2. 广东省肇庆市质量计量监督检测所
水中的甲醛来源主要是臭氧消毒副产物，臭氧是一种高效广谱的消毒剂，广泛应用于诸多领域。臭氧作为消毒剂在处理含有机物的水源水时，水中不饱和化合物形成臭氧化物，臭氧化物水解，就会形成较小的有机分子如甲醛、乙醛等醛类产物，对饮用水安全性构成一定威胁[1]。水中的乙醛主要来源于合成橡胶、纤维、制药等工业废水的排放[2]。在新修订实施的《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)[3]中甲醛的测定方法为4-氨基-3-联氨-5-巯基-1，2，4-三氨杂茂(AHMT)分光光度法，乙醛的测定方法为气相色谱—氢火焰离子化检测器法。但是在实际检测工作过程中，甲醛的AHMT分光光度法灵敏度低[4]。本文对2，4-二硝基苯肼(DNPH)衍生化高效液相色谱(HPLC)法测定水中微量甲醛和乙醛的方法进行了研究，对衍生化的条件、衍生物的稳定性、衍生化产物提取方法以及HPLC的分离分析条件等进行了考查和优化。
1 材料和方法 1.1 仪器与试剂岛津LC-2010AHT液相色谱仪(具紫外检测器)；甲醛标准溶液(9.91 mg/mL)；乙醛溶液(40%)；DNPH 2.0 mg/mL的乙腈溶液(DNPH经重晶纯化处理)；乙腈(色谱纯)；环己烷(色谱纯)；盐酸—氯化钠溶液；磷酸氢二钠溶液。
1.2 色谱条件色谱柱：XDB C18不锈钢柱(250 mm × 4.6 mm，5 μm)；流动相：乙腈:水=52:48；流量：1.0 mL/min；波长365 nm；柱温40℃；进样量10 μL。
1.3 工作曲线制备吸取1.00 mL乙醛溶液(40%)于100 mL容量瓶中，纯水定容至刻度，摇匀，用碘量法标定其浓度作为乙醛标准储备溶液，临用前用纯水配制成20.0 μg/mL乙醛标准使用溶液。并于临用前将甲醛标准溶液用纯水配置成20.0 μg/mL甲醛标准使用溶液。
准确吸取0、0.10、0.20、0.40、0.80、1.50、2.00 mL甲醛标准使用溶液和乙醛标准使用溶液于50 mL比色管中，加纯水至5.00 mL，分别加入2.00 mL盐酸—氯化钠溶液、1.00 mL磷酸氢二钠溶液、0.50 mL衍生剂(DNPH乙腈溶液)，摇匀，于60℃水浴中衍生20 min，最后准确加入5.00 mL环己烷，振摇提取，待静止分层后吸出环己烷层，用0.22 μm有机相过滤头过滤，取滤液进样10 μL，每个浓度进样3次，各标准物质以峰面积对应标准浓度绘制工作曲线。
1.4 样品测定吸取5.00 mL水样于50 mL比色管中，衍生操作方法同工作曲线，最后进样10 μL，于液相色谱仪分析定量，以保留时间定性，峰面积定量。
2 结果与讨论 2.1 衍生化条件的选择甲醛和乙醛在酸性条件下与衍生剂衍生，生成苯腙类化学物，在衍生过程中，水浴的温度和水浴的时间对衍生效果有着直接影响。本文在40、50和60℃的水浴条件下分别在20、40和60 min测定标准系列。实验结果表明，在40℃的水浴条件下，工作曲线各点的峰面积在20~60 min时间段内一直在增大，说明在40℃的水浴条件下，衍生化反应在60 min内一直在进行，并未反应完全；在50℃的水浴条件下，工作曲线各点的峰面积在40 min后基本趋于稳定，说明在50℃的水浴条件下，衍生化反应在40 min后基本反应完全；而在60℃的水浴条件下，工作曲线各点的峰面积在20 min后就基本趋于稳定，说明在60℃的水浴条件下，衍生化反应只需20 min就基本反应完全。为加快检测速度、提高工作效率，本文采用60℃的水浴20 min的衍生化条件。
2.2 衍生物的稳定性本文在约25℃室温放置条件下，分别在衍生化反应完成后5和30 min，1、2和6 h时测定标准系列衍生液以及水样衍生液，以评价衍生物的稳定性(表 1)。实验结果表明，标准曲线各点峰面积以及水样峰面积在6 h内无显著变化，说明在室温保存条件下，衍生物能保持良好稳定性。
| 样品 | 5 min(峰面积) | 30 min(峰面积) | 1 h(峰面积) | 2 h(峰面积) | 6 h(峰面积) | 标准偏差(峰面积) | 相对标准偏差(%) |
| 标准衍生液 | 215 941 | 216 007 | 213 894 | 214 865 | 215 113 | 868 | 0.40 |
| 样品衍生液 | 89 561 | 90 171 | 91 236 | 86 963 | 88 169 | 1 679 | 1.88 |
2.3 提取液的选择
衍生后生成的苯腙类化学物，根据其化学特性能够采用环己烷、正己烷、石油醚等非极性有机溶剂进行提取。考虑到环己烷的毒性相对较小，且比较容易采购到色谱纯的试剂，本文采用环己烷作为提取液，实验结果表明，效果良好。
2.4 色谱条件的选择本文采用XDB C18色谱柱，乙腈—水为流动相，通过反复实验比较，在乙腈:水=52:48的流动相条件下，甲醛和乙醛的衍生物能达到很好的基线分离，且保留时间适中，峰型良好，标准色谱图见图 1。
