利用GCxGC结合GC TOF精确区分与完整鉴定土壤中总石油碳氢化合物（TPH）

➤甚么是TPH？

总石油烃（Total Petroleum Hydrocarbon, TPH）是一类由原油和石油产品衍生的化合物，广泛存在于环境样品中。由于其来源复杂且成分多样，TPH分析对于评估土壤、水体和沉积物中的石油污染是一项至关重要的环境监测工作，用于评估污染水平及潜在的健康和生态影响。本文探讨准确的TPH分析技术对于制定有效的风险评估所带来的一系列优势，以提高数据质量、准确性和实验室工作效率。

▲图一 土壤中的总石油烃（TPH）分析对于环境污染至关重要

➤TPH监管标准为何？

各国环保法规对 TPH 分析提出了不同的标准，例如：

• 美国环保署（EPA）方法 8015D
• 欧洲标准 EN ISO 16703、ISO 9377-2
• 英国环境局（EA）TPH CWG标准方法
• 加拿大环保法规CCME TPH方法
• 澳大利亚与新西兰标准NEPM方法
• 中国环保HJ 1020-2019标准方法

这些标准方法通常使用气相色谱（GC）进行 TPH 定量，但由于 TPH 是混合物，其化学成分可能因污染源不同而变化，传统方法可能面临准确性和灵敏度的挑战。

➤最新TPH分析技术

全二维气相色谱（GC×GC）

• 更高的分离能力与数据准确性
  SepSolve GC×GC具备更强的分辨率，可有效分离脂肪族与芳香族化合物，减少共析出（Co-Elution）现象。多维分离技术与自动化数据处理提升分析准确性，降低人为误差。
• 提高分析效率与样品通量
  无需样品分馏，GC×GC可在单次运行中完成TPH分析，缩短处理时间。再建立双重进样技术也可同时分析两个样品，提高实验室产能。
• 降低成本并减少环境影响
  减少SPE柱与溶剂使用，降低耗材与废弃物处理成本，符合环保法规。降低有害化学品的使用，减少对操作人员的健康风险，提高实验室安全性。

▲图二 GCxGC是由两个不同维度的管柱组成，并由调控器(Modulator)做分析掌控
(何谓 GCxGC?)

 
▲图三 SepSolve GCxGC又分为两种不同的调控器(Modulator)，Flow-Modulator主要检测碳数低的VOCs（C8）

高解析质谱（HRMS）

• 高分辨率与精确定性
  JEOL TOFMS（飞行时间质谱，Time-of-Flight Mass Spectrometry）可提供高分辨率的质谱数据，能够准确区分TPH中不同的脂肪族与芳香族化合物。相较于传统GC-FID或GC-MS方法，TOFMS能够透过质谱数据库与计算分析进行鉴定，大副提升分析准确性，结AI人工智能分析系统能更精确地鉴定未知污染物或新的石油衍生化合物。
• 高灵敏度与快速筛选
  JEOL TOFMS能在极短时间内获取完整质谱数据，无需选择性扫描模式，适用于TPH分析中复杂样品的筛选与鉴定。其高灵敏度可检测极低浓度的TPH组分，并精确定量与识别微量污染物，适用于环境监测与污染评估。
• 提高分析效率与数据处理能力
  JEOL TOFMS可与GC×GC结合，实现更高效的TPH分析，减少样品处理步骤，提升数据解析能力。此外，自动化数据处理与定性工具可减少人为误差，确保结果一致性与可追溯性。
   

▲图四 JMS-T2000GC AccuTOF™GC-Alpha高解析气相色谱飞行时间质谱仪 GC-TOF

TPH分析结果数据处理

• 确定不同碳数范围碳氢化合物作完整区分，并精确定量。
• 通过多元数据分析工具识别不同污染源。
• 可以根据不同法规要求来执行完整地标准报告格式输出。

▲图五 GC×GC针对TPH分析提供3D彩色图，精确区分碳氢化合物并识别污染源，且符合法规要求

➤结论

TPH分析对环境监测至关重要。GC×GC分析TPH具有高分辨率，可区分正烷烃、异构烷烃和芳香烃，精确识别污染来源。 透过二维色谱图呈现碳氢化合物的分布模式，有助于快速筛选异常成分并评估污染特征。 搭配质谱（TOF-MS）结合AI人工智能系统，除了可提供完整的定量与定性数据，更能精准鉴定未知物且提高分析准确度与效率，帮助环境实验室更有效地评估污染风险。

▲图六 GC×GC结合TOF-MS提供高分辨率与灵敏度，特别适用于石油、环境、食品及代谢物研究。