卷煙是一種特殊的消費(fèi)品，其消費(fèi)形式不是吃，也不是喝，而是通過(guò)燃吸來(lái)享受其煙氣。卷煙的燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過(guò)程。
煙氣的形成
 
　　燃燒的煙支是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)體系。據(jù)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在煙支點(diǎn)燃的過(guò)程中，當(dāng)溫度上升到300℃時(shí)，煙絲中的揮發(fā)性成分開(kāi)始揮發(fā)而形成煙氣；上升到450℃時(shí)，煙絲開(kāi)始焦化；溫度上升到600℃時(shí)，煙支被點(diǎn)燃而開(kāi)始燃燒。
 
　　煙支燃燒有兩種形式：一種是抽吸時(shí)的燃燒，稱(chēng)為吸燃；另一種是抽吸間隙的燃燒，稱(chēng)為陰燃（亦稱(chēng)為靜燃）。抽吸時(shí)從卷煙的濾嘴端吸出的煙氣稱(chēng)為主流煙氣（Mainstream Smoke, 簡(jiǎn)稱(chēng)MS），抽吸間隙從燃燒端釋放出來(lái)和透過(guò)卷煙紙擴(kuò)散直接進(jìn)入環(huán)境的煙氣稱(chēng)為側(cè)流煙氣（Sidestream Smoke，簡(jiǎn)稱(chēng)SS）。
煙支燃燒的3個(gè)區(qū)域
 
　　煙支燃燒時(shí)，燃燒的一端呈錐體狀。抽吸時(shí)，大部分空氣從燃燒錐與卷煙紙相接處進(jìn)入，而錐體的中部則形成一個(gè)致密的碳化體，氣流不容易通過(guò)，錐體中心含氧量很低，以至于燃燒受到限制，造成不完全燃燒。燃燒的煙支根據(jù)其溫度變化和化學(xué)反應(yīng)不同，可劃分成三個(gè)不同的區(qū)域，即高溫燃燒區(qū)A（如圖）、熱解蒸餾區(qū)B和低溫冷凝區(qū)C。
 
　　燃燒區(qū)位于煙支的前部，主要由炭化體組成，抽吸時(shí)，中心溫度最高約825℃～850℃。而卷煙紙燃燒線前方0.2～1.0mm處溫度最高可達(dá)910℃，這里也是空氣進(jìn)入燃燒區(qū)最多的地方。燃燒區(qū)的氣相溫度相對(duì)較低，抽吸過(guò)程中的溫度變化在600℃～700℃之間，抽吸結(jié)束后，燃燒區(qū)的固相溫度在1秒鐘內(nèi)，從900℃以上急劇冷卻至600℃。一般情況下，燃燒錐表面氧氣供應(yīng)充足，這里發(fā)生碳的氧化放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量被熱氣流帶走，進(jìn)入熱解蒸餾區(qū)C。高溫燃燒區(qū)生成的產(chǎn)物主要是氣相物質(zhì)，如二氧化碳、一氧化碳、水、氫、甲烷等低級(jí)烴類(lèi)化合物和一些自由基，其中一部分產(chǎn)物穿過(guò)燃燒的碳擴(kuò)散到側(cè)流煙氣中。
 
　　燃燒錐后面是熱解蒸餾區(qū)B，燃燒錐中心的熱解蒸餾區(qū)氧氣供應(yīng)不足，反應(yīng)是在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行的。來(lái)自高溫燃燒區(qū)的熱氣流提供能源，導(dǎo)致了熱解蒸餾區(qū)的復(fù)雜化學(xué)變化。煙絲中的許多物質(zhì)在此進(jìn)行劇烈復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的絕大多數(shù)化合物都是在這里形成的。同時(shí)，在熱氣流的作用下，煙絲中的揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)進(jìn)入煙氣流（其中的半揮發(fā)性5元和6元環(huán)的氮-雜環(huán)化合物對(duì)卷煙的香味有顯著的貢獻(xiàn)）。熱解蒸餾區(qū)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)大多是吸熱反應(yīng)，煙氣流在此被迅速冷卻，該區(qū)的熱氣流的溫度從800℃降至100℃。
 
