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1、什么原因造成色谱分析中出现鬼峰 所谓鬼峰是英文ghost peak意译来的，指的是色谱图中有时出现与所测定的样品没有任何关系的色谱峰。这类峰可分为两种情况：一种是空白运行（没有进样）时出现的峰；另一种是样品中本该出现的色谱峰之外的多余峰。 原因 鬼峰可能来自隔垫流失、载气杂质及被污染的气路管线；其次可能来自载气中微量氧气、水或其它物质等与固定相的反应产物；以及前次进样的高沸点残留组分流出，污染的进样口和柱头都可能导致鬼峰产生。如： ①载气不纯，杂质在低温时凝聚，当温度升高时就会流出； ②前次进样残留的高沸点组分峰流出； ③液体样品中的空气峰； ④样品使色谱柱上以前吸附的杂质解吸出来； ⑤样品在进样口或色谱柱中高温下分解； ⑥样品被污染； ⑦高温下或程序升温时进样口隔垫分解； ⑧样品与固定液或载体相互作用产生杂质； ⑨玻璃棉或进样器带入的污染物。 解决方案 ①空白运行时出现鬼峰 通常在程序升温过程中出现，是由于在相对较低的起始温度下，柱头会聚集污染物，随着柱温升高被释放并在谱图上表现出来造成。 空白运行或进溶剂时出现鬼峰，可能是之前进样残留的高沸点组分流出所致，这时多进样几次空针或进溶剂运行，鬼峰就可以消失。一段时间内色谱柱都处于初始温度下时，后续进样常常会出现鬼峰，例如，每天或每周的最初几次运行经常会出现鬼峰。 污染的进样口也可能导致鬼峰，因为样品挥发或热解以后会被吹扫进入色谱柱，可尝试降低进样口温度，如果能消除或减弱鬼峰，则是进样口被污染导致，需要清洗进样口，更换衬管、密封圈和隔垫等。 ②纯样品进样时出现鬼峰 当纯样品进样时出现鬼峰，可先只用溶剂做一次空白运行，如果鬼峰仍然出现，那么鬼峰与该样品无关。假设样品是纯净的，出现鬼峰的一个常见原因是进样口过热造成组分分解，这个问题可以通过降低进样口温度来确认。 如果运行一次空白，原有的鬼峰没有出现，则说明该样品受到污染，需要检查样品处理过程中潜在污染来源，如样品提取、纯化、转移和存储等环节。 在降低进样口温度、减慢气化速度不引起色谱峰展宽的前提下，应尽可能使用低的进样口温度来操作，避免出现高温导致分解的情况；或应使用挥发性更强的溶剂，极端情况下，分析之前应对可能分解的样品先进行衍生化，降低进样口带来的变异。 金属柱也可能导致样品降解。此时，鬼峰往往比它们附近的峰要宽，因为这些鬼峰成分是在通过整个柱长的过程中产生的。如果确认这是产生鬼峰的原因，就有必要换成玻璃柱或熔融石英柱。 案例分析 ①空白运行出现的鬼峰 GC-ECD，进丙酮溶剂时出现较多鬼峰，见图1。持续进几针丙酮溶剂后，大部分鬼峰消失，基线降低，恢复正常，见图2。分析原因是之前一直在进样测定蔬菜样品，导致进样口、色谱柱系统中残留大量杂质，从而进样丙酮溶剂时出现鬼峰，随着丙酮进样次数增多，清洗越干净，鬼峰逐渐消失，且基线降低。
图2 GC-ECD分析蔬菜样品后再进丙酮溶剂正常基线谱图 ②样品受污染导致出现鬼峰 按照《NY/T 761-2008蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》方法进行豇豆中有机磷农药残留，结果每个样品都在4.8min处出一个又高又尖的峰，见图5.36，这个峰比15种有机磷农药中出峰最早的敌敌畏（tR=5.73min）出峰快，不影响后面农药残留定性定量分析，但影响色谱图整体美观度，且这个鬼峰是以前同类样品试验中未遇见的。 于是检查进样口，更换衬管与隔垫，继续进样品溶液，4.8min处仍出峰；单独进乙腈溶液，4.8min处不出峰；单独进丙酮溶液，4.8min处也不出峰。可判断出鬼峰由样品处理过程中污染引起，应在样品前处理过程查找原因，通过逐步分析，发现进样前过滤用的有机相滤膜放置时间久了，膜老化后表面成分容易被丙酮溶解下来，所以出现4.8min的鬼峰。于是，重新对同一样品前处理，更换新滤膜过滤，进样，鬼峰消失，见图4。
