一、大气污染物监测
挥发性有机物(VOCs)检测：
在一个风景秀丽但工业发展迅速的小镇，镇边的湖泊出现水质恶化迹象，周边居民担心饮用水安全和生态环境受影响。环保部门在全面检测湖水有机污染物情况时，使用气相色谱仪检测出湖水中存在苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物及其含量，并解释了这些污染物可能带来的影响。
在城市空气质量监测中，气相色谱仪能够准确地测定空气中苯、甲苯、二甲苯等有害VOCs的含量，从而评估空气质量是否符合标准。
温室气体检测：
气相色谱仪能够检测大气中的温室气体，如二氧化碳、甲烷等。通过分析这些气体的浓度变化，对于研究全球气候变化具有重要意义。
汽车尾气监测：
气相色谱法可用于监测汽车尾气中的CO、NOx和微粒物质，为车辆排放标准的制定和监督提供支持。
二、水体污染物监测
有机污染物检测：
在检测饮用水源地的水质时，气相色谱仪能够检测出水中微量的有机氯农药(如滴滴涕)残留。这些农药如果超标，会对人体健康造成危害。
对于工业废水排放的监测，气相色谱仪可以检测出废水中的苯系物等有机污染物的含量，从而控制工业废水的达标排放。
卤代烃检测：
以某次松花江嫩江突发事件卤代烃检测过程为例，采用的是吹扫捕集气相色谱-质谱(GC-MS)技术，测定过程中需控制吹扫温度和时间、解吸温度和时间，以通过精准控制这些检测参数，为测定卤代烃创造良好条件。
三、土壤污染物监测
农药残留检测：
气相色谱仪在土壤环境中的应用广泛，例如对腐殖质、农药、植物生长激素、亚硝胺、无机金属化合物等都可进行测定，但主要倾向于对土壤残留有机磷农药的检测中。由于有机磷农药自身具有药效显著、残留时间短等特点而被大量广泛使用，但残留的有机磷对生物体具有很强的毒性，不仅对牲畜造成威胁，并且会造成人体急性中毒。
葛娜等采用乙腈提取方法，经净化后，采用甲苯-乙腈(3∶1)梯度洗脱后，洗脱、氮吹、定容，用气相色谱质谱联用，对菠菜中残留的唑类农药进行检测，共检出包含环氧七氯、三唑酮、氟硅唑等在内的11种农药残留化合物。
曹慧等采用固相萃取法进行样品前处理，气相色谱/三重四级杆质谱法，在果蔬中，共检出50种有机磷及菊酯类农药残留化合物，基质加标实验证实回收率均在可使用范围内。
其他污染物检测：
气相色谱仪还可用于检测土壤中的其他污染物，如多环芳烃等。这些污染物具有致癌性，对环境和人体健康构成威胁。通过气相色谱-质谱联用技术结合特定的色谱试剂，可以对大气颗粒物中的多环芳烃进行定性和定量分析，监测大气环境质量。