　　煙草中的萜烯類(lèi)、植物甾醇類(lèi)如豆甾醇、石蠟類(lèi)、糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)、纖維素類(lèi)和許多其他成分通過(guò)熱分解，熱合成、干餾、聚合、縮合、自由基等反應(yīng)形成了揮發(fā)性、半揮發(fā)性氣體，以及液體和固體物質(zhì)（如焦油）等。
 
　　從熱解蒸餾區(qū)到煙支的末端稱(chēng)為冷凝過(guò)濾區(qū)C。在此，煙氣的溫度由100℃降至室溫。煙氣中的低揮發(fā)性成分隨著溫度的急劇下降而達(dá)到飽和點(diǎn)開(kāi)始冷凝。這些低揮發(fā)性成分除了遇到煙絲后凝聚到煙絲上以外，在氣流流動(dòng)過(guò)程中煙氣中的低揮發(fā)性物質(zhì)，以碳質(zhì)燃燒時(shí)形成的微小碳粒、有機(jī)物的微小碎片、灰分、離子化的分子組成的離子為冷凝核，凝結(jié)成更大的顆粒。這些顆粒在隨煙氣流前行的過(guò)程中，一部分被煙絲和濾嘴截留，其他的隨主流煙氣進(jìn)入人的口腔。
 
側(cè)流煙氣的形成過(guò)程
 
　　在抽吸間隙的陰燃階段，卷煙燃燒區(qū)附近自然對(duì)流的空氣向上流動(dòng)，支持卷煙的燃燒，在煙支內(nèi)部的熱解蒸餾區(qū)，形成高濃度的有機(jī)蒸氣。由于缺少抽吸力的拉動(dòng)，大部分有機(jī)蒸氣透過(guò)部分降解的卷煙紙迅速擴(kuò)散到大氣中形成了側(cè)流煙氣。側(cè)流煙氣經(jīng)卷煙紙擴(kuò)散進(jìn)入大氣以后，溫度突然下降，又經(jīng)過(guò)空氣稀釋后，形成了比主流煙氣顆粒更小的氣溶膠顆粒。側(cè)流煙氣和吸煙者呼出的煙氣擴(kuò)散到空氣中，經(jīng)陳化和稀釋后形成了環(huán)境煙草煙氣（Environmental Tobacco Smoke，簡(jiǎn)稱(chēng)ETS）。
 
煙氣的特性
 
　　煙氣的粒子特性 新產(chǎn)生的主流煙氣氣溶膠，每立方厘米含有109～1010個(gè)顆粒，粒子的初始直徑在0.01～1.0μm 之間分布，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，粒子直徑不斷增大，煙氣在吸煙者口腔內(nèi)保留10秒后，粒子直徑增大至0.1～46μm，平均直徑為0.2μm。側(cè)流煙氣的粒子分布與主流煙氣有所差別，其分布為0.08～1.0μm，平均直徑為0.15μm。煙支靜燃時(shí)每秒鐘產(chǎn)生6.3×109個(gè)粒子。
 
　　煙氣的帶電特性 由于高溫化學(xué)電離作用，卷煙煙氣是一種帶有微電荷的氣溶膠，其中約1/3的粒子帶正電荷，1/3的粒子帶負(fù)電荷，另外1/3為中性粒子，正負(fù)電荷數(shù)相等。因此，從整體上講，煙氣在電學(xué)上是中性的。
 
　　煙氣的酸堿性 煙支由于燃燒方式不同，產(chǎn)生的主流煙氣和側(cè)流煙氣的酸堿性也不同。一般來(lái)說(shuō)，由陰燃產(chǎn)生的側(cè)流煙氣基本上呈堿性，由吸燃產(chǎn)生的主流煙氣因煙草原料的不同，有的呈酸性，有的呈堿性，有的呈中性，主要是因原料不同，生成的堿性成分與酸性成分的量也不同。對(duì)于各種卷煙類(lèi)型來(lái)說(shuō)，主流煙氣的酸堿度（即pH值）為5.6～6.5，而雪茄煙的主流煙氣的pH值為7.5～10.0。
 