2、什么原因造成进样后出现负峰 色谱图是以组分的流出时间（t）为横坐标，以检测器对各组分的电信号响应值（mV）为纵坐标得到的曲线图。色谱图上可得到一组色谱峰，每个峰代表样品中的一个（或多个）组分。当色谱峰峰尖向下，响应值为负mV时，就是负峰（或称之为倒峰）。什么原因造成进样后出现负峰？ 原因 GC分析中，进样后出现负峰，具体分析有如下原因[2]： ①载气不纯； ②热导检测器（TCD）使用氮气作载气； ③记录仪输入线接反，倒相开关位置改变； ④在双柱系统中，进样时弄错柱子； ⑤离子化检测器的输出选择开关的位置错误； ⑥ TCD电源接反； ⑦放射源或电极被污染； ⑧脉冲发生器不正常； ⑨收集极接触不良或短路。 ⑩ TCD中，样品导热系数大于载气导热系数。 解决方案 当进样后出现负峰时，首先检查是否载气不纯造成的，当样品中的物质含量比载气低时便会有负峰，此时更换更纯净的载气或载气净化系统就可以解决；其次检查记录仪输入线是否接反，倒相开关位置有无改变；在双柱系统中，进样时是否进错色谱柱；TCD的话，查看样品导热系数是否大于载气导热系数，如使用氮气作载气而引起负峰，可使用氢气作载气，再检查TCD电源是否接反。 案例分析 ①样品导热系数大于载气导热系数引起的负峰 N2作为载气，六通阀进样，柱温50℃，TCD检测器100℃，进样口120℃，进样后CO2出现负峰，按照操作说明书调整载气流速，不管怎么调整都显示为负峰，见图4。 由于TCD检测器中，组分与载气的热导率决定了色谱峰的正负。在100℃时，O2的热导率与CO2的热导率恰恰在N2热导率的两边，这就导致了O2的色谱峰与CO2的色谱峰总是会一正一负；换用H2作载气后，CO2的色谱峰为正峰，见图5。
②载气不纯引起的负峰 对于TCD来说，同一样品进去，会有部分组份出负峰，其它都是正峰，这与载气的性质有关，特别是气体中微量组份检测时，有时载气含有待测物的量超过标准气中的含量，就有可能出负峰。 对于FID来说，在检测气体中微量CO2时，也曾遇到过出负峰（配Ni转化炉），后来发现是载气中CO2的含量比较高的原因；还有载气直接接在色谱仪上进标准气，出正峰，当载气经过净化管到色谱仪时再进标准气，出很小的负峰，说明净化管不纯，净化管内有CO2释放出来，从而引起负峰。 3、为什么会出现前突峰？ 理想的色谱峰是正态分布的高斯曲线峰，即流出曲线呈高斯分布。然而色谱过程很复杂，实际上色谱峰形很多时候呈不对称分布。前突（前倾）峰是前沿较后沿平缓的不对称峰，会造成定性定量不准确。那么前突峰是什么原因引起的? 原因 色谱柱对某些组分的吸附性太强，或进样量过大造成柱超载，均会导致色谱峰的前突；进样技术欠佳、载气流速太低或进样口气化温度太低也会导致前突峰的出现。前突峰可能由多种因素导致，如： ①柱超载，进样量过大； ②载气流速太低； ③手动进样技术欠佳； ④进样口不干净； ⑤进样口气化温度太低； ⑥试样与固定相中的载体相互作用； ⑦两个化合物不完全重叠导致； ⑧色谱柱安装不正确。 解决方案 色谱峰出现前突，最常见的原因是进样量太大造成柱超载。 首先，检查进样量是否太大，可减少进入色谱柱的样品量，如减小进样量、稀释样品、增加分流比等； 其次，检查进样口气化温度是否太低，提高进样口气化温度； 第三，观察色谱峰是否是两峰或多峰重叠导致，可通过降低柱温、改变升温速率、必要时更换色谱柱等操作条件让两峰分离； 第四，检查载气流速是否太低，适当调整载气流速； 第五，如以上都正常，可关机查看进样口端的色谱柱安装是否正常，重新安装进样口端的色谱柱。 案例分析 DB-5色谱柱（30m×0.32mm×0.50μm）分离，FPD检测13种有机磷农药，程序升温设定如下：初始温度为130℃，以10℃/min升至150℃，再以20℃/min升至250℃，保持5min。进样后，发现敌敌畏出现前突峰，甲胺磷不出峰，见图6，怀疑是敌敌畏与甲胺磷重叠而形成前突峰。 降低初始温度，延长保持时间，让敌敌畏出峰后，再开始升温，将升温速率放慢，提高其它峰分离度，敌敌畏不再出现前突峰，可见原来的敌敌畏色谱峰分裂成并肩峰，即敌敌畏与甲胺磷分离，见图7。更改后初始温度为120℃，保持5min，以15℃/min升至250℃，保持3min。
