气相富集原子光谱分析技术研究进展

刘腾鹏，刘美彤，刘霁欣，毛雪飞，钱永忠

(中国农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所，农业农村部农产品质量安全重点实验室，北京 100081)

图1 预富集原理示意图Fig.1 Schematic diagram of the pre-concentration processthe black,grey,and broken lines show the concentration of analyte,concentration of matrix interferent,and threshold concentration for matrix interference occurrence(图中黑色曲线为待测物浓度，灰色曲线为基体浓度，虚线为基体干扰阈值浓度)

无机元素分析是食品、环境、农业、医药、地矿等行业检测工作的重要内容，当前以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、原子荧光(AFS)、原子吸收(AAS)等原子光谱仪器为主的实验室确证方法，已成为国家、行业标准的主要技术手段[1-3]。但由于样品的含量跨度大、基体复杂，在实际样品检测中依然存在分析灵敏度不足、基体干扰严重等问题，这些问题通常会采用预富集/分离来解决[4]。对一个灵敏度较低，且存在基体干扰的检测体系(图1a)而言，预富集(图1b)技术可提高信号积分值、缩短出峰时间，从而显著提升信噪比，有效改善方法检出限；另外，由于灵敏度的提高，预富集过程可通过稀释效应将基体浓度降至干扰阈值以下，从而使富集(图1b)和释放过程(图1c)摆脱基体干扰。

目前，原子光谱的分离/富集技术多采用液相基质的液-液萃取[5]、固相萃取[6]、共沉淀[7]等预富集方法，其装置简单、操作灵活，富集倍数也较高，但操作复杂、试剂消耗量大，对基体的依赖程度较高，方法通用性不强。气相富集(Gas phase enrichment，GPE)技术针对气相分析物，多为仪器的样品导入系统产生，其装置可直接耦合到原子光谱仪器中，操作简单且效率较高，同时待测元素与气相干扰基体的分离作用可从根本上消除基体干扰，因此对基体的通用性也相对较好。其实，GPE早已应用于分析仪器，但一直发展缓慢，其根本问题在于捕获/释放的条件较为严苛，因此装置结构复杂、实现难度大。近年来，随着材料、机械、电子等技术的进步，原来较难实现的诸如材料表面改性、快速升降温、微等离子体放电等过程均可简单实现，GPE技术的发展也迎来了最好的契机。但目前在GPE技术方面的总结还较为欠缺，仅有1997年Matusiewicz[8]和2000年郭旭明等[9]分别对火焰原子吸收(FAAS)和氢化物的GPE做了较为全面的综述，还有一些工作部分涉及了GPE技术的进展[10-12]。本文结合近年来的研究成果，从样品导入方式、捕获材料及富集/释放方式等方面分析了GPE的发展现状，并对其研究和应用前景进行了展望。

1 GPE的进样方式

固/液体样品须转化为气态物质后才能实现气相富集，因此高效的样品导入是GPE技术的先决条件。GPE常采用化学蒸气发生(CVG)、电热蒸发(ETV)等样品导入方式，其中CVG适用于液体样品，而ETV可实现固体样品的直接分析。

1.1 化学蒸气发生

CVG是AFS、AAS、ICP-OES、ICP-MS常用的样品导入技术，主要包括氢化物发生(HG)、光化学蒸气发生(PVG)、冷蒸气发生、卤化物发生等。CVG是一个典型的气液相反应，待测物蒸气在液相中通过化学反应生成，并被载气或自身产生的气体带出，由于受到气液接触面积的限制，待测物从液相向气相的传质通常较慢，其信号的峰宽相对较大，较易实现较高倍数的富集；另一方面CVG过程特异性较高，干扰通常较小，所以对CVG信号的GPE过程大多用于提高灵敏度。CVG产生的气相产物中，除Hg为原子态，Cd、Zn部分呈现原子态外，主要还是以化合态形式存在的，这就使得CVG的产物通常不能直接被捕获，而需要在捕获时额外提供能量或发生反应以形成易于被捕获的自由原子，故CVG在捕获时大多需要一定的气氛(通常需少量氧化性物质，如氧气或水汽以利于形成自由基)，并通过升温或放电形成高活性自由基以促进其原子化。

