超高效液相色谱法测定环境空气中13 种醛酮类化合物

尹燕敏，刘淼，孙欣阳，邹强

（苏州环境监测中心，江苏苏州 215004）

醛和酮都是含有羰基官能团的化合物，由于羰基具有多种反应性能，因此醛酮类物质被广泛应用于石油化工、合成纤维、染料、农药、木材加工及制漆等行业。大气中醛酮类物质除汽车尾气、化工行业、木材加工防腐以及吸烟直接产生外，另一主要来源是有机物经光化学反应产生，是光化学烟雾的主要成分［1-3］。醛酮类化合物具有慢性毒性，会刺激皮肤与粘膜及毒害中枢神经系统。醛酮类化合物多存在于家具、塑料制品中，会自动释放至空气中，浓度随着时间积累逐步增加，对人体健康有很大的危害，因此空气中醛酮类化合物的检测受到人们的关注［4-5］。

国内外对醛酮类分析检测方法报道较多，空气中醛酮类化合物的测定主要有光度法［6］、气相色谱法［7-8］、液相色谱法等［9-11］。其中光度法方法简单，但通常测定组分单一，有时不能排除其它化合物的干扰。色谱法测定醛酮类化合物通常用2，4-二硝基苯肼（DNPH）衍生生成2，4-二硝基苯腙类衍生物，然后用气相色谱或液相色谱测定。由于许多醛酮类衍生物在高温下很不稳定，使气相色谱法分析醛酮类化合物受到一定的限制。而液相色谱法因干扰少、灵敏度高、分离效果好而应用最为广泛［12-14］，普通液相色谱法分析时间大多超过30 min［15］，效率较低，使用超高效液相色谱能在保证分离度的同时，大幅度缩短分析时间。

笔者用填装DNPH 的硅胶基质采样管采样，使醛酮类化合物与DNPH 反应，生成有色化合物2，4-二硝基苯腙类衍生物，以水-乙腈为流动相，采用二极管阵列检测器检测，分析了环境空气中的醛酮类化合物，取得令人满意的结果。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

超效液相色谱仪：Acquity UPLC 型，配有二极管阵列检测器（PDA），美国Waters 公司。

13 种醛酮类衍生物标准储备液：具体见表1，溶剂均为甲醇，美国Accustandard 公司。

表1 13 种醛酮类衍生物标准储备液

乙腈：色谱纯，美国Merck 公司。

针筒滤膜：0.2 μm，美国Waters 公司。

DNPH 采样管：1 000 mg／6 mL，深圳市蓝色海贝科技有限公司。

臭氧去除柱：200 mg，深圳市蓝色海贝科技有限公司。

1.2 系列标准工作溶液的配制

醛酮类衍生物中间液：移取100 μL 醛酮类衍生物标准储备液，加入乙腈定容至1 mL，摇匀。

醛酮类衍生物系列混合标准工作溶液：分别移取醛酮类衍生物中间液8.0、20.0、40.0、80.0、100.0 μL，加入乙腈定容至1 mL，摇匀，得到醛酮类衍生物系列混合标准工作溶液，13 种物质的质量浓度列于表2。密封良好可保存1 个月。

表2 醛酮类衍生物系列混合标准工作溶液质量浓度 mg／L

1.3 样品的采集与保存

采样前检查采样管路气密性，调节采样器流量为300 mL／min，将两根DNPH 采样管串联，前端再串联臭氧去除柱，采样180 min，采样完毕后密封并用锡纸包好，于4 ℃以下保存，尽快分析。

1.4 样品的处理

采样管前后两管分别用乙腈洗脱，用注射器缓慢加入5 mL 乙腈至DNPH 采样管中，流向与采样时气流方向相反，用乙腈定容至5 mL 后过0.2 μm滤膜，采用超高效液相色谱分别进样分析。

1.5 色谱条件

色谱柱：BEH C18型色谱柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm，美国Waters 公司）；柱温：25℃；流量：0.4 mL／min；检测器：二极管阵列检测器，波长为360 nm；流动相：A 为乙腈，B 为水，梯度洗脱条件设置列于表3。

表3 梯度洗脱程序

2 结果与讨论

2.1 臭氧的影响

臭氧易与衍生剂DNPH 及衍生后的腙类化合物发生反应，使测定结果偏低。对比前端串联／不串联臭氧去除柱的情况，发现在不串联臭氧去除柱的情况下，甲醛浓度测定值显著低于串联臭氧去除柱的情况，故采样时在DNPH 采样管前端串联臭氧去除柱以去除臭氧的干扰。