4、什么原因会导致色谱峰拖尾？ 前沿陡峭，后沿较前沿平缓的不对称峰，称为拖尾峰。气相色谱中，常见的吸附色谱法（利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差别而使之分离的色谱法称为吸附色谱法），如果吸附等温线为非线性，当进样试样量超过一定数量时就会出现拖尾峰；分配色谱法（利用固定液对不同组分分配性能的差别而使之分离的色谱法称为分配色谱法），如果载体表面具有活性作用点，试样量超过柱负荷或进样方法不当等，都会出现拖尾峰现象。什么原因会导致色谱峰拖尾？ 原因 引起色谱峰拖尾的原因比较复杂，如柱子两端安装不正确，没有达到进样口分流点和检测器处尾吹点位置；或安装好后又在接头处断裂；柱外死体积较大；尾吹气流量小，样品在柱内或系统内壁非线性吸附；气化室污染等原因都容易造成拖尾。具体原因如下： ① 进样量过大； ② 进样器污染或气化室中的衬管堵塞； ③ 衬管未脱活，造成待测物被吸附后逐步释放； ④ 载气流速过高； ⑤ 载气系统漏气； ⑥ 色谱柱安装不正确； ⑦ 色谱柱严重流失或污染； ⑧ 柱温太低或高于溶剂沸点温度； ⑨ 气化室死体积太大； ⑩ 进样口气化室温度太低； ⑪ 放大器不佳，电容充放电不好。 解决方案 考虑到引起色谱峰拖尾的原因较复杂，可从以下来分析解决： ①进样量检查：是否太大，减少进样量，观察色谱峰拖尾改善情况。 ②进样口检查：进样针针尖碰到并破坏了衬管内的填充物，堵在柱头，也会导致色谱峰拖尾，应从衬管中取出部分填充物，清理掉破碎物，或使用无填充的衬管。 ③衬管脱活：进样口衬管上的活性位点可能吸附待测组分导致出现拖尾峰，并可能损失灵敏度和重现性。对于不分流进样或分析极性很弱的化合物时，使用脱活衬管能尽量避免拖尾。色谱当峰拖尾情况发生时，应及时更换衬管，尤其对于痕量分析，全新的衬管比清洗后并重新脱活的衬管在避免色谱峰拖尾上表现优异。 ④色谱柱温度：超出色谱柱承受上限的温度会造成固定相和膜表面的加速损坏，这样会造成色谱柱的过分流失，降低柱效（分离度），尤其在有泄漏或载气中氧含量较高时，过度加热会大大加速并永久地损坏色谱柱，这样待分析活性组分的色谱峰就容易形成拖尾。 ⑤色谱柱污染：应切去色谱柱前端被污染的0.5-1m，必要时还需更换进样口衬管、隔垫，清洗进样口，严重时就需要更换色谱柱。 ⑥色谱柱位置：在进样口中的位置不正确，泄漏或柱端切割不平整，均会导致色谱峰前伸或拖尾，应用专用色谱柱切割刀将柱端切割得干净而平整，重新按照尺寸安装色谱柱。 ⑦进样方式：不分流进样或柱上进样时，溶剂效应显著，应降低初始色谱柱温度，这样可使保留值增加，峰拖尾会减弱。 案例分析 ①衬管受污染和浓度过大引起的拖尾 进样正己烷配制有机氯农药标准溶液，GC-ECD检测，各化合物色谱峰都有拖尾，见图8。观察仪器EFC，参数正常，气体无泄漏；检查进样垫，无泄漏；检查衬管，衬管内壁有黑色污染物，更换成新衬管，同样的色谱条件下进样，色谱峰拖尾有所改善，响应也有所提高；检查进样量，与以往无差别；将溶液浓度从2.0μg/mL稀释为0.1μg/mL，进样，色谱峰拖尾消失，见图9，表明溶液浓度过大，亦易引起色谱峰拖尾。
②色谱柱污染引起的拖尾 色谱柱使用较长时间后，因受污染、柱流失严重，柱效降低。如HP-5（30m×0.32mm×0.25μm）色谱柱，使用四年，进样敌敌畏标准溶液0.1μg/mL，色谱图见图10，峰拖尾情况严重，峰形成趴状，老化色谱柱与切割柱前端都无济于事。 换成DB-5（30m×0.32mm×0.50μm）色谱柱，也使用四年，已污染，进样敌敌畏标准溶液0.1μg/mL，色谱图见图11，亦有拖尾现象；换成无污染的色谱柱DB-1701（30m×0.25mm×0.25μm），同样的条件下，进样敌敌畏标准溶液0.1μg/mL，见图5.46，峰形尖锐，峰宽较窄，拖尾现象解决。
