本研究以3-氨基-2，2,5,5-四甲基-1-吡咯烷酮(3AP)为自由基捕捉剂，并借助液相色谱质谱(LC-MS)构建了用于碳核自由基检测的质谱方法，并采用建立的方法对卷烟主流烟气的碳核自由基进行了定性定量研究。主要研究内容包括以下两方面。　　 一、模拟体系碳核自由基的定性定量分析方法的建立。通过两种偶氮化合物（偶氮二异庚腈和偶氮二异丁腈）受热分解产生已知结构的异庚腈基自由基和异丁腈基自由基，被3AP捕捉后形成稳定的自由基加合物。通过研究自由基加合物的二级质谱发现,3AP与碳核自由基的加合物的二级质谱具有明显的特征离子：3APRH+、[3APRH-17]+、[3APRH-33]+、碎片离子m/z142、m/z124、m/z110和m/z86。这些特征离子可以用于碳核自由基的定性。研究同时发现自由基加合物与异庚腈基自由基之间具有明显的量化关系。这提示，采用3AP作为自由基捕捉剂，结合LC-MS/MS可以实现对碳核自由基的定性定量分析。　　 二、卷烟主流烟气碳核自由基定性定量的研究。采用建立的3AP-LC-MS/MS方法在卷烟主流烟气中检测到-C(O)CH3、·C(O)C2H5、·C(O)C3H7和·C(O)C4H9等四种碳核自由基。通过对影响卷烟主流烟气碳核自由基捕捉效率主要参数（自由基捕捉剂浓度、捕集液体积、抽吸方式、剑桥滤片和卷烟抽吸支数等）的优化，对烟气碳核自由基进行定量分析，结果显示卷烟主流烟气碳核自由基含量为0.53～1.15μmol/支。