一些相关学科发展的数据与信号处理新方法，从多维化学量测数据中提取有用的相关化学信息。如果说经典分析化学是得首先依赖费时而麻烦的化学或物理的方法来对很多复杂化学体系进行纯组分分离，即采用单变量校正方法进行定性定量分析的话，那么，现代分析化学家面对的则是各种将分析分离技术集于一体的高维仪器所产生的巨量分析信号，藉化学计量学发展的新型分析信号的多元校正与分辨方法［5］来进行复杂多组分体系的定性定量解析，高维数据解析的化学计量学方法现已进入可用来解决分析化学中实际难题的程度，将这些方法用于复杂环境样本、中草药中单位药及复方分析等［6］，取得了很多令人振奋的结果。继续进行高维数据、特别是针对可产生三维数据的新型仪器的化学计量学算法的研究现仍是一个研究的热点，我国的化学计量学研究在此方面取得了居于国际先进水平的成果［7］。多元校正与分辨一直就是分析化学计量学研究的主要内容，在此方面，中国科技大学、清华大学、石油化工科学研究院、沈阳药科大学、中国药科大学、同济大学、天津大学、厦门大学、兰州大学、江西大学、西北大学、华中理工大学、湖南大学等单位做了大量的研究工作［8］。将化学计量学方法固化于新设计的分析仪器之中，以构建新型智能分析仪器，是一个值得继续研究的方向。另一方面，由于近年来计算机科学及信息科学的长足发展，它们的发展也为化学计量学注入了新鲜血液，我国在分析信号处理新方法，其别是小波分析(waveletanalysis)的引入，为分析信号的压缩、去噪、分辨及背景消除等带来新思路和新方法，从对近年来在此方面的综述来看，可以说，我国在小波分析用于分析信号处理研究的方面是处于国际先进水平的，中国科技大学、中山大学、香港理工大学等单位的化学计量学研究小组在此方面作出了大量有水平的研究［9］。另外，有关人工神经网络(artificialneuralnetworks，ANN)［10］新技术、基于自然计算的全局最优算法如模拟退火(simulatedannealing,SA)和遗传算法(geneticalgorithm,GA)［11］，信息科学中的图象分析(imageanalysis,IA)方法，统计学中研究热烈的稳健方法(robustmethods,RM)［12］等新型化学计量学方法的引入也取得很多可喜的成果。采样理论这一重要的化学计量学研究分支，过去未引起必要的重视，近期有关研究小组如南开大学等单位倡导开展了这方面研究［13］。
化学模式识别的研究提供的是对决策和过程优化很有实用价值的信息，为我国石油化工、材料化学等带来了解决研究难题的新思路，人工神经网络的新方法，为化学模式识别提供了研究的新机遇。无论在化学模式识别的方法和应用方面，我国都取得了不少优秀成果，中国科学院上海冶金研究所的化学计量学研究小组先后用化学模式识别的方法成功地解决了50多个石油化工过程优化、材料设计等方面中的实际难题。化学模式识别方法用于分析化学、物理化学、无机化学、药物化学、食品化学、农业化学、医药化学和环境化学等学科的研究在我国也取得了不少成果，浙江大学、中国科技大学、沈阳药科大学、中国药科大学、同济大学、中国科学院长春应用化学研究所、湖南大学等单位在此方面做了大量工作［14］。
化学定量构效关系（QSAR）的研究，是一个涉及到化学学科的一个带根本性的问题，即如何从物质的化学成分与结构来定量预测其化学特性，也可以说是理论化学研究中的一个最重要目标。目前，由于药学发展的需要，将基于量子化学计算的分子模拟与QSAR研究结合起来，为寻求有生物和药理活性的先导化合物提供了一个新途径，我国在这方面也已取得引人注目的成就［15］。将全局最优算法如模拟退火和遗传算法的引入分子力学的寻优，以指导最佳先导化合物的寻找，是化学计量学家的贡献，现已在QSAR的研究中得到了广泛的应用。QSAR通过直接研究可量测化学量及某些量化参数与化合物的某些已知化学特性之间的已知数据，采用统计回归（多元校正）和模式识别的方法来建立一种模式，从而达到预测化合物特性的目的,建立起某些化学结构与性能的关系来指导进一步的实验研究。目前，用ANN来进行QSAR研究颇引人注目，在模式分类与定量构效关系研究中展现了很好的应用前景。在QSAR的研究中，南开大学、北京大学、中国科学院上海药物研究所、中国科学院化工冶金研究所、中国科学院长春应用化学研究所的化学计量学研究小组将分子模拟与QSAR研究相结合，并直接用于指导实际的药物合成，取得了很好的研究成果［16］。在QSAR研究中，化合物结构的拓朴表征是另一个重要的课题，如何采用图论和数值方法来表征各种化合物分子，并将所得数值结果与实际量测的化合物的物理、化学和生物学特性连接起来，也是目前化学计量学研究的一个重要问题。我国的化学计量学研究工作者在此方面也做了不少有意义的工作［17］。
波谱化学是分析化学与有机化学家都十分关注的一个领域，怎样利用现存波谱数据库，如质谱、红外光谱、核磁共振谱、色谱的保留时间库以及吸收与发射光谱等为复杂分析体系进行快速定性定量分析，一直是分析化学家们努力的目标；而如何利用上述各种波谱为新合成的有机化合物定结构，则是有机化学家们手中必不可少的解析手段。计算机技术，其别是智能数据库与化学专家系统技术为此提供了进行上述解析的新途径。我国的化学计量学工作者在此方面也做了大量富有成果的工作。中国科学院上海有机化学研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院化工冶金研究所，南开大学、南京大学、东北师范大学、厦门大学、湖南大学等单位都先后建立了多种波谱的数据库和专家系统［18］，如13CNMR谱图数据库和结构解析专家系统（ESESOC）、高效液相色谱专家系统、红外、质谱数据库与专家系统、ICP发射光谱专家系统等，他们用计算机进行各类波谱（包括核磁共振谱、质谱、红外光谱等）模拟，并用联合波谱库和专家系统进行结构自动解析与推导，选择各类仪器（色谱与光谱）的最佳量测和分离条件、进行各类波谱数据库的知识开发，并在各类数据库的网络化上也做了大量工作［19］。
