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NO3自由基是夜间大气中重要的氧化剂，其浓度是局地大气对痕量污染气体组分氧化能力的一个量度，控制着大气中多种痕量气体成分的氧化及去除，在大气化学中扮演着重要的角色。国内NO3自由基相关研究工作开展的很少，且测量方法单一。我国大气污染状况严重，雾霾等污染天气频繁出现，仅有的长程差分光学吸收光谱(LP-DOAS)测量技术检测限易受大气能见度影响。针对我国天气污染现况，对NO3自由基准确测量研究具有重要意义。 基于腔衰荡光谱技术(CRDS)在探测灵敏度、小型化以及不受地点及天气条件限制等方面上的优越性，本文开展了以外部调制二极管激光器为光源的腔衰荡光谱技术对大气NO3自由基的定量探测研究。主要取得以下研究结果: 1)自主搭建了国内首台可以应用于多种移动平台的点式CRDS测量NO3自由基仪器，针对NO3自由基易损失特点设计低损耗适合高颗粒物环境的采样系统并对实验参数（激光器波长，腔体长度等）进行优化。 2)在仪器测试基础上，针对CRDS技术测量NO3自由基展开具体实验研究。根据NO3自由基的吸收特性，对有效吸收截面的选取进行深入研究。探究了NO3自由基进气损耗标定方法，采用实验室合成的N2O5源通过分步损耗定标和整体损耗定标两种方法对NO3自由基在腔体内进气效率进行精确定标。同时考虑到系统的测量准确性及精度，对大气NO3自由基的测量干扰、系统探测灵敏度及测量误差进行深入探讨。在以上研究基础上，实验室条件下对高浓度的NO3自由基进行检测，进一步验证仪器性能。 3)考虑到数据处理方法对系统测量准确性和精度的影响，本文从拟合算法受噪声影响情况、拟合准确性和精度、拟合速率、有效拟合数据点长度方面对衰荡时间的提取方法进行深入探讨，最终选取适合我们实验的最佳拟合方法。 4)将该仪器应用于夏季望都CAREBEIJING-NCP及冬季北京HOPE-J3A两次大型综合外场实验。准确获取大气NO3自由基浓度时间序列，结合相关辅助数据定量计算NO3自由基的寿命及产率，分析NO3自由基在大气中可能的损耗机制。深入探讨不同大气相对湿度及颗粒物浓度对夜间大气NO3自由基损耗的影响。 本论文研究表明，在精确标定NO3自由基进气效率的基础上，采用二极管激光器CRDS技术可以满足我国高污染条件下大气NO3自由基高精度、高灵敏、高时间分辨率实时在线探测的需求，为大气NO3自由基的测量提供了新的思路与方法。