吹扫捕集与静态顶空一样吗？有什么区别？

赵敏 0 2021-12-07

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在我国用于测定环境水样中挥发性有机化合物（VOCs）多采用静态顶空法，但静态顶空法的灵敏度低，不能满足微量测定要求。运用吹扫捕集与气相色谱联用技术可测定饮用水、地表水及海水中的μg/L（甚至ng/L级）的VOCs，其检出限可以比静态顶空技术低10-1000倍。那么，两种进样方式究竟有哪些区别呢？

吹扫捕集

动态顶空也称吹扫捕集（purge-trapping）分析法，该方法是用惰性气体通入液体样品（或固体表面），把要分析的组分吹扫出来，使之通过一个盛有吸附剂的容器进行富集，然后再把吸附剂加热，使被吸附的组分脱附，用载气带入气相色谱柱中进行分析。

吹扫捕集分析法适用于从液体或固体样品中萃取沸点低于200℃、溶解度小于2％的挥发性或半挥发性有机物，具有富集的功能，对痕量组分的分析比较有利。吹扫捕集法对样品的前处理无需使用有机溶剂，对环境不造成二次污染，而且具有取样量少、富集效率高、受基体干扰小及容易实现在线检测等优点。但是吹扫捕集法易形成泡沫，使仪器超载。且所用时间较多，吹扫中有可能引入杂质以及吸附剂性能的选择等。此外伴随有水蒸气的吹出，水对火焰类检测器也具有淬火作用。

使用注意事项

1、温度选择

样品的吹扫温度。水溶液大多在室温下吹扫，只要吹扫时间足够长，就能满足分析要求。有时为缩短吹扫时间，也可对样品加热，但升高温度的副作用增加了水的挥发。对于非水溶液，如某些肉类食品，则采用高一些的吹扫温度。

捕集器温度。这里又有吸附温度和解吸温度之别。吸附温度常为室温，但对不易吸附的气体也可采用低温冷漠捕食技术。即用冷气、液态二氧化碳或液氮控制捕集管的温度。至于解吸温度，是吹扫--捕集技术的重要参数，应依据待测组分的性质和吸附的性质来优化确定。商品化自动吹扫—捕集进样器的解吸温度最高可达450℃，但在部分环境分析的标准方法（如美国ＥＰＡ方法）均采用200℃左右的吹扫温度。

连接管路的温度，它应足够设防止样品冷凝，环境分析常用的连接管温度为80-150℃。

2、吹扫气流与吹扫时间

吹扫气流速取决于样品中待测物的浓度、挥发性、与样品基质的相互作用（如溶解度）以及其在捕集管中的吸附作用大小。用氦气，流速范围为20-60ml/min。用氮气时可稍高一些，但氮气的吹扫效果不及氦气。原因是氮气在水中的溶解度比氦气大。注意，吹扫流速太大时会影响样品的捕集，造成样品组分的损失。

解吸时的载气流速主要取决于所用色谱柱。用填充柱时为30-40ml/min，用大口径柱时为5-10ml/min；用常规毛细管柱时则要按分流或不分流模式来设置载气流速。

吹扫时间是吹扫-捕集技术的重要参数之一，须根据具体样品来优化确定。原则上，吹扫时间越长，分析重现性和灵敏度越高。但考虑到分析时间和工作效率，应在满足分析要求前提下，选择尽可能短的吹扫时间。实际工作中可通过测定标准样品的回收率来确定吹扫时间。

静态顶空

气相色谱仪静态顶空进样是将液体或固体样品溶液密封在一个容器中（平衡瓶即顶空样品瓶），在一定温度下（平衡温度）加热一段时间（平衡时间），使气液或气固两相达到平衡，然后取气相部分进入气相色谱仪进行分析，静态顶空进样又称平衡顶空进样或一次气相萃取进样。

将液体或固体样品溶液置于一个恒温密封的顶空样品瓶中，使其中的挥发性组分逸出，在达到气液或气固分配平衡后，定量采集取气相部分进入气相色谱仪进行分析，通过测定样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中的含量。

使用注意事项

影响静态顶空进样分析的因素有样品性质、样品量、平衡温度、平衡时间、顶空样品瓶和密封盖等。

1、样品性质：

静态顶空进样分析最i大的优点是不需对样品作复杂的处理，而直接取其顶空气体进行分析，但样品性质仍然对分析结果有直接影响。样品是指置于顶空样品瓶中的原样品，而非进入气相色谱仪的挥发物，因此，要考虑整个顶空样品瓶中的样品性质。

（1）气体样品：

对于气体样品，顶空样品瓶中只有气相，没有凝聚相（液相或固相），与普通气相色谱分析没有太大区别。气体样品的采样温度和样品保存温度可能不同，一般后者低于前者。在相对低温下保存样品时，有些组分可能会冷凝，分析时要在平衡温度下放置一定时间，使样品达到均匀的气相，以消除部分组分冷凝带来的误差。

（2）液体和固体样品：

将液体样品转换为气体需要一定时间，气化不完全会使顶空样品与原样品的组成不同，从而影响分析结果的准确度，应在一定温度下平衡足够的时间。

对于液体和固体样品，顶空样品瓶中有气液或气固两相，甚至气液固三相共存。

顶空气体中各组分的含量既与其本身的挥发性有关，又与样品基质有关，特别是在样品基质中溶解度大的组分的基质效应更为明显。

顶空气体的组成与原样品的组成不同，对定量分析的影响尤为严重，标准样品不能仅用待测物的标准品配制，还必须有与原样品相同或相似的基质。

吹扫捕集与静态顶空比较　

相同点：用氮气或氦气，或其他惰性气体将被测物从样品中抽提出来。不同点见下表。

吹扫捕集	静态顶空
没有两相间存在平衡的问题	两相间存在平衡的问题
要用气体吹扫液相或固相	不需要气体吹扫
连续萃取，可将挥发性组分完全萃取出来，并能浓缩后进行分析，但吸附和解吸过程可能造成样品组分的丢失	一次萃取，挥发性组分不会丢失，但不能萃取完全
待测组分用吸附剂吸附样品并浓缩（或用冷阱富集）	待测组分存在于平衡的气相中
待测组分从吸附剂上脱附进入色谱柱	待测组分用气密性注射器进样
灵敏度较高，且可分析沸点相对高（蒸气压低）的组分	灵敏度稍低
适用于挥发性物质分析，可达到半挥发性物质的分析要求	适用于挥发性物质分析

静态顶空分析法普遍应用于环境样品土壤、泥浆和水等机体中易挥发物的分析。例如，水中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三溴甲烷等。同时也普遍用于制药行业中溶剂残留的分析。例如，药品中二氯甲烷、氯仿、三氯乙烯、1、4-二氧六环和苯等。

许多用静态顶空技术分析的样品也可以用吹扫捕集技术分析。在我国用于测定环境水样中挥发性有机化合物（VOCs）多采用静态顶空法，但静态顶空法的灵敏度低，不能满足微量测定要求。运用吹扫捕集与气相色谱联用技术可测定饮用水、地表水及海水中的μg/L（甚至ng/L级）的VOCs，其检出限可以比静态顶空技术低10-1000倍。GB/T5750.8-2006 《生活饮用水标准检验方法有机物指标》附录A吹脱捕集/气相色谱-质谱法测定挥发性有机化合物中详细说明了采用吹扫捕集法对生活饮用水中28种挥发性有机物的检测方法。

责任编辑：展源

审　　核：何发