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化合物结构与性质—活性定量关系(Quantitative Strueture-Property/Activity Relationship QSPR/QSAR)的研究最初应用是定量药物设计的一个研究分支领域，为了适应合理设计生物活性分子的需要而发展起来的。随着化合物结构与性质—活性定量相关(QSAR)研究的日益成熟，其应用范围也迅速扩大，涉及到药物科学、化学、生物以及环境科学等诸多学科。作为预测毒理学的核心，有机污染物的结构-活性关系技术(QSAR)是对人类生活环境中日益增多的人工的合成有机化学品进行生态风险评价的重要手段。在有机污染化学和生态毒理学中，结构活性关系技术(QSAR)具有两个最基本的功能:对未知化学品的环境行为和生态毒性进行预测、评价和筛选;以及探求污染物的毒性作用机制，为发展污染控制技术和风险削减技术提供理论指导。分子结构表征(molecular structural characterization，MSC)是化合物结构与性质—活性定量相关(QSAR)研究涉及到的第一个环节，选取和获得既包含足够的结构信息又具有明确物理意义的分子结构参数是化合物结构与性质—活性定量相关(QSAR)研究的核心工作。量子化学参数具有不依赖于实验测定、物理意义明确以及不限于同系物研究等优势，有利于建立意义明确的QSAR预测模型并探索污染物的毒性机理，因此本文的QSAR模型都是建立在量子化学参数基础上的。
有机污染物的毒性大致可以分为麻醉型毒性和不同方式的反应型毒性。麻醉型有机物大致可分为非极性麻醉型有机物和极性麻醉型有机物，对于非极性麻醉型有机物，本文研究了154种非极性麻醉型有机物对黑头呆鱼(pimephalespromelas)的毒性效应、8种非极性麻醉型有机物对发光菌(Photobacteriumphosphoreum)的毒性效应以及7种该类有机物对湛江叉鞭金藻(Dicrateriazhanjiangensi)的短期生长抑制毒性;对于极性麻醉型有机物，本文研究了29种极性麻醉型有机物对黑头呆鱼(pimephales promelas)的毒性效应、26种麻醉Ⅲ型有机物对黑头呆鱼(pimephales promelas)的毒性效应以及8种极性麻醉型有机物对发光菌(Photobacte-rium phosphoreum)的毒性效应，在此基础上建立了基于作用机制的预测能力良好的QSAR模型。反应型有机物的种类多种多样，毒性机制复杂多样，对于反应型有机物，本文研究了12种氧化磷酸化解偶联剂(oxidativephosphorylation uncouplers)、17种乙酰胆碱酯酶抑制剂(acetycholinest-eraseinhibitors)和9种中枢神经兴奋剂(central nervous system stimulants)对黑头呆鱼(pime-phales promelas)的毒性效应，并基于量子化学参数分别建立了预测能力良好的多变量的QSAR模型，解释了反应型化合物的致毒机理。