1.1.1 氢化物发生HG是商品化最成功的CVG技术，可用于As、Se、Te、Sn、Bi、Pb、Hg、Ge、Cd、Cu、Zn和Tl等多种元素。在气态氢化物的捕获方面，早期研究多采用液氮冷却、气球收集、吸收液吸收和固体吸附等富集方式[9]，但捕获效率不高，将HG与GPE联用，可有效地提高氢化物的捕获效率，且显著改善仪器灵敏度。目前，以HG进样的GPE多采用特定温度下富集材料捕获待测元素再升温释放的方式，这就要求捕获装置具备较高的温度稳定性，故石英、碳材料以及钨等高熔点金属多被用于氢化物发生气相富集技术(HG-GPE)[13-18]。Kula等[19]通过HG将Bi还原成BiH3气体导入钨线圈富集，再加热线圈使其释放进入AAS检测，检出限(LOD)为25 ng/L。Kratzer等[20]利用石英富集、氢化物发生原子吸收(HG-AAS)检测Sn，LOD为0.14 ng/mL，并将相关技术应用于As、Sb、Bi、Se和Pb等元素[21-23]的检测。HG是非常高效的样品导入方式，但硼氢化物(THB)和酸所带来的试剂空白不容忽视，在痕量元素分析中尤为明显；此外，过渡金属和贵金属在氢化物生成阶段容易形成团簇，这些团簇的吸附作用及气液分离不完全都会对待测元素的氢化物产生严重的干扰。

1.1.2 紫外蒸气发生紫外光、可见光都是PVG的发生光源，其中紫外蒸气发生(UVG)是最常见的PVG技术，待测元素在甲酸、乙酸等低分子有机酸体系中经紫外辐射形成气态挥发物[24-25]。Oreste等[26]将紫外蒸气发生原子吸(UVG-AAS)与金阱联用实现了生物样品和乙醇燃料中Hg的测定，LOD为0.2 μg/mL；而He等[27]利用镀金材料富集UVG导入的Hg，LOD为0.02 μg/L。UVG装置易于小型化，抗过渡金属离子干扰能力强，不使用低稳定性THB，操作更为简单、安全、环保，具有非常好的应用前景。但在UVG与GPE技术联用方面，目前除了Hg[28-29]尚未见其他研究报道。

1.2 固体进样

固体进样技术可以简化样品前处理、避免痕量元素损失同时减少有机试剂的使用，非常适合元素的现场快速分析。当前，ETV、激光等可将固体样品中待测元素导入原子光谱仪器，其中ETV是近年来的研究热点，使用ETV方式进行固体样品导入时为避免基体大量进入后续检测系统，往往需尽量降低蒸发温度，而固体样品又因为导热较慢同时存在很高的温度梯度，这就会显著延长待测物的蒸出速度，从而大大降低了固体进样检测的灵敏度，而与GPE配合使用后，这一问题就会得到很好的解决；另一方面，固体进样带入的基体干扰也可以通过GPE技术得以控制，使得固体进样检测的准确性大幅提升。

1.2.1 电热蒸发ETV是利用蒸发器将样品中的待测元素以干燥气溶胶的形式导入原子化器或激发源，还可利用程序升温实现部分基体干扰的消除[30-31]，是一种简单、高效、通用性强的进样方式，目前多使用碳材料或高熔点金属制作电热蒸发器[32-36]。GPE技术实现元素捕获与释放的基本原理是温度梯度差，而在ETV中需要较高温度以实验元素的释放，这就为后端元素捕获时需要的温度差提供了可能，因此，ETV是GPE最常用的样品导入技术之一。

