利用GCxGC結合GC TOF精確區分與完整鑑定土壤中總石油碳氫化合物（TPH）

➤甚麼是TPH？

總石油烴（Total Petroleum Hydrocarbon, TPH）是一類由原油和石油產品衍生的化合物，廣泛存在於環境樣品中。由於其來源複雜且成分多樣，TPH分析對於評估土壤、水體和沉積物中的石油汙染是一項至關重要的環境監測工作，用於評估汙染水平及潛在的健康和生態影響。本文探討準確的TPH分析技術對於制定有效的風險評估所帶來的一系列優勢，以提高數據質量、準確性和實驗室工作效率。

▲圖一 土壤中的總石油烴（TPH）分析對於環境汙染至關重要

➤TPH監管標準為何？

各國環保法規對 TPH 分析提出了不同的標準，例如：

• 美國環保署（EPA）方法 8015D
• 歐洲標準 EN ISO 16703、ISO 9377-2
• 英國環境局（EA）TPH CWG標準方法
• 加拿大環保法規CCME TPH方法
• 澳大利亞與新西蘭標準NEPM方法
• 中國環保HJ 1020-2019標準方法

這些標準方法通常使用氣相色譜（GC）進行 TPH 定量，但由於 TPH 是混合物，其化學成分可能因汙染源不同而變化，傳統方法可能面臨準確性和靈敏度的挑戰。

➤最新TPH分析技術

全二維氣相色譜（GC×GC）

• 更高的分離能力與數據準確性
  SepSolve GC×GC具備更強的分辨率，可有效分離脂肪族與芳香族化合物，減少共析出（Co-Elution）現象。多維分離技術與自動化數據處理提升分析準確性，降低人為誤差。
• 提高分析效率與樣品通量
  無需樣品分餾，GC×GC可在單次運行中完成TPH分析，縮短處理時間。再建立雙重進樣技術也可同時分析兩個樣品，提高實驗室產能。
• 降低成本並減少環境影響
  減少SPE柱與溶劑使用，降低耗材與廢棄物處理成本，符合環保法規。降低有害化學品的使用，減少對操作人員的健康風險，提高實驗室安全性。

▲圖二 GCxGC是由兩個不同維度的管柱組成，並由調控器(Modulator)做分析掌控
(何謂 GCxGC?)

 
▲圖三 SepSolve GCxGC又分為兩種不同的調控器(Modulator)，Flow-Modulator主要檢測碳數低的VOCs（<C7）；Thermo-Modulator主要檢測碳數高的碳氫化合物（>C8）

高解析質譜（HRMS）

• 高解析度與精確定性
  JEOL TOFMS（飛行時間質譜，Time-of-Flight Mass Spectrometry）可提供高解析度的質譜數據，能夠準確區分TPH中不同的脂肪族與芳香族化合物。相較於傳統GC-FID或GC-MS方法，TOFMS能夠透過質譜數據庫與計算分析進行鑑定，大副提升分析準確性，結AI人工智慧分析系統能更精確地鑑定未知汙染物或新的石油衍生化合物。
• 高靈敏度與快速篩選
  JEOL TOFMS能在極短時間內獲取完整質譜數據，無需選擇性掃描模式，適用於TPH分析中複雜樣品的篩選與鑑定。其高靈敏度可檢測極低濃度的TPH組分，並精確定量與識別微量汙染物，適用於環境監測與汙染評估。
• 提高分析效率與數據處理能力
  JEOL TOFMS可與GC×GC結合，實現更高效的TPH分析，減少樣品處理步驟，提升數據解析能力。此外，自動化數據處理與定性工具可減少人為誤差，確保結果一致性與可追溯性。
   

▲圖四 JMS-T2000GC AccuTOF™GC-Alpha高解析氣相色谱飛行時間質譜儀 GC-TOF

TPH分析結果數據處理

• 確定不同碳數範圍碳氫化合物作完整區分，並精確定量。
• 通過多元數據分析工具識別不同汙染源。
• 可以根據不同法規要求來執行完整地標準報告格式輸出。

▲圖五 GC×GC針對TPH分析提供3D彩色圖，精確區分碳氫化合物並識別汙染源，且符合法規要求

➤結論

TPH分析對環境監測至關重要。GC×GC分析TPH具有高分辨率，可區分正烷烴、異構烷烴和芳香烴，精確識別汙染來源。 透過二維色譜圖呈現碳氫化合物的分佈模式，有助於快速篩選異常成分並評估汙染特徵。 搭配質譜（TOF-MS）結合AI人工智慧系統，除了可提供完整的定量與定性數據，更能精準鑑定未知物且提高分析準確度與效率，幫助環境實驗室更有效地評估汙染風險。

▲圖六 GC×GC結合TOF-MS提供高分辨率與靈敏度，特別適用於石油、環境、食品及代謝物研究。