气相色谱与质谱法联用
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气相色谱与质谱法联用
气相色谱与质谱法联用
1.1气相色谱
气相色谱法（gas chromatography 简称GC）是色谱法的一种。色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。如果用液体作流动相，就叫液相色谱，用气体作流动相，就叫气相色谱。
1.2气相色谱的优缺点
优点
①分离效率高，分析速度快，例如可将汽油样品在两小时内分离出200多个色谱峰,一般的样品分析可在20分种内完成。
②样品用量少和检测灵敏度高，例如气体样品用量为1毫升，液体样品用量为0.1微升固体样品用量为几微克。用适当的检测器能检测出含量在百万分之十几至十亿分之几的杂质。
③选择性好，可分离、分析恒沸混合物，沸点相近的物质，某些同位素,顺式与反式异构体邻、间、对位异构体，旋光异构体等。
④应用范围广，虽然主要用于分析各种气体和易挥发的有机物质，但在一定的条件下，也可以分析高沸点物质和固体样品。应用的主要领域有石油工业、环境保护、临床化学、药物学、食品工业等。
缺点
在对组分直接进行定性分析时，必须用已知物或已知数据与相应的色谱峰进行对比，或与其他方法（如质谱、光谱）联用，才能获得直接肯定的结果。在定量分析时，常需要用已知物纯样品对检测后输出的信号进行校正。
1.3质谱法
质谱法(Mass Spectrometry, MS)，即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出了离子的准确质量，就可以确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。 1.4气相色谱与质谱联用技术的原理
气-质联用(GC—MS)法是将GC和MS通过接口连接起来，GC将复杂混合物分离成单组分后进入MS进行分析检测。
1.5 气相色谱与质谱（GC-MS）系统的组成
气质联用仪是分析仪器中较早实现联用技术的仪器。自1957年J.C.Holmes和F.A.Morrell 首次实现气相色谱和质谱的联用以后，这一技术得到了长足的发展。在所有的联用技术中GC-MS联用技术发展最为完善，应用最广泛。GC-MS联用系统的一般由图1所示的各部分组成：
气相色谱仪分离样品中各组分，起着样品制备的作用；接口把气相色谱流出的各组分送入质谱仪进行检测，起着气相色谱和质谱之间适配器的作用；质谱仪对接口依次引入的各组分进行分析，成为气相色谱仪的检测器；计算机系统交互式地控制气相色谱、接口和质谱仪，进行数据采集和处理，是GC-MS的中央控制单元。
1.6 气相色谱与质谱联用（GC-MS）技术的应用
G C-MS联用在分析检测和研究的许多领域中起着越来越重要的作用，特别是在许多有机化合物常规监测工作中成为一种必备的工具。如环保领域在检测许多有机污染物，特别是一些低浓度的有机化合物，如二噁英等的标准方法就规定用GC-MS；药物研究、生产、质控以及进出口的许多环节中都要用到GC-MS；法庭科学中对燃烧、爆炸现场的调查，对各种案件现场的各种残留物的检测，如纤维、呕吐物、血迹等检验和鉴定，无一不用到GC-MS；工业生产许多领域如石油、食品、化工等行业都离不开GC-MS；甚至竞技体育运动中，用GC-MS进行的兴奋剂检测起着越来越重要的作用。下面简单举例介绍GC-MS的一些应用：
1.6.1痕量污染物分析
随着人类社会的不断发展，科学的不断进步，人们对生存环境中的痕量污染物的分析研究越来越重视。此类样品基体复杂，所含的未知组分多，且多为痕量分析范围，GC-MS是目前环境分析中判定未知化合物及其结构最有效的方法。已广泛应用于大气、水、土壤、沉积物、生物样品和化工产品等介质中各种有机污染物的痕量检测、鉴定和证实。
1.采用固相萃取一衍生化气相色谱质谱法(GC/MS)测定某制药厂污水中的雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)和乙炔基雌二醇(EE2)4种雌激素化合物。检出限为1.8～4.7ng/L，相对标准偏差为
2.3%～9.1%。目标化合物的加标回收率为(94.0±2.9%～(101±
3.8)%。
2.先用苯甲醛将PPD衍生，再用GC/MS在SIM条件下分析染发剂中的对苯二胺（PPD）转化成胺衍生物后仪器的响应度增强，从而提高了方法的灵敏度和准确度。此法使用稳定的N-苯亚甲基-4-甲基苯胺为内标，线性范围为0.1～25 mg/ml，相关系数为0.99，回收率97.50%-99.06%，是检测染发剂中PPD的一个有效方法。
3.运用GC/MS检测北美洲河水中，空气中的人造麝香的含量，水中的含量为0-5ng/L,河面上空空气中的含量0-14ng/m3。
4.运用GC/MS检测了应用水中亚硝胺类化合物（NDMA）的含量，检测限在0.4-1.6ng/L 之间，和水中亚硝胺类化合物含量为0-180ng/L。
1.7 GC-MS联用中的主要技术问题
1.7.1 仪器接口
众所周知，气相色谱的入口端压力高于大气压，在高于大气压力的状态下，样品混合物的气态分子在载气的带动下，因在流动相和固定相上的分配系数不同而产生的各组分在色谱柱内的流动速度不同，使各组分分离，最后和载气一起流出色谱柱。
通常色谱柱的出口端为大气压力。质谱仪中样品气态分子在具有一定真空度的离子源中转化为样品气态离子。这些离子包括分子离子和其他各种碎片离子在高真空的条件下进入质量分析器运动。在质量扫描部件的作用下，检测器记录各种按质荷比分离不同的离子其离子流强度及其随时间的变化。
因此，接口技术中要解决的问题是气相色谱仪的大气压的工作条件和质谱仪的真空工作条件的联接和匹配。接口要把气相色谱柱流出物中的载气，尽可能的除去，保留或浓缩待测物，使近似大气压的气流转变成适合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质谱仪的工作流量。
1.7.2 扫描速度
没和色谱仪联接的质谱仪一般对扫描速度要求不高。和气相色谱仪联接的质谱仪，由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间。一个完整的色谱峰通常需要至少六个以上的数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内完成多次全质量范围的质量扫描，另一方面，要求质谱仪能很快地在不同的质量数之间来回转换，以满足选择离子检测的需要。
[1] 张选君，等.气相色谱-质谱联用仪，化学工业出版社，1997.
[2] 周良模，等.气相色谱新技术.科学出版社，1999.
[3] 麦克法登W H著，周白衡，等译.气相色谱-质谱联用技术在有机分析中的应用，
科学出版社，1983.
[4] 汪正范，等.色谱联用技术，化学工业出版社，2001.
[5] Clarus 500 GC/MS型气相色谱质谱联用仪使用指南
