本学位论文对复杂体系光谱定量分析领域中的一些理论难点问题进行了较深入的研究，提出了多个新型化学计量学模型和方法，并将其应用于实际复杂体系的光谱定量分析研究。本学位论文的内容主要涉及到以下几个方面：第二章，当采用光谱技术对复杂非均相混合物体系中的待测物质进行定量分析时，样本的物理性质（如颗粒大小和分布、形状、填装密度等）之间的差异会导致不同程度的光散射效应，从而对样本的量测光谱信号产生乘子效应影响。因此，实现复杂非均相混合物体系准确光谱定量分析的关键问题是怎样将化学组分含量变化所引起的光谱贡献与样本物理性质变化所引起的光谱乘子效应有效地分离开来。本章提出了改进光程估计与校正方法（Modified Optical Path LengthEstimation and Correction，OPLECm）用来估计校正样本量测光谱的乘子效应参数，从而消除非均相体系中光散射乘子效应对光谱定量分析结果的影响。将该方法应用于四组分悬浮体系和肉类样本近红外光谱数据的定量分析，所得结果表明：OPLECm结合“双校正策略”（Dual Calibration Strategy，DCS）能够在光散射乘子效应存在的情况下，实现复杂样本中目标组分的准确光谱定量分析。第三章，近红外光谱技术结合干膜法提供了一种快速，不消耗试剂和非破坏性测定血浆中葡萄糖水平的方法。然而，干膜厚度和光散射特性的随机变化给血浆干膜样品的近红外透射光谱带来了乘子效应，从而阻碍了近红外干膜法在实际血糖测定中的应用。本章提出了血浆干膜样品的近红外透射光谱定量分析模型。在该模型中，引入了一个乘子参数来描述干膜厚度和光散射特性的随机变化对干膜样品的近红外透射光谱所产生的乘子效应。在该模型的基础上，推导出了基于支持向量回归的双校正策略，并将其用于近红外干膜法测定血糖含量的研究。结果表明，即使不使用内标，基于支持向量回归的双校正策略也能够从血浆干膜样品的近红外透射光谱中精确预测出血浆溶液样品中葡萄糖的含量。第四章，SERS增强基底的物理性质（例如，银/金纳米粒子的粒径大小、形状以及聚集度），以及激光光源功率和聚焦位置的变化会对待测物质SERS信号强度产生显著影响。然而，制备出具有高度稳定性和重现性的SERS增强基底（特别是广泛使用的银或金纳米粒子胶体）仍然非常困难，这大大阻碍了SERS技术在实际定量分析中的应用。本章开发了用于SERS定量检测的乘子效应模型（Multiplicative Effects Model for SERS，MEMSERS）。在MEMSERS模型的基础上，进一步提出两种SERS定量检测方式，即内标加入SERS定量检测方式和内标标记SERS定量检测方式，以实现SERS定量检测的常规应用。将MEMSERS应用于两个模型体系所得的实验结果表明：MEMSERS模型结合内标加入SERS定量检测方式或内标标记SERS定量检测方式可以有效消除由于SERS增强基底（银纳米溶胶）的不均一性对SERS信号产生的乘子效应，并实现对待测物质（罗丹明6G）相当精确的定量分析。第五章，高浓度的亚硝酸盐对人体有较强的毒性，因此研究具有高灵敏度、高选择性和简单实用的NO2-测定方法对保护人们的身体健康具有较重要的意义。本章探讨了将SERS与MEMSERS模型相结合用于饮用水中亚硝酸盐含量的测定。其检测原理如下：以银溶胶为基底，采用化学转换法将亚硝酸盐在酸性条件下与对硝基苯胺和二苯胺生成偶合产物，通过测定偶合产物的量间接测定亚硝酸盐含量。实验结果表明，MEMSERS模型对亚硝酸根浓度的预测结果令人非常满意，其平均相对预测误差小于5%。对于杂质干扰很少的实际体系，MEMSERS获得接近于100%的空白加标回收率；而对于含有杂质干扰的白开水实际样品，相应NO2-浓度的空白加标回收率远远低于100%。这主要是由于白开水中可能含有一些干扰杂质，占据银纳米粒子的吸附位点，影响了重氮偶合反应产物在银纳米粒子的吸附，从而影响其SERS光谱信号的强度。第六章，化学计量学软件的开发要求化学计量学工作者精通数学和编程技巧，这使得化学计量学软件的开发具有相当的难度。为了减轻软件开发的难度以及缩短软件开发周期，本章首先探讨了Visual Basic、Visual C++与MATLAB的混合编程技术并给出相应的应用实例。F-4500三维荧光解析应用程序和三维数据解析控制台应用程序的两个应用实例表明，采用Visual Basic、Visual C++与MATLAB的混合编程技术来开发化学计量学软件不仅缩短软件的开发周期，而且提高软件质量。本章最后针对化学计量学软件的核心算法模块，探讨了如何编写化学计量学算法C++类库。首先开发了向量类、矩阵类和三维数阵类三个基础计算类；在此基础之上，完成了部分化学计量学算法类的开发，为后续采用Visual C++来开发化学计量学软件提供了核心的算法模块。