1997年，在国家自然科学基金委的全力支持下，由湖南大学与挪威Bergen大学合作，在张家界举行了我国的第一次国际化学计量学会议，与会代表120多人，其中来自欧美及亚洲各地14个国家的境外代表60多人，会议的议题几乎覆盖了前述化学计量学研究的各个领域，还特别为化学计量学在工业中的应用开辟了一个专门议题。该会议已在国际化学计量学刊物“ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems”出版了会议论文专辑［20］，收集了44篇会议，其中我国作者占了28篇，第一次较系统地向国际化学计量学界展示了我国的化学计量学研究的实力，说明我国的化学计量学研究已与国际接轨。
化学计量学诞生至今，已有近30年历史，其发展前景亦是一个令人关注的问题。从分析化学与化学计量学的关系可以看出，化学计量学的发展将对分析化学产生深刻影响，已构成分析化学第二层次基础理论和方法学的重要组成部分，特别值得提出的是，化学计量学的发展还将为分析仪器的智能化提供新理论和新方法，为新型高维联用仪器的构建提供新思路和新方法，是21世纪分析仪器软件主体化发展的新突破口。此外，随着微型计算机和网络技术的飞速发展，对于化学波谱库的建立与检索方法以及化学人工智能和专家系统的研究也将取得长足进步。在采用计算机网络技术将多种波谱仪器连接的基础上，将数值化计算技术（近年来化学计量学方法学发展的主体）与传统的基于经验的逻辑推理方法的有机结合，可望解决化合物结构自动解析的难题，并使得长期困扰分析化学家的混合物波谱同时定性定量解析成为可能。在分析化学领域中，化学计量学的发展前景十分诱人。另外，化学计量学与其他化学学科分支，如环境化学、食品化学、农业化学、医药化学、化学工程等学科，将产生更密切的联系，得到更广泛的应用。随着各化学分支学科的发展，可以预期，化学计量学也将继续得到更蓬勃的发展。
参考文献
［1］SWold.Chemometrics:whatdowemeanwithit,andwhatdowewantfromit?PaperofInCINC''''94.
［2］俞汝勤.化学计量学导论.长沙：湖南教育出版社，1991.
［3］罗旭.化学统计学基础.沈阳：辽宁出版社，1985；俞汝勤.现代分析化学的信息理论基础.长沙：湖南大学出版社，1987；陈念贻，许志宏，刘洪霖，徐桦，王乐栅.计算化学及其应用.上海:上海科技出版社，1987；相秉仁.计算药学.北京：中国医药出版社，1990；许禄，郭传杰.计算机化学方法及应用.北京：化学工业出版社，1990；卢佩章，张玉奎，梁鑫淼.高效液相色谱法及其专家系统.沈阳：辽宁科学技术出版社，1994;许禄.化学计量学方法.北京：科学出版社，1995；陆晓华.化学计量学.武汉：华中理工大学出版社，1997；梁逸曾.白灰黑复杂多组分分析体系及其化学计量学算法.长沙：湖南科技出版社，1997；周声劢，梁亮，梁逸曾.合成计量学与化学化工系统优化.长沙：湖南大学出版社，1996；刘洪霖，包宏.化工冶金过程人工智能优化.北京：冶金工业出版社，1999；梁逸曾，俞汝勤.分析化学手册（第十分册）化学计量学.北京：化工出版社，1999.
［4］YuRQ(俞汝勤).Chemometricsinchina.Chemom.andIntell.Lab.Sys.,1992,14:15.
［5］袁洪福，陆婉珍.现代科学仪器，1998,(5)：6～8；徐广通，袁洪福，陆婉珍.现代科学仪器，1997,(3):9；ShenHL(沈海林),andLiangYZ(梁逸曾).Chemom.andIntell.Lab.Sys.,1999,45:323～328；Wanghongyan(王洪艳).TheAnalyst,1995,120；梅雨，朱仲良，李通化.计算机与应用化学,2000,17:116;方慧生，吴玉田，黄春明.计算机与应用化学，2000，17：122；方慧生，吴玉田.分析化学，1999，17：14；LiangYZ(梁逸曾),Kvalheim.OMetal.Anal.Chem.,1992,64:946～953;LiangYZ(梁逸曾),KvalheimOM.TheAnalyst,1993,118:779～790;LiangYZ(梁逸曾)etal.Anal.Chim.Acta,1993,276:425～440;XieYL(谢玉珑),LiangYZ(梁逸曾),YuRQ(俞汝勤).Anal.Chim.Acta,1993,272:61～72.XieYL(谢玉珑),LiangYZ(梁逸曾),YuRQ(俞汝勤).Anal.Chim.Acta,1993,281:207～218;XieYL(谢玉珑),LiangYZ(梁逸曾),YuRQ(俞汝勤).Anal.Chim.Acta,1993,276:273～282.龚范，张林，梁逸曾，俞汝勤.化学学报，1998,56:500～506.