(1)碳材料ETV：碳材料ETV装置最早源于石墨炉原子吸收(GFAAS)的固体进样技术，多制成舟[37]、杯[38]等作为进样器，碳管也可作为ICP-OES/MS的ETV进样装置[39-40]。还有研究将高熔点金属W[41]、Ir[42]、Ta[43]等热解涂覆在进样器和石墨管表面，可有效改善碳材料寿命以及管内温度分布。目前，碳材料ETV技术已成功用于食品、中药、土壤、地矿等样品[44-47]的元素分析。徐正等[48]将多孔石墨管ETV和钨丝(TC)富集共同用于贝类中Cd的测定，方法LOD为0.6 pg，而Liu等[49]利用多孔碳材料ETV与TC富集联用，实现了Cd、Zn等元素的固体进样分析；Mao等[50]构建了多孔碳电热蒸发电感耦合等离子体质谱(ETV-ICP-MS)装置，由TC捕获食品中蒸发出的Cd，定量限(LOQ)为0.5 pg。由于多孔材料电阻小、散热快，仅需小功率电源和风冷散热，特别适合小型化原子光谱仪器。但常规石墨管蒸发装置升温速率慢、散热慢，需复杂的冷却装置和电源系统，难以小型化。

(2)金属材料ETV：高熔点金属也是良好的ETV材料(如W、Mo、Pt、Ta、Re等)，可制成丝、舟、管、片等形状[42,51]。金属钨成本低、易获取、具有良好的导电导热性能，是当前常用的ETV材料，其中TC应用最为广泛，如Jiang等[52]使用钨丝电热蒸发(TC-ETV)作为AFS直接进样装置，在Ar/H2还原性气氛下，消解处理后同时测定人发样品中的痕量Cd和Pb[53]。此外，TC-ETV还可用于AAS、ICP的直接进样装置，用于食品、生物样品中常/微/痕量元素的检测[54-55]。金属材料ETV升温快、绝对温度高，装置尺寸小巧，非常适合作为小型化仪器的进样系统，但常用的丝状装置难以承载固体样品，无法实现直接固体进样，因此固体样品常需制成悬浮液再进样，但承载量一般也不超过20 μL，这大大限制了其应用。也有研究将金属ETV制成舟或其它形状使其具备承载固体样品的能力[56-57]，但加热性能会大打折扣。

(3)石英材料ETV：石英管(QT)是原子光谱中常用的原子化器，也可用于ETV，但受自身材料局限，绝对温度最高仅有1 000 ℃左右，因此主要适用于Hg、Cd、Pb等中低温元素。如催化热解-金汞齐的测汞方法多是采用石英管电热蒸发(QT-ETV)装置来实现样品中Hg的快速导入[58-60]；Liu和Shang等[61-62]研制了一体化石英管，前段QT-ETV作为进样系统，后段QT作为GPE装置用于预富集Pb，采用AFS检测，实现了食品样品中Pb的直接固体进样分析，方法的LOD为2～3 pg。

1.2.2 其他固体进样激光进样利用高功率脉冲激光聚焦到固体样品表面，使样品等离子化或蒸发后以气溶胶形式传输进入检测器，简单、快速，空间分辨率高，可用于元素的微区分析。激光烧蚀(LA)[63-64]、激光热蒸发(LTV)[65-66]是最常用的激光导入技术，但因激光激发样品的绝对量过小，目前尚未见与GPE技术联用的报道。但是，若利用GPE技术将待测元素富集在特制材料上，可显著改善激光导入分析技术的检出能力，降低基体干扰，同时有利于提高激光这种微量样品导入技术的取样均匀性。

1.3 雾化进样(NBI)

FAAS通过雾化进样火焰燃烧实现元素原子化，其火焰原子化器同时起到了样品气化的作用，但待测元素在火焰中停留时间短、原子化效率低，分析灵敏度有限。初期的GPE技术研究多集中在与FAAS的联用方面，如狭缝石英管[67]、U型石英管[68]、水冷型石英管[69]及不锈钢管[70-71]等GPE装置，通过延长待测元素在原子化器中的滞留时间、提升单位时间的原子浓度，分析灵敏度可提高1～3个数量级。

