1、introductiongeneralization下村修现年80岁的下村修1928年出生于日本京都府，1960年获得名古屋大学理学博士学位后赴美，先后在美国普林斯顿大学、波士顿大学和伍兹霍尔海洋生物实验所工作。他1962年从一种水母中发现了荧光蛋白，被誉为生物发光研究第一人。 马丁沙尔菲马丁沙尔菲出生于1947年，现年61岁，是美国哥伦比亚大学生物学教授。他获奖的主要贡献在于向人们展示了绿色荧光蛋白作为发光的遗传标签的作用，这一技术被广泛运用于生理学和医学等领域。 瑞典皇家科学院8日宣布，美籍华裔科学家钱永健、美国生物学家马丁沙尔菲和日本有机化学家兼海洋生物学家下村修共同获得2008年度诺贝
2、尔化学奖，将均分1000万瑞典克朗（约合140万美元）奖金。帮助他们获奖的是绿色荧光蛋白。这种蛋白为生物与医学实验带来革命，它发出的荧光像一盏明灯，帮助研究人员照亮生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应。 由于绿色荧光蛋白用紫外线一照就发出鲜艳绿光，研究人员将绿色荧光蛋白基因插入动物、细菌或其他细胞的遗传信息之中，让其随着这些需要跟踪的细胞复制，可“照亮”不断长大的癌症肿瘤、跟踪阿尔茨海默氏症对大脑造成的损害、观察有害细菌的生长，或是探究老鼠胚胎中的胰腺如何产生分泌胰岛素的细胞。 瑞典皇家科学院2009年10月7日宣布，万卡特拉曼-莱马克里斯南(Venkatraman Ramakrishnan)
3、 、托马斯-施泰茨(Thomas Steitz) 和阿达-尤纳斯(Ada Yonath)因对“核糖体结构和功能的研究”做出突出贡献而获得2009年诺贝尔化学奖。 sidney.altmanyale.edu Sidney Altman由于在研究核糖核酸(RNA)具有催化性能方面所作的贡献，奥尔特曼教授和另一位美国科罗拉多大学生物化学家托马斯R切赫(Thomas Robert Cech)同时荣获1989年诺贝尔化学奖。他们关于核糖核酸(RNA)具有催化活性的发现，使生物学的两大领域发生了根本变化：它不但修正了所有的酶都是蛋白质蛋白质的长期存在的传统理念，而且对于生命起源的问题也需要从不同的角度来认
4、识了。Thomas Robert Cech2001年度诺贝尔化学奖获得主、名古屋大学教授、日本理化研究所理事长野依良治（R. Noyori）先生指出：化学是现代科学的中心，而合成化学则是化学的中心。 “钯催化的交叉偶联反应”研究领域属于“导向有机合成的金属有机化学”（Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis） 2010诺贝尔化学奖：诺贝尔化学奖：“焊接焊接”碳原子的艺术碳原子的艺术美国普渡大学化学教授 美国特拉华大学名誉退休教授 北海道大学名誉退休教授 试管中的试管中的“伟大艺术伟大艺术” 2011年，以色列科学家年
5、，以色列科学家Daniel Shech-tman诺贝尔化学奖，获奖理由是诺贝尔化学奖，获奖理由是“发现准晶体发现准晶体- quasicrystal” 。非周期性“镶嵌”，比如在西班牙阿尔罕布拉宫和伊朗Darb-i Imam神殿中发现的中世纪伊斯兰镶嵌艺术，帮助科学家理解了准晶体在原子水平的特征。在这些镶嵌中，比如准晶体，模式是规则的它们遵循数学法则但它们从不重复自己。在准晶体中，原子间不同距离之比同黄金分割相关。普通晶体只能具有二次、三次、四次或六次旋转对称性，但是准晶的布拉格衍射图具有其他的对称性，例如五次对称性或者更高的如六次以上的对称性。 丹尼尔谢克特曼 跟随Shechtman的发现，科
6、学家已经在实验室中制造了其它种类的准晶体，并从来源于俄罗斯一条河流中的矿石样本中发现了天然准晶体。一家瑞典公司也从某种形态的铁中发现了准晶体。科学家们目前正在实验于不同产品中使用准晶体，比如煎锅和柴油机。 罗伯特莱夫科维茨布莱恩克比尔卡2012年10月10日两位美国科学家杜克大学医学中心罗伯特莱夫科维茨（Robert J. Lefkowitz）和斯坦福大学医学院布莱恩克比尔卡（Brian K. Kobilka）因“G蛋白偶联受体研究”获奖。二人将均分800万瑞典克朗奖金。每个人的身体就是一个数十亿细胞相互作用的精确校准系统。每个细胞都含有微小的受体，可让细胞感知周围环境以适应新状态。罗伯特莱夫
