随着我国逐渐成为工业化强国，国家的国民经济蓬勃发展。但是随着经济的快速发展，我国的生态环境受到不同程度的破坏，特别是水资源污染尤为严重，水质安全事故以及污染事件频发，严重危害到了人体的身体健康。所以水资源环境的监测成为了重要的任务。
　　本文对目前水体中总有机碳(TOC)检测的各种方法进行了大量调研的基础上，为解决传统方法的分析过程繁杂，持续时间长、能耗大，尤其是产生二次污染等问题，深入研究水体中有机污染物发生荧光物质的荧光光谱差异快速定量分析其中TOC浓度的关键技术，并对紫外LED代替大功率光源以及基于单光子计数技术的弱荧光信号采集进行了探索。论文的主要研究内容包括：
　　首先，查找了大量课题相关文献，研究了光谱法检测技术应用在国内外的研究现状，分析现有技术存在的问题，并提出解决问题的方法。
　　其次，研究了荧光形成的微观原理以及三维荧光光谱技术的概述，并采用荧光分光光度计对样品中TOC研究荧光的特征激发波长及三维荧光光谱图，分析确定了紫外发光二极管阵列代替连续光源的最佳中心波长。
　　然后，实验研究了采用选取的最佳中心波长的紫外发光二极管阵列对TOC标准液进行荧光激发实验；研究粒子群优化的最小二乘支持向量机算法基本理论，并详实探究荧光光谱数据建立定量分析的预测建模。
　　最后，为了解决微弱荧光信号采集问题，研究了基于单光子计数技术的荧光系统对荧光信号进行采集。并设计基于现场可编程门阵列芯片的信号处理电路以及软件，最终实现通过测量荧光信号产生的光子数值检测水体中TOC浓度的目标。