碳烟是大气细颗粒物的主要成分，主要来源于生物质和化石燃料燃烧。碳烟是由于燃料不完全燃烧所产生，它对人体和环境都有极大的危害。本文以棉花秸秆和木屑为主要研究对象，设定不同的燃烧工况，在管式炉中进行燃烧并采样。观察收集到的样品外观发现随着温度和氧量的增加，碳烟的碳化程度逐渐增大，生成的石墨碳逐渐增多，导致样品的颜色逐渐加深。对于棉花秸秆和木屑，燃烧时间越长，采集到的碳烟浓度越高。当温度超过400°C时，生物质进入高温燃烧，碳烟发生二次裂解，促使生成的气体不断增加，而碳烟和炭的生成量不断减少。应用透射电镜-能谱分析及气相色谱-质谱联用法，研究了不同燃烧条件下生成碳烟的物化特性以及分析生物质燃烧碳烟的生成机理。通过透射电镜-能谱分析观察碳烟的微观结构和构形变化，单个碳烟颗粒多为球状、胶囊状。较高温度和氧浓度有利于碳烟中有机碳的挥发、脱氢反应的进行，从而使得碳烟颗粒粒径减小，并且通过颗粒之间相互碰撞凝并，由单个的颗粒逐渐变为链状和网状，排列更加整齐有序。采用气相色谱-质谱联用法检测到生物质燃烧的主要产物有糠醛类、酚类、醛类、呋喃、烷烃、烯烃。糠醛类化合物可能来自于生物质聚合体主链上醚键的断裂。随着温度的升高，碳烟中羰基、C-O键和C-H键等基团发生断裂、重组等现象，生成CO、CO₂、H₂O和烯类等，纤维素残余碳基进行芳香化转化、炭化、重排反应，生成大量带有含氧官能团的酚类、醛类和酮类等芳香族环状化合物。本文通过对碳烟释放特性和生成机理的研究为生物质燃烧中碳烟的减排提供了科学依据。