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| 图 1 甲醛、乙醛标准衍生物色谱图 |
2.5 线性范围与检出限
本方法中甲醛、乙醛在0~8.0 μg/mL浓度范围内，线性关系良好，相关系数γ分别为0.9997、0.9996。以噪声的3倍计算，甲醛、乙醛最低检出限分别为0.01 μg、0.02 μg，按水样取样5.00 mL计算，最低检出浓度分别为0.002、0.005 mg/L。
2.6 精密度与准确度按本文方法检测水样品共152份，另随机抽取5份样品，计算RSD值，试验结果表明甲醛的RSD为0.5%~2.4%；乙醛的RSD为1.1%~3.2%。每份分别加入高浓度和低浓度的甲醛、乙醛标准溶液，计算加标回收率，试验结果表明甲醛回收率为97.6%~99.3%；乙醛回收率为98.4%~101.7%(表 2)。
| 样品 | 甲醛 | 乙醛 | ||||||
| 本底值(μg) | 加标量(μg) | 测定值(μg) | 回收率(%) | 本底值(μg) | 加标量(μg) | 测定值(μg) | 回收率(%) | |
| 1号样品 | 1.93 | 1.00 | 2.91 | 98.0 | 28.21 | 5.00 | 33.13 | 98.4 |
| 1.93 | 5.00 | 6.81 | 97.6 | 28.21 | 10.00 | 38.17 | 99.6 | |
| 2号样品 | 3.69 | 1.00 | 4.67 | 98.0 | 24.86 | 5.00 | 29.83 | 99.4 |
| 3.69 | 5.00 | 8.65 | 99.2 | 24.86 | 10.00 | 34.89 | 100.3 | |
| 3号样品 | 1.72 | 1.00 | 2.71 | 99.0 | 18.92 | 5.00 | 23.85 | 98.6 |
| 1.72 | 5.00 | 6.65 | 98.6 | 18.92 | 10.00 | 28.84 | 99.2 | |
| 4号样品 | 0.89 | 1.00 | 1.87 | 98.0 | 13.37 | 5.00 | 18.45 | 101.6 |
| 0.89 | 5.00 | 5.81 | 98.4 | 13.37 | 10.00 | 23.31 | 99.4 | |
| 5号样品 | 5.87 | 1.00 | 6.86 | 99.0 | 26.40 | 5.00 | 31.36 | 99.2 |
| 5.87 | 5.00 | 10.84 | 99.3 | 26.40 | 10.00 | 36.57 | 101.7 | |
2.7 检测结果比对
考虑到国标方法AHMD分光光度法不但灵敏度低，而且选择性差。本文随机抽取10份样品，每份分别加入高浓度甲醛标准，采用本文方法和AHMD分光光度法分别进行测定，测定结果见表 3。
| 样品编号 | 本法(mg/L) | 国标方法(mg/L) | 误差(d) |
| 1 | 5.37 | 5.51 | -0.14 |
| 2 | 6.74 | 6.81 | -0.07 |
| 3 | 4.14 | 4.11 | 0.03 |
| 4 | 4.09 | 4.16 | -0.07 |
| 5 | 4.11 | 4.07 | 0.04 |
| 6 | 4.76 | 4.72 | 0.04 |
| 7 | 4.45 | 4.40 | 0.05 |
| 8 | 4.78 | 4.56 | 0.22 |
| 9 | 4.06 | 4.21 | -0.15 |
| 10 | 3.65 | 3.51 | 0.14 |
根据配对数据t检验，t等于0.621，t0.05, 9等于2.262，t小于t0.05, 9，P大于0.05，两种方法检测结果并无显著性差异。
3 小结本方法采用DNPH衍生化—液相色谱仪分析定量。不但可同时检测水中微量的甲醛和乙醛，具有灵敏度高、选择性好、精密度和准确度好等优点，而且简便、快捷，适合分析大批量水样。
| [1] | 王华然, 杨忠委, 王尚, 等. 臭氧消毒饮水中甲醛生成规律及控制方法[J]. 中国公共卫生, 2011, 27(9): 1211–1212. doi: 10.11847/zgggws2011-27-09-67 |
| [2] | 石青. 化学品毒性环境数据手册[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1992: 153-155. |
| [3] | 中华人民共和国卫生部. GB/T 5750-2006生活饮用水标准检测方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. |
| [4] | 赵安伟. 生活饮用水中甲醛测定方法研究[J]. 现代农业科技, 2012, 6(1): 271–275. |