環境理論化學與實驗研究所

環境理論計算與實驗是王文興院士于2003年成立推薦一個華體會平臺之初確立的三個方向之一，用理論化學的方法研究環境問題一直是王院士的夙愿。將理論計算與實驗有機結合一直是王院士追求的目標。環境理論化學與實驗研究所的成立為實驗這一目標奠定了基礎。環境理論化學與實驗研究所將量子化學計算、分子模擬與實驗相結合，研究環境污染物在大氣、水體、土壤及生物體等典型環境中的形成與降解過程、環境毒性評估、二次氣溶膠成核機制、海洋氣溶膠表面的多相反應等。擁有由高性能SGI工作站，浪潮刀片式服務器、50余臺Dell服務器以及由200余臺PC機組成的并行計算局域網，現有Gaussian、Discovery Studio、Materials Studio、Siesta、Charmm、Chemshell、Turbomole、Vasp、Polyrate、Mesmer等程序及一套超低溫基質隔離系統和一套偏振調制界面反射吸收紅外光譜裝置，可滿足化學基元過程實驗和理論計算需要。同時具有完備的酶分離純化、細胞及生態毒理學實驗體系，建有研究級倒置熒光顯微成像系統、體式顯微鏡、流式細胞儀、熒光定量PCR儀、多功能酶標儀、蛋白質純化系統、蛋白電泳系統、凝膠成像儀、熒光及紫外光譜儀，在分子水平上對污染物的毒性機制、生物酶作用下污染物的轉化機理進行實驗驗證。

研究方向：

(1) 二噁英的形成與降解機理；

(2) 典型農藥在環境中的降解機理(化學降解和酶催化降解)；

(3) 大氣中揮發性有機化合物的氧化及氣溶膠成核的微觀機理；

(4) 溴系阻燃劑類化合物的降解機理；

(5) 多環芳烴的大氣轉化及硝基多環芳烴的形成機理；

(6) 新型PPCPs 類污染物的降解機理；

(7) 氮氧化物在海鹽粒子表面非均相反應的微觀機理；

(8) 有機物對水生生物急性毒性的預測模型及作用機理；

(9) 顆粒污染物的生物效應和環境過程；

(10)  典型環境污染物與人體關鍵大分子(DNA、蛋白質等)的相互作用機理；

(11) 大氣細顆粒中微生物的種類分布以及其健康影響；

(12) 氣溶膠的界面非均相反應。

主持項目：

環境理論化學研究室先后承擔2項國家自然科學基金重點項目、2項“973”項目子課題、1項“863”項目子課題、30余項國家自然科學基金面上項目及青年項目、2項山東省杰出青年基金、2項教育部新世紀優秀人才等?？偨涃M2500余萬元。

研究成果：

在Environ. Sci. & Technol.、Atmos. Chem. Phys., Sci. Total Environ.、Atmos. Environ.、Chemosphere、Environ. Pollut.等環境科學領域權威期刊上發表SCI學術論文200余篇，其中在Environ. Sci. & Technol.發表論文14篇。

學生培養：

培養全國百篇優秀博士論文獲得者1人、教育部學術新人獎獲得者1名、研究生國家獎學金8名、研究生資助創新基金4名、與國外知名高校聯合培養研究生6名。

主要成員：

環境理論化學與實驗研究所現有教師9人，教授5人，副教授3人，講師1人。其中中國工程院院士1人，泰山學者1人，新世紀優秀人才2人，山東省杰青2人。在讀研究生50余人，已畢業研究生40余人。

教師隊伍：

王文興院士, 張慶竹教授，杜林教授，孫孝敏教授，何茂霞教授，姜威副教授，徐菲副教授，李延偉副教授，丁磊博士

（一） 代表性科研項目

1. 應用人工生物膜研究生物界面對碳納米顆粒沉積的影響 （國家自然科學基金面上項目，69萬元， 2018-2021，姜威主持）

2. “大氣中有機胺和氨氣協同作用下酸性氣體成核機理的量子化學研究”（國家自然科學基金委面上項目，71.5萬元，2017-2020，王文興主持）

3. “二次有機氣溶膠的界面反應及其在灰霾形成中的作用機制”（國家自然科學基金委重大研究計劃重點支持項目，262萬元，2017-2020，杜林主持）

4. “揮發性有機物的大氣反應”(山東省自然科學杰出青年基金，60萬元，2017-2020年，杜林主持)

