湖泊富营养化是当今世界主要的生态问题之一。过快城镇化、工业化、过度农业养殖等人为因素,使得水体营养物质含量上升,进而导致了蓝藻水华发生频次的增加。蓝藻水华产生多种异味化合物和毒素,对各类水体（特别是饮用水水源）的水质造成直接威胁。然而,现存的水体评价指标不够全面和准确,不能真实反映有毒有害物质具体含量。本研究采用代谢组学研究技术,分析了蓝藻水华（微囊藻为优势藻种）产生的次生代谢产物及其对水质的影响并应用于水质评价。首先,为解决水体评价指标不全面、不准确的问题,使用代谢组学和统计学方法研究了不同时期微囊藻样品中的挥发性和水溶性代谢产物,筛选出统计学差异代谢产物。本研究建立了基于顶空-固相微萃取箭型-气相色谱-质谱联用技术,对不同时期微囊藻样品中挥发性代谢产物进行定性分析,鉴定得到210种挥发性代谢产物。结合多变量统计分析,筛选出10种统计学显著性差异代谢产物:环己醇、二甲基三硫、苯甲醇、樟脑、2-甲氧基苯酚、3-己烯-1-醇、2,4-癸二烯醛、3-甲基吲哚、柠檬醛和正壬醇。优化了固相微萃取箭型萃取温度、萃取时间、解析温度、解析时间,体系盐度等萃取条件,进行定量分析和方法学验证。结果表明,此10种差异代谢产物在0.050 ng/L～1000 ng/L范围内具有良好的线性关系,相关系数＞0.998,检出限范围为0.010 ng/L～0.030 ng/L,平均回收率在76.3%～93.0%之间。针对不同生长时期的微囊藻样品,研究建立了UPLC Q-TOF MS非靶向代谢组学分析,运用多种代谢组工具对原始数据发掘分析,对不同生长时期、不同环境的微囊藻之间水溶性差异代谢产物综合分析,鉴定发现从高峰期到衰亡期,细胞内藻毒素（MCs）有着显著降低。使用Progenesis QI对采集的样本数据进行分析,共得到5896个带有详细碎片和峰面积等信息的组分。设定合适的筛选参数与Chemspider天然产物全库中化合物的信息进行匹配,最终获得了24个具有显著差异且定性可靠的潜在标志物。在差异代谢产物间相关性分析中,发现MCs和焦脱镁叶绿素a、金盏花红素表现出高度相关。对筛选得到的水溶性差异代谢物MCs进行定量分析,优化固相萃取条件,建立了微囊藻水华样品中藻毒素（共13种）的检测方法。结果表明,通过固相萃取柱净化处理,减少基质的干扰,该方法可用于实际藻样测定。通过自建藻毒素谱库,发现九种疑似微囊藻毒素化合物。其次,为提高代谢产物测定的灵敏度和稳定性,基于筛选出的统计学差异代谢产物,选取特征化合物3-甲基吲哚（3-MI）作为模板分子,以邻苯二胺为单体,采用电聚合法制备了3-MI分子印迹电化学传感器,大大降低了3-MI的检出限和分析成本。基于密度泛函理论方法计算的分子印迹聚合物计算机辅助设计,评价不同功能单体与模板分子3-MI的相互作用。筛选采用邻苯二胺为单体,3-MI为模板,根据电聚合法制备了3-MI分子印迹电化学传感器。研究了聚合电位、聚合介质、聚合扫描圈数及模板去除方式对印迹电极性能的影响。用K3[Fe（CN）6]作为电化学探针,采用间接分析法对3-MI进行分析,线性范围为0.010μM～1.2μM,检测限为4.0 n M。制备的传感器在结构相似分子的干扰下,对模板分子具有良好的识别能力和高选择性。该传感器具有良好的重复性和稳定性,成功用于实际藻水样品中的3-MI测定。第三,为验证差异性代谢物与传统评价因素一致性及优越性,将差异性代谢物分析应用于实际水体样品中的分析,探讨了微囊藻水华代谢产物产生的时空变化趋势。结果表明:通过对不同时期差异性代谢物含量的分析,分析者可以得出该水体藻类生长或污染的情况,初步证明该技术可以用于天然湖水水质评价。2019年3月至11月整个采样监测周期间,研究发现,3-甲基吲哚与叶绿素a、藻类密度、水温等水质参数呈显著正相关;吲哚、β-环柠檬醛与叶绿素a、藻类密度呈显著正相关。游离藻毒素及胞内藻毒素与总磷、叶绿素、藻类密度等水质参数呈显著正相关。为了更全面地评价水质,需要进一步对特征代谢产物进行监测和综合评价。最后,将基于特征代谢产物的分析手段应用于实际样品（鱼肉和蓝藻填埋场渗滤液）检测中,优化了预处理方法,实验结果显示,该方法表现出良好的定量分析能力。文章建立了一种鱼肉中蓝藻异味代谢物的检测方法。通过优化微波蒸馏及固相微萃取等提取富集条件,采用全二维气相色谱分离,有效实现蓝藻中常见的8种异味化合物的完全分离,以高分辨特征离子的精确质量数进行内标法定量分析。8种异味化合物在0.01μg/L～100μg/L质量浓度范围内呈良好线性关系,方法的检出限为0.070μg/kg～3.3μg/kg。此研究中,以二乙烯基苯、多孔活性碳粉和聚二甲基硅氧烷为原料,采用一锅法制备了SPME材料。通过表征自制SPME纤维涂层并优化萃取条件,与进口商用产品相比,自制SPME纤维涂层能兼顾VOCs的萃取,尤其能提高含硫异味物质的萃取效能。结合GC-MS对蓝藻填埋场渗滤液水质进行分析,考察渗滤液处理站对恶臭物质的去除效率。