生物质燃烧是生态系统自然组成的一部分，近年来由于人类活动的影响，全球火灾的速度及规模大幅度加快。生物质燃烧对大气环境危害极大，燃烧过程会向大气输送大量的有毒害气体及颗粒物，例如有机气溶胶、黑碳、褐碳和数千种挥发性有机物（VOCs；Volatile Organic Compounds）。这些混合烟气会与自由基（如NOx、OH-等）发生复杂的光化学反应，生成挥发性较低、可溶性更强的化合物，促进形成新的颗粒物和臭氧，导致雾霾形成，对人类健康造成极大威胁，全球每年大约有700万人由于空气污染而过早死亡。生物质燃烧会向大气中释放大量甲酸（HCOOH，FA）和乙酸（CH3COOH，AA）。作为臭氧和有机气溶胶重要的前体物，甲酸、乙酸在对流层化学中具有重要作用。虽然前人就甲酸、乙酸来源有较为深入了解，但是各个来源的相对输入量化不准确，对影响浓度的过程缺乏了解，导致在自由对流层中观察到的甲酸、乙酸浓度与模型预测浓度之间存在较大差距。文献中已有报道生物质燃烧释放甲酸、乙酸释放因子（EF，Emission Factor），但是描述对象大多为森林火灾，对于农业废弃物焚烧甲酸、乙酸的释放因子报道极少。故本论文主要开展了以下三方面的研究工作：（1）通过实验室搭建小型燃烧装置，改变助燃气浓度，达到模拟不同燃烧条件下农业废弃物燃烧释放的甲酸、乙酸的释放因子为排放源清单提供原始数据；（2）利用针式微萃取方法结合GC-IRMS技术检测出生物质燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素组成特点；（3）通过PTR-ToF-MS检测了在美国西部森林大火爆发期间大气中甲酸、乙酸及其前体物在大气中的分布特征。本论文通过对生物质燃烧释放的甲酸、乙酸释放特征及碳同位素组成进行分析研究得出以下结论：（1）搭建实验室小型燃烧平台。在实验室内完成5种常见农业废弃物（小麦秸秆，玉米秸秆，油菜秸秆，水稻秸秆和棉花秸秆）的燃烧实验。建立碱液吸收体系，碱液吸收效率高达88%以上，能有效吸收生物质燃烧释放的气相中甲酸和乙酸。5种生物质燃烧释放的甲酸和乙酸的释放因子分别是：玉米秸秆燃烧释放甲酸、乙酸的平均释放因子为分别为0.36 ± 0.19 g/kg、3.1 ± 1.6 g/kg；水稻秸秆燃烧释放甲酸、乙酸的平均释放因子为分别为0.24 ± 0.18 g/kg、1.042 ± 0.76 g/kg；油菜秸秆燃烧燃烧释放甲酸、乙酸的平均释放因子为分别为0.24 ± 0.14 g/kg、1.76 ± 1.22 g/kg；棉花秸秆燃烧释放甲酸、乙酸的平均释放因子为分别为0.17 ± 0.08 g/kg、1.54 ± 0.81 g/kg；小麦秸秆燃烧释放甲酸、乙酸的平均释放因子为分别为0.36 ± 0.23 g/kg、2.2 ± 1.26 g/kg。5种生物质燃烧释放乙酸和甲酸的的初始比值，即Rt=0=[AA/FA]t=0 ，其中R玉米=8.06；R油菜=9.09；R棉花=9.37；R水稻=4.31；R小麦=6.55。由于生物质燃烧会释放大量的甲酸前体物（如异戊二烯，MVK等），这些前体物在大气中发生光化学反应大量生成甲酸。此外，在大气环境中甲酸比乙酸的寿命长（甲酸寿命为3.2天，乙酸为2.3天）。因此生物质燃烧释放的烟羽，在老化过程中AA/FA的比值会越来越小。秸秆燃烧释放的甲酸、乙酸的初始释放因子及AA/FA比值，不仅为排放源清单提供生物质燃烧源的基础数据，还为田间秸秆燃烧释放烟气老化程度的描述提供依据。（2）检测了实验室内生物质燃烧初始释放甲酸、乙酸的稳定碳同位素比值。