2.2 流动相条件的优化

根据文献［16］，选择波长为360 nm。在选择流动相溶剂时要考虑溶剂的沸点、粘度和紫外吸收波长，可以通过在水中加入不同有机溶剂改变溶剂的极性，对色谱条件进行选择和优化，不仅应使待测组分完全分离，还应实现待测组分与样品基质中干扰物质的分离。研究了乙腈-水、甲醇-水为流动相以及不同的梯度洗脱条件。试验结果表明，甲醇-水体系的分析时间较乙腈-水体系更长，继而调整乙腈与水的比例，在15 min，乙腈与水的体积比为50∶50 时，甲基丙烯醛、2-丁酮无法分离；在乙腈与水的体积比为40∶60 时，甲基丙烯醛、2-丁酮可以得到一定的分离，减少乙腈比例，甲基丙烯醛、2-丁酮无法得到进一步改善，且出峰时间较长，故选择乙腈与水的体积比为40∶60。在此色谱条件下，丙烯醛、丙酮及甲基丙烯醛、2-丁酮可得到较好的分离。综合比较分离效果、基线漂移情况以及分析时间等，最终采用乙腈-水（40∶60）作为流动相进行梯度洗脱以达到最佳分离。

图1 13 种醛酮类衍生物标准样品色谱图

2.3 线性方程、线性范围和检出限

按照1.5 色谱条件，依次对醛酮类系列标准工作溶液进样分析，以保留时间定性，色谱峰面积定量。以色谱峰面积（Y）为纵坐标，质量浓度（X）为横坐标，进行线性回归，绘制标准曲线，计算线性方程和相关系数，结果列于表4。由表4 可知，13 种醛酮类衍生物在各自线性范围内与色谱峰面积线性关系良好。

表4 13 种醛酮类衍生物的保留时间、线性方程、相关系数

以2～5 倍基线噪声对应的质量浓度进行空白加标，计算7 个测定值的标准偏差，以3.143 倍标准偏差作为检出限［17］。测得分析13 种醛酮类衍生物的检出限为0.019～0.030 mg／L，若采样体积为50 L，测定环境空气中醛酮类化合物的最低检测浓度为0.15～0.28 nmol／mol。

2.3.3 精密度试验

采 用 低 浓 度（0.20～0.52 mg／L）、高 浓 度（0.80～2.1 mg／L）两个水平的13 种醛酮类衍生物验证精密度，分别重复测定6 次，计算相对标准偏差，结果列于表5 与表6。由表5、表6 可知，低浓度相对标准偏差为2.7%～6.9%，高浓度相对标准偏差为1.1%～4.0%，表明该方法精密度良好。

表5 低浓度（0.20～0.52 mg／L）精密度试验结果（n=6）

表6 高浓度（0.80～2.1 mg／L）精密度试验结果（n=6）

2.3.4 空白DNPH 采样管的测定

按照与实际样品测定相同的预处理条件及仪器条件进行空白采样管的测定。由于实验室及环境中广泛存在甲醛、乙醛、丙酮等组分，多个生产厂家的DNPH 采样管均有不同程度的甲醛、乙醛、丙酮检出。因此实际样品分析时应扣除采样管空白后进行计算。

2.3.5 加标回收试验

分别采集实际样品，将串联的前后两个采样管样品分开解吸，实际样品中后管均未检出醛酮类衍生物，前管分别测定到甲醛0.269～0.318 μg、乙醛0.234～0.265 μg、丙酮0.441～0.548 μg、苯甲醛0.245～0.348 μg，其余醛酮类化合物均低于检出限。加入一定量的醛酮类衍生物标准储备液，平行测定6 次，进行加标回收试验，结果列于表7。由表7 可知，当加标水平为0.80～2.10 μg 时，13 种醛酮类衍生物的平均加标回收率为79.4%～106%，6 次测定结果的相对标准偏差为3.8%～8.7%，可知本法准确度良好。

表7 加标回收试验结果

3 结语

环境空气中13 种醛酮类化合物可采用涂渍DNPH 的采样管采样，乙腈洗脱，超高效液相色谱-二极管阵列检测器检测，在优化的实验条件下，13 种醛酮类化合物的方法检出限为0.15～0.28 nmol／mol，实际样品加标回收率为79.4%～106%，可以满足环境空气中醛酮类化合物含量的分析。