7、科维茨和布莱恩克比尔卡因为突破性地揭示G蛋白偶联受体这一重要受体家族的内在工作机制而获得2012年诺贝尔化学奖。 n长期以来，细胞如何感知周围环境一直是一个未解之谜。科学家已经弄清像肾上腺素这样的激素所具有的强大效果：提高血压、让心跳加速。他们猜测，细胞表面可能存在某些激素受体。nn莱夫科维茨于1968年开始利用放射学来追踪细胞受体。他将碘同位素附着到各种激素上，借助放射学，成功找到数种受体，其中一种便是肾上腺素的受体：-肾上腺素受体。1980年代新加入的克比尔卡开始挑战难题，意欲将编码-肾上腺素受体的基因从浩瀚的人类基因组中分离出来。当研究人员分析该基因时，他们发现该受体与眼中捕获光的受体相
8、类似。他们认识到，存在着一整个家族看起来相似的受体，而且起作用的方式也一样。nn今天这一家族被称作“G蛋白偶联受体”。大约一千个基因编码这类受体，适用于光、味道、气味、肾上腺素、组胺、多巴胺以及复合胺等。大约一半的药物通过G蛋白偶联受体起作用。n在2011年，克比尔卡还取得了另一项突破：他和研究团队在一个精确的时刻-肾上腺素受体被激素激活并向细胞发送信号获得了-肾上腺素受体图像。这一图像是一个分子杰作，可谓几十年辛苦研究的成果。 马丁马丁卡普拉斯卡普拉斯(Martin Karplus)，迈克尔，迈克尔莱维特莱维特(Michael Levitt)和亚利耶和亚利耶瓦谢尔瓦谢尔(Arieh Wars
9、hel)，在，在“发展复杂化学体系多尺度模型发展复杂化学体系多尺度模型”方面所做的贡献方面所做的贡献。在上世纪。在上世纪70年代，他们的工作帮助我们加深对化学过程的理解与预测。化学领年代，他们的工作帮助我们加深对化学过程的理解与预测。化学领域所取得的大部分重要进展都离不开域所取得的大部分重要进展都离不开,先进计算机模型的帮助如废气的催化净化先进计算机模型的帮助如废气的催化净化，或是植物绿叶中发生的光合作用过程。，或是植物绿叶中发生的光合作用过程。今年的诺贝尔化学奖成果综合了两个不同领域方法的精华，设计出了基于经今年的诺贝尔化学奖成果综合了两个不同领域方法的精华，设计出了基于经典物理与量子物理学
10、两大领域的方法。举例而言，为了模拟药物如何在人体内与典物理与量子物理学两大领域的方法。举例而言，为了模拟药物如何在人体内与其靶标蛋白相结合，计算机会利用量子物理方法计算靶标蛋白质原子与药物发生其靶标蛋白相结合，计算机会利用量子物理方法计算靶标蛋白质原子与药物发生反应的过程。而这一大型蛋白质的其余部分则会被借助基于经典物理学的方法进反应的过程。而这一大型蛋白质的其余部分则会被借助基于经典物理学的方法进行模拟。行模拟。1.目前担任法国斯特拉斯堡大学教授，以及美国哈佛大学教授。马丁目前担任法国斯特拉斯堡大学教授，以及美国哈佛大学教授。马丁卡普拉斯主卡普拉斯主要研究是在核磁共振谱学、化学动态学、量子化
11、学和生物大分子的分子动力学模要研究是在核磁共振谱学、化学动态学、量子化学和生物大分子的分子动力学模拟方面。提出了有关耦合常数和二面角之间关系的卡普拉斯方程拟方面。提出了有关耦合常数和二面角之间关系的卡普拉斯方程(Karplus equation)。2.美国斯坦福大学医学院教授职位美国斯坦福大学医学院教授职位 3.美国南加州大学杰出教授美国南加州大学杰出教授 计算机计算机原子世界里原子世界里你的维吉尔（你的维吉尔（Virgil） 2006年月日,头口、蹄及舌头呈现出绿色荧光的转基因克隆小猪日前在东北农业大学顺利降生。这是中国培育出的首例绿色荧光的转基因猪，也是世界上第四例通过体细胞核移植技术培育
12、的该类转基因猪。 在紫外线照射下的转基因克隆猪显示出明显的绿色荧光蛋白的特征在紫外线照射下的转基因克隆猪显示出明显的绿色荧光蛋白的特征 分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一；分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一； 分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关理论的科学；其相关理论的科学； 分析化学是化学中的信息科学；分析化学是化学中的信息科学； 分析化学的发展促进了分析科学的建立分析化学的发展促进了分析科学的建立; 分析化学的发展过程是人们从化学的角度认识世界、解分析化学的发展过程是人们从化学的角度认识世界、解释世界
