土壤中甲醛检测方法研究

程华敏

(广东中加检测技术股份有限公司，广东 广州 510000)

美国国家癌症研究所2009年5月12日公布的一项最新研究成果显示，频繁接触甲醛的化工厂工人死于血癌、淋巴癌等癌症的几率比接触甲醛机会较少的工人高很多。研究人员调查了2.5万名生产甲醛和甲醛树脂的化工厂工人，结果发现，工人中接触甲醛机会最多者比机会最少者的死亡率高37%。研究人员分析，长期接触甲醛增大了患上霍奇金淋巴瘤、多发性骨髓瘤、骨髓性白血病等特殊癌症的几率[1]。IARC的致癌性评论曾为“动物阳性；人类不明确”，后经过进一步研究，在2004年确定为1类致癌物。

随着甲醛污染关注度日益提高，土壤中甲醛的污染已被广泛关注，不同的分析方法也成为研究的课题[2-3]，2018年生态环境部环境发布液相色谱法[4]测定土壤中甲醛含量，该方法灵敏度高，但前处理过程操作步骤较多，分析时间较长，不适合大批量样品的分析，本研究将建立操作简便，精密度及准确度高，适合大批量样品分析的检测方法，使用的设备为紫外分光光度计，一般实验室均有配备，方法具有广泛适用性。

1 材料与方法

1.1 方法和原理

样品水溶液在60 ℃水浴加热时通入氮气，甲醛被氮气吹出后经水吸收，吸收液中的甲醛在过量铵盐存在下与乙酰丙酮反应生成黄色化合物，在414 nm吸收波长处浓液与吸光值成正比[5]。

1.2 实验材料

1.2.1 仪器

紫外分光光度计；恒温水浴锅；百分一天平；玻璃器皿；氮吹收集装置，采样器，40 mL棕色样品瓶；移液枪。

1.2.2 试剂

高纯水；磷酸(1+9)；乙酰丙酮溶液：将50 g乙酸铵、6 mL冰乙酸及0.5 mL乙酰丙酮试剂溶于100 mL水中；甲醛标准使用液：10 mg/L，临用时配制。

2 样品的采集

样品瓶采样前应称重，使用一次性塑料注射器采用非扰动法采集样品约10 g，伸入40 mL样品瓶的颈部，迅速将土壤推入样品瓶中，使用移液枪准确向样品瓶中加入20 mL高纯水，密封样品瓶，称重，计算样品重量。样品采集后冷藏运输，保存。

3 分析步骤

3.1 样品的制备

将采集样品后的样品瓶放置在水平振荡器中振荡2 h(实际工作中样品在运输、保存过程已充分浸泡，可省略此步骤)，向样品中加入1 mL磷酸(1+9)，更换吹气瓶盖，然后将样品瓶放置水浴锅中，连接氮吹收集装置(见图1)，吸收瓶中装入 10 mL纯水用于甲醛吸收，开启水浴锅，设置温度60 ℃，温度达到后开启氮气，流速为0.5 L/min，20 min后取下吸收瓶，并定容至25 mL，待测。

图1 样品提取示意图Fig.1 Schematic diagram of sample extraction

3.2 空白样品的制备

用10 g石英砂代替样品，采用3.1相同步骤进行处理。

3.3 校准曲线

取6支25 mL具塞比色管，分别加入0、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00 mL甲醛标准使用溶液，加水至25 mL。在上述比色管中分别加入2.50 mL乙酰丙酮溶液，摇匀后于60 ℃水浴中加热15 min，取出冷却，用10mm比色皿，在波长414 nm出，以水为参比测量吸光度。将系列校准液测得的吸光度值扣除空白试验的吸光度值，得到校正吸光度Ar，以校正吸光度Ar为纵坐标，以25 mL校准液中含有的甲醛量W为横坐标，绘制校准曲线，得：Ar=bW+a。

3.4 测 定

向制备后样品加入2.50 mL乙酰丙酮溶液，按3.3步骤操作。

3.5 结果计算

样品中甲醛质量浓度p=W/m

式中：p——样品中甲醛质量浓度，mg/kg

W——从校准曲线计算的甲醛量，μg

M——式样的质量，g

4 结果分析与讨论

4.1 校准曲线

按4.3操作步骤进行试验，测定结果见表1，绘制校准曲线图见图2，校准曲线Ar=0.0092W-0.0026，曲线相关系数为0.9999，线性关系非常好。

表1 各曲线点对应的吸光度Table 1 The absorbance corresponding to each curve point

图2 0～80 μg甲醛含量范围工作曲线图Fig.2 0～80 μg formaldehyde content range of the working curve

4.2 检出限

取7个样品瓶，每个样品瓶中加入10 g石英砂，20 mL纯水，0.5 mL甲醛标准使用液，按试验步骤进行测试，根据文献[6],由标准偏差(S)按照下式计算各组分的检出限(MDL)，测定结果见表2。

MDL=S×t(n-1,0.99)

式中：S——平行分析的标准偏差

t(n-1,0.99)——自由度n-1、置信度99%的t值

本次试验n为7，通过查表置信度99%的t值为3.143，通过计算检出限为0.09 mg/kg。

表2 检出限试验测试结果Table 2 Detection limit test results

4.3 精密度和准确度

实验室取3个不同浓度(低、中、高含量水平)土壤样品按试验步骤进行测试，测定出样品本底水平，然后分别取该3种不同浓度土壤样品各6份，按本底浓度水平的3～5倍浓度进行加标回收试验，测试结果见表3，低浓度水平样品加标回收率为80.5%～109%，中浓度水平样品加标回收率为91.1%～106%，高浓度水平样品加标回收率为90.3%～105%，相对标准偏差分别为7.3%、5.4%、4.5%。

4.4 方法比对

自制12份土壤样品，6份样品按本方法进行采样和分析测试，另外6份样品按照《土壤和沉积物 醛、酮类化合物的测定 高效液相色谱法》(HJ 997-2018)进行采样和分析测试，考虑实际工作情况，采样24 h后再进行分析，检测结果见表4，两种分析方法步骤耗时比对见表5，分光光度法检测结果明显高于液相色谱法，且分析耗时明显少于液相色谱法，液相色谱法操作步骤相对复杂，耗时较长，导致检测结果偏低。

表3 精密度、准确度试验测试结果Table 3 Precision, accuracy test results

表4 分光光度法和液相色谱法检测结果Table 4 Results of spectrophotometer and chromatography tests

表5 分光光度法和液相色谱法分析步骤耗时比对Table T Time-consuming comparison of spectrophotometer and chromatography steps

综上所述，根据建立的方法绘制的校准曲线线性系数为0.999，线性关系较好，检出限为0.09 mg/kg，略高于《土壤和沉积物 醛、酮类化合物的测定 高效液相色谱法》(HJ 997-2018)检出限0.02 mg/kg，不同浓度的实际样品实验室内相对标准偏差为4.5%～ 7.3%，加标回收率为80.5%～109%，证明本方法的精密度和准确度能满足分析要求，考虑采样及分析全过程，本方法芘HJ 997-2018液相色谱法因各检测操作导致目标物损失的风险更低，且能明显提高实验室的工作效率。

5 结 论

本方法采用采样分析一体化的设计理念，采样瓶采样后通过自研的提取装置进行提取，降低样品转移过程的损失风险，使用校准曲线进行定量，方法具有操作简单、精密度高、准确度高的特点，且分析耗时短，适用于测定大批量的土壤样品分析，但由于分光光度法的灵敏度略低，在研究或灵敏度要求特别高的检测工作时应选用液相色谱法分析。