本文利用荧光光谱技术、时间相关单光子计数技术和荧光偏振技术，对三聚氰胺、乙酸、异丙醇三种典型有机分子水溶液的微观结构及氢键作用机制进行了研究，并结合量子化学计算、分析其荧光动力学过程，得到了缔合分子的空间结构特征。　　 首先研究了三聚氰胺水溶液的稳态和瞬态荧光光谱特征。结果表明，三聚氰胺水溶液有两种荧光发射结构，进而解释了三聚氰胺水溶液的荧光发射机理和浓度猝灭机制;以及参与发射的组分相对浓度与荧光寿命之间的内在联系;并得到了主荧光峰和相对荧光强度的变化规律。　　 其次研究了乙酸—水溶液的稳态、瞬态荧光光谱和荧光组分信息，得到了溶液中存在的三种分子缔合结构随体积比变化的定性关系;测试了溶液的总吸收度和荧光光子的发射效率;测定了乙酸分子与水分子通过氢键桥连成分子缔合结构的结合常数和结构特征。　　 然后利用荧光光谱技术研究了异丙醇分子和水分子结合的团簇结构。采用导数分析和高斯分解其荧光光谱，发现在溶液中两种分子以不同方式结合形成7种发射荧光的团簇分子，并给出了相应于各团簇组分的相对谱线参数;获得了荧光相对组分含量、参与发射浓度和相对发射强度的变化信息;揭示了异丙醇—水溶液中分子取向的各向异性特征，以及溶液中的激基缔合物具有平行平面式空间结构。　　 最后针对以上三种典型分子与水分子结合的结构特征和能级跃迁问题，利用密度函数理论，反演了(Melamine)m-(Water)n(m=1～2，n=1～3)、(Aceticacid)m-(Water)n(m=1～2，n=1～3)和Isopropanol-(Water)n(n=1～6)的不同类型氢键作用低能结构。通过对氢键键长、平均键角、二面角、HOMO和LUMO之间的能级差进行分析研究，给出了不同物理模型的空间结构信息，进而阐明了基态能级的电子能量转移机制。　　 本文的研究结果有助于推进三种典型有机分子水环境中氢键影响机制的相关研究，可为进一步理解此类有机分子水溶液的物理、化学等性质，以及相关的理论计算和应用研究，特别是乳制品中快速、灵敏地检测三聚氰胺相对含量提供参考。