13、的过程；释世界的过程； 20世纪世纪40年代前：分析化学年代前：分析化学=化学分析；化学分析； 越来越多的问题化学分析不能解决：越来越多的问题化学分析不能解决： 快速、实时检测方法？快速、实时检测方法？ 痕量分析方法？结构确定？痕量分析方法？结构确定？FECS, Federation of European Chemical Societies 理论对象（问题）技术生产科学技术 贝采里乌斯测定贝采里乌斯测定 原子量使用的天平原子量使用的天平Jns Jakob Berzelius 20世纪世纪40年代后：年代后： 仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位；仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的
14、地位； 原因：原因： （1）物理学）物理学+电子技术电子技术+精密仪器制造技术的发展；精密仪器制造技术的发展； （2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫切需要）；切需要）； 分析化学分析化学 = 化学分析化学分析+仪器分析；仪器分析； 仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息introductionclassification and development of instrument analysis 分析化学的三个发展阶段，三次变革。分析化学的三个发展阶段，三次变革。阶段一
15、：阶段一： 16世纪，天平的出现。分析化学具有了科学的内涵；世纪，天平的出现。分析化学具有了科学的内涵； 20世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分析化学的理论基础。析化学的理论基础。分析化学由一门操作技术变成一门分析化学由一门操作技术变成一门科学；科学； 分析化学的第一次变革；分析化学的第一次变革； 20世纪世纪40年代前，化学分析占主导地位，仪器分析年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少和精度低；种类少和精度低； 20世纪世纪40年代后，仪器分析的大发展时期。年代后，仪器分析的大发展时期。 仪器分析使分析速度加快，促进化学工业发展；仪器分析
16、使分析速度加快，促进化学工业发展； 化学分析与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低；化学分析与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低； 为什么出现在这一时期？为什么出现在这一时期？一系列重大科学发现，为仪器分一系列重大科学发现，为仪器分析的建立和发展奠定基础。析的建立和发展奠定基础。 （1）Bloch F 和和Purcell E M；建立了核磁共振测定方法；建立了核磁共振测定方法；诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖1952年；年； （2）Martin A J P 和和Synge R L M；建立了气相色谱分析法建立了气相色谱分析法；诺贝尔化学奖；诺贝尔化学奖1952年；年； （3）Heyrovsky J，建立
17、极谱分析法，诺贝尔化学奖建立极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年年仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。如半导体材料，有的要求纯度达如半导体材料，有的要求纯度达 99.9999999% 99.9999999%以上以上 八十年代初，以计算机应用为标志的分析化学第三次变革。八十年代初，以计算机应用为标志的分析化学第三次变革。 （1）计算机控制的分析数据采集与处理：）计算机控制的分析数据采集与处理： 实现分析过程的连续、快速、实时、智能；实现分析过程的连续、快速、实时、智能； 促进化学计量学的建立。促进化学计量学的建立。 （2）化学计量学：）化学计量学：利
18、用数学、统计学的方法设计选择最佳分利用数学、统计学的方法设计选择最佳分析条件，获得最大程度的析条件，获得最大程度的化学信息。化学信息。 化学信息学：化学信息学：化学信息处理、查询、挖掘、优化等。化学信息处理、查询、挖掘、优化等。 （3）以计算机为基础的新仪器的出现：）以计算机为基础的新仪器的出现： 傅里叶变换红外；色傅里叶变换红外；色-质联用仪。质联用仪。 classification of instrument analytical method仪器分析电化学分析法光分析法色谱分析法热分析法分析仪器联用技术质谱分析法classification of electrochemical anal
