随着工业的发展,世界各国对石油的开采量越来越大。工厂排出的石油类污染物和海上开采、船舶运输溢出的石油,严重威胁着人类的健康和生态环境的安全。准确高效地检测石油类污染物的成分及其含量,对于保障生态健康,维持人与环境的可持续发展具有重要意义。目前,检测石油类污染物的主要方法有:称重法、色谱法、近红外光谱法和荧光光谱法。其中,荧光光谱检测技术精确度高,选择性好,已被广泛应用于土壤和大气等领域的成分检测中。针对石油类污染物的特点及危害,结合国内外荧光光谱技术的发展趋势,基于微通道样品池结构,采用同时对多个微样品池中的样品进行并联激发方式,研制了多通道荧光光谱测量样品池及其相应的光路系统。结合改进的平行因子算法对石油类污染物中的多个组分进行检测与分辨,课题主要工作有:基于光致发光理论以及荧光物质产生荧光的机理,分析了石油类污染物的荧光检测模型。分析了荧光强度与光电探测器的量子效率及荧光光子数的关系,温度、溶剂等环境因素对荧光强度的影响。提出了采用微通道三维荧光光谱检测系统结合改进的平行因子解析算法测量石油类污染物的可行性方案。针对石油类污染物混合溶液的荧光强度测量,在样品池容积有限的情况下,采用多个微通道样品池并联组合的方式提高荧光检测光路系统的投射光程,实现增强荧光信号检测强度的目的。在荧光光谱扫描范围集中的250-520nm区间,对分光系统进行了分析与设计,研究了改进的光栅尺反馈光栅分光系统,并与通用荧光分光光度计进行了波长分辨率对比实验。实验表明,传统步进电机配合丝杆结构驱动光栅转角的波长扫描分辨率为?7.0nm,加入光栅检测反馈电路后,波长扫描分辨率提高为?3.0nm。通过实验验证了微通道荧光光谱检测系统的有效性,与通用荧光光谱仪在同样实验样本条件下的光谱检测性能比较,微通道荧光光谱检测系统检测的最大荧光光谱信号较强,为结合改进的平行因子方法对混合石油样品溶液进行组分解析提供了有效的光谱测量平台,也为将来实现荧光光谱法在线检测应用提供了可行性研究的基础。为实现复杂的石油类混合物的组分识别问题,在分析二阶校正方法及Tucker3三维数据解析方法基础上,对平行因子算法模型结构及其收敛迭代过程进行了分析。针对平行因子算法对样品的组分数较敏感的特性,分析了平行因子组分数的确定原则。针对传统平行因子算法存在运算速度慢、易陷入局部收敛的缺欠,采用广义逆的逆奇异值分解对平行因子算法进行了改进分析,为基于改进的平行因子算法对石油污染物进行组分解析奠定了理论基础。为研究微通道荧光光谱测量系统结合改进的平行因子算法对混合溶液组分解析的有效性,制备了不同牌号、不同浓度的柴油、汽油和普通煤油的溶液样本,用来模拟不同污染类水体中的石油污染物情况。基于微通道荧光光谱实验系统测量了各样本的激发-发射荧光强度数据,得出了样品的三维荧光光谱强度图、等高线图及激发和发射波长对应的相对荧光强度图。基于测量得到的样品三维荧光数据矩阵,采用改进的平行因子分析法对柴油、汽油、煤油混合溶液样本的荧光光谱数据进行了数学分离,实现了混合溶液样本中不同石油组分的识别,并得到了混合溶液样本中各组分的浓度比。改进的平行因子方法解析出的各个组分的二维激发-发射光谱与实测的光谱特征之间吻合程度较高,表明微通道荧光光谱测量系统结合改进的平行因子分析方法用于测量混合溶液样本中的不同组分是有效的。