凭借其可靠的设备装置和监测能力，DOAS技术已经广泛地应用于大气成分监测领域。

光源发出的光，经过一定距离的传输后，由于不同分子的吸收，光谱结构和光强都将发生变化。由于瑞利散射和米散射截面随波长做“慢”变化，而气体分子的窄带吸收截面随波长做“快”变化，所以可以采用差分吸收光谱法将衰减光谱分为慢变化和快变化两部分，慢变化部分表示各种分子的散射以及分子的宽带吸收，快变化部分表示分子的窄带吸收。采用滤波方法去除慢变化部分，根据窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。

主要有以下5个特点：①技术上可实现从紫外到可见光谱区的扫描，用一台仪器可实时检测多种微量气体；②由于该方法是非接触性测量，因而可以避免一些误差源的影响，比如检测对象的化学变化、采样器壁的吸附损失等；③该技术所测得的气体浓度是沿几百米到几千米长的光路上的气体浓度的均值，因而可以消除某些非常集中的污染排放源对测量的干扰，使得检测结果更具有代表性；④大气NO₃最有效的检测方法就是利用差分吸收光谱技术检测，并且对OH浓度的检测的结果更为可靠；⑤差分吸收光谱技术在揭示空气中尚未发现的成分方面有很大的潜力，这主要依赖于对光谱反演算法中剩余光谱成分的分析。

该技术主要是通过特征吸收光谱鉴别大气中污染气体的类型和浓度，因此适用于在该波段有特征吸收的全部气体分子，如常见污染物二氧化氮（NO₂）、二氧化硫（SO₂）、一氧化氮（NO）、臭氧（O₃）和芳香族有机物苯、甲苯、间，邻，对一二甲苯、甲醛等；同时，也可应用在大气气溶胶测量和气态汞污染测量等方面。

SO₂，NO₂，O₃是三大主要气体污染物，是空气质量监测的主要对象。差分吸收光谱技术对这3种气体的检测采用不同的谱段：SO₂在260～340纳米，NO₂在380～440纳米，O₃在250～310纳米。在实际检测中，谱带会有所不同，但都需要所检测的气体在此谱段有差分吸收结构。

NO₃和OH是在夜间和白天特别重要的基原子团，它们会氧化具有还原性的物质如烃类和硫化物，并且对对流层臭氧化学研究很重要。差分吸收光谱技术对NO₃的检测是目前相对唯一的检测方法；对OH检测来讲，差分吸收光谱技术的精度要优于其他方法。自从差分吸收光谱技术被提出来时起，就被广泛应用于各种大气成分的检测。对地面的污染物监测中，除了上述几种外，还有NH₃、HCHO、CS₂、汞和大多数的芳香烃等等。对于地球物理研究领域来讲，在研究对流层和平流层的气体分析研究中，差分吸收光谱技术体现出了它的价值，因为在对流层BrO、HONO、ClO和平流层OClO、BrO的检测中，差分吸收光谱技术发挥了很大作用。

一些研究表明，差分吸收光谱技术所得结果与传统的定点采样检测方法所得结果虽然会有差异，但也有很好的一致性。两种方法所得结果差异的原因在于，测试原理和方式的不同以及各自的测试误差。差分吸收光谱技术测量的是光路上的浓度均值，而定点采样则是空间点的浓度值；同样测量误差也会造成两者相关性变弱。

已经应用的DOAS技术在测量的实时性、测量的精度、可操作性、测量的先进性方面具有很大的优势，加上它的设备更简单更经济实用，这就使得它在空气质量监测方面会发挥越来越大的作用。