中国古代的神农尝百草（《淮南子•修务训》）使人们认识到某些植物的汤液对疾病有治疗作用。这便是人类医学科学的开端——中药的重要起源。从中国的商代以后汤液成为中药的主要剂型。然而，草药虽然能够治病，但并不能延长人的寿命。而封建王朝的最高统治者——皇希望长生不老，永远处于统治地位。因此，自战国以来，在中国历代皇帝的支持下，便产生了一个长期繁荣不衰的职业——炼丹。起源于道家学派的炼丹家相信，只有自身不腐败的药物才能使人长生不老，青春永驻。当时，人们所用的草药当然做不到这一点，惟有金石能充当这一角色。
我国晋代著名的道教学者、炼丹家和医药学家葛洪（公元284～354年）所著的《抱扑子•内篇》金丹卷中就明确记载：草木之药“煮之则烂，埋之则腐”，而“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。这就是说，用中草药炼丹是不行的，因为它们容易腐烂。而朱砂加热后可变成水银和硫磺，反过来水银与硫磺在冷却的条件之下又可转变为朱砂。因此，服用朱砂炼制的丹药，人的生命就像朱砂与水银能互变那样，往返循环，生生不息。并把丹砂（HgS）称为长生不老药的极品。这是丹砂与水银、硫磺进行可逆化学反应的最早的明确记录。这一反应也是我们日常生活中的化学。例如：当水银温度计打碎了之后，洒落在地面的水银容易蒸发，而以蒸汽的形式被人所呼吸，从而引起汞中毒。在这种情况下，我们通常的做法是在水银上面撒一些硫磺，使之变为HgS，而HgS在常温下是没有挥发性的。有“药王”之称的唐代著名医学家孙思邈（公元581～682年）也是一位非常著名的炼丹大师。他在炼丹过程中发现了黑火药，在其著作《伏硫磺法》中记载了黑火药的配方：两份硝石+三份碳+一分硫。这三种物质一旦发生化学反应，就在短时间内产生大量的气体，从而产生爆炸。这就是我国古代的四大发明之一。这一技术直到公元8世纪才传到阿拉伯。阿拉伯人把硝石称为“中国雪”，而波斯人（今伊朗人）则称其为“中国盐”。虽然炼丹家们寻找长生不老药的梦想最终破灭，但却在炼丹的过程中创造了很多有趣的新方法和新物质，例如淮南王刘安在组织其门客炼丹过程中偶然发现了豆腐，而被称为豆腐的鼻祖，也把自己造就成了化学家。正因为如此，英国自然科技史专家李约瑟（1994年当选为中国科学院外籍院士），根据中国古代在炼丹术等方面的成就，在其著作《中国科学技术史》中提出了“医药化学源于中国”的论断，认为“整个化学的最重要的根源之一，是地地道道从中国传出去的”。到了16世纪初，药物化学家的奠基者、瑞士科学家巴拉塞尔士首先把矿物质作为药物使用，提出化学的目的是制造药剂。他认为有病就是缺盐、水银和硫磺这三种要素之一（分别比作为肉体、灵魂、精神）。为了治病就要服用所缺的要素。而为了获得能够治疗疾病的药物，必然要进行化学实验，因此，在这些实验过程中，人们便发现了硝酸、盐酸、硫酸、氨和矾等化合物，也产生了元素、化合物、化学试剂等概念，从而推动了化学的发展。
2化学的发展对医学所做的贡献
巴拉塞尔士作为医学的改革者，极力反对伽仑及阿维森纳的学说，并引导人们注意到化学对医学及药学的莫大用处。他的这种主张随着科学的不断发展而逐渐被证实。随着唯物主义哲学和化学的发展，人们坚信能够治病的这些植物中肯定存在着内在的物质基础。结果在19世纪初，化学家们从药用植物中寻找到了具有药用价值的小分子有机化合物。例如：1763年，爱德华•斯通（EdwardStone）在伦敦皇家学会宣读了题为“关于柳树皮治愈寒颤病成功的报告”。1828年，法国药剂师亨利•勒鲁克斯（HenriLeroux）与意大利化学家拉斐尔•皮里亚（RaffaelePiria）利用化学手段从柳树皮中提纯出了其有效成分水杨酸，化学名是邻羟基苯甲酸。1860年，德国拜尔公司化学家赫尔曼•科尔贝（HermanKolbe）成功实现了水杨酸的人工合成。但是水杨酸对口腔、食道和胃壁的黏膜有严重的刺激作用，从而使其在医学应用中受到了严重限制。为了解决这一问题，化学家们首先想到的是将其改为酸性较小的钠盐（水杨酸钠），这虽然减小了其刺激性，但却具有令人不愉快的甜味，导致大多数患者不愿意服用。到了1893年，德国Bayer公司的化学家费利克斯•霍夫曼（FelixHoffmann）对水杨酸进行了改造，制成了乙酰水杨酸。水杨酸与乙酰水杨酸具有相同的医学性质，但后者却没有令人不愉快的味道和对黏膜的高度刺激性，这就是“万灵药”阿司匹林。这个例子说明人们已经可以用化学的方法去改变天然产物的结构，使之成为更为理想的药物。1928年，英国细菌学教授弗莱明发现了人类第一个抗生素药物青霉素。虽然弗莱明发现了青霉素，但是青霉素培养液中所含青霉素的量太少，加上他化学底子比较薄弱，一直没法找到富集浓缩青霉素的技术，很难从中提取足够的数量供临床研究使用。因此，弗莱明只好暂时停止了对青霉素的培养和研究工作。
直到1935年，澳洲药理学家弗洛里和侨居英国的德国生物化学家钱恩合作解决了青霉素的富集、浓缩这个技术问题，才使得青霉素真正成为服务于人类的良药。青霉素的大量生产挽救了千百万患有肺炎、梅毒、猩红热等疾病的患者的生命。青霉素的发现被公认为是第二次世界大战中与原子弹和雷达相并列的第三个重大发明。正是因为弗莱明、弗洛里和钱恩对改善人类健康和延长人类寿命所做出的突出贡献，他们三人共同分享了1945年的诺贝尔生理学和医学奖。同样，我国的科学家们在推动医药学的发展和改善人类的健康方面也做出了重要的贡献。2011年，我国药理学家屠呦呦教授获得了仅次于诺贝尔奖的世界级大奖——美国拉斯克－狄贝基临床医学研究奖（LaskerDeBakeyClinicalMedicalResearchAward），以表彰她在青蒿素（Artemisinin）的发现及将其应用于治疗疟疾方面所做出的杰出贡献。这一医学发展史上的重大发现，每年在全世界，挽救了数以百万计疟疾患者的生命。这是迄今为止中国生物医学界获得的世界级最高奖项。青蒿作为药物使用，首次记载于《五十二病方》（公元前168年左右）中，这本书出土于马王堆三号汉墓。书中详细描述了如何用青蒿来舒缓痔疮。