图10 不同污染程度的色谱柱进样的色谱图（2）
图11 拖尾现象解决后的色谱图 ③基质标准溶液进样，改善目标峰拖尾 农药噻螨酮分析，一般采用HPLC。研究中，我们发现采用GC-MS亦能分析，但是乙腈溶剂标准进样，噻螨酮出峰严重拖尾且响应很低，见图12。 当分别采用QuChERs方法净化后的芒果空白和西葫芦空白提取液配置标准溶液进样时，能明显改善噻螨酮色谱峰形和响应，见图13和14，当然也能够看到噻螨酮的西葫芦基质标准色谱峰呈现一定的圆头峰，可能跟不同基质下，噻螨酮在进样口活性位点上的吸附-解吸附速度有关。
图12 噻螨酮标准0.50mg/L在乙腈中的GC-MS色谱图
图14 噻螨酮标准0.50mg/L在西葫芦基质中的GC-MS色谱图 5、什么原因会引起分析时出现圆头峰？ 色谱分析中，有时会见到色谱图上出现一些峰顶点圆钝的峰，这就是圆头峰。圆头峰对定性定量都会产生一定影响，给结果带来更大的不准确性，分析中应尽量避免。在检测中遇到的圆头峰，是什么原因造成？该如何避免呢？ 原因 色谱分析中出现圆头峰，有以下几个方面原因： ①进样量过大，超过检测器的线性范围（ECD检测时尤其如此）； ②检测器受固定相流失及样品中高沸点成分、易分解组分及腐蚀性物质的污染； ③记录仪灵敏度过低； ④载气系统可能存在泄漏。 解决方案 针对色谱图中出现圆头峰，可采取的措施有： ①减少样品溶液进样量或将样品稀释后再进样，或增大分流比来进样； ②清洗检测器，如果污染物仅限于高沸点物质，则通常可将检测器加热至最高使用温度后，再通入载气就可清除，要注意加热的温度不能损坏检测器的绝缘材料； 如果加热法不适宜，也可以用丙酮等溶剂从进样口注入（每次可注入几十微升）进行清洗，在污染程度较轻时是有效的；若以上方法都不能解决污染问题，则应将检测器卸下，选择既能溶解污染物又不损坏检测器的溶剂，用注射器注入测量池进行彻底清洗； ③适当调节记录仪灵敏度； ④查看载气气路压力，仔细检查是否存在泄漏，这种情况一般伴随着保留时间或响应值的变化。 案例分析 ①检测有机磷农药时，DB-5色谱柱时间久了之后，柱效降低，0.20μg/mL甲胺磷呈圆头峰，见图15；换成新的DB-1701柱再进样，甲胺磷峰形和响应均有较大改善，见图16。
图15 FPD检测器甲胺磷出现圆头峰
图16 FPD检测器甲胺磷的正常峰出峰情况 ②检测中哒嗪硫磷容易出圆头峰，见图17，由于哒嗪硫磷在FPD 上响应信号较弱，因此如果样品用溶剂稀释后再进样，又会降低响应值，抬高检测限；试验中发现将检测器用丙酮清洗且加热至最高使用温度，再通入载气清除后，哒嗪硫磷色谱峰峰形和响应有较大改善，见图18。
图17 不同FPD状态下检测哒嗪硫磷出现圆头峰
图18 不同FPD状态下检测哒嗪硫磷正常的色谱峰 6、当出现平头峰时，应怎样解决？ 气相色谱分析中，色谱图上有时会看到色谱峰顶点在一段时间内呈现直线，这就是所谓的平头峰。平头峰的出现会造成对组分无法准确的定性定量分析，因此应尽量避免。 原因 色谱图中出现平头峰，首先要考虑进样量是否过大，导致信号过大，信号超过记录仪的最大测量值，不再上升出现的平头峰，包括进样量过大及浓度太大等；还可能是检测器灵敏度选择太高，离子化检测器所用静电计输入达到饱和，记录仪滑线电阻或机械部分故障。 解决方案 一旦遇见平头峰，应该从以下来解决： ①减少进样量，或对样品进行合理稀释，或进样时加大分流比； ②适当调节检测器信号衰减，改变记录仪量程； ③增大色谱仪上衰减倍数，减小灵敏度。 当然，在色谱分析时，定量的依据是色谱峰响应大小与组分量在一定范围内呈线性关系。