计算软件和程序在环境分析化学教学科研中的应用
计算机在化学中的应用 (原创)
计算机在化学中的应用计算机化学是将计算机科学、数学应用于化学的一门新兴的交叉学科,是化学领域的一个重要分支。
计算机化学的英文叫法有多种,如Computers&Chemistry、Computers in Chemistry及Computers on Chemistry。
有时文献中亦会出现Computer Chemistry,但应用较少。
计算化学(Computational Chemistry)通常指分子力学及量子化学计算等,与计算机化学有较大区别。
计算机与化学的联姻始于60年代。
其首先应用领域是分析化学。
因为分析化学的最本征特征是借助于诸种手段收集数据及其数据处理。
到了70年代,计算机化学得以突飞猛进的发展,几乎在化学的每一分支领域都结满了丰硕的成果。
当今的化学几乎无处不用计算机。
计算机(包括数学)已是化学的重要工具,同时计算机化学作为一个学科分支也在迅速发展。
本文拟就如下几个方面作一简单介绍。
一、数据库技术数据库是计算机科学领域中70年代出现的新技术。
化学中的许多数据库正是在70年代历经了由起步、发展,直至成熟的过程。
其中,最具代表性的是用于化合物结构解析的谱图数据库。
目前,几乎所有的大型分析测试仪器均带有数据库及其检索系统。
各种谱学手段的广泛应用对当代有机化学的发展起到了很大促进作用,因为这些物理方法和手段使人们能较精确地了解化合物的结构。
但是,谱图的解释是一较为繁琐,极为费时的工作。
然而,随着计算机技术的发展极大地推进了这一领域的革新。
计算机辅助谱图解析方法可粗略地分为两大类:直接谱图库手段,即谱图检索，间接谱图库手段,包括波谱模拟、模式识别和人工智能。
目前,应用最广泛的是谱图库检索。
此处顺便提及:数据库,英文一般用database或databank表示,而数据库检索却常用librarysearching一词。
所谓谱图库,目前用于结构解析的主要是指质谱、核磁谱和红外光谱。
二、有机化合物结构自动解析该类研究属于人工智能的范畴。
科学计算在化学中的应用
科学计算在化学中的应用化学作为一门自然科学，探究的是物质的性质、构成、变化以及它们与能量之间的关系。
随着科技的进步，计算机科学的应用也日益广泛，其中科学计算在化学中的应用也越来越受到重视。
一、计算化学随着计算机技术的不断发展，化学家们开始使用计算机模拟分子结构、预测化合物的性质以及探究化学反应的机理。
这就是计算化学，它的应用为解决化学问题提供了崭新的范式。
计算化学可以利用量子力学和分子力学来预测分子和材料的理化性质，这样可以减少实验试错次数，使得科学家们能够更快地理解和预测化合物的行为。
通过计算化学，科学家们可以研究分子的电子结构、分子的运动、分子之间的相互作用以及分子间的反应。
此外，计算化学还可以预测新化学反应中的副反应和不良反应，有助于减少实验中的意外和损失。
二、分子模拟分子模拟是计算化学的一种应用，它通常使用分子力学方法来研究分子结构和行为。
分子模拟的基础是以分子构型为中心，使用力场近似来描述分子内的相互作用。
通过分子模拟，科学家们可以模拟分子之间的相互作用以及化学反应的机理。
分子模拟常用于药物设计、材料设计以及对化学反应条件的优化。
例如，科学家们可以用分子模拟预测不同药物在人体中的吸收率，帮助设计出更有效的药物，或者优化药物的贮存条件。
