低温动力学过程由于极易受量子效应（如零点能和量子隧穿效应）的影响,经常表现出与高温动力学过程迥异的动力学特性,探究低温动力学过程中的量子效应有助于人们清晰理解低温下的动力学机理。本论文基于小曲率隧穿修正的正则变分过渡态理论（CVT/SCT）对三种量子效应突出的低温动力学过程进行了理论计算研究,详细分析了其中可能存在的量子效应及其对动力学过程的影响。现有实验研究发现,甲醇与OH自由基间的反应速率常数在200 K及以下先随温度降低而显著升高,后又趋于平缓。其复杂的低温动力学特性与显著的量子效应密切相关,但具体的动力学机理并不明确。本论文着重分析了该反应的低温动力学过程。我们发现过渡态高频振动的强非简谐性影响了零点能的计算从而对低温速率常数的计算有着明显的影响;低温下量子隧穿效应显著增强,并且低于反应物能量的预反应复合物的稳定程度影响了量子隧穿效应的程度,完全稳定的预反应复合物会导致特别大的隧穿系数从而导致低温下显著的负温度效应;超低温下反应受限于预反应复合物的生成从而趋于平缓。动力学量子筛分是一种极具前景的同位素混合物分离技术,基于同位素气体混合物由量子效应的不同导致的扩散速度差异进行筛分。目前该方法的量子效应作用机理尚不清晰。本论文以氢气和氘气在RHO沸石中的扩散为例,提出了一种精确且方便的方法用于细致化分析零点能和隧穿效应两种典型的量子效应对动力学量子筛分的单独贡献。我们揭示了零点能和隧穿效应的相反的贡献:氘气的零点能小于氢气,引起了更低的扩散能垒,因此比氢气扩散要快;但是质量轻的氢气比氘气更容易发生隧穿,因此隧穿效应会导致与零点能相反的不可忽视的影响。μ子素（Mu）质量仅为H的1/9,Mu反应的动力学同位素效应的计算是动力学中的量子效应研究的有效分析手段。其中Mu和丙烷的反应存在着不同寻常的量子效应,已有的理论计算与实验测量存在着显著的差异。我们发现该反应的振动非简谐性沿着反应坐标有明显的变化。这种变化引起了反应的有效势能面上势垒的高度和宽度的同时缩小,前者直接增大反应的速率常数,而后者增大了隧穿系数从而极大地增大了反应的速率常数。