パージ＆トラップ法を用いたガスクロマトグラフ分析

パージ＆トラップ（Purge and Trap：PT）法は、液体や固体試料に不活性ガスを通し、追い出した揮発性成分を捕集・濃縮してガスクロマトグラフ（GC）やGC-MSへ導入する方法です。水中の揮発性有機化合物（VOC）を低濃度まで測定したい場合に利用されます。
装置選定では、GC本体の感度だけでなく、パージ条件、捕集管、水分除去、加熱脱着、洗浄までを一つの分析系として確認することが重要です。

ガスクロマトグラフにおけるパージ＆トラップ（PT）法とは

不活性ガスで揮発性成分を試料から追い出す

試料水をスパージ容器へ入れ、ヘリウムや窒素などの不活性ガスを一定流量で通します。気泡と接触した揮発性成分は液相から気相へ移り、ガスとともに捕集管へ運ばれます。この操作をパージと呼びます。

パージ効率は、成分の揮発性、試料温度、ガス流量、パージ時間、気泡の大きさ、試料量に左右されます。塩分、有機物、懸濁物を含む試料では、標準液と同じ回収率が得られるとは限りません。

捕集管で濃縮し、加熱してGCへ導入する

試料から追い出した成分は、複数の吸着剤を詰めた捕集管に保持されます。パージ後は、乾燥ガスを流すドライパージなどで水分を減らします。その後、捕集管を加熱し、放出された成分をキャリアガスでGCカラムへ送ります。

捕集管の吸着力が弱いと、軽い成分が通り抜ける破過が起こります。反対に、吸着が強すぎると高沸点成分が十分に脱着されません。対象成分の範囲に合う吸着剤と脱着温度を選ぶ必要があります。

測定後のベイクで流路に残った成分を除く

脱着後は、捕集管や試料流路を加熱しながらガスを流すベイク工程を行います。高濃度試料や汚れの多い試料を測った後は、次の試料へ成分が持ち越されるキャリーオーバーに注意が必要です。

空試験で残留を確認し、必要に応じて洗浄回数、ベイク温度・時間、試料の希釈、測定順を調整します。高濃度試料用と低濃度試料用で流路や装置を分ける方法もあります。

Sylphのような小型・ポータブル型GCは、現場での即時分析や設置場所を選ばない柔軟性など、従来のラボ設置型GCにはないメリットを多く備えています。一方で導入にあたっては、重量やサイズ、バッテリー駆動の可否など、現場環境に合わせて確認しておきたいポイントも少なくありません。

こうした導入前に押さえておきたい観点を整理しているので、ぜひ参考にしてください。

パージ＆トラップ法の原理と水質分析への応用

水中VOCを捕集・濃縮してGC-MSで測定する

PT-GC/MSは、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ベンゼン、トリハロメタン類など、水中のVOC分析に用いられます。気相を直接採取する静的ヘッドスペース法と異なり、試料中の揮発成分を連続して捕集管へ移すため、濃縮効果を得られます。

水試料ごとの分析目的と検査条件は、水質分析でGCを使う用途で確認できます。

一方、すべての成分を完全に追い出せるわけではありません。揮発性が低い成分、試料へ強く保持される成分、パージ中に変化する成分では、回収率を確認します。

採水から測定まで揮発損失を防ぐ

VOCは、採取容器の空隙、移し替え、温度上昇によって失われるおそれがあります。採用する公定法に従い、適切な容器へ泡立てないよう採水します。満水で密栓するか、所定の空間を設けるかは、試験法と装置の試料導入方式に合わせます。

残留塩素処理、pH調整、保存温度、保存時間も確認が必要です。標準液と試料は冷却し、調製後は速やかに分析します。採水日時、保存条件、測定開始時刻を記録しておくと、異常値が出た際に原因を追跡できます。

水分除去と発泡対策を行う

水蒸気が捕集管やGC-MSへ多く入ると、ピーク形状や感度、真空系へ影響することがあります。ドライパージ、水分除去機構、トラップ材を使い、目的成分を失わずに水分を減らせる条件を検討します。

界面活性剤や有機物を含む排水は、パージ時に発泡する場合があります。試料量の調整、消泡機能、発泡検知、希釈の可否を確認します。希釈によって揮発損失や回収率が変わる可能性もあるため、操作後の妥当性を評価します。

公定法の対象項目と条件を照合する

水道水、環境水、排水では、適用される基準と試験方法が異なります。装置がPT法に対応していても、対象項目、試料量、捕集管、測定条件、定量下限、精度管理の要件を満たすとは限りません。最新版の告示、JIS、通知、依頼仕様を確認します。

ヘッドスペース法とパージ＆トラップ法の違い・使い分け

濃縮の必要性と目的成分の分配で選ぶ

静的ヘッドスペース（HS）法は、密閉バイアルを一定温度で平衡化し、試料上部の気相をGCへ導入します。構成が比較的シンプルで、自動化しやすい方法です。PT法は、揮発成分を捕集管へ集めるため、低濃度成分の測定に向きます。

気液分配を利用する方式は静的ヘッドスペース法の原理と定量条件で詳しく解説しています。

PT法は濃縮できる一方、捕集管、水分、破過、キャリーオーバーの管理が増えます。HS法は平衡温度、時間、気液比、塩析、撹拌によって応答が変わります。必要な定量下限と試料数、保守に使える時間から選びます。