此外，分子模拟还可以预测材料的物理性质，帮助制造出具有特定性质的材料。
三、量子化学量子化学是计算化学的一部分，它以量子力学为基础，研究分子和材料的电子结构、能级和反应性。
量子化学的基本理论是薛定谔方程式，通过数值解这个方程式，可以预测和解释化学反应中的电子结构和能级分布。
量子化学在化学研究中的应用非常广泛，它可以为药物设计、有机合成、催化剂开发以及材料设计提供理论基础。
例如，在药物设计中，科学家们可以通过量子化学计算出药物与靶标的电子结构和能级分布，从而理解药物的作用机理和反应路径。
在催化剂研究中，量子化学也可以预测不同反应条件下催化剂的效果。
四、高性能计算与化学高性能计算在化学计算中也扮演了重要的角色。
计算机在分析化学中的应用
计算机在分析化学中的应用计算机是一种多功能的设备,可用于计算、拟合、模拟、制表、绘图、选择、判别、存贮、检索、统计、管理、自动控制、人工智能、专家系统等方面。
计算机在化学中的应用可从不同角度分类：按化学体系，可从解决化学各分支学科的问题分类；按应用方法，则是从计算机的功能应用来分类。
(一)计算机在分析化学中的应用简称计算分析，其内容有：1.1数据处理利用一元统计，可对同一项目的若干次测量数据进行统计处理，计算置信区间、标准误差、变动系数等。
利用二元统计，可以计算含量与滴定体积或浓度与吸光度之间的直线方程（线性回归法）。
用程序型计算器也能迅速完成这些计算。
1.2 条件预测根据溶液平衡原理，考虑副反应系数校正，形成精确的数学模型，可对化学分析条件进行预测，例如显色反应最合适的pH的预测、离子交换色谱法中淋洗液浓度和用量的预测等。
在较复杂的情况下，可以利用计算数学方法。
设有10种金属离子与10种络合剂共存，它们之间的竞争反应可用迭代法预测，计算机对每种络合物用迭代法处理，获得收敛结果的报出答案,迭代999次仍不收敛者弃去，总共不多于10万个数据的计算。
按常法以每个数据平均费时6分钟计,一个人要三年半才能算完，用计算机处理不到 1小时可得出答案，为化学分析中哪种离子参加反应、哪些离子被掩蔽等条件，获得可靠的预测效果。
1.3 提高选择性即准确测定指定的组分,消除干扰一般可概括为下列两种模型：①平衡模型，以各种平衡常数为依据,把共存的每种平衡都写成一个方程式,形成一组方程。
在测得某些未知量之后，就可把被测物质的共存干扰物质的含量一起计算出来。
这种模型适于处理化学分析问题，但受到平衡常数的精密度和高浓度溶液中活度校正的准确度的限制。
②当量模型，以广义的当量关系，即测定信息与被测物含量的关系为依据。
这些测定信息可以是滴定体积、沉淀重量、吸收、发射、电流、电压、波峰的高度或面积等。
将它们组成方程组，可把多种组分的含量一起计算出来。
计算化学中软件的应用
VASP支持多种计算功能，如结 构优化、电子结构计算、分子动 力学模拟和热力学性质计算等。
LAMMPS
分子动力学模拟
LAMMPS是一款用于分子动力学模拟的软件，可以对大规模原子 和分子系统进行建模和模拟。
多种力场支持
LAMMPS支持多种经典力场，如Lennard-Jones、EAM和ReaxFF 等，可用于描述不同类型的原子和分子间的相互作用。
多功能支持
Quantum ESPRESSO支持多种计算功能， 如结构优化、电子结构计算、声子计算和热 力学性质计算等。
其他常用软件
ORCA