在公元340年间东晋医药学家葛洪在其著作《肘后备急方》中，明确记载了青蒿能够治疗疟疾：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”屠教授正是根据这一段文字记载受的启发，改变了传统的提取方法，在经过190多次的失败之后，于1972年11月8日从青蒿中获得了其有效成分——青蒿素的单体。1973年，作为其结构研究的一部分，屠呦呦对青蒿素的结构进行修饰，得到了双氢青蒿素，其药效比青蒿素高10倍。双氢青蒿素的合成奠定了合成其他衍生药物的基础。1984年初，上海有机所周维善院士课题组实现了对青蒿素的人工全合成。另外一个极为重要的例子就是哈尔滨医科大学第一附属医院中医科张亭栋教授发现As2O3可以治疗M3型白血病的原创性研究。他从民间中医中得到一个秘方：砒霜、轻粉（HgCl）和蟾蜍可用于治疗淋巴结核和癌症。而张亭栋将这个配方主要用于治疗白血病的研究，并分别检测这三种药物在治疗中的作用。通过研究，他发现其有效成分为As2O3，并于1973年在《黑龙江医药》上发表了As2O3用于治疗白血病的开创性论文[4]。1979年，他们在《黑龙江医药》上再次，明确指出As2O3对M3型白血病效果最好，从而清晰地奠定了人类今天的认识：As2O3可以治疗白血病，特别是M3型白血病[5]。1998年美国康奈尔医学院的Soignet教授将张亭栋的研究结果用于临床治疗并将其治疗结果和可能的作用机制发表于世界最权威之一的医学杂志《新英格兰医学杂志》，从而导致了国际医学界广泛接受As2O3对M3型白血病的治疗作用。而且相关药品已经通过美国FDA批准正式上市。
此外，医药史上具有里程碑意义的药物还有很多。例如1908年德国科学家埃尔利希课题组从合成的上千种含砷化合物中筛选出能够用于治疗梅毒的化学药物——砷凡纳明，从而开启了化学合成药物治疗的时代；1911年，波兰化学家CasmirFank在谷物中发现了维生素B1，并且发现缺乏维生素B1会患脚气病，随后新的维生素被不断地分离纯化并进行了结构的鉴定，使人们认识到维生素缺乏与疾病的关系；1932年德国生物化学家多马克发现的第一个磺胺类抗菌药——百浪多息；1963年美国化学家瓦尼（M.C.Wani）和沃尔（MonreE.Wall）从红豆杉中分离到了抗癌活性成分——紫杉醇（taxol）等等，这些重要药物的发现无不与化学的分离和确定结构的技术有关，见证了化学对医学的深远影响和重大作用。化学手段已经成为医学研究的一个非常重要的技术支撑。如可以用先进的化学手段来测定基因的结构、基因的序列，还可以利用化学手段去改变基因的结构，在基因上连接一个小分子或通过基因的对接来改良基因、甚至创造出新的基因。例如我们现在所见的一些转基因的食品——大豆和玉米等都是通过基因的改变来实现的。这些成就将为人类抵抗遗传性疾病及恶性肿瘤等现阶段无法治疗的疾病提供一种可能的方法。生命过程是无数化学变化的综合体现。尽管关于生命起源的学说很多，但是得到现在科学实验强有力支持的就只有“化学进化学说”，即生命是化学反应的产物。1952年，美国科学家StanleyMiller在实验室中模拟原始地球的大气成分和电闪雷鸣的自然环境，将甲烷、氨气、氢气、水蒸气等置于密闭的容器中，进行持续一周的活化放电，得到了氨基酸——这一组成生命不可缺少的蛋白质原料。而且在1965年9月17日，以钮经义为首的我国科学家用无生命的简单有机化合物合成了具有生命活性的结晶牛胰岛素，这一成果为人类做出了划时代的贡献。这些研究结果为生命起源的化学进化学说提供了有力的实验支持。美国著名的有机化学家，哈佛大学E.J.Corry教授（1990年诺贝尔奖获得者）曾经预言：“21世纪，化学将涵盖医学与化学之间的任一事情。”这一预言很快就被美国斯坦福大学医学院医学教授科恩伯格所证实，科恩伯格于2001年首次在分子水平上展示了真核的转录过程，并因此荣获了2006年诺贝尔化学奖。这里我们应该要特别注意的是，科恩伯格是位医学教授，但他却荣获了化学奖。
3化学对医学贡献的未来展望
五大特点是
（1）化学家对物质的认识和研究，从宏观向微观深入。20世纪以来，化学家已用实验打开原子大门，深入地了解原子内部的情况，并且用量子理论探讨原子内的电子排布、能量变化等。就是对复杂的化学反应来说，也可以测量反应机理，了解反应过渡态的情况以及分子、原子间能量的交换。
（2）从定性和半定量化向高度定量化深入。虽然近代化学也曾广泛地使用各种定量化工具，但是还只能说停留在定性和半定量化水平。本世纪60年代后，电子计算机大规模地引进化学领域，用它来计算分子结构已取得巨大的成功。如今任何化学论文如无详尽的定量数据就难以发表，发表了也难取得公认。而且如今化学实验的精密度愈来愈高，几乎所有仪器都是定量化的，有的还用电子计算机来控制。
（3）对物质的研究从静态向动态伸展。近代化学对物质的研究基本上停留在静态的水平或从静态出发，推出一些动态情况。例如，从热力学定律出发，通过状态函数的变化，从始态及终态情况推断反应变化中一些可能情况。现代化学已摆脱这种间接研究推理，而采用直接的方法去了解或描述动态情况，特别是激光技术、同位素技术、微微秒技术、分子束技术在现代化学里的大规模应用。化学家目前已能了解皮秒内微粒运动的情况，反应中化学键的断裂以及能量交换等情况。特别值得一提的是有关动态薛定谔方程的研究，一旦成功它将会为动态研究开辟光辉前景。
（4）由描述向推理或设计深化。近代化学几乎全凭经验，主要通过实验来了解和阐述物质。虽然也有一些理论如溶液理论、结构理论等可以指示研究方向，但总体来说近代化学基本上是描述性的。原来化学中四大学科（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学）彼此存在很大独立性。然而现代化学已打破传统的界限，化学不仅自身各学科相互渗透，而且跟物理、生物、数学、医学等学科相互交融和渗透。特别是近年量子化学的发展，已渗透到各学科，使化学摆脱历史传统，可以预先预测和推理，然后用实验来验证或合成。例如，当今许多高难度的合成工作都事先根据理论设计，然后决定合成路线。著名的维生素B12的合成工作就是一个典范，它标志着化学已从描述向设计飞跃。
（5）向研究分子群深入。近代化学对化学的研究通常只停留在一个或几个分子间的作用。即所谓0级、1级、2级、3级反应，对多分子的反应是无能为力的。但是近代化学远远不能满足实际需要了，特别是研究生物体内的化学反应，就要研究多个分子甚至一大群分子间的反应了。例如，一个活细胞内往往需要几十种酶作催化剂，同时催化许多化学反应。因此研究分子群关系，已成为现代化学的一个特点。