19、ysis电化学分析法电位分析法电解分析法电泳分析法库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法classification of chromatographic analysis色谱分析法气相色谱法薄层色谱法液相色谱法激光色谱法电色谱法超临界色谱法classification of electrochemical analysis光分析法原子吸收法红外法原子发射法核磁法荧光法紫外可见法分子光谱分子光谱原子光谱原子光谱classification of electrochemical analysis其他分析法质谱分析法联用技术热分析法Carbon Monoxide 美国加州美国加州IBM研究实验室的访
20、问学者泽彭菲尔德（研究实验室的访问学者泽彭菲尔德（P.Zeppenfield）利用利用STM操纵小分子，将操纵小分子，将28个一氧化碳分子在铂金的表面上排个一氧化碳分子在铂金的表面上排布成了世界上最小的布成了世界上最小的“分子人分子人” 北京大学纳米中心的北京大学纳米中心的学者通过学者通过AFM针尖对针尖对基质基质Au-Pa合金上的合金上的机械刻蚀，书写了世机械刻蚀，书写了世界上最小的唐诗（界上最小的唐诗（10微米微米10微米）微米） tipholdermotor control SPM tipsamplepiezo translator中国科技大学侯建国教授领导的课题组将中国科技大学侯建国教
21、授领导的课题组将C60分子组装在单分子组装在单层分子膜的表面，隔绝了金属衬底的影响，在零下层分子膜的表面，隔绝了金属衬底的影响，在零下268度下，度下，将分子热运动冻结，利用扫描隧道显微镜（将分子热运动冻结，利用扫描隧道显微镜（STM）在国际上）在国际上首次首次“拍下拍下”了能够分辨碳碳单键和双键的分子图象了能够分辨碳碳单键和双键的分子图象 中科院原子核所和生化所表中科院原子核所和生化所表征征DNA复制过程复制过程 DNA聚合酶聚合酶 平行双链平行双链DNA(PDNA右右手螺旋及链的等距间隔手螺旋及链的等距间隔 ) 中国科学院上海原子核所应用中国科学院上海原子核所应用自己研制成功的自己研制成功
22、的STM与上海细与上海细胞生物学所及前苏联科学院分胞生物学所及前苏联科学院分子生物学所合作获得的一种新子生物学所合作获得的一种新的的DNA构型构型 STM 扫描模式示意图扫描模式示意图（a）恒电流模式；（）恒电流模式；（b）恒高度模式）恒高度模式S 为针尖与样品间距，为针尖与样品间距，I、Vb 为隧道电流和偏置电压，为隧道电流和偏置电压，Vz为控制针尖在为控制针尖在 z 方向高度的反馈电压。方向高度的反馈电压。焦点：焦点：怎样在更加微观的尺度（比如说怎样在更加微观的尺度（比如说亚微米、纳米尺度亚微米、纳米尺度）上）上原位、活原位、活体、实时、快速体、实时、快速地获取、分析、处理相关生物化学信息
23、？地获取、分析、处理相关生物化学信息？SystemsCellsMolecules1 nanometer10010-110-210-310-510-410-610-710-810-910-101 micrometer1 meter生命科学生命科学的研究已深入到单细胞甚至单分子和核酸的单个碱基的研究已深入到单细胞甚至单分子和核酸的单个碱基这样的层次。这样的层次。100nm100nm二氧化硅荧光（二氧化硅荧光（Ru（BPY）3）纳米颗粒）纳米颗粒 荧荧 光光 纳纳 米米 颗颗 粒粒 电电 镜镜 照照 片片ab（2 2）核壳荧光纳米颗粒与）核壳荧光纳米颗粒与活细胞活细胞的生物亲和性研究的生物亲和性研究
24、 HNE1细胞与二氧化硅壳荧光纳米颗粒的生物亲和性，连细胞与二氧化硅壳荧光纳米颗粒的生物亲和性，连续培养续培养10天，细胞传代四次。（天，细胞传代四次。（a）没有吞噬纳米颗粒的细胞；）没有吞噬纳米颗粒的细胞；（b）吞噬纳米颗粒的细胞。）吞噬纳米颗粒的细胞。具有单碱基错配识别能力的分子信标探针，可以用于具有单碱基错配识别能力的分子信标探针，可以用于检测单细胞内基因的表达、突变等检测单细胞内基因的表达、突变等分子信标探针Tyagi和和Krammer于于1996年设计了一种可以特异性识别核年设计了一种可以特异性识别核酸序列的新型荧光探针酸序列的新型荧光探针,这种荧光探针通过与核酸靶分子进这种荧光探针
