甲醛是一种无色有刺激性气味的气体，被世界卫生组织 (WHO)定为致畸和致癌的物质之一。我国规定室内空气甲醛的限值为0.10mg·m-3。目前监测环境中甲醛的国家标准测定方法很多，常用的有4-氨基-3-联氨-5-巯基-1，2，4-三氮杂茂(Ⅰ)(AHMT)分光光度法、3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙盐酸盐水合物(MBTH)酚试剂分光光度法、乙酰丙酮分光光度法、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法 (HPLC)等。按采样体积50L计算，上述标准方法中甲醛的检出限依次为1.0，0.5，1.3，1.0，0.28μg·m-3，可见HPLC检出限最低。但标准HJ 683—2014《环境空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》用填充了涂渍2，4-二硝基苯肼(DNPH)的采样管进行甲醛的衍生，这种商用采样管价格昂贵，且标准方法中没有具体说明衍生方法。因此，研究用吸收 液采样的柱前衍生法，以HPLC测定室内空气中甲醛的含量很有必要。
本工作以水为吸收液，柠檬酸-柠檬酸钠溶液为缓冲液，用甲醛和DNPH反应生成苯腙衍生物进行柱前衍生，以乙腈和水为流动相，经 C18反相色谱柱分离，采用 HPLC测定室内空气中甲醛的含量，外标法峰面积定量。通过质控样的柱前衍生进行准确度判断，测定室内空气中甲醛，取得了满意效果。
1、试验部分
1.1 采样
采样前在通风橱中放置一定量甲醛，密闭12h以上，放入大气采样器。仪器应避开通风口，放置高度为0.5~1.6m，棕色多孔筛板吸收管中加入不含有机物的蒸馏水5mL(室温下，最多吸收1850mg的甲醛)，以1L·min-1的流量采样50min，采样结束后，将吸收管进出气管口密封，放入专用采样箱中。采集好的样品在运输和存放中于室温避光保存，2d内分析完毕。采样时，要做全程序空白检验。
1.2 样品的衍生
在甲醛吸收液样品、甲醛质控样中加入衍生液0.3mL，密封，于30℃的恒温水浴锅中反应17min。用接了有机过滤头(0.22μm滤膜)的微型过滤器过滤后注入液相色谱专用进样管，按照仪器工作条件进行测定。
2、 结果与讨论
2.1 色谱行为
甲醛质控样经衍生后的色谱图见图1。
2.2 衍生温度和衍生时间的选择
选取10，15，20，25，30，35，40℃为衍生温度，对同一质量浓度(0.5mg·L-1)的甲醛吸收液样品进行衍生，衍生时间为17min，考察了衍生温度对甲醛衍生物峰面积的影响。结果表明：随着衍生温度的升高，甲醛衍生物峰面积呈增大的趋势；但衍生温度到了30℃以后甲醛衍生物峰面积出现降低。因此，试验选择的衍生温度为30℃。
选取15，16，17，18，19，20min为衍生时间，对同一质量浓度(0.5mg·L-1)的甲醛吸收液样品进行衍生，衍生温度为30℃，考察了衍生时间对甲醛衍生物峰面积的影响。结果表明：衍生时间对甲醛衍生化有一定影响。随着衍生时间的延长，甲醛衍生物峰面积逐渐增大，最大值出现在17min，再延长衍生时间，甲醛衍生物峰面积呈下降趋势。因此，试验选择的衍生时间为17min。
2.3 衍生液酸度及用量的选择
试验选取乙酸-乙酸铵缓冲溶液(pH６)、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(pH3)、50％(体积分数)盐酸溶液、50％(体积分数)磷酸溶液为缓冲溶液体系，在上述体系下对同一质量浓度(0.5mg·L-1)的甲醛吸收液样品进行衍生，考察了衍生液酸度对甲醛衍生物峰面积的影响。结果表明，在上述体系下甲醛衍生物峰面积依次为20.231，26.142，13.232，19.233mAU，发现在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(pH3)中衍生得到的甲醛衍生物的峰面积最大，说明柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(pH3)对甲醛衍生物的生成促进作用最大。因此，试验选择在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(pH3)中衍生。
将1.0mg·L-1甲醛标准使用溶液5mL于30℃衍生17min，考察了衍生液用量 (0.05，0.1，0.2，0.3，0.4mL)对甲醛衍生物峰面积的影响。结果表明，在上述衍生液用量下甲醛衍生物峰面积依次为7.521，14.231，26.201，26.210，26.205mAU，当衍生液用量不小于 0.3mL时，甲醛衍生物峰面积较大且趋于稳定。因此，试验选择的衍生液用量为0.3mL。
2.4 标准曲线和检出限
按照试验衍生条件对甲醛标准溶液系列进行衍生，并按照仪器工作条件进行测定，以甲醛的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果表明，甲醛的质量浓度在1.00mg·L-1内与对应的峰面积呈线性关系,所得线性回归方程为y＝5.199×10x＋2.000×10-1相关系数为0.9998。
按照衍生条件对0.01mg·L-1甲醛标准溶液进行衍生，并按照仪器工作条件平行测定7次，依据公式(1)~(3)计算7次测定结果及标准偏差(s)。
式中：V为采样体积，mL；L为采样流量，mL·min-1；t为采样时间，min；VS为标准状况下采样体积，mL；P0为101.3kPa；T0为273K；T为实验室温度，K；P为大气压，kPa；X为标准曲线法测得甲醛的质量浓度，mg·L-1；V定为定容体积，mL；ρ为空气中甲醛的质量浓度，mg·m-3。
按照3.143×s计算方法的检出限，结果显示，甲醛的方法检出限为0.275μg·m-3，远远低于国 家 标 准 GB/T 18883—2002中甲醛限值0.10mg·m-3。
2.5 精密度和准确度试验
对甲醛本底值为0.20mg·L-1的样品进行0.20mg·L-1浓度水平加标，经衍生后平行测定6次，结果表明，甲醛的回收率为97.5％~103％，符合标准方法要求。
分别对高(1.00mg·L-1)、中 (0.50mg·L-1)、低(0.10mg·L-1)等3个浓度水平的甲醛样品进行测定，每个样品平行测定7次。结果表明，甲醛测定值的相对标准偏差分别为2.9％，1.4％，1.3％，说明该方法精密度良好。
对甲醛质控样进行分析，甲醛的实测质量浓度为0.773mg·L-1，在质控样要求的可信区间之内，说明本方法准确度高,符合标准要求。
2.6 样品分析及方法比对
按照试验方法分析实际样品，并用本试验建立的吸收液采样方法和标准 HJ 683—2014的商用采样管测定方法进行比对，结果见表1。
表1 样品分析及方法比对结果
由表1可知，本方法和标准方法的测定结果基本一致，商用采样管测定结果偏低。
3、 结论
本工作以水为吸收液，柠檬酸-柠檬酸钠溶液为缓冲液，用甲醛和 DNPH反应生成苯腙衍生物进行柱前衍生，采用HPLC测定室内空气中甲醛的含量。方法精密度好、检出限低、准确度高，适合于标准 HJ 683—2014的补充应用。
作者：李开森，刘峰，胡仲禹，陈柯霖，努尔顿·努尔买买提
单位：江西科技师范大学 化学化工学院
来源：《理化检验-化学分册》2023年第12期