ORCA是一款用于量子化学计算的软件，支持多种计算方 法和基组，可用于研究分子的结构、能量和光谱等性质。
SIESTA
SIESTA是一款用于量子力学模拟的软件，采用线性标度 方法，可以高效计算大规模系统的电子结构和物理性质。
药物靶标预测
通过计算机模拟药物与靶标的相互作用，预测药物的疗效和副作用 。
药物筛选与优化
利用虚拟筛选方法从大量化合物中筛选出具有潜在药物活性的候选 分子，并进行结构优化和性质预测。
其他应用领域
环境科学
模拟和预测大气、水体和土壤中的化学过程和环境污染物的迁移转 化行为。
能源科学
研究新能源材料的性质和行为，优化能源存储和转换过程的效率和 可持续性。
计算化学中软件的 应用
汇报人：XX
目录
• 引言 • 常用计算化学软件介绍 • 计算化学软件的应用领域 • 计算化学软件的优势与挑战 • 计算化学软件在实际研究中的应用案例 • 结论与建议
01
引言
计算化学概述
计算化学定义
研究领域
计算化学是利用计算机技术和理论化 学方法，模拟和预测分子结构和性质 的科学。
计算机在分析化学中的应用
绪言
一、计算机在分析化学中的作用与意义 二、计算机处理分析化学问题的一般方 法
一、计算机在分析化学中的作用与意义
如何用计算机解决我们在科学研究以及生产实 际中出现的各种各样的问题，是计算机使用者 十分关心的课题。 在分析化学中所遇到的问题：
大量的测量数据需要处理，同时存在的多个化学平 衡需要求解一系列方程进行研究
Q 2 (Yi Yi ) 2 最小
i 1 i 1 m m
或 Q (Yi a bXi ) 2 i 1 根据数学分析中求极值的原理，则
m Q 2 (Yi a bXi ) 0 a i 1
m
m Q 2[ X i (Yi a bXi )] 0 b i 1
一元线性回归
设自变量为Xi，对应测量的物理量为Yi，独立 观测m次，则回归直线的数学模型为: Y = a + bX + ε 其中a和b是待定的常数，ε属于Y的偶然误差。 根据最小二乘法原理，最佳的回归线应是各观 测值Yi与落在回归线上相对应的Yi’之间差的 平方和为最小，即a与b的估算值应使
相关系数
实际上，只有当两个变量之间存在密切的线性 关系，这条回归线才有意义。判断X与Y之间 的线性相关，通常用相关系数r来衡量。相关系 数的物理意义是: (1)r=±1，Yi 都落在回归线上，这时称X与Y 完全线性相关。 (2)r=0，Y与X不存在线性关系，用最小二乘 法所求得的一元线性回归方程没有实际意义。 (3)0<r<1，表示有不同程度的线性相关，r愈 近1，Y与X之间的线性相关愈好。
比如，现代分析仪器可在相对短的时间内提供大 量分析数据，甚至连续提供具有时间、空间分辨 率很高的多维分析数据； 利用计算机以最优方式从这些原始分析数据中， 提取解决生产、科研课题中所需要的有用信息， 由此产生了化学计量学。
计算化学软件在大学有机化学教学中的应用
计算化学软件在大学有机化学教学中的应用隨着教育改革的不断深入，计算机在教学中的应用中越来越广泛。
尤其在大学有机化学中，二者的结合使学生的积极性得到提升，也激发了他们的兴趣，实现了教学方式的创新。
一方面，应用软件可以以简单的符号将化学方程式表达出来。
另一方面，它也能够将抽象的实验方式变得更加具体化。
因此，本文以有机物分子的化学特征作为切入点，探讨计算化学软件在教学中的应用。
标签：计算化学软件；有机化学；应用近几年来，计算化学软件逐渐得到了人们的重视。
