氟喹诺酮药物是药物和个人护理品中最具代表性的一类同系物,除表现出杀菌谱广、毒副作用小、价格适中等显著的药用性能外,作为一类“新型污染物”也对微生物、动植物及人类健康带来直接及潜在的危害,表现出了持久性有机污染物特性。由于氟喹诺酮药物种类繁多,且新的药物仍在不断的合成及开发中,因此氟喹诺酮药物的理化性质实验测试值,尤其是环境危害性方面的实验值较为缺乏,不便对氟喹诺酮药物的环境行为规律进行系统性的统计、总结、分析与评价。本研究以氟喹诺酮药物为目标污染物,整合了文献查阅中已有数据、软件模拟计算数据、所建模型得到预测数据。在分别从基态活性、基因毒性、环境中的光降解性、分子振动光谱四方面进行数据补足和开展环境行为活性研究基础上,对所选各氟喹诺酮药物同系物的环境危害性进行综合性的评价,再分别从分子改性(合成环境友好型药物)、溶剂化促进光降解(促进环境中已有氟喹诺酮药物)、基于红外光谱信息的环境危害评价(快速检测评价便于开展适宜程度的管控)角度开展氟喹诺酮药物的环境行为控制研究:首先对氟喹诺酮药物的基态活性进行比较分析;再以基因毒性为切入点,分析氟喹诺酮药物的基因毒性机理,提出致力减弱基因毒性的分子改性方案,并结合氟喹诺酮药物的基态活性参数构建氟喹诺酮药物的环境危害性综合评价指标开展对氟喹诺酮药物对环境危害性的评价;探究氟喹诺酮药物在光照下的光解机理,评价和分析溶剂对氟喹诺酮药物光解较在大气环境下的促进效果和促进机理;对氟喹诺酮药物的分子振动光谱(红外光谱)的振动形式进行归属,并建立氟喹诺酮药物环境危害性综合评价指标与红外光谱信息间的相应关系。本研究在充分了解了氟喹诺酮的典型环境行为的前提下可为制定专项控制氟喹诺酮的政策方案提供更具针对性的理论支持。分别从基态反应活性、与水分子结合能力、生物富集性、环境持久性这4个角度分析氟喹诺酮药物的基态活性。研究发现:氟喹诺酮药物前线分子轨道上电荷密度的分布特性显著调节着基态反应活性;分子上的014最易与水分子形成氢键,其电荷数值显著负相关于在水中的溶解性;以在甲醇中停留时间为生物富集性评价指标,014与C7的电荷数值与停留时间显著相关;氟喹诺酮药物的第一激发态激发波长则显著负相关于氟喹诺酮药物在光照下的半衰期。通过构建的氟喹诺酮药物基因毒性定量构效关系模型、3D药效团模型、析因实验设计模型,得出R1、R5、R7、R8四个取代位置可显著调控氟喹诺酮药物的基因毒性(R5与R7主要为主效应,R1与R8主要为二阶交互效应)。根据所得取代特征对基因毒性的效应分析进行指导分子改性后药物M1的基因毒性减少10.1%,且3种不同药性评价指标分别为原药物的2.63、1.14、1.80倍。选取DNA-gyraseA为基因毒性受体蛋白,氟喹诺酮药物分子与DNA-gyrase A的结合主要是通过分子间作用力,尤其是氢键、静电、极性等强分子间作用力,改性后分子减弱了与DNA-gyraseA的结合能力从而减弱了基因毒性。氟喹诺酮药物存在两个分别分布在300～380 nm及240～300 nm紫外光谱范围内的电子跃迁,分别归属于n-→π*与π→π*电子跃迁。n→π*电子跃迁对溶剂的敏感性较π→π*强,但溶剂对π→π*电子跃迁的溶剂化效应比对n→π*跃迁的效应强,且溶剂化效应随着溶剂自身介电常数的增加而增加,较之大气环境下所选溶剂都促进了氟喹诺酮药物的光解特性即减弱了在自然界中的环境持久性。激发态FQsTI*分子与激发态SolventTI*分子间的光致反应对增强溶剂中氟喹诺酮药物n→π*电子跃迁起着决定性的调控效应,而基态FQsS0分子与激发态SolventTI*分子间的反应则可显著促进π→π*电子跃迁。21种氟喹喏酮药物分子间红外光谱相似性并不大,基于红外光谱谱峰信息的聚类分析可将所选21种氟喹诺酮药物分为4类,从而分类进行振动归属。筛选出苯环伸缩振动、羰基C4=O11伸缩振动、羧基C12=O13伸缩振动、羧基O14-H15伸缩振动4种显著振动形式,苯环伸缩振动受整体性调控,而其余三种受局部取代特征调控。基于振动归属的振动形式信息所构建的预测方程满足对氟喹诺酮药物环境危害性评价指标的预测和评价要求,且该指标主要受到氟喹诺酮药物红外光谱中的9个主要红外谱区调控,可依据振动归属的振动形式开展氟喹诺酮药物的环境危害性评价。