现代化学的发展方向，一是化学向分子设计方向前进。分子设计就是说化学家像建筑师造房子那样设计好再建造。由于电子计算机、各种能谱技术、微微秒技术、激光技术、同位素技术等在化学上的应用，使分子设计逐渐趋向现实。上面说过的著名有机合成大师伍德沃德合成难度极大的维生素B12，就是按他创立的前沿轨道理论出发，计算后设计出最佳合成路线和原料配比，一举成功并传为佳话。目前全世界每年合成几千种抗癌药，大都是先设计好合成路线，而后进入生产的。
关键词：化学灌浆无公害环氧树脂聚氨酯丙烯酸盐酸性水玻璃化学灌浆泵
1我国化学灌浆技术发展成绩
化学灌浆(ChemicalGrouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术.即化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗堵漏),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项工程技术.随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术
国外化学灌浆最初是适应于地基处理和采矿业发展的需求而发展起来的,其可靠性得到公认并被广泛采用至今己有80年以上的历史.我国的化学灌浆技术应用与研究起步较晚,但发展较快并有自已的独创.如果以1953年在佳木斯等地采用碱性水玻璃进行化学灌浆算起,也才只有50年的历史五十年来，我国在化学灌浆技术这个小领域取得了成绩[3]，主要表现在以下方面：
(1)化学灌浆从无到有，从小到大发展起来，已成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分
(2)国外有的常用化学灌浆浆材品种，我国基本上都已开发出来（如环氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等）
(3)化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创.如甲凝、弹性聚氨酯,甲氰凝和环氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料
(4)化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求[8].如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等．
(5)化学灌浆技术已在国内水电（大坝、堤防、水库、电站）、建筑（地上、地下、人防）、交通（公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场）和采矿等四大部门得到推广应用
(6)化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题，取得良好的效益.以水利为例，如三峡[4]、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子
(7)化学灌浆已从工程完建后的应用，发展到工程兴建前设计中就采用.如三峡化灌帷幕预计15000米，化灌加固地基预计3000米
(8)化学灌浆技术在一些方面已具国际先进水平，如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术
(9)化学灌浆理论上也有一些突破和创新[6][7].如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等
(10)化学灌浆技术出版物取得丰收.自上世纪八十年代以来己出版专著十余部.包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文.近5年选登的论文就有200余篇
以上十个方面成绩,足以说明我国化学灌浆技术的进步和发展水平.此外,全国研究化学灌浆技术的工程科技人员已成立了中国水利学会化学灌浆分会,现挂靠在长江科学院.追溯到1968年,学会己举行过16次学术交流活动,出版了7部论文集,这些学术活动对推动我国化学灌浆材料的研发和化学灌浆技术的发展起了很好的作用
2.化学灌浆技术近期发展展望
我国化学灌浆技术近期应在前50年的基础上更具活力的继续向前发展,而无公害、耐久性好、适应工程各种苛刻要求且价格低廉的化学灌浆浆材的开发、应用和推广;化学灌浆技术的研究、改进和提高;化学灌浆设备、仪器生产的定型化、系列化、成套化、标准化和环保化及产品质量的持续改进和提高等必然是其发展方向
2.1.无公害浆材的开发
(1)无毒催化剂的研制.环氧树脂浆材粘接强度高、稳定性好,因此是固结灌浆最常用的浆材.该浆材毒副作用主要来自所采用的固化剂和溶剂.在过去的近20年中,对环氧浆材胺类固化剂的降低毒性研究己取得一些成果,国内生产出商品名为T31、810、X-89、CD等毒副作用较低的一批改性胺类固化剂,对环氧浆材的推广应用起了较好作用,今后还应朝这个方向继续努力
(2)无溶剂型浆材的开发.环氧树脂一般粘度都较大,制成化灌浆材一般都要添加有机溶剂,但很多有机溶剂不但气味难闻,而且具有毒副作用(如糠醛),添加后往往会产生环境问题.因此,人们在研究无毒副作用环氧固化剂的同时,也展开了无溶剂型环氧浆材的研制.无溶剂型环氧浆材的研究将得益于环氧树脂工业的发展,国内一些化工厂生产的低分子量环氧树脂粘度仅为20-25mPa.s.,这对今后无溶剂环氧化灌浆材的发展开辟了较好的前景.除此之外,把丙烯酸酯等树脂开发成无溶型浆材己呈现出更加美好的前景,值得努力探索
(3)水做介质的化灌浆材的研制.水做介质,不用有机溶剂,对化灌浆材的无公害化是很有益的.过去已开发了LW、HW等为数不多的水溶性聚氨酯浆材,今后对水溶性浆材应放开视野,相信在有机或无机水溶性浆材开发和应用上将会呈现出较为理想的进展