在大学有机化学的教学中，它能够通过传统的平面符号将深奥的化学信息传递给学生，并加强他们对化学结构的理解。
另外，传统的教学方式已经不能够满足学生对知识的需求，只有结合现代化的辅助工具，才可以达到提升学习效率的目的。
1 计算化学软件在大学有机化学教学中的应用（1）计算化学软件在立体模型方面的分析方式。
从本质上来讲，分子立体结构的教学在有机化学中是必不可少的。
但传统的方式中，教师仅仅用单一的构图法对知识点进行规划，来将其中的规律呈现在他们面前。
这种方法不仅复杂，增加了教师的任务量，也无法使学生彻底的理解知识，并产生了负担。
同时，一些想象空间缺失的学生更无法将立体结构展开，体现“具体问题具体分析”的合理性。
可见在有机化学中计算软件的应用是必不可少的。
首先，大学化学中的重点就是有机化合物的分子结构分析。
它能够从化学反应的基本原理出发，构建物质之间的基本联系，并体现其中的演变过程。
因此，教师可以通过分子结构的剖析，利用计算软件将排列方式呈现出来，并在多媒体中进行模拟教学，体现教学方法的灵活性。
例如：在甲烷分子的构想过程中，教师则可以利用office中的3D处理功能，构建一个立体结构的演示过程，并将分子模型进行优化。
同时，为了能够将动态过程体现出来，教师也可以通过“Flash”动画模型的建立做出C-C的360度旋转过程，改变分子形态中的二苗角，来完成计算软件中的曲线剖析动作。
计算化学软件在化学教学中的应用
计算化学软件在化学教学中的应用作者：付婧婧来源：《学校教育研究》2017年第21期随着计算机技术的飞速发展，计算机软件的应用逐步深入化学课堂。
在基础理论化学教学中，由于原子分子的微观结构无法通过肉眼进行直接观察，化学反应的过程也难以用宏观模型进行形象的描述，对学生来说比较抽象难以理解掌握，因此利用适当的软件设计一些有助于学生理解和掌握化学知识的课件，让学生更深入直观地了解物质的微观结构和充满奥妙的化学世界，会使枯燥无味的化学结构和化学反应变得生动形象。
一、计算机在化学教学中的适用范围计算机辅助教学在化学教学中，主要适用于理论性和抽象性较强的内容，如原子核组成、电子云、核外电子运动、分子结构、构型和构象、有机官能团的结构、化学键的形成、离子反应和离子方程式等。
另一方面适用于实验难以操作、危险性大或反应现象不明显的内容，例如，一氧化碳还原氧化铜、溴苯制备、酯化反应等。
此外，一些工业生产知识内容，如硫酸、硝酸工业制法，工业制碱法等也可制成课件进行教学。
二、化学教学中的常用软件计算机软件作为化学化工领域中最常用的工具，无论在科研或者教学中都担负着重要的作用。
化学教学中通常应用到下列软件。
（一）PowerPointPowerPoint结合专业的化学软件，能动态展示理论性和抽象性较强的内容，从抽象到直观、复杂到简单，达到感性认识和理性认识的有机结合，增强学生学习的积极行，提高教学质量和教学效果。
例如在讲第二章第三节氧化还原反应的本质是电子的转移的时候，我们可以利用PowerPoint动画的效果呈现出Na原子将电子给予了Cl原子的失去电子的过程。
（二）ChemDrawChemDraw软件是目前国内外最流行、最受欢迎的化学绘图软件，主要用于绘制有机分子结构式及反应方程式等ChemDraw存贮了大量的分子结构图形，有些化合物可以直接输入化合物的俗名即可获得其相应的结构。
