环境问题是人类目前面临的最为严峻的问题之一，其中，重金属污染问题又是环境问题中首要解决的问题，因为重金属污染物在环境中难以降解，能在动物和植物体内积累，通过食物链逐步富集，浓度能成千成万甚至成百万倍地增加最后进入人体造成危害。瓜环(Q[n],n=5～10)是一类与环糊精、冠醚具有类似结构的笼状大环化合物，它的两个端口“镶嵌”着一圈带负电性的羰基氧原子，可以与金属离子发生亲水性的端口作用。本文利用X-射线单晶衍射技术、电化学方法、FT-IR等现代分析检测手段考察瓜环及其包结物与一些重金属污染离子的结构特征识别，并利用循环伏安法方法对检出限、回收率等分析检测性能相关内容进行研究，为瓜环在环境污染检测及控制提供有用的信息和依据。　　利用循环伏安法考察瓜环-PAR超分子体系对重金属铜及镉的识别性能，测定相应的包结比和包结常数，并用紫外吸收光谱相互印证。研究了Q[7]与PAR相互作用体系检测水中镉离子、铜离子的离子浓度，检出限分别达到6.42×10-9mol·L和5.61×10-8mol·L。在大量实验基础上,确定了瓜环-PAR超分子体系对镉、铜等重金属离子的识别能力。不仅为环境中污染物的分析检测提供了新的途径，而且丰富了分子识别的研究方法。　　利用循环伏安法、差示脉冲伏安法考察了普通六元瓜环和环已基取代六元瓜环对镉离子的识别作用，证明了镉离子能与瓜环的两端口发生相互作用；对比两种配合物的稳定常数发现，环已基取代六元瓜环对镉离子的配位能力强于普通六元瓜环。并利用单晶X-射线单晶衍射技术、IR对瓜环与镉离子作用形成的晶体进行表征，晶体结构分析结果与电化学分析方法结果一致，两种方法相互佐证。　　利用X-射线单晶衍射技术系统的研究了系列瓜环与镉，铅等重金属的配位方式，详细的考察了钾、镉两种金属离子与瓜环形成配合物的的竞争作用，并分析了原因。研究表明：瓜环端口羰基氧与铅、镉等重金属离子形成结构新颖的配合物；当同时存在钾离子和镉离子时，瓜环端口羰基氧优先与钾离子配位；当体系同时存在铅离子和镉离子时，瓜环优先于铅离子作用。此外，阴离子的位阻效应也对瓜环与金属离子配位有较大的影响。