对有些试验而言，主要考察的是杂质量，所以有时为了能准确检测出有关杂质化合物的量，往往会通过增大供试品溶液浓度，提高杂质的信号响应值来进行试验，这时供试品主峰就可能会出现平头峰，因杂质峰的响应值与主成分峰的响应值相差太大且无关，因此不必关注此类主成分平头峰，对杂质首选自身标准品对照定量法，实际试验中要注意具体问题具体分析！ 案例分析 ①衰减倍数设置导致的平头峰 气相色谱分析中，常常会碰见色谱峰高出设定值而出现平头峰，此时可把仪器零点调到最低，变化衰减值，就能解决平头峰问题。 ②样品浓度过大导致的平头峰 利用GC-ECD进样1μL分析茶叶样品中虫螨腈、联苯菊酯和高效氯氟氰菊酯菊酯残留量时，各化合物响应差别很大，样品浓度太高时，三个化合物色谱响应全部超出量程，成平头峰，见图19；对此样品稀释50倍后，再进样，虫螨腈仍然出现平头峰，见20；于是再稀释20倍进样，各化合物均不再为平头峰，但是高效氯氟氰菊酯响应却很低了，见21，因此应在不同浓度下定量分析不同化合物。
图19 茶样中原样品液色谱图
图20 茶样中稀释50倍后进样色谱图  图21 再稀释20倍进样的色谱图 7、为什么有时会在峰后出现负的尖端？ 在气相色谱分析中，有时会在出峰后出现负的尖端，像倒峰但又不是倒峰，是什么原因造成这种现象？ 原因 气相色谱分析，化合物峰后出现负的尖端，与检测器污染、样品过载，热导检测器用氮气做载气，及载气微量泄漏等有关。 解决方案 首先查看载气是否存在微漏，排除掉微漏的情况；如果是热导检测器，若采用氮气作为载气，可将氮气改为氢气，尽量消除出现负尖端的情况；如果是电子捕获检测器，先判断是否检测器过载，减小进样量或稀释样品后，再进样观察出峰情况；如果出峰后仍有负的尖端，可断定检测器受污染，这时需要对检测器进行清洗，分为热清洗法和氢烘烤法。 ①热清洗法 通常轻度污染时用，首先需确保气路不漏和无污染。然后卸下色谱柱，用密封螺帽将色谱柱接检测器的接头堵死，调节N2、尾吹气至50-60mL/min，升高检测器温度至350℃左右（63Ni 源），柱温250℃，保持4-8h。最后，冷至常用操作温度，观察基线是否下降至正常值，如有效性不够，需进一步改善，可重复处理几次。 ②氢烘烤法 这是近年较常用的方法。只需将载气或尾吹气换成氢气，调流速至30-40mL/min。气化室和柱温为室温，将检测器升至300-350℃，保持18-24h，使污染物在高温下与氢作用而除去，氢烘烤毕，将系统调回至原状态，稳定数小时即可。 案例分析 GC-PFPD检测13种有机磷农药，进样出峰后出现很多负的尖端，见图22，检查进样量与样品浓度与以往无差别，氮气、空气、氢气压力正常，无泄漏；检查进样垫，无漏气现象，衬管无污染。 关机降温，检查进样口与色谱柱的连接尺寸，符合要求；检查检测器与色谱柱连接尺寸，发现比正常尺寸短2cm，另外石墨垫损坏，色谱柱与石墨垫的连接松动，有漏气，更换石墨垫，按规定尺寸连接检测器与色谱柱，重开机稳定，进样，色谱图恢复正常见图23。
图23 GC-PFPD测定时正常的色谱图 8、什么原因导致色谱峰展宽？ 理想情况下，经色谱分离获得色谱峰的形状应为高斯分布曲线，即对称峰。但实际测定时随着样品在色谱柱中的移动，样品分子会向谱带两侧扩散，从而使色谱柱出口处的样品谱带比柱入口时宽，且可能产生不对称的峰，这就是谱峰展宽。 峰展宽对组分间的分离和分析是不利的，那么是什么原因导致峰展宽？该如何解决呢？ 原因 影响色谱峰展宽的因素很多种，但不外乎柱内和柱外两类。柱内因素是指色谱柱本身的性能，如柱活性大小、固定相是否与样品发生化学反应、柱效是否足够高、样品是否超载等；柱外因素主要是指接头的死体积、进样口和检测器死体积等。 进样口造成峰展宽的机理有两种：一是时间上的展宽；二是空间上的展宽。 时间上的峰展宽是由样品蒸气从进样口到色谱柱的迁移速度决定的，速度越快，初始峰宽越小。