在化学的教学过程中，尝尝涉及到原子轨道、分子轨道和电子云图的绘制，而采用ChemDraw中轨道模版绘图则非常标准方便。
计算思维在化学领域中的应用有
计算思维在化学领域中的应用有《计算思维在化学领域中的应用有》一、计算思维方法在化学领域中应用趋势随着信息技术的发展和普及，越来越多的计算机程序介入到化学研究中。
计算思维能够显著提高化学研究的效率，同时也带来了巨大的变化。
计算思维包括5个主要方面：建模与模拟，优化计算，分子计算，机器学习和可视化技术。
目前，计算思维在化学研究中已经得到了越来越多的应用，取得了很多成果。
二、模拟与建模技术模拟是将计算机程序用来模拟物理过程或化学反应的过程，是以计算机的方式模拟现实世界的行为的一种技术。
它包括设计模拟时间流动，模拟物理系统行为，研究物理系统的结构和动力学，以及使用计算机程序来处理、分析和可视化数据。
沉浸式虚拟实验也可以帮助研究人员更好地了解化学现象，例如精确计算分子行为。
三、优化计算优化计算是将计算机程序用于对化学反应过程中的变量进行最优调节的一种方法。
该方法通过使用数字模型和相关的软件，在变量的变化范围内寻找出最优调试参数，以达到最有效的计算结果。
多边面优化计算也可以帮助研究人员更快了解分子的结构和行为的可能性，从而找到重要的反应空间，提高计算能力。
四、分子计算和机器学习分子计算是根据分子的结构，用计算机程序模拟和分析化学反应的一种方法。
分子计算使用一组比特来描述分子空间，并使用列结构计算化学反应的过程，帮助研究人员更好地理解分子之间的相互作用。
此外，机器学习能够帮助化学研究人员分析大量原始数据，找出自动化工作流程，以实现降低研究成本和提高研究的准确性的目的。
五、可视化技术可视化技术可以帮助研究人员更好地了解和探索化学研究中的数据，从而加速研究进程。
目前，许多可视化工具，如三维分子结构可视化、分子对接可视化和多因素可视化技术等，已被成功应用于化学研究。
这些可视化工具非常有助于加速化学研究进程，它们可以帮助研究人员更好地理解过去和当前的物理或化学实验，以及未来的研究潜力。
六、结论从上述分析可以明显的看出，计算思维能够在化学研究中发挥重要作用。
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第Ｏ 第 期 ２ 卷 １
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夫 化乎
２５ ２ ０年 月 ０
镌
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解形态分布图， 并能进一步得到同一配体不同金属离子或同一金属离子与不同配体在一定 ｐ Ｈ 范围内的多组分体系的形态分布图。影响电位滴定的因素主要是金属离子和配体浓度比率 、
ｐ Ｈ范围和离子强度等。其中金属离子和配体的不同配比决定生成配合物类型， 即单核配位或
多核配位。而电位滴定 ｐ Ｈ测定范围在 ２ １ 之间， ｐ ～２ 当 Ｈ大于 １ 或小于 ２ 溶液中含有较 ２ 时，
Ａ（ Ｈ） １Ｏ ， 溶解动力学的过程所控制。计算所得到的形态结果与实验测定以及其他计算模型相
