氣相色譜儀是利用色譜分離技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)，對(duì)多組分的復(fù)雜混合物進(jìn)行定性和定量分析的儀器。通常可用于分析土壤中熱穩(wěn)定且沸點(diǎn)不超過500°C的有機(jī)物，如揮發(fā)性有機(jī)物、有機(jī)氯、有機(jī)磷、多環(huán)芳烴、酞酸酯等。

一、氣相色譜法基本原理　　

氣相色譜儀要分析的樣品往往是復(fù)雜基體中的多組分混合物，對(duì)含有未知組分的樣品，首先必須將其分離，然后才能對(duì)有關(guān)組分進(jìn)行進(jìn)一步的分析。混合物的分離是基于組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，氣相色譜儀主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離。

待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，一般是N2、He等）帶入氣相色譜儀色譜柱，由于樣品中各組分的沸點(diǎn)、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但由于載氣是流動(dòng)的，這種平衡實(shí)際上很難建立起來，也正是由于載氣的流動(dòng)，使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附/解附，結(jié)果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器能夠?qū)悠方M分的存在與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而電信號(hào)的大小與被測(cè)組分的量或濃度成比例，當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來時(shí)，就形成了色譜圖。

二、氣相色譜儀的組成部分　　

氣相色譜儀由以下幾大系統(tǒng)組成：

1、載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測(cè)量；

2、進(jìn)樣系統(tǒng)：包括進(jìn)樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）；

3、色譜柱和柱溫：包括恒溫控制裝置（將多組分樣品分離為單個(gè)）；

4、檢測(cè)系統(tǒng)：包括檢測(cè)器，控溫裝置；

5、記錄系統(tǒng)：包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站。

三、氣相色譜的定性定量分析

1、定性分析

氣相色譜儀的定性分析主要有相對(duì)保留值定性法、保留值規(guī)律定性法、已知物增加峰高定性法、化學(xué)試劑定性法、文獻(xiàn)值對(duì)照定性法和檢測(cè)器定性法。

2、定量方法

①歸一化法：如果試樣中所有組分均能流出色譜柱，并在檢測(cè)器上都有響應(yīng)信號(hào)，都能出現(xiàn)色譜峰，可用此法計(jì)算各待測(cè)組分的含量。

②內(nèi)標(biāo)法：在試樣中加入一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物來測(cè)定組分的含量。內(nèi)標(biāo)物應(yīng)選用試樣中不存在的純物質(zhì)，其色譜峰應(yīng)位于待測(cè)組分色譜峰附近或幾個(gè)待測(cè)組分色譜峰的中間，并與待測(cè)組分完全分離，內(nèi)標(biāo)物的加入量也應(yīng)接近試樣中待測(cè)組分的含量。

③外標(biāo)法：取待測(cè)試樣的純物質(zhì)配成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取一定體積，進(jìn)樣分析。從色譜圖上測(cè)出峰面積（或峰高），以峰面積（或峰高）對(duì)含量作圖即為標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后在相同的色譜操作條件，分析待測(cè)試樣，從色譜圖上測(cè)出試樣的峰面積（或峰高），由上述標(biāo)準(zhǔn)曲線查出待測(cè)組分的含量。

四、氣相色譜柱　　

1、氣相色譜柱的分類：

按照尺寸、主要以色譜柱的內(nèi)經(jīng)分類為毛細(xì)管色譜空心柱和填充色譜柱；按氣相色譜儀色譜柱中固定相類型分類，可將色譜柱分為吸附柱和分配柱。　　

2、固定液的選擇和固定液的配比：

試樣在色譜柱中兩相間的分配行為決定于試樣中各組分本身性質(zhì)與固定液，因而固定液對(duì)于試樣能否被有效分離起決定性作用，固定液的選擇是在基本原則指導(dǎo)下，多根據(jù)操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。固定液選擇的總原則是“相似相溶”。

①固定液的選擇：

分離非極性組分時(shí)，通常選擇用非極性固定相，各組分按沸點(diǎn)順序出峰，低沸點(diǎn)組分先出峰；分離極性組分時(shí)，一般選擇用極性固定液，各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰；分離非極性和極性的混合物，一般選用極性固定液，此時(shí)非極性（或易被極化的）組分后出峰；醇、胺、水等強(qiáng)極性和能形成氫鍵化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液；組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液或混合固定相?！　?/span>

②固定液配比的選擇：

固定液在擔(dān)體上涂漬量，一般指的是固定液與擔(dān)體的百分比，配比通常在5%～25%之間，配比越低，在擔(dān)體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快，配比較低時(shí)，固定相的負(fù)載量低，允許的進(jìn)樣量較小，分析工作中通常傾向于使用較低的配比?！　?/span>

