简述顶空气相色谱原理和应用

       顶空气相色谱法（HS-GC）是在气相色谱仪进样口前面增加一个顶空进样装置的一种色谱技术，常解释为将顶空装置与气相色谱仪联用的仪器。它利用被测样品（气-液和气-固）加热平衡后，取其挥发气体部分进入气相色谱仪。它专用于分析易挥发的微量成分，如对甲醇、乙醇等许多易挥发的有机溶剂类，不同季节的花香气、香水类，带有易挥发成分的xxx类，特殊气味的蔬菜和调味品类等均可用它进行定量分析。

顶空气相色谱与质谱联用法（HS-GC-MS）用于对未知的挥发成分进行定性分析的方法。

        顶空气相色谱法常用于酒后开车司机或行人发生交通事故后对其血液中酒精进行定性定量确证分析、中西医药投入市场前其残留溶剂的标准分析、刑事案件中有毒气体和挥发性毒物的认定分析等，另外许多行业需要控制产品质量或开发新产品等均会用到这种仪器。

        这种分析方法可避免水份、高沸点物或非挥发性物质对分析柱造成超载和污染问题。而且操作简单、快速，分析结果与气相色谱一样灵敏、可靠、准确。

血中酒精的顶空色谱分析法

        研究血中酒精浓度的分析方法，对解决酒后开车、酗酒肇事、酒中投毒等刑事案件中的法律责任问题十分重要。如果因交通事故或中毒死亡后无法取到合格的检材心血或静脉血时，本方法也适用取用其他体液或脏器进行分析，乘以比例系数，换算为血中的酒精量。

样品配制：

⒈ 标准样品

① 含内标的乙醇溶液

用0.9%生理盐水配制0.4%乙醇和0.2%特丁醇（内标）

② 内标溶液

用0.9%生理盐水配制0.2%特丁醇（内标）

③ 混合标样

用0.9%生理盐水配制甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇和特丁醇七种醇各0.7%

⒉ 对照样品

① 阴性对照样

取0.5g或0.5mL空白脏器或体液，加0.50mL内样溶液

② 血中阳性对照样

取0.5mL空白血（血站购得，用前需检查不含乙醇），加0.50mL含内标的乙醇溶液

③ 水中阳性对照样

取0.5mL蒸馏水，加0.50mL含内标的乙醇溶液

④ 肝中阳性对照样

取0.5g空白肝（可用猪肝代替）加0.50mL含内标的乙醇溶液

⒊ 待测样品

准确取0.500mL死者心血（活者静脉血）0.500g死者肝，各加0.50mL内标溶液。

或准确取0.100mL被检血，加0.9%生理盐水0.4mL，再加0.50mL内标溶液。

         介绍血中酒精顶空色谱分析条件实验，分别对色谱柱、柱温、样品温度、样品加温时间、进样增压时间、和载气流速等色谱参数进须行筛选结果：

① 多种单一固定相填充柱和毛细柱均适合醇类顶空色谱分析，选极性大的固定相比较好，如Porapak Q 60~80M（2m×2mm）、Tenax 60~80M（3m×2mm）、2%FFAP（4m×2mm）、FFAP（30m×0.32mm）、SE-54或OV-17（25m×0.25mm）等柱

② 使用不同柱子 , 操作参数稍有不同，下面条件范围用内标来分析醇类效果很好

柱温：填充柱在100℃~160℃，毛细柱在40℃~60℃

柱前压：填充柱在270~350kpa，毛细柱在150~180kpa

样品预加热温：均在70℃~80℃，

样品增压时间：只需1~4min，根据样品性质确定操作过程固定不变值。

样品加温时间：一般选用15~20min

③ 其检测器的选择，与气相色谱要求一致，要根据被测样品的成分来决定，如只含C、H、O的挥发化合物选用HS-GC-FID；当还含有其它元素时，含卤素等选用HS-GC-ECD；含N元素选用HS-GC-NPD；含S元素选用HS-GC-FPD（S型）等

l 用上述条件测定七种醇回收率结果如下表：

七种醇回收率% （n = 5）

醇类名称 水中 肝中 标准偏差μl/mL 变异系数%

甲醇 99.7 77.6

乙醇 99.8 82.8 0.032 1.68

异丙醇 99.3 85.4

特丁醇（内标）99.8 81.7

丙醇 99.4 83.6

异丁醇 99.6 87.2

丁醇 99.6 84.1

l 以上顶空气相色谱条件将柱温改为慢速程序升温的方法，将可测许多挥发性的化合物，如花香气、调味品、化妆品等。用毛细柱进行分析时，起始温50℃，保留2min后，以5℃/min升至150℃以上即可