25、通过与核酸靶分子进行杂交后发生构象的变化而发出荧光行杂交后发生构象的变化而发出荧光,他们将其命名为分子他们将其命名为分子信标信标(Molecular Beacon)。首例分子信标结构示意图首例分子信标结构示意图环状区环状区茎杆区茎杆区荧光基团荧光基团猝灭基团猝灭基团 社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（学（DNA技术，物证）技术，物证） 化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；
26、 生命科学：DNA测序；活体检测；测序；活体检测； 环境科学：环境监测；污染物分析；环境监测；污染物分析； 材料科学：新材料，结构与性能；新材料，结构与性能； 药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；天然药物的有效成分与结构，构效关系研究； 外层空间探索：微型、高效、自动、智能化仪器研制。微型、高效、自动、智能化仪器研制。n环境中有什么有毒物质？环境中有什么有毒物质？n它们来自何方？它们来自何方？n进入环境后有什么变化？进入环境后有什么变化？n可能造成什么危害？可能造成什么危害？n应当采取什么措施？应当采取什么措施？n新化学产品进入环境前能采取什么方法防新化学产品进入环境前能采取什么方法
27、防止或减少对环境的冲击？止或减少对环境的冲击？ 1952年年12月月5日至日至8日英国伦敦全境被浓日英国伦敦全境被浓雾覆盖，这是由于温度逆增，致使燃煤产雾覆盖，这是由于温度逆增，致使燃煤产生的烟雾不断积累，烟雾中的三生的烟雾不断积累，烟雾中的三 氧化二氧化二铁促使二氧化硫氧化产生硫酸泡沫，凝结铁促使二氧化硫氧化产生硫酸泡沫，凝结在烟尘上面形成的酸雾。四天中死去人数在烟尘上面形成的酸雾。四天中死去人数比常年同期约多比常年同期约多 人。因患支气管炎、人。因患支气管炎、肺炎、肺癌、肺结核、冠心病而死亡的人肺炎、肺癌、肺结核、冠心病而死亡的人数成倍增加。接连几次的烟雾，使数成倍增加。接连几次的烟雾，使
28、 人因此丧生。这就是震惊世界的人因此丧生。这就是震惊世界的“ ”。这次事件强烈震撼了。这次事件强烈震撼了人们的心灵，从此引起了人类对环境污染人们的心灵，从此引起了人类对环境污染的重视。的重视。4000伦敦伦敦烟雾烟雾事件事件13000洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾在上海，由于各种机动车排放大量的尾气，在上海，由于各种机动车排放大量的尾气， 1995年年6 月月2首次出现光化学烟雾。上海市中山东一路外滩一首次出现光化学烟雾。上海市中山东一路外滩一带，出现淡蓝色烟雾，许多行人感觉眼鼻受刺激。带，出现淡蓝色烟雾，许多行人感觉眼鼻受刺激。 环 境 这是最早一份这是最早一份关于环境对生物种关于环境对生
29、物种群影响的研究群影响的研究 工业化前英国乡村有很多工业化前英国乡村有很多白色蛾子白色蛾子停在布满停在布满淡色苔藓的树皮上，不易被鸟发现；淡色苔藓的树皮上，不易被鸟发现； 工业化后，工业化后，黑色蛾子黑色蛾子逐渐取而代之，因为黑逐渐取而代之，因为黑烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。1872年，英国一家科学杂志首次使用年，英国一家科学杂志首次使用“酸雨酸雨”一词，本世纪一词，本世纪80年代年代，“空中死神空中死神”酸雨成为全球性问题。酸雨成为全球性问题。 酸雨使农作物减产、建筑物腐蚀、树木枯萎、湖泊酸化、鱼类死亡，酸雨使农作物减产、建筑物腐蚀、树木枯萎、湖泊酸化、鱼
30、类死亡，还会刺激人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化。还会刺激人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化。 保护地球生物免受太阳有害紫外线照射的臭氧层保护地球生物免受太阳有害紫外线照射的臭氧层因遭受破坏日益稀薄。因遭受破坏日益稀薄。1985年英国科学家发现南年英国科学家发现南极上空出现臭氧层空洞，并证实这同氟里昂分解极上空出现臭氧层空洞，并证实这同氟里昂分解产生的氯原子有直接关系。产生的氯原子有直接关系。1987年北极臭氧层也年北极臭氧层也出现空洞。此后科学家发现在其它地区也有臭氧出现空洞。此后科学家发现在其它地区也有臭氧层变薄现象。层变薄现象。过量营养物导致藻类大量生长，过量营养物导致藻类