5. “活性鹵素自由基復合物的實驗探測與理論研究”（國家自然科學基金委面上項目，80萬元，2016-2019，杜林主持）

6. “生物酶作用下多氯聯苯的降解機理研究”（國家自然科學基金委面上項目，82.8萬元，2016-2019，張慶竹主持）

7. “多環芳烴在大氣顆粒物表面的非均相反應機理模擬研究”（國家自然科學基金委面上項目，90萬元，2015-2018，王文興主持）

8. “Y家族DNA聚合酶作用下多環芳烴DNA加合物的跨損傷DNA合成機理研究” （國家自然科學基金委青年項目，23.2萬元，2015-2018，李延偉主持

9. “新型有機污染物降解機理的量子化學計算與分子模擬”（國家自然科學基金委重點項目，300萬元，2014-2018，張慶竹、王文興主持）

10. “大氣分子復合物的重要物理化學性質的研究”（國家自然科學基金委青年基金項目，28萬元，2015-2017，杜林主持）

11. “有機酸在氣溶膠多種成核機制中作用機理的理論研究”（國家自然科學基金委青年項目，24萬元，2014-2017，徐菲主持）

12. “肼類燃料及其氧化衍生物參與大氣成核過程研究”（山東省自然科學基金委青年基金，12萬，2014-2017，杜林主持）

13. “大氣中多環芳烴被OH/NO2及NO3/NO2氧化形成硝基多環芳烴的機理” （國家自然科學基金委面上項目，2014-2017，胡敬田主持）

14. “納米顆粒與磷脂分子的相互作用及對磷脂層結構的影響機制”（國家自然科學基金委面上項目，80萬元，2014-2017，姜威主持）

15. 應用光蝕刻微模型研究碳納米顆粒在多相孔隙介質中的遷移規律，（國家自然科學基金青年項目，26萬元，2014-2016，姜威主持）

16. 典型持久性有機污染物在多相體系中的微觀降解機理（教育部新世紀優秀人才計劃，50 萬元，2013-2016，孫孝敏主持）

17. “典型二噁英在氣相與氣-固界面微觀降解機理的理論研究”（國家自然科學基金委面上項目，80萬元，2013-2016，孫孝敏主持）

18. “大氣中氮氧化物與海鹽粒子的非均相反應機理”（國家自然科學基金委面上項目，70萬元，2012-2015，王文興主持）

19. “QM/MM方法研究生物酶作用下典型有機農藥的降解機理”（國家自然科學基金委面上項目，65萬元，2012-2015，張慶竹主持）

20. “化學品種類快速甄別及毒性預測技術（有機化學品毒理效應的計算毒理學預測技術）”（國家科技部“863”計劃，93.7萬元，2012-2014，張慶竹、孫孝敏主持）

21. “多溴聯苯醚類大氣環境中微觀降解機理的理論研究”（國家自然科學基金委面上項目，2011-2013，36萬元，何茂霞主持）

22. “無鹽囊泡相結構的實驗與分子動力學模擬理論研究“（國家自然科學基金委青年基金項目，19萬元，2010-2013，孫孝敏主持）

23. “無鹽囊泡相結構的實驗與分子動力學模擬理論研究“（國家自然科學基金委青年基金項目，19萬元，2010-2013，孫孝敏主持）

24. “量子化學與分子模擬方法研究有機氯農藥在環境中的降解機理” (山東省自然科學杰出青年基金，50萬元，2009-2011年，張慶竹主持)

25. “乙烯基醚類對流層大氣化學轉化過程的機理研究”(國家自然科學基金委面上項目，2009-2011，32萬，何茂霞主持)

26. “持久性有機污染物的典型環境過程及構效關系研究” (南大山大主持國家基金委重點項目180萬元，2008-2011年，經費為99萬元，王文興，張慶竹主持)

27. “大氣環境中萜烯形成二次有機氣溶膠的理論研究”（國家自然科學基金委面上項目，28萬元，2008-2010年，張慶竹主持）

（二） 代表性論著

1. Shijie Liu, Long Jia, Yongfu Xu*, Narcisse T. Tsona, Shuang shuang Ge, Lin Du*. Photooxidation of cyclohexene in the presence of SO2: SOA yield and chemical composition. Atmospheric Chemistry and Physics, 2017, 17(21):13329-13343.

2. Wang N, Sun X*, Chen J, Li X. Heterogeneous Nucleation of Trichloroethylene Ozonation Products in the Formation of New Fine Particles. Scientific Reports, 2017, 7：1-7.

3. Lin He, Xiaomin Sun*, Fanping Zhu, Shaojie Ren, Shuguang Wang*. OH-initiated transformation and hydrolysis of aspirin in AOPs system: DFT and experimental studies. Sci. Total Environ., (2017), 592: 33-40.

4. Qingzhu Zhang*, Rui Gao, Fei Xu, Qin Zhou, Guibin Jiang, Tao Wang, Jianmin Chen, Jingtian Hu, Wei Jiang, and Wenxing Wang*. Role of Water Molecule in the Gas-Phase Formation Process of Nitrated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Atmosphere: A Computational Study. Environ. Sci. & Technol. 2014, 48 (9), 5051-5057.

