随着近年来经济的迅速发展，渭河重金属污染问题日益严峻。重金属进入水体后，大多会富集在沉积物的矿物质或有机质上，并通过河流自身的沉淀以及絮凝作用，最终在沉积物中不断累积，随着外界条件的变化，被沉积物富集了的重金属会重新释放，进而会对渭河水体形成第二次污染。同时，由于其难降解、毒性强等特点，使其成为人们瞩目以及亟待解决的问题。而在渭河陕西段沉积物中，重金属含量没有达到光谱所能检出的最低浓度，因此，本文主要对红外光谱与重金属、有机质、矿物质之间的相关性进行分析，达到预测渭河陕西段沉积物中有机质、矿物质含量的目的。同时对重金属、有机质、矿物质三者之间的内部相关性进行分析，来实现利用红外光谱法间接预测无光谱特征的重金属含量的目的。本文的主要研究内容如下：以渭河陕西段采集的23个沉积物样品为研究对象，通过对样品的可见光-近红外（VNIR）以及中红外（MIR）光谱数据进行预处理，并利用偏最小二乘回归（PLSR）法对样品中Ni，Cr，Cu， Zn，Pb、Cd等6种重金属元素以及有机质含量进行了预测，探讨了光谱预测重金属含量以及有机质含量的效果。同时利用PLSR法对不同范围的光谱数据预测有机质含量的效果进行分析，分析不同范围的波段对预测结果的影响。最终探讨了重金属、有机质、矿物质三者之间的内部相关性，以及利用有机质、矿物质含量预测重金属含量的效果进行了分析。分析结果表明：（1）重金属含量没能达到光谱检出的最低浓度，其与光谱数据间所建立的PLSR模型R2在0.1附近，且RMSEP（预测均方根误差）很大，模型均无有效性，因此，利用红外光谱不能达到预测重金属含量的目的。（2）VNIR光谱经过基线校准、平滑处理以及一阶微分求导预处理后，其1849-1940nm范围的波段与有机质含量间所建立的PLSR模型R2为0.96，RMSE值很小，且经过交叉验证后R2能够达到0.90，RMSEP值与RMSEC值十分接近，模型有效，即具有很好的预测效果。（3）MIR经过基线校准、平滑处理预处理后，其769.23～1218.03cm^-1范围内的波段与有机质含量间所建立的PLSR模型R2为0.88，RMSE值很小，且经过交叉验证后R²能够达到0.81，RMSEP值与RMSEC值十分接近，模型有效，也具有很好的预测效果。（4）矿物元素Fe含量与VNIR光谱中473nm的单波长建立的模型有效，Si与MIR光谱中的1438.86cm^-1建立的模型有效。说明矿物元素与光谱之间具有很好的相关性。而矿物元素中Fe含量与重金属含量无相关性，Si含量虽与有相关性，但不能很好的预测Pb、Ni的含量。即不能利用矿物元素的含量来预测重金属含量的目的。（5）有机质含量与Cu、Cr、Zn三种重金属含量有很好的相关性，同时可以很好的预测Cu、Cr、Zn的含量，因此可以基于红外光谱预测有机质含量的模型，达到间接预测重金属含量的目的。