大气监测中的光学方法具有灵敏度高,速度快,可实现实时监测的特点,且不产生任何新的污染,是检测大气污染物的理想方法。本文在大气光学研究现状的基础上,以iHR320成像光谱仪为核心构建了一套光谱测量系统,对南京北部郊区的太阳光、天空光进行了地表光谱测量,并对所测得的光谱进行了较为详细的数据分析。通过解析光谱信息得知：太阳直射光谱的峰值波长在一天中有规律地移动,并且在晴天条件下,天空散射光谱相对于太阳直射光谱短波长成分有所增强。此外,文中还比较了不同天气情况下的天空散射光谱测量结果,并依据光散射理论做出了相应的定性分析。最后,以太阳光为光源,采集太阳直射光谱,选取某一时刻的太阳光谱作为参考光谱,结合当时测得的污染气体浓度数据,应用差分吸收原理,反演出其他任意时刻的NO2浓度。本文运用Origin7.5软件进行光谱解析,再根据HITRAN数据库绘制出吸收截面谱,并成功获得任意波长下的吸收系数,实现了对光谱谱线的定量分析,揭示了太阳辐射光谱与大气中污染气体浓度之间的相互关系。整个反演过程光谱处理失真度低,反演参量精度高,一定程度上提高了太阳光谱反演气体浓度的精度。实验结果与其他设备测量结果一致,证实了该方法的可行性。