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水和石油资源分别是人类赖以生存的命脉和各国经济最重要的能源。成品油有机混合污染物严重影响地表水和地下水水质直接或间接地影响着人类的生命健康;石油管道运输中混油监测失准会造成巨大的资源浪费和经济损失。因此,实现对成品油污染物的快速识别与定量检测以及对混油段的实时检测,对于污染源的确定、泄漏责任追查、确保石油安全储运、避免混油段资源损失等均具有重要意义和实际应用价值。本文在Mie散射仿真分析的结果上利用优化算法构建单层介质光学常数反演模型,为液体光学常数反演模型奠定理论和技术基础。在液态多组分油类混合物定量定性分析方面,联合化学信息方法与光谱法,基于Matlab环境分别利用偏最小二乘法以及主成分分析法建立定量和定性分析模型。本文主要的研究内容如下:1.考察颗粒散射对介质总透过率的影响,并以此作为散射仿真分析的理论基础;根据颗粒的粒径分布状态,以粒径参量为指标对散射类型进行判别;对不同粒径参量的颗粒进行仿真分析;考察Mie散射下光的损耗,以此作为光学常数反演模型的理论基础。2.将粒子群优化算法与光谱分析方法相结合,构建单层介质光学常数反演模型,以石英玻璃为研究对象,对模型的可行性以及稳定性进行校验,实验结果表明折射率和吸收指数都具有很高的求解精度,其最大相对误差分别为3.74e-5%和1.76e-5%。利用石英玻璃的光学常数对液体光学常数反演模型进行校正,以蒸馏水为研究对象分析模型的可行性与可靠性。结果表明,该模型可以用来进行液体折射率和吸收指数的求解,其最大相对误差分别为3.55%和38.12%。3.基于折射率预处理光谱利用区间偏最小二乘法（iPLS）建立液态多组分油类混合物定量分析模型,并确定M-D-iPLS-0.025为最佳定量分析模型。基于主成分分析法（PCA）利用线性拟合的思路把分布在多个维度的高维数据投射到几个轴上,以马氏距离为判别指标基于混合物折射率光谱建立了液态多组分混合物定性分析模型。4.利用TU-1901/1900双光束紫外可见分光光度计、APTC-2帕尔贴恒温控制器以及CH19-1型恒温池架搭建非常温光谱测量平台,获得20℃-70℃温度范围内混油样本的透射光谱,分析了温度对液态多组分油类混合物光谱特性的影响,进而考察定量定性分析模型对非常温条件的适应性。研究结果表明,模型对这种因温度变化引起的干扰具有一定的适应性。本文的研究成果可以为今后进一步研究和开发多组分油类混合物实时在线监测技术提供理论依据和基础数据,也为水质监测和污水排放指标分析等提供新的思路。