大气气溶胶颗粒作为地球大气的重要组成成分之一,对区域气候、能见度、空气质量和人类健康等问题的影响受到广泛的关注。生物质燃烧烟雾颗粒是大气颗粒物的重要组成部分,对区域环境和全球气候具有重要影响。我国生物质资源丰富,包括秸秆和木材燃烧、森林火灾等各种类型的生物质燃烧排放的气溶胶颗粒对区域环境和全球气候的影响方式和程度不断发展变化。因此研究生物质燃烧烟雾的光学性质及粒径分布特征,揭示燃烧烟雾的理化特征,可以为研究气溶胶辐射强迫机制及其对区域环境影响和气候效应提供基础的数据及方法。本文旨在研究不同的燃烧状态及生物质种类对生物质燃烧烟雾的光学性质和粒径分布特征的影响,揭示气流、气氛、加热温度等对生物质稳定燃烧生成的烟雾颗粒理化特征和光学性质的影响规律,分析生物质化学组分对生物质燃烧烟雾颗粒粒径分布特征和光学性质的影响规律,发展基于光学性质的气溶胶颗粒物识别方法及感烟探测器角度改进方法。利用管式炉燃烧实验平台建立了气流、气氛、温度等工况相对稳定的燃烧环境,研究气流、气氛、加热温度等特征参数对生物质燃烧生成气溶胶颗粒理化特征的影响规律。气流增大,修正燃烧效率(modified combustion efficiency,MCE)相对减小但不显著,生物质燃烧所需时间减少,CO和CO2等气体浓度减小,但气流对燃烧状态的影响并不显著。随温度的升高,MCE逐渐增大,木材燃烧状态从热解到明火。气流增大、温度升高,有利于小粒径颗粒物的形成,颗粒模态直径从大于200nm的积聚模态过渡到小于100nm的爱根核模态。采集的气溶胶颗粒物光吸收特性依赖于波长,表明生物质低温燃烧和氮气氛围生成的气溶胶中含有棕色碳,在水溶性有机碳和非水溶性有机碳中均有分布。基于标准燃烧间建立了生物质开放燃烧模拟实验平台,选取常见的农作物残留物及木材,测量不同种类生物质材料开放燃烧生成的气溶胶颗粒的粒径分布特征和光学性质。生物质开放燃烧生成的阴燃烟雾颗粒粒径分布呈双峰对数正态分布(农作物残留物)和三峰对数正态分布(木材),模态直径分别在10nm和50nm附近,对应于模态粒径小于30nm的成核模态和模态粒径在30nm和100nm之间的爱根核模态。明火烟雾颗粒的粒径分布呈三峰对数正态分布,主要的峰值粒径在大于60nm处,明火烟雾颗粒的单次散射反照率(SSA)显著小于阴燃烟雾。阴燃烟雾颗粒的消光系数和散射系数与粒径大于100nm的颗粒数浓度呈强正相关性,明火烟雾颗粒光学特征参数与粒径小于100的颗粒数浓度呈强正相关性。阴燃烟雾颗粒的SSA和模态直径与生物质化学组分含量高度相关,包括生物质中的元素组分和工业组分的含量及相关特征参量,SSA与VM/FC(挥发分/固定碳)呈负线性关系。含水率的变化影响颗粒群的光学性质(散射系数和消光系数),但是不影响单颗粒的光学性质(SSA)和颗粒的粒径分布特征。数值模拟了不同结构的气溶胶颗粒在不同波长入射光下的光学性质,利用不同波长入射光下不同类型颗粒光学性质的差异性,发展了基于双波长入射光有效区分不同类型气溶胶颗粒的方法。揭示了不同类型烟雾颗粒的消光和散射特征的关系及其角度分布特征,改进感烟探测器的角度选择,用于区分不同类型的烟雾颗粒。