31、大量生长，赤潮频繁发生，近海鱼虾锐减。赤潮频繁发生，近海鱼虾锐减。科学试验证实，人体血液中汞的安全浓科学试验证实，人体血液中汞的安全浓度为度为1微克微克10毫升，当到达毫升，当到达5-10微克微克10毫升时，就会出现明显中毒症状。毫升时，就会出现明显中毒症状。经计算，如果一个人每天食用经计算，如果一个人每天食用200克含克含汞汞05毫克公斤的鱼，人体所摄入的毫克公斤的鱼，人体所摄入的汞量恰好在此安全范围内。然而，经测汞量恰好在此安全范围内。然而，经测定水俣湾的海产品汞的含量高达每公斤定水俣湾的海产品汞的含量高达每公斤几十毫克，已大大超标几十毫克，已大大超标 Birth defects, bra
32、in damage, weakening of immune systems and many other severe problems were traced to a factory that dumped mercury contaminated waste into the bay at Minamata, Japan. The mercury became reconcentrated as it worked its way through the food chain back to people. Mercury is released in gaseous form whe
33、n coal is burned. It falls to earth and enters the food chain. Most humans have already accumulated mercury in their bodies while breathing, drinking, and eating.1955年日本富山县神川通发生年日本富山县神川通发生“骨痛病骨痛病” ，经长期跟踪调查研究，经长期跟踪调查研究，最终确认这是一种重金属镉污，最终确认这是一种重金属镉污染所致染所致,又称又称“公害病公害病” 70年代日本和美国客机前风挡玻璃在万米高空出现裂年代日本和美国客机前风
34、挡玻璃在万米高空出现裂纹纹(由暗褐色烟雾由暗褐色烟雾(700ug/m3煤尘煤尘,As, Pb ,Mn,V 氯仿氯仿,氟里昂氟里昂)造成的造成的)PCB 多氯联苯多氯联苯1962二恶英是一种二恶英是一种致癌物质致癌物质，积聚过量会使，积聚过量会使人的面部长出人的面部长出氯痤疮氯痤疮，引起多种健康问，引起多种健康问题。题。 在在越南战争越南战争中，美军曾使用一种强力落中，美军曾使用一种强力落叶剂，名为叶剂，名为“橙剂橙剂”，有不少退伍军人，有不少退伍军人被验出体内积存过量的二恶英。被验出体内积存过量的二恶英。 1976年年，位于，位于意大利意大利萨浮索萨浮索(Seveso)的的依米沙依米沙(Icm
35、esa)化工厂发生爆炸事故，化工厂发生爆炸事故，大量二恶英被释出。大量二恶英被释出。 乌克兰乌克兰2004年年年度总统候选人年度总统候选人尤先科尤先科，他于他于9月开始出现身体不适，至月开始出现身体不适，至11月被证月被证实中毒，体内被验出含量大量二恶英，实中毒，体内被验出含量大量二恶英，接近致命的水平，也是首宗人体摄取大接近致命的水平，也是首宗人体摄取大量二恶英中毒的个案。量二恶英中毒的个案。OOC lC lC lC l2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,1999年年5月比利时月比利时 有机污染物常用的环境分析方法有机污染物常用的环境分析方法EPAEPA优
36、先检测有机污染物分析方法优先检测有机污染物分析方法Environmental Protection Agency 环境分析的发展与整个痕量分析化学经历环境分析的发展与整个痕量分析化学经历的发展是分不开的。具有以下特点：的发展是分不开的。具有以下特点：n 各种新技术，尤其是微处理计算机技术与各种新技术，尤其是微处理计算机技术与原有仪器分析手段的结合原有仪器分析手段的结合n 与其它学科互相渗透与其它学科互相渗透1.1.前处理预分离是关键环节之一前处理预分离是关键环节之一2.2.各种色谱技术的发展推动环境分析的发展各种色谱技术的发展推动环境分析的发展（1 1）毛细管色谱技术的不断发展和应用）毛细管色