图2 石英缝管装置示意图[72]Fig.2 Schematic diagram of the SQT device[72]

图3 T型石英富集装置设计图[82]Fig.3 Schematic diagram of the quartz T-tube[82]

图4 Se在DBD和MMQTA(多微焰石英管原子化器)分布[87]Fig.4 Spatial distribution of Se in the DBD and MMQTA apparatus[87]

2 GPE的捕获材料

2.1 石英材料富集技术

石英材料易成型、成本低、通用性强，是常用的GPE捕获材料，常制作成直管、T型管状或U型管状[68,72]。在早期的研究中，多采用石英缝管(SQT)预富集装置提高FAAS的分析灵敏度[72](见图2)，如Watling等[73-74]使用SQT对地表水中痕量As、Se、Sb、Hg、Pb等元素预富集，分析灵敏度提高了2～5倍；Ataman等[72,75-76]利用SQT预富集了Bi、Sb和In，分析灵敏度提高了256～400倍。石英材料的熔点虽然可以达到1 750 ℃左右，但在1 200 ℃以上长时间使用后易析出SiO2晶体而破坏其结构，故多使用W、Ta、Mo、Os、Ir、Au、Pd等高熔点金属作为SQT的表面涂层，以进一步提高其使用温度而改善预富集效果和蒸发特性[77-78]，如涂W的SQT测定Bi[77]、涂Ta的SQT测定Pb[78]等。按照样品导入方式的不同，下文将石英材料富集技术分为HG和ETV两类来分析和讨论。

2.1.1 HG-石英富集HG装置将待测元素以氢化物或原子(Hg)导入，待测元素可能以氢化物、原子、氧化物等形式被石英材料捕获，在加热或者放电条件下释放，已用于As、Se、Sb、Bi、Pb、Hg等元素的预富集[21-23,79-81]。如Korkmaz等[82-83]在HG-AAS体系中使用T型石英管捕获PbH3和SbH3，加热条件下Pb和Sb释放原子化，富集效率分别为49%和65%；Liu等[84-85]在氢化物发生原子荧光(HG-AFS)体系中，使用石英管在介质阻挡放电(DBD)条件下实现了As的捕获与释放。石英材料的捕获性能和富集效率还与装置形状和捕获位置密切相关。Korkmaz等[82]比较了T型石英管不同位置的捕获能力(见图3)，发现T型石英管靠近T型交叉处(a)和远离T型交叉处(b)两个捕获区都可满足分析要求，但图3b中捕获装置经长距离传输后信号峰有拖尾现象。Kratzer等[86]利用同位素示踪技术研究了Pb在石英表面的富集情况，发现在300 ℃时Pb主要被捕获在石英管的垂直臂上，捕获效率为88%；对Se的捕获分布研究发现，大部分Se富集在光学臂的冷端[87](见图4)。HG作为石英GPE装置的进样系统，特别适合水介质样品中痕量重金属元素的测定，抗干扰能力强、预富集效率高，但相关的捕获/释放机理及干扰因素还需进一步深入研究。

图5 ETV-石英富集装置设计图[61]Fig.5 Schematic diagram of the QT-ETV-QTAT[61]

2.1.2 ETV-石英富集ETV导入的待测元素，也可被石英材料富集。如Liu等[61]通过石英管将电热蒸发部分与原子化器捕获部分相结合，形成了石英电热蒸发-石英原子化器(QT-ETV-QTAT)(见图5)，利用一体化石英管实现前端蒸发，后端捕获,在ETV部分以原子态蒸发，在捕获部分以氧化铅的形式被捕获在石英管内壁，再高温释放原子化，并以原子簇形态传输进入AFS检测。ETV是一种良好的固体进样方式，但在石英材料上实现气相富集的控制难度较大，目前研究较少。不过，作为一种可以实现固体直接进样的装置，ETV是今后值得进一步研究和发展的气相富集进样技术。

