在氣相色譜分析中，進(jìn)樣時(shí)候常見的樣品形態(tài)為液體或者氣體。實(shí)際樣品（如蔬菜）經(jīng)過溶劑提取、過濾、萃取、濃縮和定容等前處理步驟之后變?yōu)槿芤褐械慕M份成為液體樣品；水質(zhì)、土壤和固體廢棄物等中的易揮發(fā)組份（經(jīng)處理后）、大氣和工廠廢氣、天然氣等化工氣體等則作為氣體樣品。樣品形態(tài)和性質(zhì)的不同會(huì)使得其引入進(jìn)樣口的方式不同，催生出多種多樣的樣品引入裝置。

常見的樣品引入裝置包括微量進(jìn)樣器和氣密型進(jìn)樣針、多通閥、熱解吸裝置、吹掃捕集裝置、頂空進(jìn)樣器和固相微萃取等。

1 頂空分析和頂空進(jìn)樣器

1.1 基本原理和工作過程

頂空分析（Static HeadSpace Analysis ，HS/靜態(tài)頂空）的原理是將待測(cè)樣品（液體或固體）置入一可密閉的容器（樣品瓶）中；一定溫度條件下，待測(cè)樣品中的揮發(fā)性組分進(jìn)入到樣品瓶?jī)?nèi)的氣相空間中，同時(shí)，氣相空間中的部分揮發(fā)性組分又重新回到待測(cè)樣品中；一定時(shí)間后，系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，樣品瓶?jī)?nèi)氣相空間中的揮發(fā)性組分濃度保持固定不變，且與待測(cè)樣品中的揮發(fā)性組分原始濃度成一定比例；此時(shí)，抽取樣品瓶?jī)?nèi)氣相空間中的部分氣體進(jìn)行色譜分析，可以測(cè)定樣品中揮發(fā)性組分的組成和含量。由于待測(cè)樣品（液體或固體）一般位于樣品瓶底部，氣相空間位于樣品瓶頂部，因此，該種分析模式稱之為頂空分析。頂空進(jìn)樣器是依據(jù)頂空分析原理，用以完成樣品平衡、取樣和與氣相色譜儀聯(lián)用進(jìn)樣的裝置。

1.2 頂空分析的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍

頂空分析法可以不經(jīng)過其它前處理技術(shù)直接測(cè)定液體、固態(tài)基質(zhì)中的揮發(fā)性物質(zhì)，如血液中的酒精含量、飲用水中三氯甲烷和四氯化碳、水中苯系物等，免除了萃取等前處理過程對(duì)操作者帶來(lái)的有機(jī)物污染，同時(shí)消除了基體干擾，提高了測(cè)定靈敏度，在天然產(chǎn)物、環(huán)境監(jiān)測(cè)、制藥工程、交通執(zhí)法中有著廣泛的應(yīng)用。

下圖為使用頂空進(jìn)樣器與氣相色譜儀聯(lián)用，測(cè)定血液中的酒精含量：

2 與吹掃捕集（P&T）、動(dòng)態(tài)頂空(DHS)的關(guān)系

由于在取樣分析時(shí)，樣品瓶保持密封狀態(tài)，揮發(fā)性組分在樣品瓶?jī)?nèi)的氣相空間和待測(cè)樣品（液體或固體）中處于動(dòng)態(tài)平衡，在兩者中的濃度保持固定不變，頂空分析一般稱之為“靜態(tài)頂空”（Static HeadSpace Analysis），區(qū)別于吹掃捕集分析（Purge and Trap ，P&T）和動(dòng)態(tài)頂空分析（Dynamic HeadSpace Analysis，DHS）。

吹掃捕集裝置在取樣分析時(shí)氣體連續(xù)通過樣品進(jìn)行吹掃，并將樣品瓶頂部的揮發(fā)物帶入裝有吸附材料的吸附管（捕集阱）中進(jìn)行富集（捕集），從原理上而言，吹掃捕集法使用惰性氣體吹掃樣品及帶走樣品瓶頂部揮發(fā)物的過程是一種非平衡態(tài)的連續(xù)萃取，由于氣體的吹掃破壞了密閉容器中的兩相平衡，樣品中揮發(fā)性組分在頂部氣相部分的分壓趨于零，使得揮發(fā)性組分持續(xù)從液相逸出，區(qū)別于“靜態(tài)頂空”分析密閉容器（樣品瓶）中揮發(fā)性組分在氣相和液相（或者固相）部分達(dá)到揮發(fā)-溶解動(dòng)態(tài)平衡，吹掃捕集在很多文獻(xiàn)中稱之為“動(dòng)態(tài)頂空”。

實(shí)際中，有另外一類產(chǎn)品稱之為“動(dòng)態(tài)頂空”，其與吹掃捕集裝置類似，主要區(qū)別是吹掃捕集裝置在吹掃過程中需要將惰性氣體通入樣品中并對(duì)樣品鼓泡，而動(dòng)態(tài)頂空裝置將惰性氣體持續(xù)通過樣品上方的頂空空間，而不采用鼓泡的方式；此種情況下，動(dòng)態(tài)頂空不僅適用于液體樣品，也適用于固體或者黏性材料。

3 小結(jié)

目前生產(chǎn)頂空進(jìn)樣器的廠家很多，儀器操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高，在儀器原理上各有特點(diǎn)，如取樣原理采用氣密針、平衡壓力或者壓力回路模式等。

頂空分析、頂空進(jìn)樣器與氣相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀的聯(lián)用非常廣泛，涉及到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)很多，具有前處理簡(jiǎn)單、靈敏度高、操作便捷等特點(diǎn)，如《HJ 1067-2019 水質(zhì) 苯系物的測(cè)定 頂空_氣相色譜法》、《GAT 842-2019 血液酒精含量的檢驗(yàn)方法》等中均推薦使用頂空-氣相色譜法進(jìn)行目標(biāo)物分析。隨著相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，頂空分析及其設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)在更多的實(shí)驗(yàn)室中。

文章來(lái)源：氣相色譜分析