頁巖氣的快速發(fā)展與氣相色譜儀器的研發(fā)應(yīng)用密切相關(guān),。目前,，廣泛應(yīng)用于頁巖氣氣體組分測(cè)定的儀器主要是氣相色譜儀。

自1952年世界上di一次創(chuàng)建實(shí)用氣液色譜法以來,，氣相色譜已成為現(xiàn)代分析檢測(cè)儀器的代表,。氣相色譜作為一種成熟的分離復(fù)雜混合物的分析技術(shù)，在石化分析,、藥物分析,、食品分析、環(huán)境分析,、高聚物分析等領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用,，是工業(yè)、農(nóng)業(yè),、國防建設(shè),、科學(xué)研究中的重要工具。

對(duì)于頁巖氣組分定性定量的分析主要由氣相色譜儀測(cè)定完成,。氣相色譜儀的高效,、便捷、分離度高等特點(diǎn)不僅幫助推進(jìn)了頁巖氣組分分析方面的研究速度,，也提升了頁巖氣組分分析的精密度,。

什么是氣相色譜儀？

氣相色譜可分為氣固色譜和氣液色譜,。載氣作為氣相色譜分析中的流動(dòng)相,，主要以氮?dú)狻⒑獾榷栊詺怏w為主,。固定相為固體時(shí)稱為氣固色譜,，如活性炭、硅膠作為固定相,。固定相為液體時(shí)稱為氣液色譜,，如在惰性材料硅藻土涂層的角鯊?fù)樽鳛楣潭ㄏ唷?/p>

在頁巖氣氣體組分分析過程中，氣相色譜儀以載氣為流動(dòng)相,，利用頁巖氣中各氣體組分在色譜柱中的氣相和固定相間的分配系數(shù)不同,，各組分在兩相間進(jìn)行反復(fù)的分配過程，由于固定相對(duì)各組分的吸附能力不同,，各組分在色譜柱中運(yùn)行速度出現(xiàn)差異,，經(jīng)過長(zhǎng)長(zhǎng)的色譜柱之后，各組分彼此分離,，依次經(jīng)過檢測(cè)器,， 經(jīng)記錄器繪制成色譜圖。如圖1為氣相色譜儀實(shí)物圖,。

圖1 氣相色譜儀實(shí)物圖 (自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局供圖)

一臺(tái)氣相色譜儀的基本部件由以下五大系統(tǒng)組成：氣路系統(tǒng),、進(jìn)樣系統(tǒng)、柱系統(tǒng),、檢測(cè)系統(tǒng),、數(shù)據(jù)記錄和處理系統(tǒng)。組分能否分開,，關(guān)鍵在于色譜柱,；分離后組分能否鑒定出來則在于檢測(cè)器，所以柱系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)是儀器的核心,。如圖2為氣相色譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,。

圖2 氣相色譜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局供圖)

檢測(cè)器對(duì)每個(gè)組分所給出的信號(hào)，在記錄儀上表現(xiàn)為一個(gè)個(gè)的峰,，稱為色譜峰,。色譜峰上的極大值是定性分析的依據(jù)，而色譜峰面積則取決于對(duì)應(yīng)組分的含量,，故峰面積是定量分析的依據(jù),。一個(gè)混合物樣品注入后，由記錄儀記錄得到的曲線,，稱為色譜圖,。通過分析色譜圖就可以得到定性分析和定量分析結(jié)果。如圖3為頁巖氣色譜圖,。

圖3 頁巖氣色譜圖(a. FID色譜圖 b. TCD色譜圖)(自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局供圖)

氣相色譜儀的發(fā)展歷史

James和Martin在1952年提出了氣液相色譜法的概念,，同時(shí)也發(fā)明了di一個(gè)氣相色譜檢測(cè)器。我國是在1994年發(fā)明出了熱導(dǎo)計(jì),，它的發(fā)明代表著我國正式跨入了氣相色譜儀器陣營,。

氣相色譜儀器近年來發(fā)展迅速，特別是在自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化上,，氣相色譜儀器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作,。隨著氣相色譜儀技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，氣相色譜儀正向著靈敏度更高,、便捷性更好,、選擇性更強(qiáng)的方向發(fā)展，初步具備智能化,、微型化等特點(diǎn),。

策劃：自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局科普辦公室(中國地質(zhì)調(diào)查局地學(xué)文獻(xiàn)中心)

作者：自然資源部中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心 黃春華

審核專家：自然資源部中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心 沈斌