2.2 碳材料富集技术

2.3 金属材料富集技术

除了石英和碳材料，金属也是常用的元素捕获材料，如Au、W以及镀贵金属的TC、不锈钢等，具有较强的元素捕获特异性。

2.3.1 金汞齐金汞齐是一种典型的金属材料气相富集技术[95]，也是当前仪器商品化最为成功的固体进样分析技术，如北京吉天仪器有限公司的DCMA-200 汞镉同测仪、Milestone的DMA-80测汞仪、Leeman的Hydra II C测汞仪、北京海光仪器有限公司的HGA-100测汞仪、长沙开元仪器股份有限公司的5E-HGT2320测汞仪等，都是基于催化热解-金汞齐原理，采用原子荧光或原子吸收光谱检测。目前，催化热解—金汞齐的测汞技术已被我国多项行业标准作为标准方法[96-97]。除了常规的总汞分析，还有研究尝试梯度蒸发分析Hg元素形态，如Rivaro等[98]利用金阱预富集Hg(0)，实现了甲基汞的测定。此外，Liu等[99]尝试利用Hg和Cd电热蒸发温度的梯度差，通过金阱捕获Hg和钨阱捕获Cd，实现了一次固体进样同时检测Hg和Cd，检出限分别为0.07、0.05 μg/kg(见图6)，进一步拓展了金汞齐联用技术的应用范围。

2.3.2 钨丝捕获TC具有良好的导热性和成型性，经济易得，被广泛用于GPE，既可HG导入也可ETV进样。在HG样品导入方面，Titretir等[100]建立了HG-AAS检测Sb的方法，Sb在370 ℃下被捕获在TC上，加热至875 ℃释放，灵敏度提高了17倍；Cankur等[101]利用电阻加热的TC在150 ℃捕获Cd，当TC加热至1 000 ℃以原子态释放Cd，与传统的HG-AAS相比，灵敏度提高了31倍。在ETV进样方面，Liu等[102]首次发现了TC可在常温下捕获电热蒸发原子态Cd，当TC升温至2 000 ℃时，Cd再以原子态释放，检出限可达30 ng/L(见图7A)，该技术已成功商品化(北京吉天仪器有限公司DCMA-200汞镉同测仪)并被用于土壤、食品、饲料等样品中Cd的检测[103-105]；之后，Liu等[49]在研究中发现TC可同时捕获电热蒸发的Cd和Zn，并与ICP-MS联用实现了固体进样两种元素的同时测定。TC装置小巧、低耗，非常易于小型化，同时涂覆特定贵金属后对其他元素的预富集能力非常值得进一步研究开发。

图6 Hg-Cd同测装置设计图[99]Fig.6 Schematic diagram of the solid sampling Hg-Cd analyzer[99]

2.3.3 其他材料还有不少研究利用表面涂覆Ir、Pd、Rh、Pt等贵金属的TC进行预富集。Liu等[106]对镀Pd、Rh、Pt、Ir的TC进行了研究，上述贵金属涂层均可作为TC的化学改性剂，其中Ir的捕获效率最高，可达73%；Xi等[107]利用镀Pt的TC捕获Te氢化物(见图7B)，Te的LOD为0.08 ng/mL。此外，有研究利用配有冷却水系统的不锈钢材料富集Cd、Pb，FAAS检测的LOD值可达0.02和0.27 μg/L，但需消耗1～3 min的预富集再释放时间[108]。陈红军等[109]采用不锈钢缝管捕获装置与非连续进样FAAS联用，用于测定大气颗粒中的Zn、Pb和Pd，灵敏度可提高1.2～3.4倍。但不锈钢材料易氧化，捕获性能较难保持，因此相关研究较少。