(4)某些已有浆材改造的研究.1974年,日本曾因使用抗渗性好的丙凝化灌浆材污染水质,引起饮水中毒事件而宣布禁用丙凝.之后,具有丙凝相似性能的丙烯酸盐浆材得到发展,但其主要成分丙烯酸镁仍存在一定的毒副作用,而科技工作者采用拮抗原理,在丙烯酸盐浆材中加入钙盐和适量的某种拮抗剂,却使其毒副作用下降到仅为丙凝的1%,成为实际无毒浆材[12].这个例子说明,我们可以探索通过对己有的某些化灌浆材进行改造,降低毒性,达到可使用标准
2.2.对工程各种苛刻要求相适应的浆材开发
(1)新型高亲润、高渗透性化灌浆材的研究.虽然目前我们已有了一些高渗性的化灌浆材,解决了不少工程难题,但所用溶剂和固化剂多半都有毒副作用,不适宜环境标准,对工程地基微细裂隙、断层破碎带和泥化夹层及混凝土微细裂隙的处理仍有探索新型高亲润、高渗透性、无毒副作用化灌浆材的必要.这很大程度取决于表面活性剂和活性稀释剂体系的研究改进
(2)弹性化灌浆材的开发.在工程伸缩缝止水和混凝土活缝、变形缝补强灌浆中需要具有弹性的化灌浆材.过去虽说也有一些开发,但必竟质量还不够高.今后除应加强对已有弹性环氧和弹性聚氨酯等浆材提高质量和消除毒副作用方面的研究外,更为重要的则是加强对能赋于环氧树脂弹性的固化剂的开发研究[11],从而适应建设工程之急需
(3)快速固结浆材的开发.这里指的是浆液粘度又低,固化物性能优异,且固化时间可控制在几十分钟或几小时以内的浆材的开发.采用低粘度环氧树脂或新型活性稀释剂和开发应用能促使环氧树脂快速固化的新型环氧固化剂应能解决此课题.3.耐久性浆材的开发
耐久性概念含意较广,它包括耐水、耐酸碱、耐候、耐紫外光、耐冻融和干湿循环、耐磨蚀、耐微生物作用(霉)等方面,耐久性浆材的开发可从以下几个方面去探索
(1)通过对合成树脂的接枝或相嵌共聚合反应,使化灌浆材中所采用的树脂具备我们所要求的一些耐久性特性
(2)注重互穿网络复合化灌浆材的研究.如己有的MU无溶剂浆材系丙烯酸酯--聚氨酯的复合[2]、PU/EP水下化灌浆材系聚氨酯—环氧树脂的复合[10],他们都是互穿网络复合化灌浆材.由于两类树脂复合及其互穿网络结构,这就赋予他们超越任何单一树脂组份的优良性能,值得深入研究
(3)加入钠米材料对己有浆材进行改性.环氧树脂加进纳米材料改性的化灌浆材研究项目已获得水利部基金资助,从现己拿出的初步成果来看,该项研究将会提升环氧浆材包括耐久性在内的多方面性能
2.4.价格低廉的浆材开发
(1)水玻璃浆材的改性.水玻璃浆材是化学灌浆史上最早使用的化学灌浆浆材,同时也是目前使用最广泛的化学灌浆浆材之一.究其原因除该浆材具有无毒、粘度小、可灌性好等优点外浆材价格较低是个重要因素.该浆材不足处为凝胶时间调节不够稳定、凝胶强度很低和凝胶稳定性较差,金属离子易脱溶等,现多半用在临时或半永久工程中.因此今后对其改性工作应着重在提高强度和耐久性方面做研究.加入某些活性物质进行改性是值得探索的方向
(2)纸浆废液的无害化浆材开发.纸浆废液做成化灌浆材价格较低.将该废液中加铬类催化剂便可制得现称为铬木素的该浆材.因铬类催化剂中六价铬离子有毒,该浆材大家不敢用.故随后开发出多种无铬催化剂的高强木素浆材,今后应对其进行提高性能研究,以便推广应用
以上四条主要集中在无公害、多用途和耐久性浆材研究、开发上,至于浆材的定型化、系列化、标准化当然是化灌技术发展的必然要求,这里就不赘述
2.5.化灌技术的改进、提高和创新
已有化灌技术的总结、改进和提高研究.前已叙述了在过去的50年中,我国有包括水电等大量的建设工程应用过化学灌浆技术,有许多采用化灌解决工程难题的典型经验,其中有些已有初步总结,如复合灌浆技术等;有些则尚待总结,如化灌的密闭传输、自动记录、集中管理和实时监控技术等.不管过去有无总结,现有的化灌技术都需要从事化灌技术研究的专家、学者与有经验的工程技术人员相结合,在总结实践经验的基础上改进、提高,并能有所创新
2.6.化灌设备仪器的系列化、成套化、标准化和环保化
(1)高性能化学灌浆泵的系列化、成套化和标准化.高性能化学灌浆泵是实施化灌作业的主要设备,国内有多家研究所和小企业能研制和开发,但都只能小批量生产或试生产.今后应定点、定型生产,并向产品的系列化、成套化、标准化方向发展,以方便推广应用化灌技术
(2)化学灌浆自记仪的研制.化学灌浆自记仪的研制可有效地避免人工记录难免出现的一些差错,将对提高隐蔽工程中的化学灌浆质量起到很好的监控作用,并使化灌数据分析建立在可靠的基础之上.化学灌浆自记仪在技术原理上与己有的水泥灌浆自记仪有所不同,目前国内已有几套研制方案,但还未见样品问世,很需要加快研制步伐,以应工程化灌监理之急需
(3)密闭式传输浆设备的研制.现己研制出的一些设备要满足环境标准要求,保证安全生产
(4)现有产品提高质量研究.国内生产的一些化学灌浆设备仪器在加工精度和质量上与国外同类型产品还有一定差距.因此,在这方面我们会有大量改进和提高工作需要去做
2.7.化学灌浆行业标准、规程、规范的制订
化灌施工具有隐蔽性特徵,各行其道搞施工必将出现很多问题,甚至会形成工程隐患,值得我们高度警惕.然而我国至今还没有一部全国性行业标准和化灌施工规程、规范,这是很不正常的现象,应立即着手进行制订.希望政府相关部门能给于大力支持
运用化学实验，通过一系列有效的方法和手段，能够较好地发展学生的智能。
一、改验证性实验为探索性实验，用“探索法”组织教材和教学
通常情况下，学生实验都是安排在讲完新课后进行的，而且大多是让学生重复教师课堂上演示过的实验。这样的实验只是起到巩固书本知识和训练操作技能的作用，属于验证性实验。它有如下弊端：（一）不利于调动学生的积极性，甚至挫伤了学生的探索积极性。（二）验证性实验的一切现象和结论都是学生已知的。严格的操作程序和方法把学生的智慧、手脚束缚得死死的，不利于发展智力、培养能力。（三）不利于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。“反正书上的结论是正确的，做不做一回事。”“如果实验事实与书上有矛盾，照书上写的填不会错。”这些想法反映了学生们的惰性和无可奈何。
