众所周知,分子云是恒星形成的主要场所。伴随着观测仪器的逐渐升级,时至今日已经约200多种分子在星际(星周)环境中被观测到,为人们理解分子云内部的物理化学过程架设了桥梁。为了更好的解释观测的分子丰度,天体化学这门学科应运而生。它通过理论、实验和模拟等手段从物理化学角度给出了分子云内分子演化的过程,为人们揭示了分子在星际空间的演化之谜。我的博士论文主要回顾了两种分子频谱数据的分析方法(转动图和能级布局图方法)和天体化学模拟方面的最新研究进展,总结归纳了我在硕博连续期间对一批大质量恒星形成区中复杂有机分子进行的观测丰度分析,以及对“气体+尘埃”天体化学模型中微观物理内容的改进工作,并对未来可能的研究方向做出了展望。我的主要研究成果和新发现如下：1、采用能级布局图方法对利用亚利桑那射电天文台10米亚毫米波望远镜观测的北天区绿色延展天体(Extend Green objects,缩写为EGOs)中的复杂大分子的频谱数据进行了分析,得到了CH3OH, CH3OCH3, HCOOCH3和CH3CH2CN的观测丰度,导出了EGOs天体的物理和化学性质,并推论出它们很可能处在大质量恒星形成区演化的早期阶段。我们也将EGOs中分子的观测丰度与最新文献中“气体+尘埃”化学模型给出的分子丰度进行了比较,发现现有的“气体+尘埃”化学模型不能很好的解释EGOs天体中的分子的丰度和丰度比。这就需要我们建立更加合理的化学模型来给出解释。2、我们自己编写了Fortran 90版本的“气体+尘埃”化学模拟程序,并成功地完成了与文献中5个典型物理模型中分子化学丰度演化的定标和比较。3、以往的“气体+尘埃”化学模型中,都简单的假设了尘埃颗粒是静止的。但是根据文献,星际分子云是湍动的,尘埃颗粒相对气体是运动的。为了验证尘埃相对运动效应对化学过程的影响,我们在“气体+尘埃”化学模型中加入了湍动引起的尘埃相对气体的运动效应,发现尘埃运动对不同星际环境中的分子丰度的演化影响是不一样的,这种影响可高达几个量级。尘埃相对运动效应很可能会为未来在观测中区分尘埃运动引起的效应提供帮助,也为我们更好地解释分子观测丰度提供了一个新的方向。4、“气体+尘埃”化学模型都简单地假设了尘埃具有单一的尺寸,然而在星际云中尘埃的尺寸也是具有一定分布的,甚至尘埃的温度也会随尘埃的尺寸变化而变化。为了验证它们对星际化学的影响,在我们新“气体+尘埃”模型中,我们同时考虑了尘埃尺寸分布、尘埃温度分布和与尘埃尺寸密切相关的尘埃吸积离子的过程。研究结果表明,离子吸积和尺寸分布对某些尘埃表面分子丰度的影响很大(可达2-4个量级),过去使用的不同尺寸尘埃上分子的面密度一样的假设也变得不再成立,这都说明尘埃吸积离子和尘埃尺寸分布是天体化学模型中的两个重要的影响因素,可能为我们在未来工作中解释EGOs中的复杂有机分子的观测丰度提供了新的机会。