比， 具有所需模型参数较少和直截了当并有预见性的特点。应用该模型评测了北美 、 挪威、 英 国和 中国大片受污染地区不 同水样 中铝的形态 。， 。与实验测定的数据和文献报道基本相 符， 并获得了一些有价值的结论 。尽管 Ａ Ｓ Ｍ仅能提供天然水 中铝的缓冲作用 的粗略结果 ， ＬＣ 然而它仍然能提供考虑这些因素的方法对天然水中的酸碱状态给出总体评价。 在基础分析化学和环境分析化学教学中， 、 酸碱 配位、 氧化还原及沉淀四大平衡是定量分 析的基本内容 ， 而计算程序所涉及到的酸碱平衡又是四大平衡的基础。比如酸碱平衡 中的分
研究溶液中不同 ｐ Ｈ条件下的金属配合物的形态分布时 ， 以使用 电喷雾质谱 ＥＩ Ｓ技 还可 ＳＭ — 术¨ ， 分析不同 ｐ Ｈ溶液中各种配合物形态的分子离子峰， 其结果与电位滴定及其计算 的主
要形态的结论可以相互验证。
通过电位滴定和谱学实验可以培养学生验证计算程序的能力， 使学生不仅学到化学平衡
布系数 、 平衡浓度的计算以及配位平衡的逐级配位常数都与溶液 中的 Ｈ 浓度有关。它还包 括配位平衡 中各组分的物料平衡 ， 同时也是设计上述计算程序和后面将要提到的 Ｂ Ｓ ＆ Ｐ Ｅ Ｔ ＳＥ
计算程序的基础。所 以在给学生讲授计算程序设计的时候 ， 一方面， 说明对新的配体的酸碱离 解常数的电位滴定计算就是利用这一基本原理 ； 另一方面 ， 在程序计算配合物稳定常数过程 中， 应当注意扣除 Ｈ １ Ｃ 配制金属离子标准溶液时所带来的过量酸问题 。这样 ， 通过对程序 的 讲解和应用， 不仅向学生讲授了新知识 ， 同时也传授给学生科学 的研究方法 ， 培养了他们对环 境分析化学中公式和平衡常数推导和数据分析的能力。而且能加深他们对在环境分析化学中
计算软件和程序在环境分析化学 教学科研 中的应用
杨小弟 崔世海
（ 南京师范大学化学与环境科学学院 南京 ２０９ ） １０７
毕树平
（ 南京大学化学化工学院 ， 配位化学国家重点实验室 南京 ２０９） １０３
摘要 结 合环境 分析化 学 的教 学特 点和学 生 的实 际情况 ， 重点介 绍 ＭＮ Ｑ 和 Ａ Ｓ Ｍ， ＩＥ Ｌ ＬＣ Ｂ Ｓ＆ Ｐ ＥＴ ＳＥ和 Ｑ Ａ Ｓ Ｒ中的 Ｓ Ｂ Ｌ等计算软件及其在环境分析化学教学和科研 中的应用。 ＹＹ
基础分析化学方面知识的重要性的理解。 ２ 环境生物体 中形态分析的 Ｂ Ｓ ＆ Ｐ Ｅ Ｔ Ｓ Ｅ程序
根据电位滴定的实验结果再通过计算程序 Ｂ Ｓ 的计算 ， ＥＴ 可以给出配体 的离解常数和 配合物稳定常数。对于一些易水解的金属离子 ， 该程序还考虑到了金属离子的水解和聚合。
而计算程序 ＳＥ４ Ｐ ＿则依据这些常数绘制出在不同 ｐ Ｈ条件下的金属离子与各种配位形态和水
动力， 并为环境分析化学工作者解决复杂环境体系的问题提供了很大的方便。环境分析化学 已经发展为内容浩繁， 化学和环境科学基础理论和相关实验技术水平较深的－Ｉ交叉性学科。 ＇ ｑ 在综合性大学和高等师范院校中， 环境分析化学是分析化学专业硕士研究生的学位课程，
也是应用化学、 环境科学及相关专业本科生的一门基础课程。由于该课程的理论和实验教学 目 前没有统一的体系和大纲， 加上近年来该学科发展迅速， 知识更新速度很快 ， 在强调基础知 识的同时向学生介绍一些反映该学科前沿的计算方法和分析技术 ， 有利于培养学生的科研能 力， 并能取得较好的教学效果。 用于计算化学平衡的计算机程序模拟是研究环境和生物体 系中金属元素形态 的有力工 具， 因其能对含有许多配体和多种金属离子的复杂多元体系提供在一定条件的下各种形态分 布， 现已成为理解水文和地球化学反应过程以及生物无机化学和环境无机化学等新兴交叉学 科的基 础 。迄 今 已有许 多应 用 于元 素形 态学 研 究 的 计 算 程 序 ， Ｂ Ｓ ＆ ＳＥ４、 Ｊ 如 ＥＴ Ｐ【 ｊ ＭＮ Ｑ 、ＳＱ Ａ 和 Ａ Ｓ Ｍ 。 而 ＱＡ 【则是用于探讨各种有机污染物和毒性 ＩＥ Ｌ ＪＰＥ Ｕ Ｄ ＬＣ 。 等； Ｓ Ｒｌ 之间相互关系的计算程序。这些计算程序的应用推进了环境分析化学的发展 。
