山西大学环境科学与工程研究中心的研究方向主要包括环境分析化学与应用、环境医学与毒理学，以及污染控制和资源有效利用。

环境分析化学与应用方向强调学科交叉，融合分析化学、物理化学和环境化学，运用化学理论解决环境问题，研发环保新材料，致力于从源头上防止环境污染。通过理论与实践的结合，培养具备多方面能力的高层次研究人才，为环保和经济发展提供科技支持。

环境医学与毒理学方向注重环境与健康的关联，研究环境污染物的毒性及其防护，运用现代理论和技术，如微生物学、细胞生物学等，深入研究其对生物的生物学损伤和毒理学作用，以提升环境毒理学的微观和分子层面研究。同时，关注环境影响与人类健康的流行病学问题。

污染控制和资源有效利用方向针对山西地区的严重污染问题，如燃煤污染、工业水污染和土壤污染，以及资源利用率低的问题，如煤炭和盐湖资源的综合开发。该方向利用化工、生物和生态修复技术，进行煤炭高效利用、废弃物处理与资源化、污染物减排以及盐湖资源的再利用，同时研究矿区土壤修复和水污染治理等，旨在实现环境保护与资源的有效利用。