37、谱技术的不断发展和应用（2 2）高效液相色谱法）高效液相色谱法(HPLC)(HPLC)的广泛应用的广泛应用（3 3）超临界流体色谱）超临界流体色谱(SFC)(SFC)的发展的发展（4 4）离子色谱）离子色谱(IC)(IC)的应用的应用3.3.联用技术联用技术4.4.与生物学科的结合多方面促进环境分析的发展与生物学科的结合多方面促进环境分析的发展（1 1）优先检测污染物的筛选）优先检测污染物的筛选（2 2）生物实验指导的分离分析）生物实验指导的分离分析（3 3）生物检测）生物检测免疫分析免疫分析5.5.计算机的推广应用使环境分析化学不断出现新计算机的推广应用使环境分析化学不断出现新 的成果的成果
38、6.6.环境分析的质量保证体系环境分析的质量保证体系（1 1）分析方法的标准化）分析方法的标准化（2 2）标准（参考）物质）标准（参考）物质微型高效自动智能1.提出新方法新手段提出新方法新手段 目标：即使极微量非晶态样品也可以提目标：即使极微量非晶态样品也可以提供详尽的检测与结构参量供详尽的检测与结构参量2.发展新概念发展新概念 a. 高灵敏高准确度能够三维空间分辨或高灵敏高准确度能够三维空间分辨或专一高效仪器，含分子或量子电路器件专一高效仪器，含分子或量子电路器件 b. 价廉耐用、需样少、可用于实时过程价廉耐用、需样少、可用于实时过程控制或无需直接接触样品进行遥测（如控制或无需直接接触样品进
39、行遥测（如生物毒剂生物毒剂）c.高通量测定高通量测定: 大量样品的数据采集与大量样品的数据采集与处理，现场实时处理，现场实时d.极复杂和非均一复合体系（化、生）极复杂和非均一复合体系（化、生）的分离分析的分离分析e.非晶化学物系中原子的检测与结构的非晶化学物系中原子的检测与结构的确定，及其随时间的动态的变化确定，及其随时间的动态的变化. 改善现有仪器性能改善现有仪器性能 目标：目标： 可测很微小体积（或量）样可测很微小体积（或量）样品中很低浓度（含量）物质品中很低浓度（含量）物质4. 发展危险、有害物质的高效检测方发展危险、有害物质的高效检测方法，即使隐处、远处也可测出法，即使隐处、远处也可测
40、出5. 星际空间的化学与测定（光学法为星际空间的化学与测定（光学法为主）主）6. 在线过程控制在线过程控制Current/Future Analytical Chemistry 3) 状态解析状态解析1) 按构成要素分离按构成要素分离2) 确定组成和存在状态确定组成和存在状态SpeciationCharacterizationRecognitionChemical Diagnosis Material Diagnosis 1）空气中）空气中CO2的含量：的含量： 1960年年 315 ppm1970年年 340 ppm2030年年 450 ppm2）大规模集成电路）大规模集成电路(LSI)中中
41、U、Th的含量：的含量：ppb-ppt3）海水中）海水中U的含量：的含量：3ppb4）二恶英（）二恶英（dioxin）的允许暴露量：）的允许暴露量：1-20pptCurrent TrendsCurrent Trends 总体分析到表面、局部和深度分析总体分析到表面、局部和深度分析Current Trends状态解析到物质体系的诊断状态解析到物质体系的诊断introductionmain content and learning methods of the course一、一、课程主要内容课程主要内容main content of the course 高效液相色谱高效液相色谱 毛细管电泳毛细
42、管电泳分离分析技术分离分析技术 超临界色谱超临界色谱 振动光谱振动光谱光谱技术光谱技术 荧光光谱荧光光谱 联用技术简介联用技术简介 质谱质谱 其它技术其它技术 核磁共振核磁共振1. 1. 课程性质课程性质 仪器分析：化学仪器分析：化学+物理学物理学+电子技术电子技术+计算机计算机 (综合性学科综合性学科) 基础课：化学专业；应用化学；生物化学；环境化学等基础课：化学专业；应用化学；生物化学；环境化学等专业的基础课；专业的基础课； 2. 2. 课程目标课程目标 培养两类人才：分析仪器的熟练应用者培养两类人才：分析仪器的熟练应用者解决问题；解决问题； 创新型人才创新型人才发现问题，开拓新领域；发现