用本方法分析交通事故中肇事者或受害者的血液中乙醇含量时，需了解并注意以下几个问题，以利于测试准确可靠 ：

l 必须使用内标（特丁醇）分析方法。与一般分析方法相比顶空色谱分析选择合适内标更为重要，对分析结果准确影响也更大。

l 血中乙醇含量通常称血醇含量，血醇含量的单位表示有三种：

含义 单位

每毫升血中含多少毫克乙醇 mg/mL

每100毫升血中含多少毫克乙醇 mg%

每100毫升血中含多少克乙醇 %

通常鉴定报告中使用后两种单位表示，例如，使用系列讲座（3）条件，测得交通事故中司机血醇含量为每毫升血含1.10毫克乙醇，其三种单位表示为：①1.10mg/mL ②110mg% ③0.11%.

l 正规鉴定报告中的测得值是具有法律作用的一组准确数据，用来判断司机是酒后开车还是醉酒开车的重要依据，因血醇量不同其生理反应明显不相同见下表

血中酒精浓度与醉酒程度

血醇浓度（mg%） 酒后症状

<50 表面几乎无症状,与正常人状态没有区别,但其判断和反应力有小区别。

50-100 面红、欣快、飘然感,xx检查可发现眼睛的灵敏性、动作协调能力 都有降低,无饮酒经验者开车可能发生意外。

100-150 话多、激动、自我评论,缺理智、易激怒,瞳孔扩大、眼球震颤、说话含糊、共济失调，面部充血或发青，控制机动车容易发生危险。

150-250 动作不协调,意识混乱,舌重口吃,{jd1}不能开车

250-350 步行困难,意识模糊,眼睛发亮,开始进入昏迷状态。

300-400 昏睡状态,呼吸有鼾声,体温下降,对刺激无反应，有生命危险。

400-500, 深度昏迷,呼吸麻痹而死亡.

由实验平均值获得血中酒精不同浓度将酒后症状分为以上七类，是大多数醉酒者的症状发展过程。人对酒的耐受性有很大的个体差异，有的人血醇浓度为30mg%便出现醉意，有的人150mg%还能自持。空腹剧饮者症状严重且发展快，边吃边饮者症状发展慢且轻，多数情况血酒浓度在200-350mg%之间大多会醉倒。

l 综合收集许多测试数据获得各脏器与血含醇的比例关系，以利无血检材时，分析其它检材的乙醇含量乘以比例系数，也能间接获得血醇含量。供鉴定者参考使用。比例系数如下，： 血中乙醇含量为1.00

脑平均含量为 1.17

尿平均含量为 1.35

肝平均含量为 0.91

唾液中含量为 1.30

血块中含量为 0.77

血浆中含量为 1.16

血清中含量为 1.12

苯类化合物的顶空色谱分析

苯、甲苯、二甲苯均破坏人体的造血功能和神精系统，使人生再生障碍性贫血病，严重时造成死亡。根据TJ36-79行业标准，室内空气中{zg}允许含量：苯为40mg/m3；甲苯为100mg/m3；二甲苯为100mg/m3。血中苯>0.9μg/mL即达致死浓度。

研究了生物体内苯类化合物的顶空色谱法的测试条件、回收率、线性关系、检测限、等。水中回收率能达90%，肝中回收率能达80%，内标定量的变异系数(CV%)0.2-2.6，标准偏差(μg/mL)0.55-2.4，检测限分别为：苯2μg/mL、甲苯10μg/mL、二甲苯30μg/mL。

仪器——sigma2B色谱仪，HS-6型顶空装置（美国PE公司），CR-3A微处理机（日本岛律）.

样品制备——⒈标准溶液（V/V）：① 苯类标准液-苯:甲苯:二甲苯:乙苯（内标）= (0.6:1:3:4.6);② 内标溶液-乙苯:己烷 =（2:100）； ③苯类标准溶液稀释液-苯类标准溶液:己烷 =1:25。

⒉对照样品：① 阴性对照样-称0.5g（mL）空白脏器（肝或血等）加25μL己烷,再加0.5mL盐水溶液（0.9%生理盐水）；② 肝中阳性对照样-称取空白肝组织0.5g，加0.5mL生理盐水溶液，再加25μL苯类标准溶液稀释液；③ 水中阳性对照样-取苯类标准溶液稀释液25μL，加1.0mL生理盐水溶液.

⒊待测样品：准确称取0.500g（mL）死者脏器(肝、血等)或动物中毒兔脏器， 加25μL内标溶液，再加0.5mL生理盐水溶液。