与验证性实验相反，探索性实验具有明显的优越性。（一）实验前学生不知道实验的现象和结果，这就要求他们认真、正确地操作，仔细敏捷地观察，忠诚老实地记录。谁不认真谁就不能获得正确的结论，这有利于培养他们科学实验的基本品格。（二）有利于发展智力，培养能力。化学实验的现象总是多方面的，而这些复杂的现象又是人们认识物质变化的向导。探索性实验不仅要求有一定的操作能力、观察能力，还要求把观察实验的过程和抽象思维的过程结合起来，要求有“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的分析方法，通过宏观现象，认识到微观世界的本质变化，把感性认识上升到理性高度。
“探索法”的教学过程，不是简单地、直接地让学生去掌握前人的科学结论，而是要引导学生“像以前的科学家”那样，通过实验探索规律、发现真理。例如，我在讲二氧化碳的实验室制法时，事先准备了如下几组实验：（一）碳酸钠与稀盐酸反应；（二）纯碳酸钙粉末与稀盐酸反应；（三）石灰石与稀盐酸反应；（四）石灰石与浓盐酸反应；（五）石灰石与稀硫酸反应。让五名学生到前面来依次分别做这五个实验，然后让同学们共同讨论：在实验室条件下制取二氧化碳选用哪组实验最合适？为什么？在经过讨论和争论之后，同学们得出共同的结论：实验室应用石灰石（或大理石）跟稀盐酸反应制取二氧化碳最适合。从而不仅使学生们牢固地掌握了二氧化碳的实验室制法，而且也使学生们学会了对比实验和优化实验的方法。
二、灵活变通各种实验，加强实验教学
化学实验是最直观的教学手段，它模拟人类认识事物的实践过程，符合人类认识客观事物的自然规律，因而最大限度地利用实验教学是化学教学最成功的教学手段。另一方面，让学生自己动手做实验则是培养学生能力的最有效的途径。为了更有效地加强实验教学，我把教材规定的实验做了如下的改进和变通。
（一）演示实验本来是由教师在课堂上做并指导学生观察的实验，在初学时，这种演示实验必须由教师亲手去做，它对于以后的学生实验有着示范的作用。到了一定阶段，在学生们做了几个分组实验之后，就可以最大限度地将演示实验转化为学生在教师指导下完成的演示实验。初三学生的好奇心强，富有参与精神，很乐于自己动手做实验，而且每次实验的成功都给他们带来无比的欣喜。一些学生在前面做实验，下面的同学也仿佛自己在做实验，全部注意力都集中在一起，使得整个课堂的教与学融为一体。动手做实验的学生由于是在全体同学面前做实验，注意力特别集中，收效特别好。这不仅创造和培养了他们的观察能力、思维能力和实际操作能力，也锻炼了他们大胆、心细、勇于表现的良好品质。
关键词环境化学回顾与展望
环境化学主要研究化学物质在环境中的存在、转化、行为和效应及其控制化学的原理和方法。它是化学科学的一个新的重要分支，也是环境科学的核心组成部分。根据国家自然科学基金委员会《自然科学学科发展战略调研报告》的划分，环境化学的研究主要包括环境分析化学，大气、水体和土壤环境化学，污染生态化学，污染控制化学等四部分内容［1］。
环境化学的发展大致可分为三个阶段：1970年以前为孕育阶段，70年代为形成阶段，80年代以后为发展阶段。二次大战以后至60年代，发达国家经济从恢复逐步走向高速发展，由于当时只注意经济的发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人体健康的事件接连发生，事实促使人们开始研究和寻找污染控制途径，力求人与自然的协调发展。60年代初，由于当时有机氯农药污染的发现，农药中环境残留行为的研究就已经开始。这个阶段是环境化学的孕育阶段。到了70年代，为推动国际重大环境前沿性问题的研究，国际科联1969年成立了环境问题专门委员会(SCOPE)，1971年出版了第一部专著《全球环境监测》，随后，在70年代陆续出版了一系列与化学有关的专著，这些专著在70年代环境化学研究和发展中起了重要作用。
1972年在瑞典斯德歌尔摩召开了联合国人类环境会议，成立了联合国环境规划署，确立了一系列研究计划，相继建立了全球环境监测系统(GEMS)和国际潜在有毒化学品登记机构(IRPTC)，并促进各国建立相应的环境保护结构和学术研究结构。应该说，这一系列的举措在人类的环境保护事业中起到了里程碑作用。
80年代全面地开展了对各主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和各主要元素之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响，以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究；重视了化学品安全性评价；开展了全球变化研究，涉及臭氧层破坏、温室效应等全球性环境问题。同时加强了污染控制化学的研究范围。
1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展会议(UNCED)，国际科联组织了数十个学科的国际学术机构开展环境问题研究。例如：国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)1989年制订了“化学与环境”研究计划，开展了空气、水、土壤、生物和食品中化学品测定分析等六个专题的研究。
1991年和1993年在我国北京召开的亚洲化学大会和IUPAC会议上，环境化学均是重要议题之一。
1995年诺贝尔化学奖第一次授予三位环境化学家Crutzen,Rowland和Molina，他们首先提出平流层臭氧破坏的化学机制。Crutzen于1970年提出了NOx理论，Rowland和Molina于1974年提出了CFCs理论，这几位化学家的实验室模拟结果在现实环境中得到验证。从发现平流层中氧化氮可以被紫外辐射分解而破坏全球范围的臭氧层开始，追踪对流层大气中十分稳定的CFCs类化学物质扩散进入平流层的同样归宿，阐明了影响臭氧层厚度的化学机理，使人类可以对耗损臭氧的化学物质进行控制。这些理论的研究成果因1985年南极“臭氧洞”的发现而引起全世界的“震动”，从而导致1987年《蒙特利尔议定书》的签订。这充分表明环境化学家的工作已经引起全人类的重视，环境化学已经开始走向全面发展。