3 GPE的富集/释放方式

除了富集材料，GPE的捕获/释放条件也是决定元素预富集的关键因素。目前，常见的富集/释放方式主要包括冷捕获、热捕获、合金捕获、放电捕获等，然后再通过高温、放电等方式将捕获元素释放。

3.1 冷捕获(物理捕获)

冷捕获一般是指待测气态元素在常温或者低温材料表面上冷凝富集，然后通过加热升温或改变火焰气氛使其释放。如Watling[73]使用石英缝管火焰原子吸收(SQT-FAAS)作为在线预富集装置，将SQT置于火焰上层，待测的Pb、Cd、Cu等元素在石英管表面冷凝富集后再火焰加热原子化；还有研究将U型石英管用于SQT作为集成原子阱(IAT)[77,110]，采用氢化物发生-集成原子阱-火焰原子吸收(HG-IAT-FAAS)预富集测定Bi元素[111]；由于水冷的冷凝效果高于气冷，因此有研究利用水冷U型石英管，将待测元素冷凝富集在石英管内表面，然后加热释放产生瞬态信号[112]。除加热升温释放，也有研究通过向火焰中引入有机试剂以其瞬间改变火焰成分，从而使分析物从捕获装置中释放。如Arslan等[72]利用石英缝管原子阱(SQT-AT)富集In，通过引入异丁基甲基酮(IBMK)使其雾化后形成检测信号，灵敏度提高了400倍；Klnç等[76]采用类似方式使用SQT富集Bi，灵敏度提高了256倍。利用元素不同形态氢化物的冷凝点差异，还可以实现部分元素的形态分析。如Chen等[113]利用Peltier效应控制冷凝器温度，HG产生AsH3、CH3AsH2和(CH3)2AsH后，利用不同形态砷蒸发温度的差异先在冷阱中将所有砷形态冷凝富集，再控制升温程序将无机砷单独释放进入AFS检测。

3.2 合金捕获

金汞齐本质上是一种合金，通常在700 ℃以上可实现Hg蒸气的完全释放，金和汞从合金状态转变为单质态。如Costley等[95]在550 ℃燃烧管中热解待测样品产生Hg蒸气，常温下被金捕获后，于900 ℃下释放，进入恒温模块(120 ℃)和AAS检测器。除了Hg，Mao等[49]发现TC在室温下可同时捕获Zn和Cd，并证实电热蒸发、捕获、释放的Zn和Cd均呈原子态，因此TC对Cd/Zn的捕获也是一种合金的形式。合金捕获过程简单、易控，装置易于小型化，是非常好的GPE技术，但除了金和钨材料外，要找到诸多元素特异性的捕获材料难度较大，还需在材料领域进一步深入探索。

3.3 热捕获/释放

热捕获一般是指分析物在较高温度的表面上先分解，再与表面反应实现富集，然后通过进一步升温释放产生瞬态信号。常用的热表面捕获材料有石英、石墨、金属等。Kratzer等[21]设计了T型石英管捕获Se、As，并对捕获和释放条件进行研究，发现捕获过程中在过量O2条件下，80、150 ℃时Se、As氢化物分别转化为氧化物，被捕获在T型石英管入口臂上；而在释放过程中，关闭O2，通入过量H2并加热，在高温的还原性气氛中Se、As分别在570、800 ℃被释放原子化。石墨炉也是热表面捕获常用的介质，Rychlovsky等[90]利用加热至400 ℃的镀Pd石墨管作为预富集装置，捕获Se(Ⅳ)的氢化物。此外，金属材料也可用于热捕获，Cankur等[114]利用预加热270 ℃的TC富集Bi的氢化物，再将线圈加热至1 200 ℃释放，然后随载气至外部加热的T型石英管原子化后进入AAS检测，LOD为0.002 7 ng/mL。

3.4 放电捕获

图9 不同DBD捕获装置的半峰宽对比图[85]Fig.9 Comparison of the half peak width among different designs of DBD trapping[85]

