NO3自由基是大气中重要的游离基团,在夜间大气氮氧化合物NOx的氧化清除过程中起主要作用,它所参与的大气化学反应是构成大气自我净化能力的重要机制。由于NO3自由基浓度很低和高时空变化特性,不同大气环境下NO3数据相当缺乏,国外对此开展了大量研究,而我国夜间整层大气的NO3自由基的探测尚未见到文献报道。本论文在国内开展了大气NO3自由基柱浓度测量技术和反演方法的研究。　　 (1)分析了被动DOAS技术测量痕量气体的工作原理和反演方法。以月亮直射光作为光源,结合自动寻星赤道仪构建了一套被动差分光谱探测系统,实现了对月亮的连续跟踪,并使用CCD光栅光谱仪采集合肥地区的直射月光谱。　　 (2)测试了所构建的DOAS实验系统性能:分析了测量波段内水汽吸收对于反演NO3的影响,并采用逐线积分方法计算了特定水汽含量和温度条件下的水汽吸收截面并应用于反演过程,减少了水汽对NO3自由基反演的干扰。　　 (3)简介了平流层NO3自由基参与的化学过程,分析了平流层NO3自由基曙光时期光解过程和影响因素。讨论了从日出期间NO3柱浓度提取平流层廓线的方法。采用TUV模型模拟计算了大气不同高度处的光解速率常数。并结合天文软件计算了地基直射月光观测模式下的大气质量因子。　　 (4)在合肥科学岛(117°23′ E,31°86′ N)开展了外场试验,获得了大气NO3的柱浓度时间序列；采用优化估计算法推算出了NO3自由基垂直廓线,并对廓线反演误差进行了分析。　　 通过这项工作的开展能够得到合肥地区夜间整层NO3自由基变化情况,这对于自由基大气化学过程研究和大气污染物反应动力学模型验证都有重要意义。