众所周知,在对流层大气中几乎一切能被氧化的痕量物质,都主要是经过和·OH反应而被转移和消除的。所以,·OH有中国大气的"清洁剂"之称。但近年来,由于我国国民经济的蓬勃发展,高浓度的有机废物已经对国家最重要的自然资源造成了威胁,高级氧化技术（AOPs）已经成为废水修复和一般水处理的主要友好技术之一。AOPs的主要目的是产生具有强氧化能力的活性物种,如羟基自由基（·OH）和硫酸根自由基（SO4·-）,其中·OH是利用铁活化过氧化氢（H2O2）来产生,这种技术被称为Fenton技术,在近几十年已经受到广泛的关注。因此,不论是在大气还是在废水中,·OH氧化是去除环境中有机污染物的方法之一。然而,·OH引发一系列的有机污染物的反应迅速且复杂,通过实验研究非常困难。因此,本文运用了量子化学的方法对环境中三种具有代表性的有机污染物分别与·OH反应的机理、动力学以及毒性进行了研究,研究内容如下:2,2’,4,4’,5,5’-六溴联苯醚（BDE-153）及其·OH加成物被认为对生态系统有潜在的危害。因此,利用量子化学方法研究了BDE-153由·OH引发的氧化反应机制、反应动力学以及降解过程的生态毒性。·OH加成在BDE-153分子中非溴代碳原子处是最可行的路径。产生的初始·OH加成物是最主要的中间体。在O2/NO的存在下,·OH加成中间体发生二次反应将产生三溴苯酚和二次·OH加成产物。大多数转化产物对水生生物是有毒的。在合适的温度范围（198―338K）和1atm的压力下,通过过渡态理论使用Ki SThel P程序计算了总速率常数和分支速率常数。在298K和1atm下,该反应在大气和废水中的总速率常数分别为2.90×10-13cm~3molecule-1s-1和9.61×10~6M-1s-1,大气寿命和半衰期分别为39.9天和72.1―7.21×1010s。隐式和显式溶剂模型被用来研究水溶剂对总反应的影响。这些结果阐明了BDE-153在高级氧化过程中的转化机制、大气迁移和生态毒性。计算结果为设计BDE-153的实验和工业应用提供了重要的理论基础。二甲硝唑（DMZ）和奥硝唑（ONZ）已被广泛用于治疗厌氧菌和原生动物感染。DMZ/ONZ的抗生素残留物在水环境中能持久存在。由·OH引发的反应是去除DMZ/ONZ的最重要途径。通过量子化学方法水环境中进行了由·OH引发的DMZ/ONZ的氧化机制和动力学研究。结果发现,DMZ和ONZ与·OH的反应在机理和动力学上都有许多相似的特点,最可行的途径都是形成OH-咪唑加成物和二氧化氮。然后,OH-咪唑加成物将通过后续反应降解为双OH咪唑中间体。在水环境中,计算出的DMZ和ONZ与·OH反应的速率系数分别为4.32×10~9M-1s-1和4.42×10~9M-1s-1。当水中的·OH浓度为10-9―10-18mol L-1时,在298K的水溶液中,DMZ和ONZ的寿命（τ）分别被计算为τDMZ=0.231―2.31×10~8s和τONZ=0.226―2.26×10~8s。毒性评估显示,DMZ和ONZ的初始降解产物增强了水生毒性,二次反应降解反而大部分产物是无毒的。初始降解产物和二次反应降解产物大多表现为具有发育毒性和诱变性阳性。4-（2-甲氧基乙基）苯酚（MEP）是一种重要的甲氧基苯酚化合物,在二次有机气溶胶（SOA）的形成中起着重要作用。本工作通过密度泛函理论（DFT）重点研究了MEP与·OH反应的气相氧化机理和动力学。在反应机理方面,确定了有利的反应通道和可行的产物。MEP与·OH的初始反应产生两个不同的路径。分别是碳加成和氢提取。利用M06-2X/6-311++G（3df,2p）//M06-2X/6-311+G（d,p）水平的量子化学方法研究了主要中间体在O2和NOx存在下的后续反应方案。在高浓度的氧气和氮氧化物存在的情况下,乙烯酮、二酮和硝基苯酚化合物被证明是主要的氧化产物。在298 K和1atm条件下,使用传统过渡态（TST）理论计算了总速率常数和各分支速率常数。总速率常数的计算值为5.62×10-11cm~3molecule-1s-1,与类似甲氧基苯酚化合物的实验数据接近。此外,计算出MEP的大气寿命为4.94小时。这些理论计算结果为探究MEP在大气中的氧化途径提供了一个全面的依据。