比較項目	パージ＆トラップ法	静的ヘッドスペース法
試料導入	ガスで追い出し、捕集・加熱脱着	平衡化したバイアルの気相を採取
濃縮	捕集管で濃縮する	原則として濃縮しない
向く用途	水中の低濃度VOC	残留溶媒、香気、比較的濃度のあるVOC
主な条件	パージ流量・時間、捕集管、脱着、乾燥	平衡温度・時間、気液比、撹拌、塩析
主な注意点	水分、破過、流路汚染、キャリーオーバー	マトリックス差、密栓性、揮発損失
保守対象	試料流路、スパージ容器、捕集管、トラップ	ニードル、ループ、バルブ、トランスファーライン

必要な処理数と分析サイクルを比較する

PT法では、パージ、乾燥、脱着、ベイクを1サイクルで行います。HS法では、平衡化とGC分析を重ねて処理できる装置があります。1日当たりの検体数を満たすには、トレイ容量ではなく、前処理を含めた総サイクル時間を確認します。

同じ試料を両方式で測り、妥当性を評価する

方式を変更する場合は、標準液だけでなく実試料を用いて比較します。定量下限、直線性、添加回収、再現性、ブランク、キャリーオーバーを確認します。既存法との相関だけでなく、対象濃度付近で必要な精度を得られるかが判断基準です。

定量と応答の確認には検量線・内標準法と校正確認を利用し、試料採取・濃縮を含む回収率の評価も行います。

【フローチャート】
おすすめのガスクロマトグラフ
メーカーと製品を紹介

主要メーカーの製品を幅広く比較調査したうえで、選定基準を診断チャートに落とし込みました。いくつかの質問に答えるだけで、自社に合った製品にたどり着けます。
※2025年4月6日時点、Googleで「ガスクロマトグラフ メーカー」検索し公式HPが確認できた18社を対象に、各社最大2製品（複数製品の掲載がない場合は1製品）を調査。

パージ＆トラップ装置を提供する主要メーカーと機器の特徴

メーカー公式HPで2026年9月4日時点に現行製品として確認でき、液体試料中のVOCをGC・GC-MSへ濃縮導入できる装置を調査しました。その中から、国内の水質分析向け構成、水・土壌試料の一体処理、濃縮装置とオートサンプラーを組み合わせる構成という3つの運用目的に合わせて選定しています。

水質VOC分析を自動化する：ジーエルサイエンス「PT9000」

PT9000は、水質試料中のVOCを追い出し、捕集・加熱脱着してGCまたはGC-MSへ導入する装置です。水道水や環境水のルーチン分析を想定し、試料の自動処理を含む国内向けシステムを検討する場合に候補になります。

装置区分	パージ・トラップ濃縮導入装置
主な試料	水道水、環境水などの液体試料
主な役割	パージ、捕集、乾燥、加熱脱着、GCへの導入
確認項目	対象項目、捕集管、水分除去、接続機種、オートサンプラー

水・土壌のVOC前処理を一体化する：Teledyne LABS「Atomx XYZ」

Atomx XYZは、濃縮部と水・土壌用オートサンプラーを一体化したパージ＆トラップ装置です。飲料水、排水、土壌、汚泥を扱い、試料分取、標準液添加、希釈、パージ、脱着、洗浄を自動化したい場合に候補になります。

装置区分	多試料対応パージ＆トラップシステム
トレイ	40mLバイアル84本
試料分取	1～25mLを0.1mL刻みで設定
主な試料	水、排水、低濃度・高濃度土壌

濃縮装置と試料導入を構成する：EST Analytical「EVOLUTION 2」

EVOLUTION 2は、VOCを捕集・濃縮してGCへ導入するパージ＆トラップ濃縮装置です。水分管理、脱着時の流量・圧力制御、トラップ交換のしやすさを比較し、別途オートサンプラーと組み合わせたい場合に候補になります。

装置区分	パージ＆トラップ濃縮装置
主な用途	水などに含まれるVOCの濃縮導入
構成	濃縮装置に対応オートサンプラーを組み合わせる
確認項目	水分除去、脱着制御、捕集管、接続GC、国内支援

実試料で濃縮・水分除去・洗浄を確認する

装置を比較するときは、対象成分、濃度範囲、試料量、1日当たりの検体数を示します。標準液と実試料を用い、回収率、再現性、定量下限、捕集管の破過、水分の影響を確認します。

検出器を含む構成はVOC分析の前処理と検出器選定を参照し、濃縮だけでは得られない定性情報が必要ならGC-MSの構成も比較します。

高濃度試料の直後にブランクを測り、スパージ容器、ニードル、配管、捕集管に残留がないかも確認します。消耗品の交換周期、洗浄にかかる時間、トラブル時の流路確認方法まで比較すると、導入後の運用を見積もりやすくなります。

ガスクロマトグラフは、使用シーンによって適した機器が大きく異なります。
使用する環境が違えば必要な検出器・設置条件・運用方法も変わるため、自社に合った製品を選ぶには「どこで・何を測定したいか」を起点に検討することが大切です。

当メディアは「現場での連続計測」「ラボでの成分特定」「製造ラインへの組み込み」の3つの使用シーン別におすすめメーカー・製品をまとめています。