而空间上的峰展宽则是样品进入色谱柱头时产生的，如不分流进样和冷柱上进样时，样品进入柱头会发生部分或全部冷凝，冷凝的液体样品会在载气的吹扫下移动，从而在一定的长度上分布，这一长度就是初始峰宽，如果样品与固定相的相容性不好，还会形成液滴而分布，这就使初始峰宽进一步加大，严重的还会造成分裂峰。 荷兰学者范第姆特等人在研究气相色谱时，提出了色谱过程的动力学理论---速率理论。根据速率理论，谱峰展宽的因素包括涡流扩散、分子扩散、气相传质阻力、流动相的流速等。 ①涡流扩散是指在填充色谱柱中，流动相通过填充物的不规则空隙时，其流动方向不断地改变，因而形成紊乱的类似“涡流”的流动。由于填充物的大小、形状各异以及填充的不均匀性，使组分各分子在色谱柱中经过的通道直径和长度不等，从而造成他们在柱中的停留时间不同，其结果是使色谱峰变宽； ②分子扩散是指试样进入色谱柱后，在色谱柱轴向上造成浓度梯度，使组分分子产生浓差扩散，主要与组分在气相中的扩散系数大小有关； ③气相传质阻力与填充物粒度、组分在载气流中的扩散系数有关，主要是试样在两相界面上不能瞬间达到分配平衡，有的分子还来不及进入两相界面就被气相带走，有的分子在进入两相界面后还来不及返回气相，这就造成了色谱峰展宽； ④固定相传质阻力同气相传质阻力类似，与固定液膜厚度、组分在液相中的扩散系数有关，不过它是发生在气液界面和固定相之间的，也会引起色谱峰的扩张。 解决方案 针对导致色谱峰展宽的原因，可从以下考虑：使用相对分子质量较大的载气（如N2），采用较高的载气流速，控制较低的柱温，从而尽量减小分子扩散项；减小固定液膜厚度，增大组分在液相中的扩散系数，可以减小固定相传质阻力；采用粒度小的填料和相对分子质量小的气体（如He、H2）作载气，可减小流动相传质阻力。具体可从以下几方面优化分离条件来改善峰展宽，在尽可能短的分析时间内获得满意的分离效果[8]。 ①改变动力学因素中的理论塔板数n和理论塔板高度H。理想的方法是在不断增加柱长的条件下减小板高以达到增加流速缩短分析时间的目的。一般可以采用接近最佳流速的载气流速，采用小内径的色谱柱，填充柱的话使用的填料要粒度细、颗粒均匀，且均匀填充，以减少涡流扩散，提高柱效。 ②改变固定相与流动相的容量因子k，提高分离度R。k在一定范围内增加可有效提高R，但当k大于5时R的变化就很小了，反而使保留时间迅速增加。此时，可采取降低柱温、降低载气流速等措施。 ③改变相对保留值α。在流动相和固定相一定时，α只与柱温有关。当两个组分的α接近1时，改变H和k都难以改善峰形实现分离，此时可通过改变柱温、更换色谱柱（改变固定相）、采用化学作用如衍生化反应改变待测物的结构来实现。 ④ GC毛细管柱可采用程序升温。程序升温可使待测物在适当的温度下流出，以保证每个组分有合适的k值，同时改善R。 ⑤优化进样和检测条件。要消除进样口对色谱峰展宽的影响就要使进入色谱柱的样品初始谱带尽可能窄。一般地讲，进样量小一些、进样口温度高一些、载气流速快一些、衬管内径小一点、气化室体积小一些、分流比大一些，都对形成窄的初始谱带宽度有利。见图24，不同内径的进样口衬管对色谱峰宽的影响对比图。
图24 不同内径的进样口衬管对化合物色谱峰峰宽的影响对比图 当然还可以利用进样过程中的聚焦技术来减小初始谱带宽度，分为固定相聚焦、溶剂聚焦和热聚焦。 a.固定相聚焦。这是最常用的聚焦技术，但只能用于程序升温分析。在GC中，保留时间是柱温的指数函数，柱温低时，样品从气化室进入色谱柱后的移动速度就会减慢。这时固定相与样品相互作用，从而使样品组分聚焦到一个窄的谱带中。实现固定相聚焦的条件是初始柱温要低，样品与固定相的相容性要好（相似相溶规律判断）。 b.溶剂聚焦。样品在柱头部分或全部冷凝后，溶剂开始挥发，与溶剂挥发性接近的组分就会浓缩在未挥发的溶剂中，从而产生很窄的初始谱带，这就是溶剂聚焦，也叫溶剂效应。根据样品组分的沸点和初始柱温选择合适溶剂，往往可以抑制进样过程对峰展宽的影响。 