3、分離柱長(zhǎng)和柱內(nèi)徑的選擇：

氣相色譜儀填充色譜柱的柱長(zhǎng)通常為1～3m，內(nèi)徑3～4mm，材質(zhì)有玻璃、石英玻璃、不銹鋼（較常用）。增加柱長(zhǎng)對(duì)提高分離度有利，但組分的保留時(shí)間增加，且柱阻力增加，不便操作。柱長(zhǎng)的選擇原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時(shí)間。對(duì)于空心毛細(xì)管色譜柱其選用原則相似，不過空心毛細(xì)管色譜柱不存在固定液配比之說，但講液層厚度，一般液層厚度在0.1～0.6um之間，液層薄、柱效高，但柱容量小。　　

4、色譜柱選擇原則：

在滿足氣相色譜儀分析要求的條件下，先填充柱后毛細(xì)管柱，選毛細(xì)管柱，先大口徑后小口徑；柱長(zhǎng)越短越好，固定相用量越少越好；非極性比極性好，Zgao使用溫度越高越好，自身穩(wěn)定性好，抗污染能力強(qiáng)、老化、活化、再生簡(jiǎn)單、時(shí)間短、使用周期長(zhǎng)。 

五、檢測(cè)器

1、FID檢測(cè)器　　

①原理：當(dāng)有機(jī)物經(jīng)過氣相色譜儀檢測(cè)器時(shí)，在火焰那里會(huì)產(chǎn)生離子，在極化電壓的作用下，噴嘴和收集極之間的電流會(huì)增大，對(duì)這個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和記錄即可得到相應(yīng)的譜圖。只有選擇Z佳氣流比，使火焰達(dá)到穩(wěn)定的擴(kuò)撒型火焰時(shí)，才能得到較高的靈敏度。

②特點(diǎn)：FID是目前氣相色譜儀所有檢測(cè)器中Z令人滿意，近似理想的一個(gè)通用檢測(cè)器，其檢測(cè)限低，由屬于質(zhì)量型檢測(cè)器，故對(duì)操作條件變化相對(duì)不夠敏感，穩(wěn)定性好，特別適合用于常量至微量的常規(guī)分析；FID對(duì)水、空氣沒有什么響應(yīng)，故而特別適合于生物物質(zhì)的水相樣品盒空氣污染物的測(cè)定；FID響應(yīng)時(shí)間快，和毛細(xì)管分析技術(shù)配合使用，能完成痕量及快速分析。

2、TCD檢測(cè)器

①原理：在一個(gè)處于熱平衡的TCD中，組分進(jìn)入測(cè)量臂池腔，就會(huì)由于氣體組成的改變，引起氣體熱導(dǎo)系數(shù)的變化，從而引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，就會(huì)引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號(hào)的變化。信號(hào)大小與被測(cè)物質(zhì)濃度成函數(shù)關(guān)系。

②TCD檢測(cè)條件的選擇：

載氣種類：TCD檢測(cè)器通常使用氫氣或者氦氣作為載氣，因?yàn)樗鼈兊臒釋?dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它化合物，故靈敏度高，且易于定量，線性范圍寬。從理論上講用氦氣較合理，但它價(jià)格昂貴，因此在我國(guó)一般都選用氫氣作載氣。

載氣純度：載氣純度影響靈敏度，實(shí)驗(yàn)證明：在電橋電流120～200mA范圍內(nèi)，用99.999％的超純氫氣比用99％的普氫靈敏度高6％～13％，同時(shí)，基線漂移和噪聲也可以大大降低。載氣純度對(duì)峰形也有影響，用TCD作高純氣中雜質(zhì)檢測(cè)時(shí)，載氣純度應(yīng)比被測(cè)氣體高十倍以上，否則易出倒峰。

載氣流速：TCD為濃度型檢測(cè)器，對(duì)流速波動(dòng)很敏感，TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣流速。因此，在檢測(cè)過程中載氣流速必須保持恒定。在柱分離許可的情況下以低一些為妥。流速波動(dòng)可能導(dǎo)致基線噪聲和漂移增大。

電橋電流：氣相色譜儀電橋電流可以顯著提高TCD的靈敏度。一般認(rèn)為S值與電流的3次方成正比。但是電流的提高又受到噪聲和使用壽命的限制。橋流設(shè)定與TCD檢測(cè)池的溫度及使用的載氣種類密切相關(guān)。