即水稻秸秆燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素比值分别为-14.49 ± 5.08‰、-22.59 ± 2.55‰；小麦秸秆燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素比值分别为-15.59 ± 3.16‰、-23.53 ± 2.49‰；油菜秸秆燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素比值分别为-20.26 ± 2.92‰、-31.06 ± 0.96‰；棉花秸秆燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素比值分别为-22.33 ± 5.57‰、-31.39 ± 0.81‰；玉米秸秆燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素比值分别为-20.18 ± 2.93‰、-30.77 ± 1.75‰；高粱秸秆燃烧释放甲酸和乙酸稳定碳同位素比值分别为-17.07 ± 4.31‰、-22.08 ± 2.85‰。5种生物质在不同氧气条件下燃烧，释放的甲酸存在明显的同位素分馏，例如水稻秸秆燃烧释放的甲酸δ13C值随着氧气流速的增加，甲酸δ13C值越来越负。一方面说明甲酸对于燃烧条件敏感，氧气浓度变化对其同位素分馏产出较大的影响；另一方面说明生物质燃烧过程中，除了燃烧直接释放，还发生了其他化学反应，由于动力学同位素效应（KIE），其13C在反应过程中会被消耗，因而改变其同位素比值。相较之下，乙酸在各个氧气流速下燃烧释放的同位素比值相对稳定，侧面反映了生物质燃烧初级释放是乙酸主要的来源。（3）为了扩大校准的VOC数量，我们在实验室内建立了一套渗透系统，自制渗透管可校准各个类型的VOC。这对于无法存储于气罐中的化合物尤为重要，例如甲酸、乙酸、半挥发性有机化合物（SVOC）以及活性较强的VOCs。除此之外，市售的混合标准气样，浓度难免会有误差。而且随着时间推移，混合标准气瓶中的VOCs浓度会发生变化，也需要一套系统能联合验证VOC浓度。渗透系统的原理是，通过加热渗透管中的VOC从管壁逸出，在流速为20 sccm（sccm，standard cubic centimeter per minute）的载气推送下到达铂催化管，催化成CO2，CO2检测仪测算出CO2浓度，由已知CO2浓度计算VOC浓度。将基于渗透的校准得出的VOC浓度与已知浓度的气瓶标样进行比较，两者的一致性均在5%以内，证明该系统的有效性。同时通过渗透系统有效的检测出甲酸和乙酸在PTR-ToF的灵敏度分别是6.17 ± 0.30 ncps/ppb和7.78 ± 0.29 ncps/ppb，为后续PTR-ToF大气环境中现场实测甲酸和乙酸浓度奠定基础。（4）实测了米苏拉森林大火爆发期间，污染环境中甲酸和乙酸的时空分布特点。发现在此期间甲酸的浓度为0.5-7 μg/m3，乙酸的浓度为2.8-8 μg/m3。相较于之前文献报道的大气中甲酸、乙酸的浓度，本研究监测到的甲酸乙酸浓度更高，说明生物质燃烧可能是甲酸和乙酸的一个重要的来源。（5）通过臭氧与PM2.5的关系以及乙酸与甲酸的比值估算烟羽老化程度。研究发现由于燃烧会消耗臭氧，生物质燃烧释放的臭氧前体物在新鲜的烟羽中未能及时二次生成臭氧，因而生物质燃烧释放的新鲜烟团中臭氧浓度会降低。而生物质燃烧会向大气持续输送颗粒物，因而PM2.5会持续上升；乙酸与甲酸的比值（AA/FA）随着烟羽的老化而变小。因此通过上述两种方法能描述烟羽老化程度。使用参数化方法估算了PTR-ToF监测期间，烟羽的光化学年龄，推算出PTR-ToF捕获的两个烟团P1和P2，其中P1较P2老化程度高，可能来源于远处加拿大哥伦比亚大火释放的烟羽，通过长途运输抵达米苏拉的观测点；P2烟羽来自周围山火释放。（6）通过2016年FIREX实验室生物质燃烧实验提供的美国各种不同生物质燃烧排放因子，评估了生物质燃烧环境中，甲酸、乙酸各个源的贡献比例。发现相较于乙酸大量来自于生物质燃烧直接释放，生物质燃烧对甲酸的直接排放量较低。通过参数化方法及最小二乘法拟合出火灾污染环境下，甲酸的主要来源周围植物生长释放，其次是生物质燃烧初始排放和生物质燃烧二次生成；乙酸最主要来源是生物质燃烧的初始排放，其次是生物源和生物质燃烧二次生成。