　　煙氣的動(dòng)態(tài)性質(zhì) 卷煙煙氣并不穩(wěn)定，由于煙氣的濃度非常高，其中的顆粒在短時(shí)間內(nèi)會(huì)迅速凝聚，新生煙氣在半秒鐘內(nèi)顆粒的數(shù)量會(huì)降至其初始值的四分之一。由于凝聚作用，煙氣顆粒迅速增大，除了煙氣物理性質(zhì)迅速發(fā)生變化以外，煙氣中化合物的濃度也發(fā)生變化，如主流煙氣中的亞硝酸甲酯，實(shí)際上是在新生煙氣陳化10秒鐘后才出現(xiàn)的。
煙氣的組成
 
　　卷煙煙氣是由氣相物質(zhì)和粒相物質(zhì)兩部分組成的。
 
　　煙氣中的氣相物質(zhì)和粒相物質(zhì) 通常人們把在室溫下能通過(guò)劍橋?yàn)V片（一種玻璃纖維制成的濾片，它能濾除直徑大于0.2μm的微粒，過(guò)濾效率可達(dá)99%）的煙氣部分稱(chēng)為氣相物質(zhì)。氣相物質(zhì)約占煙氣總量的92%左右，其中包括空氣（約占58%）、過(guò)量的氮?dú)猓�約占15%）、碳?xì)浠�合物、有機(jī)物的蒸汽、氮氧化合物和一些生物活性物質(zhì)等。能夠被劍橋?yàn)V片截流的部分稱(chēng)為粒相物質(zhì)。粒相物質(zhì)約占煙氣總量的不到8%，主要有水、煙堿和焦油。當(dāng)然，這不是一個(gè)能清楚劃分的定義，因?yàn)橐恍┏煞衷跉庀嗪土Ｏ嘀卸加邪l(fā)現(xiàn)，而且不同的分離技術(shù)，得出的結(jié)論也不同，如水、亞硝胺等，在氣相和粒相物質(zhì)中都存在。
 
　　煙氣中的焦油 卷煙煙氣粒相物中除水分和煙堿以外所剩下的部分，稱(chēng)之為焦油。焦油是卷煙煙絲中的有機(jī)物質(zhì)在缺氧條件下不完全燃燒產(chǎn)生的，是由多種烴類(lèi)及烴的氧化物、硫化物和氮化物等組成的復(fù)雜化合物。目前一般認(rèn)為卷煙煙氣中的有害成分主要集中在焦油中。據(jù)報(bào)道，卷煙焦油中99.4%的成分對(duì)人體是無(wú)害的（這其中又有相當(dāng)一部分低揮發(fā)性成分是卷煙特有香味的來(lái)源），僅有0.6%的成分有害人體健康，而在這些有害成分中，0.2%的成分為誘發(fā)癌癥和可能致癌的成分，0.4%為輔助致癌成分，如3,4-苯并[a]芘等稠環(huán)芳烴、芳香胺和亞硝胺等。
 
　　煙氣中的半揮發(fā)性成分 煙氣中除了粒相和氣相成分以外，還有一種經(jīng)常提到的所謂半揮發(fā)性成分。半揮發(fā)性成分通常是指在室溫下能保留在劍橋?yàn)V片上，但在一定的溫度下（一般在100℃～200℃之間）能從濾片上揮發(fā)出而不分解的物質(zhì)。完整的講，半揮發(fā)性物質(zhì)是由沸點(diǎn)在70℃～300℃范圍內(nèi)的約300種物質(zhì)組成，他們中包括了大部分對(duì)煙氣吸味和香氣有貢獻(xiàn)的成分。