第一章绪论
1.1生物质燃烧与空气污染
生物质是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物能再生的物质。生物质能则是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量。生物质包括林木废弃物（木块、木片、木屑、树枝等）、农业废弃物、水生植物、油料植物、有机物加工废料、人畜粪便及城市生活垃圾等。
生物质燃料中易燃部分主要是纤维素、半纤维素、木质素。燃烧时纤维素、半纤维素和木质素先放出挥发分物质，然后转变成炭。几种典型生物质原料中除了碳、氢、氧等有机物之外，还含有一定数量的无机矿物质。生物质的燃烧规律基本一致，燃烧过程基本可分为四个阶段：干燥过程，热解过程，晶型转变过程和熔融过程。生物质灰是形态各异的纳米颗粒在生物质热化学转化利用过程中产生的物质。生物质灰的化学组成及其特性对其热力学和动力学性质有很大影响，并对灰的利用及各种利用设备的设计和处理具有重要意义。
生物质燃烧作为一个全球性问题，正日益受到普遍关注。其主要表现形式是森林大火、草原大火和农田稻秆焚烧。它不仅会降低能见度，还会严重影响交通安全，导致空气质量下降，环境恶化等等。生物质燃烧排放具有季节性与周期性，是北京市大气颗粒物有机碳的一个重要来源，在生物质燃烧典型样品中，其贡献高达三至六成。生物质燃烧排放大气颗粒的主要组分为碳质颗粒和水溶性钾（K+)。碳质颗粒的组分含量可以高达73%,主要由有机碳（OC)和元素碳（EC)组成，其中有机碳占碳质颗粒的60%-90%，有机碳的来源比较复杂，有直接排放的一次颗粒物，也有是通过大气化学反应生产的二次颗粒物。
有机碳作为一次颗粒物有的来自各种燃烧过程如燃煤、燃油、汽车尾气、生物质燃烧等，也有来自非燃烧过程如轮胎摩擦碎屑、含有腐殖酸的土壤尘等。生物质燃烧排放的钾含量较高，约占1%-10%[51，其主要存在形式为KC1,并且易溶于水。生物质燃烧排放大量气态污染物，如C0、 NOx、 CH4、非甲烧烃、氨和挥发性有机物(VOCs)等多种气态污染物和气溶胶。 C02和CH4是温室气体；氮氧化物等酸性气体会影响降水的酸碱度，导致酸雨污染的加重；VOCs和氮氧化物有利于光化学烟雾的形成。生物质燃烧排放的气溶胶对气候及环境影响很大。除此之外，VOCs多半具有光化学反应性，经由紫外光照射，会与大气中其他化学成分（如NO)反应，形成二次污染物（如臭氧、高氧化物等）或者化学活性较强的中间产物（如自由基等），从而增加烟雾、臭氧的地表浓度，造成对生态环境的危害。由于空气中的VOCs是以气态存在，因此能直接通过呼吸系统进入人体内。研究表明一些VOCs对人体具有致癌作用。VOCs的毒性和它们的电负性成正比，对人体的危害主要是切断细胞内电子的传递，损害细胞内部的代谢。一些挥发性卤代烃对动物具有致癌和致畸作用，吸入挥发性卤代经能对中枢神经系统产生不可逆转的损害，尤其是三甲烷进入人体后对肝脏、肾脏、血液具有毒害作用。卤代烃易在人体脂肪中积累。因此这类物质的污染己受到广泛的重视。
第二章实验部分
2.1实验仪器及试剂
二氯甲院HPLC级，正己烷HPLC级，甲醇HPLC级，硅胶60-100目，正十六烧正三十烷标准品99%，购自Nu Chek Prep, Inc),正十二酸正十九酸标准品（99%,购自AlfaAesar)。气相色谱-质谱联用仪（6890N/59751 GC-MS型，美国安捷伦公司）、超声振荡清洗器(KH3200DV型，昆山禾创超声仪器有限公司）、旋转蒸发仪（R-201型，上海申顺生物科技有限公司）、氮吹仪（HSC-12B、天津恒奥科技有限公司）、离心机（TGL-50型，江苏省金坛市医疗仪器厂）、中流量大气颗粒物采样器（AH-200型，Andersen公司）、植物粉碎机(FZ-102,天津市泰斯特仪器有限公司）。
2.1.2玻璃器皿与材料的准备器皿
洗漆：用自来水冲洗，放到重络酸钾洗液中浸泡24h以上，取出用自然水洗净，然后再用烘箱（lOO'C)烘烤10h，用器皿之前再用二氯甲院/甲醇混合液（2:1)荡洗。
硅胶处理：选取60-100目硅胶，在16(rC条件下活化12h，移至干燥器中冷却至室温后移入锥形瓶，加入3%的娃哈哈纯净水去活化（lOOg硅胶中加入3g娃哈哈纯净水去活化），手工摇动半小时，然后移至千燥器中待用。玻璃纤维滤膜处理：在马弗炉中以50(rC煅烧2h预处理去除有机碳，冷却后置于干燥器中在室温下平衡24小时。
第三章 秸秆中正构烷烃组成.................................... 28-44
3.1 秸秆中正构烷烃的组成 ....................................28-36
3.1.1 稻草中正构烷烃的组成 ....................................28-32
3.1.2 玉米秆和麦秆中正构烷烃的组成.................................... 32-35
3.1.3 三种秸秆中正构烷烃的比较 ....................................35-36
3.2 秸秆中正构脂肪酸的组成 ....................................36-44