介质阻挡放电(DBD)是一种常温常压下非平衡态交流放电技术，也是一种产生低温等离子(LTP)的有效方式，常用作原子光谱的原子化器、发射光谱激发源和化学蒸气发生源[115-117]。Kratzer等[118]最早报道了DBD作为原子化器时Bi的残留问题，随后研究发现在O2条件下，DBD原子化器内表面可捕获Bi，而在关闭O2通入氢化物发生空白溶液产生的H2时释放Bi，但未能实现对DBD的捕获和释放过程的精确控制。Liu等[84]研制了一款同轴型双介质层DBD装置(图8A)，构建了HG-非原位介质阻挡放电原子荧光(DBD-AFS)系统，实现了DBD捕获/释放As的精确控制，并首次建立基于该原理的分析方法，其LOD为1.0 ng/L，富集系数为8倍；为了消除非原位DBD装置的传输损失，Liu等[85]又研制了HG-原位DBD-AFS系统(图8B)，提高了4倍的绝对分析灵敏度(图9)，并首次阐述了As在DBD条件下的捕获、释放和传输机理，即As以氢化物导入后在O2条件下以砷的氧化物形态被捕获在石英表面，在H2条件下原子化，以“原子簇”形式传输。Kratzer等[119-120]也利用平板式DBD装置与AAS联用，建立分析方法，实现了As、Sb元素的捕获和释放，并推测DBD释放元素及原子化的过程与氢自由基密切相关[119]。

与石英、石墨炉、金属等预富集技术相比，DBD能够实现常温下对待测元素的捕获和释放，无需加热过程，释放快，并可避免因温度反复变化而出现的捕获材料退化问题。总体来看，DBD装置价格低廉、结构简单、尺寸小巧，通用性强，HG和ETV[32]均可实现样品导入，并可与AAS、AFS[121]、OES[31]联用，是一种简单、低耗、易控的捕获/释放元素手段，有潜力在元素GPE中得到广泛应用。

4 结论及展望

近十几年，GPE在样品导入方式、捕获材料、捕获/释放技术以及原子光谱检测器小型化领域均有不同程度的突破性进展，富集元素种类得到了较大的丰富，预富集效率得到显著提升，对消除原子光谱仪器的基体干扰、提高分析灵敏度发挥了重要的作用。更为重要的是，基于GPE原理的商品化仪器设备开始获得检测行业的认可，测汞仪、测镉仪等已经在我国的环境、地矿、食品行业得到了广泛应用，相关技术已标准化，并形成了多项行业标准和团体标准。但是，要利用GPE技术真正解决传统原子光谱仪器在分析灵敏度和基体干扰方面的问题，今后还需要各领域研究者们持续不断的创新与改进。首先，针对复杂基质样品的现场快速检测，高效、耐用的样品导入装置至关重要，UVG和ETV技术分别在液体样品导入和固体直接进样方面有着独特的优势，但仍需在蒸气发生的元素与效率、电热蒸发的高温与升温速率、以及装置小型化方面有所突破；其次，当前仍缺乏高效、广谱、简易的捕获材料，多元素特异性捕获依然是难点，因此针对石英、碳、高熔点金属的材料改性，以及石墨烯、纳米材料等新技术的探索研究有望找到解决方案；在捕获/释放技术方面，DBD作为常温常压的GPE手段，已在蒸气发生元素的分析灵敏度提高方面初露锋芒，具备作为原子光谱仪器通用部件的潜力。此外，GPE技术不仅可以用于传统原子光谱仪器，在适当的材料上实现气相富集，还可用于提高X射线荧光光谱仪(XRF)、激光诱导击穿(LIBS)、激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)等仪器的分析灵敏度，实现准确定量分析。因此，有理由相信，GPE作为一种高效、绿色、多用途的技术手段，将在改善原子光谱仪器分析性能、提高仪器小型化和集成化方面发挥更多、更大的作用。