我国的环境化学研究也已经有了20多年的历史，自70年代起，在典型地区环境质量评价，环境容量和环境背景值调查，污染源普查，围绕工业“三废”污染，在大气、水体、土壤中环境污染物的表征、迁移转化规律，生物效应以及控制等方面进行了大量的工作。近年来，完成了一批攻关课题和重大基金项目等国家任务。“八五”和“九五”期间，在有毒污染物环境化学行为和生态毒理效应、水体颗粒物和环境工程技术、大气化学和光化学反应动力学、对流层臭氧化学、区域酸雨的形成和控制、天然有机物环境地球化学、有毒有机物结构效应关系、废水无害化和资源化原理与途径等方面的工作分别得到了国家自然科学基金、国家科技攻关、中国科学院重大重点等项目的支持，取得了一批具有创新性的研究成果，形成了一支从政府到地方各级行政管理与环境保护部门、科研单位、高等院校等多层次的管理人员与研究人员队伍［2，3］。
在酸雨测量技术、形成机制、物理化学特征、高空云雨化学、大气酸性污染物来源和沉降过程等方面取得重要成果，在天然源研究、区域酸沉降模式和酸雨成因、能源与环境协调规划、酸雨区域综合防治和临界负荷的研究方法等方面达到国际先进水平，获国家科技进步一等奖。
在环境分析化学方面，从80年代起，我国先后制订出《环境监测标准方法》，《环境污染分析方法》和《环境监测分析方法》等，选取了200多种分析方法，近百种无机和有机物，所用的方法灵敏、准确、可靠，多年来在全国环境监测系统和有关实验室广泛应用。对监测分析方法的统一与标准化，在提高分析监测水平及实验室质量控制方面起了重要作用。
1992～1995年，国家基金委化学部资助了重大基金项目“典型有机污染物环境化学行为与生态效应”的研究，探讨了某些有毒有害污染物的环境行为、在介质中的迁移转化规律、污染物的环境风险评价、水生天然有机物的起源、表征、与重金属相互作用机理与模型以及卤代烃生成潜力等。在新农药单甲脒的环境行为和生态毒理效应以及有机锡的生态毒理效应研究中取得了创新性成果。首次发现城市水源中的硝基多环芳烃的存在，对多氯联苯等的光解规律和产物毒性提出了新的机理和解释。部分研究成果达到国际先进水平，该工作于1999年获得了中国科学院自然科学一等奖。
在O3的测量技术、中国光化学烟雾特征、室内大气光化学反应模拟、空气质量模式、汽车尾气高效净化等方面取得了重大成果，其中大气微量组分源排放、大气氧化能力、大气光化学模拟和模式的研究达到世界先进水平，曾获国家科技进步二、三等奖。
在天然水质变化与水污染控制原理、难降解有毒有害污染物的物理化学去除与生物降解和高级化学氧化、水质净化的高效生物和絮凝反应器、废水的无害化与资源化、清洁生产等方面取得了达到国际先进水平的研究成果，获中国科学院科技进步二等奖和国家教委科技进步二等奖等奖励。
一、动机的培养
正确的学习动机是学习的内在动力，因而在化学教学中要经常穿插一些中国化学史和当代的化学成就，目的是激发学生的民族自豪感和爱国主义激情，让他们感觉到学习不是为我，而是为民族和国家而学。例如讲石油时介绍我国石油资源丰富，但在解放前帝国主义顷销“洋油”，说中国是“贫油国”，解放后在党的领导下，我国先后开发和建设了大庆、华北、中原等石油基地，甩掉了贫油国的帽子，而且每年还出口大量的石油。在讲到蛋白质时，可介绍1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素，从而为生命的起源迈出了关键的一步。在教学中通过这些实例的讲述，可激起学生求知欲的高涨，从而保持学习的积极态度。
二、情感的培养
情感是开发人智力的源泉。没有情感的发展思维就不会发展；没有持久的热情思维就不能深化；没有成功感和失败感往往不能推动学生的智力发展。列宁说：“没有人的情感就从来没有，也不可能有人对真理的追求”。那么如何在教学中培养学生的情感呢？首先用大量化学科学观念和知识水平。备课时精心准备教案；讲课时注意表达的艺术性；实验时注意语言科学性与形象性相结合。其次要正确对待“好、中、差”三类学生。对“好”的要严，“中”的要引，“差”的要补。特别是对待差生不但要热情关怀还要循循善诱，具体帮助。这样才能使学习集体之间以及师生之间关系的融洽，感情平衡，使学生在学习中感到轻松愉快。我校的学生，大多来自农村，素质差，以前没有做过实验，但经我们分门别类耐心指导，他们的成绩及实验技能进步很快。
三、兴趣的培养
浓厚的学习兴趣是智力发展的催化剂。因而在教学中恰当地运用教具、实验板书、板画模型、比喻等来描述。在教学中教师要充分发挥学科特点，在实验上下功夫，提高实验的艺术性，这对提高学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性和激励学生热爱化学可以起到良好的作用。教师在教学中可贯穿讲一些化学家的故事和化学常识来激发学生的学习兴趣，在讲“苯”的结构时，介绍凯库勒通过梦的启示发现苯的环状结构，改进课堂教学方法，讲究授课的艺术。精湛的课堂教学艺术和生动有趣的语言能拨动学生的心弦，使学生听课感到是一种艺术享受。化学上常有一些概念和原理比较抽象，若采用照本宣科的方法，学生很难理解，如“电子云”。在教学中也可让所教知识与现行的生产、生活结合起来。如讲物质的稳定性，某村组农民不懂化学知识，见到NH4NO3结块，不好施肥，就用铁锤去砸，结果引起爆炸。讲到铝盐明矾举炸油条的例子，学生听得津津有味，产生浓厚的兴趣。
四、意志的培养
坚强的意志对学生会产生惊人的效果。因而在教学中要培养学生对知识勇于追求，善于探索的精神。对那些“打破砂锅问到底”的同学要给予鼓励，决不能扼杀他们的探索欲。教学中可讲有关科学家为完成一个实验或一个课题，往往需要几年、几十年的时间，有的甚至冒着生命危险，付出血的代价。如讲甘油可制烈性炸药——硝化甘油，诺贝尔为研究它，进行了几百次试验，几次炸飞了实验室，他就是冒着生命的危险，解决了硝化甘油的储运和引爆问题。在讲镭元素时，居里夫人为寻求这种元素购进几吨铀矿渣，终日用一根大铁棒在一口沸腾的大锅中搅拌，经过四年艰辛提炼，终于获得1克纯铀。为促进原子科学的发展作出具大的贡献。通过这些例子培养学生为科学和真理献身的精神。
培养学生的意志还要根据学生的特点，采取不同的措施。例如对胆小的学生，可以鼓励他大胆做实验，不要怕失败；对好冒失的学生要培养他的耐心细致的品质，可以教导他“欲速则不达”的道理：对于缺乏毅力的学生，应激发和培养他的坚韧精神，遇到化学难题不轻易告诉他如何解答，可让他冥思苦想，然后才加以提示。