5. Yanwei Li , Xiangli Shi , Qingzhu Zhang*, Jingtian Hu, Jianmin Chen, and Wenxing Wang. Computational Evidence for the Detoxifying Mechanism of Epsilon Class Glutathione Transferase Toward the Insecticide DDT. Environ. Sci. & Technol. 2014, 48 (9), 5008-5016.  

6. Haijie Cao, Maoxia He*,Dandan Han, Jing Li,Mingyue Li,Wenxing Wang, Side Yao. OH-Initiated Oxidation Mechanisms and Kinetics of 2,4,4′-Tribrominated Diphenyl Ether. Environ. Sci. & Technol. 2013, 47(15):8238-8247.

7. Xiaomin Sun, Chenxi Zhang, Yuyang Zhao, Jing Bai, Qingzhu Zhang*, Wenxing Wang. Atmospheric chemical reactions of 2,3,7,8-tetrachlorinateddibenzofuraninitiated by an OH radical: mechanism and kinetics study. Environ. Sci. & Technol.  2012, 46(15): 8148-8155.

8. Fei Xu, Wanni Yu, Qin Zhou, Rui Gao,Xiaoyan Sun, Qingzhu Zhang*,Wenxing Wang.Mechanism and direct kinetic study of the polychlorinated dibenzo-p-dioxin and dibenzofuran formations from the radical/radical cross-condensation of 2,4-dichlorophenoxy with 2-chlorophenoxy and 2,4,6-trichlorophenoxy. Environ. Sci. & Technol. 2011, 45(2):643-650.

9. Wanni Yu,Jingtian Hu,Fei Xu,Xiaoyan Sun,Rui Gao, Qingzhu Zhang*,Wenxing Wang. Mechanism and direct kinetics study on the homogeneous gas-phase formation of PBDD/Fs from 2-BP, 2,4-DBP, and 2,4,6-TBP as precursors. Environ. Sci. & Technol. 2011, 45(5):1917-1925.

10. Chenxi Zhang, Tingli Sun, and Xiaomin Sun*. Mechanism for OH-initiated degradation of 2,3,7,8-tetrachlorinated dibenzo-p-dioxins in the presence of O2 and NO/H2O. Environ. Sci. & Technol. 2011, 45(11): 4756-4762.

11. Fei Xu, Hui Wang, Qingzhu Zhang*, Ruixue Zhang, Xiaohui Qu, Wenxing Wang. Kinetic properties for the complete series reactions of chlorophenols with OH radicals - Relevance for dioxin formation. Environ. Sci. & Technol. 2010, 44(4):1399-1404.

12. Qingzhu Zhang*,Wanni Yu, Ruixue Zhang, Qin Zhou, Rui Gao,Wenxing Wang*. Quantum chemical and kinetic study on dioxin formation from the 2,4,6-TCP and 2,4-DCP precursors. Environ. Sci. & Technol. 2010, 44(9):3395-3403.

13. Fei Xu,Wanni Yu,Rui Gao, Qin Zhou,Qingzhu Zhang*,Wenxing Wang. Dioxin formations from the radical/radical cross-condensation of phenoxy radicals with 2-chlorophenoxy radicals and 2,4,6-trichlorophenoxy radicals. Environ. Sci. & Technol. 2010,44(17):6745-6751.

14. Xiaohui Qu, Hui Wang, Qingzhu Zhang*, Xiangyan Shi, Fei Xu, Wenxing Wang. Mechanistic and Kinetic Studies on the Homogeneous Gas-phase Formation of PCDD/Fs from 2,4,5-Trichlorophenol, Environ. Sci. & Technol., 2009, 43 (11), 4068– 4075.

15. Qingzhu Zhang, Xiaohui Qu, Hui Wang, Fei Xu, Xiangyan Shi, Wenxing Wang. Mechanism and Thermal Rate Constants for the Complete Series Reactions of Chlorophenols with H. Environ. Sci. & Technol., 2009, 43 (11), 4105–4112.

16. Qingzhu Zhang*, Shanqing Li, Xiaohui Qu, Xiangyan Shi, Wenxing Wang*. A quantum mechanical study on the formation of PCDD/Fs from2-chlorophenol as precursor. Environ. Sci. & Technol. 2008, 42(19):7301-7308.

17. Qingzhu Zhang, Xiaohui Qu, Wenxing Wang*. Mechanism of OH-initiatedatmospheric photooxidation of dichlorvos: A quantum mechanical study. Environ. Sci. & Technol. 2007, 41(17):6109-6116.