大气颗粒物和微塑料污染是人们目前比较关注的两大环境污染问题。为了从源头上对它们进行有效治理,必须对其化学组成展开分析并确定其主要危害因子。环境颗粒物的来源各异,迁徙路径也各不相同,而传统的检测技术通常局限于对大量颗粒物进行检测,难以反映出它们的个体性差异。因此,从单颗粒水平检测它们的组分变得十分必要。虽然人们在单颗粒成分检测方面做出了大量的努力,但是已有的单颗粒检测技术普遍存在前处理过程复杂、信息单一、检测速度慢等缺点,无法满足现阶段污染治理的需求。因此,发展新型、高效、多信息融合的单颗粒检测方法迫在眉睫。本文以典型的微塑料单颗粒为主要研究对象,结合实际的检测需求,研制了一套高度集成化的单颗粒光谱检测系统,该系统将拉曼光谱、激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）以及光学显微技术有机结合,实现了微米级单颗粒的原位检测以及多种信息的互补和融合。论文主要工作分为两个部分:1.论文第一部分对集成化系统的基本结构、工作原理、研制过程以及优化步骤进行了详细介绍。集成化系统的拉曼光谱和LIBS光谱两个子系统采用不同波长的激光器作为激发光源,并通过二向色镜等光学元器件将两者有机整合,实现它们激光束的共聚焦,从而可以对空间同一个位置的微区进行两种模式的光谱检测。此外,系统还集成了光学显微成像系统,实现了单个微米级颗粒物的精确定位,保证了光谱检测的重复性和可靠性。2.论文第二部分以微塑料颗粒物作为主要研究对象,通过对其分子组分和附载重金属的检测表征了集成化系统的性能。结果表明,该系统可以对25μm微塑料颗粒的分子组成和元素组成进行分析,并且微塑料附载元素的特征光谱强度与其环境中相应元素的浓度之间呈正相关,线性拟合优度R~2高于0.95。通过对铜在不同微塑料表面富集差异性研究,我们发现聚苯乙烯微塑料对铜的吸附能力最强,而聚氯乙烯微塑料对铜的吸附能力最弱。此外,通过对铜在聚苯乙烯微塑料表面的动态富集过程的监测,发现微塑料表面富集铜元素的含量随着时间呈负指数上升,富集速率常数为1.2/天,与参考文献中报道的实验结果基本一致。最后,我们还对两种品牌的去角质啫喱中不溶颗粒物的分子组成和元素组成进行了研究,发现它们的分子组成基本相同,但元素组成差异明显。本文通过对微塑料颗粒的分子识别和重金属元素的定性定量分析,证明了集成化系统在环境颗粒物污染检测方面具有潜在的应用价值。