为满足重金属污染监测应用中快速、精确、小型化、专业化等方面的需求,本论文在全反射X射线荧光(TXRF)相关技术调研的基础上开展了 TXRF分析平台设计与搭建、测定性能影响因素分析、定量分析方法优化以及整机性能评估等研究工作,系统的研究了基于TXRF的微量重金属多组分测定方法。本论文主要取得了以下成果:(1)在国内首次设计开发了用于环境样品快速监测的小型化TXRF分析平台,开展了总体架构、核心部件选型、平台结构、控制电路、应用软件等方面的设计。所搭建的TXRF分析平台样机采用可互换的W靶与Ag靶X射线管扩大了元素测量范围,采用独特的入射角度/高度自动调节机构实现全反射条件优化。运行结果显示,X射线入射角调节分辨率达到0.03°,TXRF光谱能量分辨率优于145 eV,能够对环境样品中的K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb等元素进行同步分析。(2)在TXRF分析平台样机基础上设计了重金属水样的基本测定流程,并综合分析了影响测定性能的内外部因素。深入分析了与TXRF特性关系最为密切的谱线干扰问题,包括样品多元素干扰,平台内部Si、Ni、Pb等元素干扰,空气中Ar元素干扰,X射线散射影响以及探测器逃逸峰影响。分析结果显示,影响TXRF定量分析精度的重点因素为光谱噪声、背景漂移和谱线重叠。(3)自适应的TXRF光谱预处理方法采用改进的小波阈值去噪法解决光谱噪声问题,并采用基于预测的自适应小波分析法解决背景漂移问题。基于智能计算的多组分定量分析方法采用全新的解谱策略将多组分定量分析问题简化为用不同元素特征曲线对实测光谱进行拟合的组合优化问题,进一步结合粒子群优化算法(PSO)、径向基函数神经网络(RBFN)和模拟退火算法(SA)的优势设计智能混合算法(PSO-RBFN-SA)进行组合优化问题的求解,从而解决谱线重叠问题。实验结果表明,自适应的TXRF光谱预处理方法能提高峰背比并避免背景曲线的过拟合或欠拟合,基于智能计算的多组分定量分析方法可扩展性强,能节省计算时间并提高测量精度。(4)TXRF分析平台及配套定量分析方法的综合测试结果显示,Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的检出限均低于0.5 μg/L,Pb的检出限低于4μg/L;测量4 mg/L浓度样品时,Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的重复性优于4%,Pb的重复性优于10%;对于1 mg/L及以上浓度的样品,各待测元素的测量准确性均优于10%,能有效实现各待测元素的定量分析。实际工业废水测量比对结果证明,TXRF定量分析能够作为重金属标准检测方法的可替代方法,具有较强的推广应用价值。