氮氧化物(NOx)在大气化学中扮演着重要的角色，其对对流层臭氧的生成、酸沉淀以及对灰霾形成影响。随着工业的发展以及城市化进程的加快，目前我国氮氧化物的排放量居高不下，其对环境的影响日益严重。开展对氮氧化物高灵敏探测研究，准确获取其大气浓度信息，对环境污染控制以及NOx的大气化学研究都具有重要意义。　　基于非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)在探测灵敏度以及小型化等方面上的优越性，本文开展了以发光二极管(LED)为光源的IBBCEAS技术对大气NO2的定量探测研究。论文首先研究了LED的光谱特性，包括LED光谱随温度和驱动电流的变化情况以及LED谱中产生标准具结构的原因，着重分析了LED温度波动对差分吸收光谱(DOAS)测量NO2的影响，通过研制的LED恒温控制装置，解决了因LED温度波动而降低NO2探测灵敏度的问题;研究了LED入射角度与光谱标准具结构之间的关系，通过倾斜入射解决了LED标准具结构对DOAS测量NO2的影响问题。　　在完成对LED光谱特性分析的基础上，开展了近紫外波段360-390 nm和蓝光波段435-470 nm IBBCEAS技术对NO2样气的实验室测量研究，设计了聚焦耦合和准直耦合两种不同的LED与增强腔的光学耦合方式，并通过实验验证了这两种耦合方式的可行性。为了定量NO2浓度，着重研究了增强腔镜片反射率的标定方法，在近紫外波段采用Rayleigh散射差异法来标定镜片反射率。在蓝光波段，则利用NO2样气吸收得到“相对”镜片反射率，再根据纯氧中O2-O2的稳定吸收得到“绝对”镜片反射率，并对比分析了这两种方法的标定结果，证实在蓝光波段两种镜片反射率标定方法结果的差别很小。另外，论文还探究了基于O2-O2吸收确定平均光程来获得大气NO2浓度的腔增强差分吸收光谱(CE-DOAS)反演方法。考虑到大气中氧气含量相对稳定，而O2-O2的浓度是氧气浓度的平方，通过测量O2-O2柱浓度可得到IBBCEAS的平均吸收光程，再根据测量得到的NO2柱浓度最终得到NO2浓度值。与传统反演方法进行了对比，发现该方法对镜片反射率的标定误差几乎不敏感，适合于长期的外场观测，但要求O2-O2有足够的测量信噪比。最后，在蓝光波段开展了实际大气NO2的定量观测，在腔长70 cm、镜片反射率略低于0.999时的探测灵敏度达到了1 ppbv。测量结果与长程DOAS观测结果进行了对比，两者测量结果一致性较好(R=0.983)。　　本文研究表明，在解决好LED光谱稳定性的基础上，采用LED的IBBCEAS技术可以满足大气NO2高精度、高灵敏、高时间分辨率实时在线探测的需求，它为大气痕量气体尤其是大气自由基的测量提供了新的思路与方法。