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日益严峻的大气污染使人们越来越关注对大气痕量气体时空分布以及污染源排放的监测和研究。使用自然光源的被动DOAS技术作为一种光学遥测手段，能够提供多种痕量气体的时空分布信息，已经成为大气成分探测领域的一个重要研究方向。然而目前国内相关研究工作开展的很少。
本论文研究了痕量气体柱浓度及廓线、污染源排放通量测量的地基被动DOAS技术。
1.研究了痕量气体斜柱浓度(SCD)的反演方法。克服了反演过程中“Ring”效应、太阳夫琅和费线的干扰。并结合辐射传输模型(RTM)分析了大气质量因子(AMF)的影响因素。
2.针对对流层痕量气体，采用多轴DOAS技术，通过引入对流层差分斜柱浓度(ΔSCD)，扣除平流层气体吸收的影响；通过实验中不同仰角ΔSCD的比值和RTM仿真的这些角度ΔAMF的比值之间的最佳匹配，获得气体廓线及垂直柱浓度(VCD)；并利用大气中稳定分布的O4推断出RTM所需气溶胶参数。针对平流层O3，采用天顶观测方向，通过dSCD与AMF之间的线性拟合获得其垂直柱浓度。
3.在污染源排放通量测量中，研制了基于移动平台的被动DOAS装置，通过测量沿运动路径的痕量气体柱浓度分布，结合风场数据获得了污染气体的排放通量；并研究了通量计算中烟羽速度测量的方法。
开展了平流层O3(合肥)、对流层NO2(北京)以及污染源(北京、天津等地)排放通量的外场测量，结果表明被动DOAS技术能够在痕量气体垂直柱浓度及廓线、污染源排放通量的测量中发挥重要的作用。