近年来,由人为污染气溶胶引起的重度大气污染反复笼罩京津冀地区,而来自中国西部和西北部的自然沙尘也经常影响京津冀地区的空气质量。传统的大气污染监测技术主要依靠地面采样,难以实现对复合型大气污染物的垂直演化研究。为了及时掌握各类大气污染物在京津冀地区的传输、积累、消散状况,量化自然源和人为源对京津冀地区大气污染的贡献,需要对大气气溶胶类型、垂直结构、光学特性精准监测。激光雷达技术作为大气光学遥感技术的典范,不仅可以及时、迅速获取大气污染物时空分布,还可以结合偏振通道、拉曼通道获得多种气溶胶光学特征信息,研究大气污染物的垂直结构演化规律、区域传输特点。本论文基于双波长偏振拉曼激光雷达开展了气溶胶光学参数廓线反演算法研究。根据反演出的气溶胶光学参数,对京津冀地区气溶胶进行分类,量化区域传输的自然沙尘和人为污染气溶胶对京津冀地区大气污染的贡献,揭示沙尘气溶胶在京津冀地区冬季重度雾霾事件中的作用,深入了解重度气溶胶污染的来源、发展和消散过程。主要结论如下:1.基于大气气溶胶和分子的弹性和非弹性后向散射信号,反演出大气消光系数、后向散射系数、雷达比、颗粒物退偏比、消光色比、水汽混合比。随后,直接从误差最原始的求解方式出发,根据后向散射信号的信噪比和反演中输入的模型或经验参数,评估气溶胶光学参数反演的不确定度。同时和探空气球、太阳光度计、MAX-DOAS、CALIPSO雷达数据对比,验证气溶胶光学参数反演的准确性。2.根据气溶胶光学参数特征设计了京津冀地区气溶胶分类方案,获取了不同高度上不同类型气溶胶对京津冀地区大气污染的贡献。京津冀地区气溶胶可分为三种类型:自然沙尘、人为污染气溶胶和人为污染气溶胶与沙尘的混合物（污染的沙尘）。本研究的分类结果与CALIPSO卫星的气溶胶分类结果基本一致。在我们一年的观测中,1.8公里以下的气溶胶中约有45%是由污染的沙尘贡献的,并且沙尘气溶胶的贡献随高度的增加而增加,从6%增加至28%,而人为污染气溶胶的贡献则从49%下降到25%。此外,在春季（超过60%）和秋季（超过70%）,污染的沙尘是1.0公里以下的主要气溶胶类型。夏季主要的气溶胶类型为人为污染气溶胶（超过75%）。在冬季,人为污染气溶胶在边界层内占主导地位（超过80%）,而污染的沙尘在边界层上占主导地位（大约60%）。3.京津冀地区冬季重度雾霾事件中气溶胶存在垂直分层,边界层上主要是散射性非球形粗颗粒（沙尘或污染的沙尘）,而吸收性球形细颗粒（人为污染气溶胶）集中在边界层内。这种分层现象由气象条件决定,在边界层上通常为强西北风,而边界层内则以南风为主。模型结果表明,上层沙尘除了直接恶化空气质量外,还抑制边界层的抬高,削弱边界层内湍流交换,这种现象在雾霾消散阶段最为明显,从而抑制了地表气溶胶的消散。沙尘与气象条件的相互作用为全面了解京津冀地区冬季雾霾的形成机制提供了重要的信息,同时也可以解释京津冀地区特殊的多相化学性质,从而为京津冀地区大气污染防治策略的制定提供科学依据。4.基于气溶胶光学参数分离污染的沙尘中沙尘和人为污染气溶胶对后向散射系数的贡献。并以2019年国庆阅兵期间的大气污染为例,量化了跨区域传输的自然沙尘和人为污染对北京空气质量的贡献。2019年国庆阅兵期间,本地排放对大气污染的贡献不大,主要受区域传输影响,包括华北平原和关中平原（河北、天津、山东、山西）的人为污染气溶胶和西北地区的沙尘。其中自然沙尘的跨区域传输主导了大阅兵期间的大气污染,对4公里以下颗粒物质量浓度的相对贡献超过74%。研究结果强调,控制区域范围内的人为排放对于改善北京的空气质量至关重要。更重要的是,要充分考虑到中国西北地区自然沙尘的影响,它可能在短期内迅速恶化北京地区的空气质量。