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随着水生生态系统的污染问题日渐突出，预测水体有机污染物的毒性大小，并探究其机理，是一个备受关注的全球性环境问题。本论文开展了以微藻为测试生物，分别研究了一系列典型有机污染物(包括非极性麻醉型化合物、极性麻醉型化合物和反应性化合物)对微藻的毒性效应，成功建立了单一及混合非极性麻醉型化合物、单一及混合极性麻醉型化合物和单一反应性化合物对微藻的QSAR模型。主要结论如下：以卤代苯为代表的混合非极性麻醉型化合物对湛江等鞭金藻的毒性的QSAR模型，可用参数混合C18-EmporeTM膜/水分配系数(KMD)或混合正辛醇/水分配系数(Kowmix)进行定量描述；以卤代苯胺和卤代苯酚为代表的极性麻醉型化合物对斜生栅列藻的毒性的QSAR模型，氢键可用最高占据轨道能(EHOMO)或最负原子净电荷(q-)进行定量描述，混合氢键可用混合最高占据轨道能(EHOMOmix)或混合最负原子净电荷(q-mix)进行定量表征，其中EHOMOmix或q-mix的计算方法可用计算Kowmix的计算方法进行计算；以有机磷农药为代表的反应性化合物对亚心形扁藻的毒性的QSAR模型，可用Kow+μ进行定量描述。
本论文尝试初步修正现存的QSAR模型只能应用于结构相似的化合物及单一种藻类的瓶颈问题。对于前者，本论文用以作用于D1蛋白QB位点的除草剂为代表的反应性化合物，包括三氮苯类、脲类、酰胺类和氨基甲酸酯类，尝试建立其对羊角月牙藻的毒性的QSAR模型，提出可用结合能Ebinding和偶极距μ来表征不同结构但作用于同一生物活性位点的化合物对羊角月牙藻的毒性，可采用QSAR模型：log1/EC50=-4.660EBinding-0.634μ+19.230(n=12，r2=0.881，S.E.=0.344，F=33.288，P<0.001)定量描述。对于后者，本论文用以卤代苯为代表的非极性麻醉型化合物，尝试建立其对微绿球藻、亚心形扁藻、海水小球藻、盐藻、中肋骨条藻共5种微藻的毒性的QSAR模型，提出可用正辛醇/水分配系数Kow和藻的脂肪含量lipid来表征非极性麻醉型化合物对所有微藻的毒性，可用QSAR模型：log1/EC50=1.050logKow+1.429log1/lipid-3.224(n=40，r2=0.946，S.E.=0.211，F=323.933，P<0.001)定量描述。这一系列对化合物的QSAR模型的系统性突破性研究，将为水体的生态风险评价打下基础，提供科学依据。
本论文还尝试初步提出了不同水生生物的毒性效应的粒径谱假说，通过研究氯苯、1，2，3-三氯苯、苯酚、对硝基苯酚对各种水生生物的毒性值与相对应的生物长度，得出4个化合物对各生物的毒性效应与生物长度都有着良好的相关性(r2>0.709)，生物的长度越大，生物所能承受的毒性越大。因此，可以初步推测，可直接从宏观上用生物的长度来表征化合物对生物所产生毒性的大小。这一结果，期望可将粒径谱理论应用到环境毒理学研究中，为污染物的生态风险评价提供一个重要的手段。