c.热聚焦。样品在柱头冷凝的过程中，由于溶剂先进入色谱柱而导致溶质发生浓缩，这就是热聚焦。当柱温达到溶质气化温度后，样品就以很窄的谱带在色谱柱中移动。在冷柱上进样时，采用液氮或二氧化碳使柱头处于低温下，就是为了实现热聚焦，可见低的初始柱温是热聚焦的关键。 实际进样测定时，针对峰展宽还应注意：手动进样时注射速度要快，速度慢会使样品气化过程变长，导致样品进入色谱柱的初始谱带变宽；确保载气最佳气流和流量下分析；样品过载时，增大分流比或降低进样量和进样浓度；发现进样口污染时，应及时更换衬管和隔垫；色谱柱用久后，柱效会下降，前端会污染，固定相流失会聚集在末端，此时应截去色谱柱前后一段，检测柱效；检测器温度不能太低等。 案例分析 不分流进样分析长链烷烃（C11、C12）时，进样2µL，样品浓度50μg/mL，采用OV-101毛细管柱在115℃下恒温分析，使用己烷作为溶剂时，由于其沸点68℃低于初始柱温，且与样品C11和C12的沸点相差大，故无溶剂聚焦发生，峰宽较宽，见图25；改用辛烷做溶剂后，同样的分析条件下，其沸点为125℃高于初始柱温，故溶剂聚焦效应存在，C11和C12的峰明显变窄，响应也有所增加，见图26。因此，根据样品组分的沸点和初始柱温来选择合适的溶剂，往往可以抑制进样过程造成色谱峰展宽。
图25 己烷溶剂对长链烷烃n-C11和n-C12色谱峰峰宽影响
图26 辛烷溶剂对长链烷烃n-C11和n-C12色谱峰峰宽影响 9、多个化合物出峰重叠在一起，可采取什么措施分开？ 色谱峰之间怎样才算达到完全分离？首先是两个色谱峰的峰间距必须相差足够大，若两峰间仅有一定距离，而每一个峰却很宽，致使彼此重叠，则两组分仍无法完全分离；第二是峰宽必须窄；只有同时满足这两个条件时，两组分才能完全分离。 判断相邻两组分在色谱柱中的分离情况，常用分离度R作为色谱柱的分离效能指标。R定义为相邻两组分色谱峰保留值之差与两个色谱峰峰底宽度总和之半的比值。R值越大，意味着相邻两组分分离得越好。 因此，分离度R是柱效能、选择性影响因素的总和，可用其作为色谱柱的总分离效能指标。从理论上可以证明，若峰形对称且满足于正态分布，当R<>时，两峰有明显的重叠；R=1时，分离程度可达95%，；当R=1.5时，分离程度可达99.7%，因而可用R=1.5来作为相邻两峰已完全分离的标志。 当多个化合物色谱峰重叠时，如何提高分离度，使其完全分开？ 原因 当多个化合物出峰重叠时，可采用减小载气流速、降低柱温或升温速率、减小进样量、提高气化室温度等措施来提高分离度；当改变柱温和载气流速也达不到分离目的时，就应更换更长的色谱柱，或更换不同固定相的色谱柱，在气相分析中，色谱柱是分离成败的关键。化合物出峰重叠的主要原因有： ①载气流速过快； ②色谱柱温度过高； ③进样量过大； ④气化室温度偏低； ⑤进样时未选择合适的分流比分流； ⑥色谱柱长不够，导致分离度不够； ⑦色谱柱型号选用不对。 解决方案 ①载气类型和流速的选择 首先要根据考虑使用的检测器类型选择合适载气。热导池检测器TCD常选用氢或氦气作载气，能提高灵敏度，氢载气还能延长热敏元件钨丝的寿命；氢火焰检测器FID用氮气作载气，也可用氢气；电子捕获检测器ECD常用氮气；火焰光度检测器FPD常用氮气和氢气。 载气成分越轻、纯度越高，越有利于提高分离度。当然，现在的仪器都是固定采用某一种载气，一般不常更换载气种类。 载气流速对柱效率和分析速度都会产生影响。根据范氏方程，载气流速快，能加快分析速度，减少分子扩散，缩短分析时间，但同时可能降低分离度；载气流速慢有利于传质，一般可提高分离度，同时也可能会造成峰展宽而降低分离度。所以当多个化合物峰重叠时，应选择合适的载气流速。根据范氏方程，一定的色谱柱对一定的化合物有一个最佳流速点，这时候柱效最高，分离能力最好，但是人们常用“实用最佳流速”即合适的载气流速。 ②柱温的选择 柱温直接影响分离效能和分析速度。