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卷烟烟气是指被点燃烟支中的烟丝经过复杂的燃烧过程产生的高度浓集并且不断变化着的气溶胶体系。
燃烧的烟支是一个复杂的化学体系。在烟支点燃的过程中，当温度上升到300℃时，烟丝中的挥发性成分开始挥发而形成烟气；上升到450℃时，烟丝开始焦化；温度上升到600℃时，烟支被点燃而开始燃烧。烟支燃烧有两种形式：一种是抽吸时的燃烧，称为吸燃；另一种是抽吸间隙的燃烧，称为阴燃(亦称为静燃)。抽吸时从卷烟的滤嘴端吸出的烟气称为主流烟气(Mainstream Smoke，简称MS)，抽吸间隙从燃烧端释放出来和透过卷烟纸扩散直接进人环境的烟气称为侧流烟气(Sidestream Smoke，简称SS)。
烟支燃烧时，燃烧的一端呈锥体状。抽吸时，大部分空气从燃烧锥与卷烟纸相接处进入，而锥体的中部则形成一个致密的碳化体，气流不容易通过，锥体中心含氧量很低，以至于燃烧受到限制，造成不完全燃烧。燃烧的烟支根据其温度变化和化学反应不同，可划分成三个不同的区域，即高温燃烧区、热解蒸馏区、和低温冷凝区。
燃烧区位于烟支的前部，主要由炭化体组成，一般情况下，燃烧锥表面氧气供应充足，这里发生碳的氧化放热反应，产生的热量被热气流带走，进入热解蒸馏区。高温燃烧区生成的产物主要是气相物质，如二氧化碳、一氧化碳、水、氢、甲烷等低级烃类化合物和一些自由基，其中一部分产物穿过燃烧的碳扩散到侧流烟气中。燃烧锥后面是热解蒸馏区，燃烧锥中心的热解蒸馏区氧气供应不足，反应是在缺氧状态下进行的。来自高温燃烧区的热气流提供能源，导致了热解蒸馏区的复杂化学变化。烟丝中的许多物质在此进行剧烈复杂的化学反应，烟气中的绝大多数化合物都是在这里形成的。同时，在热气流的作用下，烟丝中的挥发性物质挥发进入烟气流(其中的半挥发性5元和6元环的氮一杂环化合物对卷烟的香味有显著的贡献)。热解蒸馏区进行的化学反应大多是吸热反应，烟气流在此被迅速冷却。烟草中的萜烯类、植物甾醇类如豆甾醇、石蜡类、糖类、氨基酸类、纤维素类和许多其他成分通过热分解，热合成、干馏、聚合、缩合、自由基等反应形成了挥发性、半挥发性气体，以及液体和固体物质(如焦油)等。
从热解蒸馏区到烟支的末端称为冷凝过滤区，在此，烟气中的低挥发性成分随着温度的急剧下降而达到饱和点开始冷凝。这些低挥发性成分除了遇到烟丝后凝聚到烟丝上以外，在气流流动过程中烟气中的低挥发性物质，以碳质燃烧时形成的微小碳粒、有机物的微小碎片、灰分、离子化的分子组成的离子为冷凝核，凝结成更大的颗粒。这些颗粒在随烟气流前行的过程中，一部分被烟丝和滤嘴截留，其他的随主流烟气进入人的口腔。
自20世纪60年代以来，随着世界反吸烟运动的兴起和消费者对“吸烟与健康”问题的关注，国内外对卷烟烟气的分析做了大量研究。当烟支在高温条件下燃烧(或燃吸)时，内部化学成分发生一系列复杂变化，从而形成卷烟烟气。卷烟烟气包括卷烟主流烟气和卷烟侧流烟气，环境烟草烟气是卷烟烟气的另一种存在方式。卷烟烟气里还含有多种的完全致癌物、促癌物和可疑致癌物。在44种被定为已知的致癌剂中，单主流烟气里发现并报道的就有10种：苯、镉、砷、镍、铬、2-萘胺、氯乙烯、4-氨基联苯、铍、环氧乙烷。