大气预浓缩系统可以将VOCs组分进行富集，同时去除样品中会对分析造成干扰的水和二氧化碳，提高仪器的灵敏度，改善待测组分分离效果。目前常用的预浓缩系统主要可分为液氮冷阱预浓缩系统和吸附剂辅助电子制冷预浓缩系统。其中液氮冷阱预浓缩系统是较为传统的预浓缩方式，其制冷温度低可达到-180℃，灵敏度较高，且不会带来目标化合物的“歧视”现象，其缺点为设备体积较大、液氮需要经常更换、运行成本较高。
吸附剂辅助电子制冷预浓缩系统的制冷温度低可达-50℃左右，例如，建立电子制冷预浓缩-双柱气相色谱-质谱/氢火焰离子化检测器方法，其样品富集冷阱温度为-30℃。该方法具有设备体积小、适用于在线监测的优点，但需要注意吸附剂性能对分析结果影响较大，需通过系统实验验证选择佳的吸附剂或吸附剂组合。
大气预浓缩采用三级冷阱技术有效达到液氮冷冻VOCs的效果，满足30ppt以下痕量分析要求。免操心，即开即用，无需日常维护。体积小，功耗低，样品轨迹可溯源。三级为-160℃毛细空管。低温实现高效聚焦，空管实现微流量脱附。CO2&H2O管理技术，一级冷阱低温除水，而不损失VOCs，二级冷阱填料特殊，捕集VOCs的同时，有效去除CO2、O2、N2。灵活的内标进样，定量精度≤±2%。自动化系统检漏。
除了上述大气预浓缩系统各种带前处理功能的自动进样器，一些特殊的消耗品如热脱附管，SPME材料也很重要。如带有方向标志和射频识别（RFID）功能的热脱附管，方便跟踪样品和存储；不锈钢管上的标记包含序列号，条形码和采样方向箭头。还开发了色谱冷风仪（涵盖低温自动液体进样器和低温色谱仪），可让柱温箱低于室温10℃以下，室温为25℃时，色谱柱温度可到15℃以下，适用于石油、石化企业的碳五原料、戊烷油、汽油组成和石脑油等低温色谱分析。