43、问题，开拓新领域； 例：分析仪器在例：分析仪器在C60的发现中的作用；的发现中的作用； (1 ) 掌握常用仪器分析方法原理、应用，熟悉仪器结构；掌握常用仪器分析方法原理、应用，熟悉仪器结构； (2 ) 使学习者具备选择适宜的分析方法的能力；使学习者具备选择适宜的分析方法的能力； (3 ) 学习创新思维方式。学习创新思维方式。 1. 1. 抓住主线抓住主线 特点特点原理原理用途；重点在原理用途；重点在原理2. 2. 归纳共性与个性归纳共性与个性 色谱法：共性：复杂混合物分离分析色谱法：共性：复杂混合物分离分析 个性：流动相个性：流动相- -原理原理- -对象对象3. 3. 处理好整体与局部处理好
44、整体与局部 分析仪器分析仪器结构流程结构流程关键部件关键部件4. 4. 勤勤 书山无路勤为径！书山无路勤为径！ 仪器分析（第三版）仪器分析（第三版） 高等教育出版社高等教育出版社 2000 2000年，朱明华年，朱明华仪器分析仪器分析 北京大学出版社，北京大学北京大学出版社，北京大学仪器分析仪器分析 高等教育出版社高等教育出版社 1990 1990年，赵藻藩等年，赵藻藩等仪器分析原理方惠群等；仪器分析原理方惠群等； 南京大学出版社南京大学出版社 1994 1994Principles of instrumental analysisPrinciples of instrumental anal
45、ysis Skoog D A Skoog D A Saunders College Publishing,2ed 1980 Saunders College Publishing,2ed 1980仪器分析仪器分析 北京大学出版社，北京大学出版社，Christian G DChristian G D，王镇浦译王镇浦译仪器分析仪器分析 清华大学出版社，清华大学出版社，19911991年年, ,邓勃等邓勃等仪器分析手册化学工业出版社仪器分析手册化学工业出版社 1997 1997年，朱良年，朱良漪漪，仪器分析解题指南与习题高教出版社仪器分析解题指南与习题高教出版社 1998 1998年，施荫玉等年，施
46、荫玉等分析化学学习指导分析化学学习指导大连理工大学出版社大连理工大学出版社 2002 2002年，刘志广年，刘志广(1)(1)principles of instrumental analysisprinciples of instrumental analysis，4ed, 4ed, Barcourt Brace College Publishers, Skoog D A ,1992 Barcourt Brace College Publishers, Skoog D A ,1992 (2)(2)Modern Optical Methods of Analysis，McGraw- Hill,
47、 Skoog D A ;1975(1) 近代色谱分析国防工业出版社近代色谱分析国防工业出版社 1998，傅若农等著；，傅若农等著；(2) 2) 气相色谱分析原理与技术，化学工业出版社，孙传气相色谱分析原理与技术，化学工业出版社，孙传经等，经等，19851985(3) (3) 高压液相色谱法，原子能出版社，金恒亮等，高压液相色谱法，原子能出版社，金恒亮等，19871987(4) (4) 毛细管色谱法，化学工业出版社，孙传经等，毛细管色谱法，化学工业出版社，孙传经等，19911991(1) (1) 光谱导论石油大学出版社光谱导论石油大学出版社 1992，李新安等译；，李新安等译；(2) (2) 近
48、代原子光谱分析，辽宁大学出版社，马成龙等，近代原子光谱分析，辽宁大学出版社，马成龙等，19891989(3) (3) 光谱解析法在有机化学中的应用，科学出版社，洪光谱解析法在有机化学中的应用，科学出版社，洪海上，海上，19811981；(4) (4) 有机化合物结构鉴定与有机波谱学，清华大学出版有机化合物结构鉴定与有机波谱学，清华大学出版社，宁永成，社，宁永成，19891989；(5)(5)有机化合物波谱分析，人民卫生出版社，姚新生等，有机化合物波谱分析，人民卫生出版社，姚新生等，19811981Agilent 1100 Millipore-waters 810 Agilent 6890N 6890N/5973IGC/MS 高效液相色谱仪 高效液相色谱仪 气相色谱仪 气-质联用色谱仪 荧光分光光度计 Cary100紫外/可见分光光度计 240DuoVista MPX等离子耦合发射光谱原子吸收分光光度计 AVATAR370 LabRam II超级小型拉曼光谱仪 红外光谱仪 AVANCE400JSM-840 显微镜 核磁共振仪