3.2.1 稻秆中正构脂肪酸的组成.................................... 37-39
3.2.2 玉米秆和麦秆中正构脂肪酸的组成.................................... 39-43
3.2.3 三种秸秆中正构脂肪酸的比较.................................... 43-44
第四章 明火燃烧烟尘中正构烷烃组成 ....................................44-59
4.1 明火燃烧烟尘中正构烷烃的组成 ....................................44-51
4.1.1 稻秆明火燃烧烟尘中正构烷烃的组成.................................... 44-46
4.1.2 玉米秆、麦秆明火中正构烷烃的组成 ....................................46-50
4.1.3 三种秸秆明火中正构烷烃的比较.................................... 50-51
4.2 明火燃烧烟尘中正构脂肪酸的组成 ....................................51-59
4.2.1 稻秆明火中正构脂肪酸的组成.................................... 51-54
4.2.2 玉米秆、麦秆明火中组成 ....................................54-57
4.2.3 三种秸秆明火中比较.................................... 57-59
第五章 闷烧烟尘中正构烷烃、组成 ....................................59-74
5.1 闷烧烟尘中正构烷烃的组成.................................... 59-66
5.1.1 稻秆闷烧烟尘中组成.................................... 59-61
5.1.2 玉米麦秆闷烧烟尘中组成.................................... 61-64
5.1.3 三种秸秆闷烧烟尘中比较 ....................................64-66
5.2 闷烧烟尘中正构脂肪酸的组成 ....................................66-74
5.2.1 稻秆闷烧烟尘中组成 ....................................66-69
5.2.2 玉米秆秆闷烧烟尘组成.................................... 69-72
5.2.3 三种秸秆闷烧烟尘比较 ....................................72-74
结论
本论文根据国内外对秸秆中有机物的研究方法，采用正构焼经和正构脂肪酸两种标志物，对三种农作物秸秆——水稻、玉米秆和麦草进行了研究，并且研究了其在明火燃烧和闷烧（无明火）状态下的组成特征。实验对三类秸秆的每个品种，分析了不同方式下正构烷经、正构脂肪酸的单体化合物的组成特征。同时，对这三类秸秆中的正构院烃、正构脂肪酸的进行了对比研究，考查其异同点。主要结果如下：
(1)秸秆中正构垸烃的含量是麦草>稻草>玉米秆，正构院烃的碳数分布基本都在C4-C34-从主碳峰来看，C27、 C29和C31的含量占主要贡献，稻草和麦草均以C29为主峰，而玉米秆是以C31为主峰。并且麦草的CPI最高，稻草和玉米秸秆的CPI接近。秸秆中正构院经显示了高碳数的绝对优势。秸秆中正构脂肪酸的含量是稻草 > 玉米秆 > 麦草，正构脂肪酸的碳数分布范围在C8-C34，其丰度呈双峰型分布，主峰碳数为Ci6和C24 (麦草的主峰碳C24表现不明显）。多数桔秆中中碳数正构脂肪酸的相对含量较高。麦草中的正构脂肪酸表现为以Ci6为主峰。C24/C16的值为稻草>玉米秆>麦草。稻草、玉米秸秆和麦草中正构脂肪酸的含量分别是正构院烃含量的12.6-19.3倍、9.1-21.5倍和2倍。
(2)稻秆明火燃烧烟尘中正构嫁烃的含量是稻草>麦草>玉米秆，正构院经的碳数分布基本都在Cm?C34，明火烟尘中正构烷烃的碳数分布范围与原秸秆类似，但分布模式呈双峰型，稻草明火燃烧烟尘中的两个主峰碳是C22/C23和C29/C3,，而玉米稻秆明火燃烧烟尘中的两个主峰碳是C31,而麦草中明火燃烧烟尘中的主峰碳为C29。麦草明火燃烧烟尘的CPI最高，其次是玉米桔秆，最后是稻草。中低碳数正构院烃的奇偶碳数优势不显著。秸秆明火燃烧烟尘中正构脂肪酸的含量是稻草>玉米秆>麦草，正构脂肪酸的碳数分布范围在C7-C34，其丰度呈双峰型分布，主峰碳数为Q6和C24 (麦草的主峰碳C24表现不明显）。多数明火燃烧烟尘中正构脂肪酸中中链的相对含量较高并且较秸秆中明显降低。C24/C16的值为稻草>玉米秆>麦草。稻草、玉米秸秆和麦草明火燃烧烟尘中正构脂肪酸的含量分别是正构院烃含量的3.3-19.3、 6.9-14.3倍和4.8倍。