随着经济的发展,水污染问题也日渐突出,层出不穷的水污染事件在不断地挑战着公众的心里承受力,同时也是对人民生命和财产安全的极大威胁。这使得社会大众对水污染监测和治理的要求不断提高。在现有的水污染监测项目中,大多数检测项目都需将水样采集到实验室后,再通过理化技术进行检测,这种检测方式的精度较高,但由于样品从采集到实验室检验出结果会有一定的时间间隔,不利于实现实时监测。个别不法企业就会利用采样间隙私自排污。同时,样品的采集、保管、运输会耗费大量的人力、物力、财力。可见水污染实时自动监测的实现有着重要的现实意义。太赫兹辐射有着很多特有的性质,这使得其有望成为实现水污染实时自动监测的有效手段。但其中仍存在一些需要解决的问题：例如,水对太赫兹辐射有着强烈的吸收作用,如何才能有效的克服甚至利用这种吸收作用；又如,现有反射式太赫兹时域光谱系统数据处理方法较为复杂,如何才能避开复杂的算法,提高数据处理效率,实现实时监测；更进一步的,我们能否设计一种太赫兹波段传感器,进一步发展太赫兹无损检测技术,使其更适用于液体测量。基于以上问题,本文做了如下工作：首先,对论文的研究背景进行介绍,包括两大部分：一是水污染相关知识简介,包括国内外水污染现状、水中主要污染物及现有水质检测方法；二是太赫兹技术简介,包括太赫兹的产生与探测方法、太赫兹时域光谱系统特点及太赫兹技术国内外研究现状等。然后,利用透射式太赫兹时域光谱系统对8种除草剂、13种化肥、两种塑化剂进行了检测,获得了它们在太赫兹波段的折射率和吸收系数。发现有两种除草剂(苯磺隆和2,4-滴钠盐)在太赫兹波段存在特征吸收峰；三种不同浓度草甘膦钠盐的吸收系数和折射率随浓度差别明显；塑化剂与香油混合物中塑化剂的含量亦可利用太赫兹时域光谱数据检测出；13种化肥样品在太赫兹波段均没有特征吸收峰。这些水中污染物纯品在太赫兹波段光学数据的获得为今后利用太赫兹技术对水中污染物进行检测的研究打下了良好的基础。为方便查询,我们根据测得的数据建立了“部分水中污染物太赫兹波段光学性质数据库”。接着,为了克服水对太赫兹的强烈吸收,搭建了有角度反射式太赫兹时域光谱系统。为获得最佳的信噪比和更高的频谱分辨率,研究了反射式系统结构参数,如入射光角度、样品池折射率、样品池厚度和样品池材料对太赫兹出射信号的影响。发现入射光角度会影响太赫兹波能量在前后两个表面反射峰中的分配,而样品池厚度和折射率会共同影响后表面反射峰的位置。由于前表面反射峰与系统回波间的时间窗口宽度是确定的,后表面反射峰刚好处于时间窗口中部时会有最佳的频谱分辨率。根据理论计算和实验的结果,综合考虑成本因素,在现有材料中塑料培养皿是样品池的最佳选择。在确定了反射系统结构参数及样品池材料后,利用反射式系统对蒸馏水进行了测试,计算得到蒸馏水的折射率和吸收系数,并与文献中的结果进行对比,验证了实验方法与算法的可行性。之后,对3种不同浓度的2,4-滴钠盐水溶液进行检测和数据处理,并将其折射率和吸收系数与固体样品的数据进行对比,发现2,4-滴钠盐水溶液的吸收谱中不再存在固体样品所具有在太赫兹波段的吸收峰,推测这是由于在溶解过程中,水分子与2,4-滴钠盐的相互作用破坏了2,4-滴钠盐原有的晶格结构和振荡模式造成的。虽然利用反射式太赫兹时域光谱系统可以获得水溶液在太赫兹波段的光谱信息,但其数据处理较为复杂,不利于实现实时监控。因此,选择了基于瑞利反常效应的光栅结构制作了太赫兹波段折射率传感器。我们对垂直反射状况下光栅瑞利反常效应对占空比、周期、环境折射率的响应进行了理论模拟和实验研究,并根据其结果选取了最适合用于折射率传感器的参数,为后续研究做好了器件上的准备。利用该折射率传感器对三种液体样品(酒精、水、二硫化碳)进行了检测,实验结果与理论模拟结果吻合的很好,验证了本套实验装置的可行性。同时,由实验峰位反推的折射率数据与文献中报道的折射率亦吻合较好,这证明了该实验方法的有效性和合理性。本实验方法数据处理简单,耗时短,弥补了之前反射式实验系统算法过于复杂的问题,这为利用太赫兹技术实现水质的实时自动监测提供了一个新的思路。最后,对本文主要研究进行了总结,并对今后研究工作进行了展望。