柱温低有利于分配，有利于组分分离，但温度过低会造成被测组分在柱上冷凝或传质阻力增加，使色谱峰扩张甚至拖尾；柱温高有利于传质，但会使分配系数变小，不利于分离。对沸点范围宽、组成复杂的混合物应利用色谱柱的程序升温技术，获得最高分离度、最短分析时间的最佳分析结果。 ③色谱柱的选择 色谱柱的选择是整个色谱分析条件优化过程中最重要的一环。色谱柱选择是否恰当直接决定了分析结果的准确性、数据的重现性、峰形的美观等。 毛细管色谱柱参数主要包括：固定液极性、柱长、内径、膜厚等四方面。选择色谱柱应根据“相似相溶”原理，分析非极性物质用非极性色谱柱，极性物质用极性色谱柱。根据固定液极性强弱可以分非极性柱（DB-1或等同的其它品牌）、弱极性柱（DB-5等）、中等极性柱（DB-17等）、强极性柱（DB-WAX等）。 色谱柱中固定液用量对分离起决定作用。一般来说，载体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也就越多。为了改善液相传质，应使液膜薄一些，固定液液膜薄，柱效能提高，可缩短分析时间；但是膜厚是一个选择空间比较大的参数，膜厚越厚，对分析物的保留会增加，保留时间增大，有助于分离；但是由于传质阻力的增加，柱效又会降低。因此，如果分析保留弱的物质(如一些小分子)，可考虑试试厚液膜的柱子，反之则选择薄液膜的色谱柱。 对填充柱来说，要求载体表面积大，表面孔径分布均匀。固定液涂在载体表面上成为均匀薄膜，液相传质就快，柱效就可提高；载体粒度均匀、细小，也有利于柱效提高；但粒度过小，柱压增大，对操作不利。柱长对分离的影响也很明显。通常色谱柱越长，理论塔板数越大，分理效果越好，但是保留时间增加也很明显。对于特别难分离的物质，一般应选用长柱。内径对柱容量和柱效亦有较大影响，内径越小，柱容量会下降，但柱效会变高。 ④进样时间和进样量 手动进样时速度必须快，一般应在1s之内。进样时间过长，会造成峰展宽、前伸或拖尾变形。进样量一般液体0.1-5μL，气体0.1-10mL。进样太多，会使色谱峰展宽，造成前伸、拖尾或重叠而分离不好。 ⑤气化室温度的选择 合适的气化室温度既能保证样品组分瞬间完全气化，又不引起样品分解。气化室温度一般比柱温高30-70℃或比样品组分中最高沸点高30-50℃。在保证不发生热分解时，适当提高气化温度对分离及定量均有利。 案例分析 ①使用不同升温速率，提高分离度 GC-FPD检测13种农药残留，利用中等极性色谱柱DB-1701分离，升温程序1：初始温度110℃，保持2min，以10℃/min升温至150℃，再以20℃/min升至250℃，保持5min。磷胺2与甲基对硫磷在10.70min同时出峰，完全重叠，见图27。 修改升温程序2：初始温度110℃，保持2min，以15℃/min升温至160℃，再以10℃/min升温至200℃，保持6min，再以15℃/min升至250℃，保持7min。甲基对硫磷在16.746min处出峰，磷胺2在16.966min出峰，甲基对硫磷与磷胺2完全分离，见图28。 ②选择固定相不同的色谱柱，提高分离度 GC-FPD检测13种农药残留，利用非极性色谱柱DB-1分离，不论如何调节载气流速，改变升温速率，8.513min对硫磷与毒死蜱完全重合，见图29。 选择弱极性色谱柱DB-5，与DB-1情况相同，调节载气流速与选择不同升温速率，6.608min对硫磷与毒死蜱仍不能分离，见图5.67，更换为DB-1701色谱柱，选择合适升温程序，毒死蜱16.550 min出峰，对硫磷18.021 min出峰，两种化合物完全分离，见图30。
图29 对硫磷与毒死蜱重合（8.513min）的色谱峰（右）
图30 弱极性色谱柱DB-5中6.608min对硫磷与毒死蜱仍不能分离色谱图（右） |
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