多 Ｏ 一 Ｈ 会影响测定结果的准确性 。由于 Ｂ Ｓ Ｈ 或 ， Ｊ ＥＴ是通过电位滴定平衡得到的热力学
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平衡常数 ， 与实际体系动态变化过程的离子强度 、 以及海河水中压力 的变化往往有些差 温度 距， 在计算时需要代人不同温度和压力条件下金属离子的水解常数值 。 为了证明形态分析理论计算的正确性 ， 往往需要谱学的有力支持。多核核磁共振技术是 研究金属离子和有机配合物的组成、 结构以及反应动力学最有效和最直接 的手段。比如运
用 ” 、Ｏ 、 Ａ Ｍ Ｈ、 Ｃ ” 、 Ｐ １ Ｒ技术对环境和生物体系中铝与有机物的配位作用和空间结构进 Ｎ
行表征 ， 具有干扰小、 非破坏性、 基底效应小 、 预处理简单、 用量少的特点… ； ３ Ｍ ＣＮ Ｒ对有 Ｈ１
机配体结合点和碳骨架提供了非常有用的信息； Ｍ ＰＮ Ｒ用来研究水环境中含磷有机物与铝
配位形成 ＯＡ一 配合物的情况¨， ；Ａ Ｍ —１ Ｐ １ Ｒ谱提供了不 同铝离子形态的化学位移 、 、 ” Ｎ 线宽
线形、 耦合常数等信息， 能反映 ｌ Ａ 核所处的局域化学环境： 配位原子种类、 配位数、 几何构型、
交换动力学测定等。它是用 Ｎ Ｒ研究铝 的配合物的物理和化学环境 的重要指标。另外 ， Ｍ 在
环境分析化学是环境化学的重要组成部分 ， 也是开展环境科学研究不可缺少的基础 内容 ， 是研究环境污染物质的组成、 结构、 状态以及含量 的分析化学的一个新的分支 ， 了许 多分 包括 析化学前沿领域和各种先进技术¨。从某种意义上来讲 ， 环境科学的发展依赖环境分析化学 的发展 。近年来 ， 随着现代计算机技术的推广应用， 了环境分析化学的发展以很大的 给予
学基础， 而且这些内容也是正在发展 中的新兴交叉学科——化学生物学研究 中所采用的技术
手段 。
３ 环境生态毒理学 Ｑ Ａ Ｓ Ｒ分析中的 Ｓ Ｂ Ｌ软件 Ｙ Ｙ
ＱＡ （ ｕｎｔｉ ｔｃ ｒ Ａｔｉ ｅｔｎｈ ） Ｓ Ｒ Ｑａｔ ｔｅ ｒ ｔｅ ｃｖｙＲｌｉ ｓｉ 中的 Ｓ Ｂ Ｌ 商 品名） ｉ ｖ Ｓ ｕ ｕ ｉｔ ａｏ ｐ ａ ＹＹ （ 是用于探讨各种 有机污染物的结构及其活性之间相互关系的应用软件。其最主要的基本功能是对有机化学品 的环境行为和毒性进行预测 、 评价和筛选， 以及探讨有机污染物的作用机制。学生在掌握环境 方面基本知识的同时 ， 必须了解本专业的前沿领域和方向。 目 前对大量有机化学品中筛选出
