二氧化硫是大气的重要污染物,亦是酸雨的主要成因之一,对自然环境会造成极大危害,高浓度下也可能直接危害人体健康。另一方面,臭氧在大气中柱浓度的改变,会使地球接收到的太阳紫外辐射改变,改变生态环境,影响人类生存。所以监测这两种气体在大气中垂直柱浓度的变化显得尤为重要。光谱法在探测大气污染物时具有效率高,响应快的特点,而且与通过化学手段监测大气污染物的方法相比又不会产生新的污染,逐渐成为大气污染物监测的主要方法。基于现有的研究理论,本文使用高精度光谱仪iHR320观测了南京江北的地面太阳光谱和天空散射光谱,并对数据做了对比分析。结果表明:地面太阳光谱中有许多吸收峰存在,并且其相对强度的日变化比较明显;地面太阳光谱的峰值所在波长成周期性日变化;晴天时,短波区域的天空散射光谱的相对强度较大;阴天和霾天时,长波区域的天空散射光谱相对强度较大;这些结果与光散射理论相对应。最后基于观测到的地面太阳光谱,结合臭氧监测仪(Ozone Monitoring Instrument,OMI)所提供的二氧化硫和臭氧垂直柱浓度以及HITRAN 2012 数据库(High-resolution transmission molecular absorption database)提供的5O2和O3的吸收截面,本文选取合适的参考光谱,采用差分吸收原理和最小二乘法,反演出另一个时刻的SO2和O3的垂直柱浓度。从而实现了利用观测得到的太阳光谱定量计算大气中SO2和O3的垂直柱浓度的目的。反演的结果表明,本文的方法得出的结果与OMI数据整体上具有一致性。通过该方法可以估算出由于OMI时空分辨率问题而缺失的SO2和O3的垂直柱浓度数据,从而对OMI卫星数据有一个补充观测的作用。