自然界中许多生化反应过程可以用数学模型来描述,通过研究微分方程所建立的模型,可以对生化反应现象做出合理的解释和预测,有效调节和控制反应物数量,从而为实际存在的问题提供有效的解决方案。轻化工等产业的发展在推动经济繁荣的同时往往会伴随产生一定的环境问题,如未得合适处置的工业废弃物不仅会导致环境恶化,危害种群生存,影响生物多样性,还会直接或间接地影响经济发展,所以本文利用微分方程理论对几类生化反应过程模型进行了定性分析及其优化调控条件进行了研究,主要工作如下:（1）一类随机浮游生物模型的全局解及最终有界性分析。对一类由产生毒素的浮游植物、浮游动物、鱼类以及环境毒素组成的随机模型,首先给出了该模型对应的确定性系统解的非负性和有界性,并通过构造Lyapunov函数证明了正常数解的全局稳定性。其次,结合It（?）公式给出了随机系统全局解的存在唯一性。最后,在假设条件下,得到了该模型随机最终有界的渐近性质。（2）时滞和扩散对一类任意阶自催化反应模型的动力学性质影响。在系统满足齐次Neumann边界条件下,首先研究了时滞对常微分系统常数稳态解稳定性的影响,推导出了 Hopf分支的存在性条件。其次,给出了由扩散引起的Turing不稳定性的存在性条件以及时滞对偏微分方程系统常数稳态解稳定性的影响,并以时滞作为参数,给出了产生空间齐次和非齐次Hopf分支的条件。利用中心流形定理和规范型方法,得出了 Hopf分支的方向和周期解的稳定性。最后运用数值模拟对理论结果进行了解释和说明。（3）一类三种群反应扩散模型的优化调控问题研究。在齐次Neumann边界条件下,为使该具有捕食竞争关系的三种群反应扩散模型种群的总体密度最大,对其实施人工干预,通过抛物方程理论和强连续算子半群理论,得出了系统正强解的存在唯一性。在此基础上,运用极小化序列方法证明了系统的优化调控存在唯一的最优控制。最后利用对偶原理得出了系统优化调控的一阶和二阶必要性条件。（4）一类环境污染中具有年龄结构的三种群捕食食饵模型优化调控问题分析。考虑种群体内毒素和外部环境毒素的影响以及种群的年龄因素,首先,借助Banach不动点定理得出了系统解的存在唯一性。其次,利用切锥-法锥技巧给出了优化调控的必要性条件。最后结合Ekeland变分原理证明了系统的优化调控存在唯一的最优控制。