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Ｍ Ｎ Ｑ ＩＥ Ｌ 程序是上述几种程序优选和组合 ， 主要涉及各种物质的化学组成分析和形态分 析， 可 溶 性 形 态 ［ ａ ，Ｈ ｓ 、配 合 物 形 态 ［ａＯ（ｑ ，ｌ ］ 如 ｃ ， ０一］ ＣＣ ，ａ）ＡＦ 、固 态 ［ａＯ（）Ａ（ Ｈ）（）和溶解态沉淀等。典型的 ＭＮ Ｑ ＣＣ ，Ｓ ，１Ｏ ，Ｓ］ ＩＥ Ｌ 程序计算主要包括 ：１ （）计算 出环境水溶液体系中的各种化学形态的分布；２ （ ）确定环境水化学 系统 的理论计算 的 ｐ Ｈ； （） ３ 模拟各种介质中的离子转移 ；４ 计算物质表面吸收的形式 ；５ （） （）模拟 固相沉淀；６ （ ）研 究毒性反应的可能机制 ；７ 辅助实验室质量的保证和控制；８ 测定新的化合物热力学常数 （） （） 等。在进行化学平衡模拟计算时需要选择和改变热力学常数 ， 再输人各种化学组成的总浓度 、 温度和表面积等参数 ， 然后通过运算给出物质的形态分布。 为了进一步丰富和发展 ＭＮ Ｑ 计算程序 ， ＩＥ Ｌ 我们建立了在低离子强度下的天然水 中铝形 态的计算模型（ ＬＣ 。 Ａ ＳＭ） 。 。设定在天然水中的有机酸是以三元酸的形式处理并进行化学 平衡计算的¨ 并考虑如下两种情况：１ 天然水与三水铝矿是平衡的，Ａ¨］ ， （） ［ ｌ 总是受到固相 溶解度控制 （ 如三水铝石 、 高岭石和水铝英石等 ） （ ）偏 离平衡 ， 的水化学 由显著偏 离 ；２ 铝
知识 、 配位平衡常数的计算等环境分析化学基础知识 ， 而且锻炼了应用计算机解决化学问题的 能力。通过谱学的归属和程序计算的结果 ， 可以判断出金属离子与环境生物体系中的生物分 子的结合点位（ｉ ｉ ｔ ）结合形态 （ｉ ｉ ｅｉ ）结合能力 （ｉ ｉ ｂｉ ｓ和结合 Ｂ ｄ ｇ ｉｓ、 ｎ ｎ ｓｅ Ｂ ｄ ｇ ｐｃ ｓ 、 ｎｎ ｓ ｅ Ｂ ｄ ｇ ｉｔ ） ｎ ｎ ａ ｌｉ ｅ 效应（ ｉ ｉ ｆ ｔ ， Ｂｎ ｎ ｅｅ ｓ 即对生物分子的构型和构象及其生理活性 的影响¨ ” ； ｄ ｇ ｆｃ ） 还能推测 出是 内层配位形式（ｎｅ ｓｈｒ ｃｏ ｉ ｔｎ 或与水和羟基等分子和离子的外层配位形式（ ｕ ｒ Ｉ ｒｐｅ ｏ ｄ ａｏ） ｎ — ｅ ｒｎｉ Ｏｔ— ｅ ｓ ｅ ｏ ｄ ａｏ） 。这些内容既丰富 了学生的有机波谱学知识 ， ｐ ｒ ｃｏ ｉ ｔｎ ｈ ｅ ｒｎ ｉ 还强化 了他们 的结构化
具有共同活性 （ 如环境内分泌干扰性等） 的物质 ， 并且对化学物质的活性进行预测已经成为环
境科学的研究热点¨ 。采用 Ｔｉ ｓ ｒ ｏ公司研制开发的 Ｓ Ｂ Ｌ ｐ Ｙ Ｙ 软件包 中的 Ｈ Ｓ Ｒ模块产生分 ＱＡ 子全息（ ｏ ｃｌ ｏｇ ｍ 来表征分子结构 ， ｍｌ ｕ ｒ ｌ ｒ ） ｅ ａｈｏ ａ 利用偏最ｄ －乘法可将分子全息与有机物的生 ｘ 物活性关联 ， 从而得到具有预测能力的 数学模型。该方法不仅避免 了三维 ＱＡ Ｓ Ｒ技术 中所必 需的分子三维结构 、 生物活性构象及叠合规则的确定等 ， 而且分子全息的产生能够 自动迅速地 生成 ， 因而具有广泛 的应用前景¨ 。与 Ｈ ＳＲ相 比， ＱＡ 比较分子场分析 ＣＭ Ａ Ｃｍ ａ ｔｅ ｏ Ｆ （ ｏ ｐｒｉ ａｖ Ｍ ｌ ｕ ｉｄ ｎｌ ｉ 主要是在分子水平上 ， ｏ ｃｌ Ｆ ｌ Ａ ａ ｓ） ｅ ａ ｅ ｙｓ ｒ 认为化合物分子与受体间的结合主要是通过疏 水作用、 范德华力 、 静电作用和氢键作用实现的， 作用于同一受体的化合物分子与受体之间的 各种作用力场应该有一定的相似性 ； 在不了解受体三维结构的情况下， 研究化合物周围的各种