色譜分析法是利用物質的物理化學性質差異，對多組分混合物進行分離和測定的方法。目前已成為有機定量分析方法中最重要的分支，在石油化工、醫(yī)藥工業(yè)、食品安全和環(huán)境監(jiān)測等方面具有廣泛的應用。

色譜分析法作為一種物理分離方法，其基本原理是：將待分離的組分在兩相間進行分布，其中一相是不動的，稱之為固定相；另一相是攜帶待分離組分流過固定相的流體，稱之為流動相。當流動相攜帶待分離組分經過固定相時，由于固定相與待分離各組分間產生的吸附（或分配）作用不同，待分離的各組分在固定相中的滯留時間不同，從而使不同的組分按照一定的先后順序從固定相中被流動相洗脫出來并通過色譜的檢測器產生相應的信號，最終實現不同組分的分離和測定。

氣相色譜法指的是流動相為氣體的色譜分析方法，常用的氣相色譜流動相有氮氣、氦氣、氬氣和氫氣等。氣相色譜儀器的組成主要包括以下幾部分：氣源和氣路控制系統(tǒng)，進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和數據處理系統(tǒng)；此外還包括溫度控制系統(tǒng)等部分。

在使用氣相色譜進行分離分析樣品時，以及進行定性定量過程中，首要任務是能夠對色譜圖進行簡單識別，以及了解主要參數的含義。

1 色譜圖及其主要參數概述

儀器正常工作時，當只有流動相（氣相色譜中為載氣）通過檢測器時，產生的響應曲線稱之為基線；當樣品在載氣作用下通過檢測器時，樣品產生的信號疊加在基線上，即為色譜峰；完成樣品分析后，記錄響應信號的曲線即為色譜圖。常見的氣相色譜圖如下所示：

在氣相色譜分析檢測中，色譜圖可獲取的常用參數主要有五類，即時間參數（定性參數）、信號和響應參數（定量參數）、以及區(qū)域寬度（柱效參數）和分離參數，另外還有相平衡參數等，通過以上參數的描述，基本上可以描繪出樣品的分離效果和測試結果。

2 時間參數（定性參數）

時間參數一般稱為保留值（Retention value），表示樣品中各組分在色譜柱中的滯留時間——即表示組分經過多長時間從色譜柱中流出，并在檢測器上顯示信號，也就是通常意義上的什么時候出峰。常見的時間參數主要為死時間（t _M）、保留時間（t _R）和調整保留時間（t _R’）。

死時間（Dead Time，t _M）指不被固定相吸附或溶解的氣體(如空氣、甲烷)從進樣開始到柱后出現濃度最大值時所需的時間。死時間反映了色譜柱柱內空間的大小，實際上，在日常的檢測分析中，死時間概念使用的較少。

保留時間（Retention Time，t _R）指被測組分從進樣開始到柱后出現濃度最大值時所需的時間——即從進樣開始，到峰頂點對應的時間，也是檢測分析中最常用的參數，一般描述為出峰時間。

調整保留時間（Adjusted Retention Time，t _R’）指扣除死時間后的保留時間，可理解為，某組分由于溶解或吸附于固定相，比不溶解或不被吸附的組分在色譜柱中多滯留的時間。

3 信號和響應參數（定量參數）

色譜峰的峰面積和峰高與組分在樣品中的含量相關，可以依據色譜峰的峰面積和峰高，結合標準曲線等進行定量計算，測定物質中待測組分的含量。

4 區(qū)域寬度（柱效參數）

說明：主要參考《現代色譜法及其在藥物分析中的應用》，孫毓慶。

在分離較好的情況下，色譜流出曲線中的色譜峰形狀接近或者近似于正態(tài)分布的高斯曲線，符合高斯分布函數，可以使用正態(tài)分布的相關參數，如標準差σ來描述其性質。

4.1 正態(tài)分布的特點

正態(tài)分布或高斯分布（Gauss）的定義如下：若連續(xù)型隨機變量X的概率密度為：

其中μ，σ(σ＞0)為常數，則稱X服從參數為μ，σ的正態(tài)分布或高斯分布（Gauss），記為X~N(μ，σ ²)。

其中：

期望（均數）μ是正態(tài)分布的位置參數，描述正態(tài)分布的集中趨勢位置；隨機變量的概率規(guī)律為：與μ鄰近的值的概率大，離μ越遠的值的概率越小。

標準差σ描述正態(tài)分布數據分布的離散程度，σ越大，數據分布越分散，σ越小，數據分布越集中；σ也稱為正態(tài)分布的形狀參數，σ越大曲線越扁平，σ越小曲線越瘦高。

4.2 使用標準差σ描述色譜峰的作用

標準差σ的大小，可以說明組分在流出色譜柱過程中物質的分散程度：標準差σ小，物質的分散程度小，峰頂點對應的濃度大，峰形窄，色譜柱分離效果好（柱效髙）；反之, 物質的分散程度大，峰頂點對應的濃度小，峰形寬，色譜柱分離效果差（柱效低）。

4.3 使用標準差σ表示的色譜峰的區(qū)域寬度

標準差σ：在實際測量中，標準差σ為峰高0.607倍(0.607h)處的峰寬的一半。由于峰高0.607倍(0.607h)處的峰寬不便于測量，常使用半峰寬或峰寬來表示區(qū)域寬度，均是由標準差σ派生而來。

半峰寬（半高峰寬）W _1/2：色譜峰峰高一半（0.5h）處的寬度稱為半峰寬，記為W _1/2，半峰寬與標準差σ的關系為W _1/2=2.355σ。

峰寬W：峰寬指通過色譜峰兩側的拐點作切線，在基線上所截的距離稱為峰寬，峰寬與標準差σ的關系為W=4σ。需要說明的是，峰寬和峰底寬度略有不同（一些文獻上是不做區(qū)分的，默認均指4σ）：

同時，在一些文獻中（如《液相與氣相色譜定量分析使用指南》，Hans-Joachim Kuss），峰寬W也稱之為峰寬W _13%，表示其等同于色譜峰峰高13%（0.13h）處的寬度，如下圖所示：

5 分離參數

說明：圖片來源自《中國藥典》（2020版·四部），通則0512.

為了描述相鄰兩組分在色譜柱內的分離情況，引入分離度R來進行描述和評估。分離度的計算公式為：

上述兩個分離度計算公式，一般稱之為峰底分離度（通常意義上的分離度，最常用）和半高峰寬分離度；另外，還有文獻使用峰高分離度來評估兩個不等高色譜峰的分離效果。

分離度R的大小可用于定量反映組分及其色譜峰的分離程度，當R=0.75時，兩色譜峰的分離程度可達89%；R=1.0時，兩峰的分離程度達96%（有4%重疊）；R=1.5時，兩峰的分離程度達99.7%(有0.3%重疊)。在色譜分析中使兩色譜峰完全分離（也稱基線分離），需要R>2.0；但在實際應用中一般認為只要R>1.5就可近似認為是基線分離。

6 小結

在氣相色譜分析檢測中，色譜圖可獲取的常用參數是進行定性分析、定量分析和描述分離效率的基本數據，在上述參數的基礎上，可以獲得更多的內容，更佳詳備的了解色譜過程。

文章來源：VX 氣相色譜分析